KR20170135564A - Method for manufacturing partially unzipped porous carbon nanotubes - Google Patents

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박종래
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Abstract

Disclosed is a method of producing a carbon nanotube in which a surface with an increased pore and specific surface area (SSA) is partially opened. According to an embodiment of the present invention, the carbon nanotubes in which a surface is partially opened include: a) treating a carbon nanotube with an acid so as to form an oxidized carbon nanotube in which a surface of the carbon nanotube is partially oxidized; and b) dispersing the carbon nanotube in a basic solution so as to partially open the surface of the carbon nanotube.

Description

표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PARTIALLY UNZIPPED POROUS CARBON NANOTUBES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon nanotube having a partially open surface,

본 발명은 탄소나노튜브의 다중벽을 부분적으로 개방시켜 새로운 형태의 다공성의 탄소나노튜브를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 산처리법과 염기 활성화 반응을 복합적으로 활용하여 그래핀 나노리본의 형태와 탄소나노튜브의 형태가 공존한 상태로 부분적으로 탄소나노튜브의 벽이 개방된 다공성 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing porous carbon nanotubes of a new type by partially opening multiple walls of carbon nanotubes. More particularly, the present invention relates to a method for producing porous carbon nanotubes in which a wall of a carbon nanotube is partially opened in a state in which graphene nanoribbons and carbon nanotubes coexist by utilizing a combination of an acid treatment method and a base activating reaction will be.

탄소나노튜브를 자체를 비롯한 탄소나노튜브 기반의 나노탄소재료는 전기적, 열적, 기계적 특성 등이 우수하여전자 재료, 고강도 구조 재료, 및 방열 재료 등으로 활용 가능한 차세대고기능성 소재로 부상하고 있다. Nanocarbon materials based on carbon nanotubes including carbon nanotubes are emerging as next-generation high-functional materials that can be utilized as electronic materials, high-strength structural materials, and heat-radiating materials because of their excellent electrical, thermal and mechanical properties.

하지만 이러한 우수한 특성에도 불구하고, 배터리, 슈퍼캐패시터, 수소저장재료 등을 포함하는 에너지 저장재료로 활용되기 위해서는 그래핀 등의 다른 나노탄소재료에 비해서 낮은 비표면적을 보이고 있고, 탄소나노튜브의 안쪽에 위치한 기공이 닫혀있다는 점에 의해서 낮은 기공부피에 따른 한계가 있다. 특히 최근 각광받고 있는 리튬-황전지에서는 방전시 필연적으로 발생하는 폴리설파이드들에 의해서 활물질이 전해질로 용출되고 그에 따른 부반응들에 의한 에너지저장용량이 사이클에 따라 감소하는 문제가 심각하다. 이를 해결하기 위해서 탄노나노튜브, 그래핀 등 다양한 다공성 물질들의 도입이 시도되고 있다. 적합한 다공성 물질은 충분한 기공을 보유하고 있으며, 폴리설파이들과 상호작용을 할 수 있어야 하며, 또한 전기전도도가 보장받아야 한다.However, in spite of these superior properties, it has a lower specific surface area than other nano-carbon materials such as graphene to be utilized as an energy storage material including batteries, supercapacitors, and hydrogen storage materials, There is a limit due to the low pore volume due to the closed pores being located. Particularly, in the lithium-sulfur battery, which is currently in the spotlight, there is a serious problem that the active material is eluted into the electrolyte due to the polysulfide that necessarily occurs at the time of discharging, and the energy storage capacity due to the side reactions is decreased according to the cycle. To solve this problem, attempts have been made to introduce various porous materials such as tanonanotube and graphene. Suitable porous materials should have sufficient porosity, be capable of interacting with polysulfides, and be electrically conductive.

공개특허공보 제10-2015-0122928호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0122928

상술한 문제를 해결하기 위해 다공성 물질을 탄소나노튜브 기반으로 개발하고자 하였다. 효과적으로 에너지 저장재료물질로 역할을 하기 위해서, 특히 리튬-황전지에 있어서 적합한 양극물질로서 작용하기 위해서는 황을 충분히 기공에 담지할 수 있도록, 탄소나노튜브 벽안쪽의 기공이 확보되도록 하여야 하고, 동시에 기공 및 비표면적 또한 대량 합성이 가능한 방식으로 향상시킬 수 있도록 해야 한다. 또한, 기공의 주변에 폴리설파이드들과 상호작용을 할 수 있다면 리튬-황전지의 활물질인 황을 담지할 수 있는 최적의 물질 후보군이 될 수 있다.In order to solve the above-mentioned problem, a porous material was developed based on a carbon nanotube. In order to effectively serve as an energy storage material material, in particular, in order to function as a suitable cathode material in a lithium-sulfur battery, it is necessary to secure pores inside the wall of the carbon nanotube so that sulfur can be sufficiently supported in the pores, And the specific surface area should also be improved in such a way that mass synthesis is possible. In addition, if it can interact with polysulfides around the pores, it can be an optimum material candidate for supporting sulfur, which is an active material of the lithium-sulfur battery.

이를 위해, 코발트옥사이드 또는 고온의 물분자를 이용하여 탄소나노튜브의 벽에 미세기공을 형성하는 방법등이 도입되었으나, 효과상의 한계가 있었다. For this purpose, a method of forming micropores in the walls of carbon nanotubes using cobalt oxide or high-temperature water molecules has been introduced, but there are limitations in the effectiveness.

따라서 에너지저장도의 다공성 탄소나노튜브의 전기적인 형태적인 특성을 모두 구현하면서도 상업적으로 상용화가 가능한 방식으로 제조하기 위해서는, 저렴한 약제를 사용하여 환경적으로 큰 오염물질을 발생시키지 않으면서도 대량생산이 가능한 방식으로 부분적으로 벽이 열리면서도 전기 전도도가 에너지저장용도로 활용가능한 수준에서 최소 수준을 만족할 수 있어야 한다.Therefore, in order to manufacture the porous carbon nanotubes of the energy storage degree in a manner that can realize both the electrical and morphological characteristics of the porous carbon nanotubes and can be commercialized, it is necessary to use an inexpensive agent to mass- The electrical conductivity must meet the minimum level at which the electrical conductivity can be utilized for energy storage purposes.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 열린 벽면으로 기공 및 비표면적을 넓힘과 동시에 펼쳐지지 않은 부분에서 전자의 이동이 보장되게 함으로써 전기전도도를 최대한 보존토록 한 독특한 형태의 다공성 구조를 갖는 탄소나노튜브를 합성하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to expand the pore and specific surface area of an open wall surface of a carbon nanotube whose surface is partially opened, and at the same time to secure the movement of electrons in unexpanded portions, And to provide a method for synthesizing carbon nanotubes having a unique porous structure.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 대량생산공정 및 상업화를 염두에 두고 이에 따른 비용을 절감할 수 있고, 에너지저장 용도의 다공성탄소나노튜브의 합성을 이뤄낼 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for synthesizing porous carbon nanotubes for use in energy storage, which can reduce costs in consideration of mass production processes and commercialization .

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법은, a) 탄소나노튜브를 산처리하여, 상기 탄소나노튜브의 표면이 부분적으로 산화된 산화 탄소나노튜브를 형성하는 단계와, b) 상기 산화 탄소나노튜브를 염기성 용액에 분산시켜, 상기 탄소나노튜브의 표면을 부분적으로 개방시키는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon nanotube having a partially open surface according to an embodiment of the present invention, comprising the steps of: a) treating the carbon nanotube with an acid to partially oxidize the surface of the carbon nanotube Forming carbon nanotubes; and b) dispersing the carbon nanotubes in a basic solution to partially open the surface of the carbon nanotubes.

상기 산처리는 상기 탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 수행하되, 상기 산성용액은 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 이들의 혼합 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The acid treatment, but carried out by immersing the carbon nanotube in an acidic solution, the acidic solution is nitric acid (HNO 3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4) and their Or a mixture thereof.

상기 산성용액이 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 혼합을 포함할 경우, 상기 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 부피비는 1:1 내지 4:1이다.The acid solution is sulfuric acid (H 2 SO 4) and the volume ratio of nitric acid when comprise a mixture of (HNO 3), the sulfuric acid (H 2 SO 4) and nitric acid (HNO 3) is from 1: 1 to 4: 1.

상기 산처리는 60℃ 내지 120℃의 온도 분위기에서 수행될 수 있다.The acid treatment may be carried out in a temperature atmosphere of 60 ° C to 120 ° C.

상기 산처리는 1시간 내지 6시간동안 수행될 수 있다.The acid treatment may be performed for 1 to 6 hours.

상기 염기성 용액은 염기성 물질을 포함하되, 상기 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화바륨(Ba(OH)2) 및 이들의 혼합중 어느 하나이다. The basic solution includes a basic material, and the basic material is any one of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), barium hydroxide (Ba (OH) 2 ), and mixtures thereof.

상기 b)단계는 800℃ 내지 1000℃의 온도 분위기에서 수행될 수 있다.The step b) may be performed in a temperature atmosphere of 800 ° C to 1000 ° C.

상기 b)단계는 1시간 내지 6시간동안 수행될 수 있다.The step b) may be carried out for from 1 hour to 6 hours.

상기 탄소나노튜브의 표면이 부분적으로 개방될 때, 개방된 상기 표면 주변에 그래핀 나노리본이 형성되고 결합될 수 있다.When the surface of the carbon nanotube is partially opened, graphene nanoribbons can be formed and bonded around the open surface.

상기 탄소나노튜브는 다중벽 또는 단일벽 구조이다.The carbon nanotubes are multi-walled or single-walled structures.

본 발명의 실시예들에 따르면, 산처리를 거친 탄소나노튜브는 다중벽에 도입된 산소 기능기 그리고 결합들이, 염기 활성화 반응에서 탄소나노튜브 벽들이 염기 활성화 반응에 의해서 펼쳐지는 출발점으로 작동하게 된다. 이에 의해, 그래핀 나노리본의 형태와 탄소나노튜브의 형태가 공존한 상태로 부분적으로 탄소나노튜브의 벽이 개방된 다공성 탄소나노튜브가 제공된다. 이에 의해, 본 발명에 따른 탄소나노튜브는 기존의 탄소나노튜브보다 비약적으로 증가된 비표면적과 기공을 갖는다. According to the embodiments of the present invention, the acid-treated carbon nanotubes function as a starting point where the carbon nanotube walls are activated by the base activation reaction in the base activation reaction, . Thereby, the porous carbon nanotube having the walls of the carbon nanotubes partially opened with the shape of the graphene nanoribbles and the shape of the carbon nanotubes coexisting is provided. Accordingly, the carbon nanotubes according to the present invention have significantly increased specific surface area and pores than conventional carbon nanotubes.

뿐만 아니라, 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브에는 제조과정에서 산소 작용기들이 도입될 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브는 에너지 저장물질로 활용될 수 있는 전기 전도 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브는 에너지 저장 물질로 활용될 수 있다.In addition, oxygen functional groups may be introduced into the carbon nanotubes produced according to the present invention. Accordingly, the carbon nanotubes produced according to the present invention can have electric conduction characteristics that can be utilized as an energy storage material. Accordingly, the carbon nanotube manufactured according to the present invention can be utilized as an energy storage material.

게다가, 이러한 산처리와 염기 활성화 반응은 단순하고 대량공정을 가능케 한다는 점에서, 타 물질들을 사용한 방법에 비해 제조 비용적인 측면에서 장점이 있다.In addition, such an acid treatment and a base activating reaction are advantageous in terms of manufacturing cost in comparison with a method using other materials since they enable a simple and large-scale process.

또한, 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브 물질을 활용하여 리튬-황전지의 양극 활물질인 황을 담지한 상태로 배터리 양극 테스트를 진행한 결과, 리튬-황전지의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있었다.In addition, as a result of carrying out a positive electrode test of a battery carrying the positive active material sulfur of the lithium-sulfur battery using the carbon nanotube material having the partially opened surface, the performance of the lithium-sulfur battery was dramatically improved I could.

또한, 상기의 물질는 다른 에너지 저장 물질 예컨대, 수소저장과 슈퍼캐패시터에 활용될 가능성이 충분함을 확인하였다.In addition, it has been confirmed that the above materials are more likely to be used for other energy storage materials such as hydrogen storage and supercapacitors.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 이외의 발명의 효과도 청구범위의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and the effects of the other inventions can be clearly understood from the description of the claims.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 다른 배율로 확인된 (a) 저배율 및 (b) 고배율의 TEM 이미지이다.
도 3은 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 XPS C1S peak을 deconvolution하여 분석한 결과이다.
도 4는 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 BET isotherm과 측정된 비표면적과 기공의 부피 결과이다.
도 5는 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 리튬-황전지의 양극 물질인 황 담지체로 활용하였을 때, 배터리의 성능을 나타난 그래프이다.
도 6는 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 수소저장물질로 활용하였을 때 수소저장능을 나타난 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon nanotube having a partially open surface according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a TEM image of (a) low magnification and (b) high magnification, which were confirmed by different magnifications of partially open carbon nanotubes whose surfaces were made according to the manufacturing method of Fig.
FIG. 3 is a graph showing the results of deconvolution of an XPS C 1 S peak of a partially open carbon nanotube surface produced by the manufacturing method of FIG.
FIG. 4 shows the BET isotherm of the partially open carbon nanotubes prepared according to the manufacturing method of FIG. 1 and the measured volume specific surface area and pore volume.
FIG. 5 is a graph showing the performance of the battery when the carbon nanotube whose surface is partially opened by the manufacturing method of FIG. 1 is used as a sulfur bearing member which is a cathode material of a lithium-sulfur battery.
FIG. 6 is a graph showing the hydrogen storage capacity when the surface of the carbon nanotube having a partially open surface prepared by the method of FIG. 1 is used as a hydrogen storage material.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a carbon nanotube whose surface is partially opened according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법은, 탄소나노튜브를 산처리하여, 상기 탄소나노튜브의 표면이 부분적으로 산화된 산화 탄소나노튜브를 형성하는 단계(S10)와, b) 상기 산화 탄소나노튜브를 염기성 용액에 분산시켜, 상기 탄소나노튜브의 표면을 부분적으로 개방시키는 단계(S20)와, c) 표면이 부분적으로 개방된 상기 탄소나노튜브를 세척하는 단계(S30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of fabricating a carbon nanotube having a partially open surface according to an embodiment of the present invention includes: treating the carbon nanotube with an acid to form a partially oxidized carbon nanotube B) dispersing the carbon nanotubes in a basic solution to partially open the surface of the carbon nanotubes (S20); c) forming the carbon nanotubes having a partially open surface And washing the nanotubes (S30).

먼저, 탄소나노튜브가 제공된다. 탄소나노튜브는 이중벽, 다중벽 또는 단일벽의 구조를 갖는 탄소나노튜브이다. 탄소나노튜브는 sp2 탄소로 구성된 그래핀 시트가 나노 스케일의 직경을 갖는 원통형 셀 구조로 감겨 있는 종횡비가 큰 일차원 구조의 탄소 동소체이다. 탄소나노튜브는 이러한 구조적인 특성으로 인하여 알루미늄보다 가볍고(1.0 g/m3), 전기전도도는 구리와 비슷하고(1 × 109A/cm2), 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며(6000W/m·K), 강도는 철강보다 100 배나 뛰어난 물성을 보인다(1TPa).First, carbon nanotubes are provided. Carbon nanotubes are double-walled, multi-walled or single-walled carbon nanotubes. Carbon nanotubes are carbon allotropes of large one-dimensional structure has an aspect ratio that is wound graphene sheets composed of sp 2 carbon in a cylindrical cell structure having a diameter in the nanoscale. Carbon nanotubes are lighter than aluminum (1.0 g / m 3 ) due to their structural characteristics, have similar electrical conductivity (1 × 10 9 A / cm 2 ) and have the same thermal conductivity as natural diamond 6000W / m · K) and the strength is 100 times better than that of steel (1TPa).

계속해서, 탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜, 탄소나노튜브를 산처리한다. 산처리를 통해, 탄소나노튜브가 산화된다. 즉, 산화 탄소나노튜브를 형성한다. 이때, 탄소나노튜브의 외벽 표면을 전면적으로 산화시키기 보다는 부분적으로 산화시키는 것이 필요하다. 탄소나노튜브의 외벽 표면이 전면적으로 산화되면, 그래핀 나노리본으로만 형성될 수 있고, 본 발명이 의도하는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브가 제조되기 어려울 수 있다. 예를들어, 탄소나노튜브의 외측벽 표면에는 산소 작용기들이 결합될 수 있다.Subsequently, the carbon nanotubes are immersed in an acidic solution to acid-treat the carbon nanotubes. Through the acid treatment, the carbon nanotubes are oxidized. That is, carbon nanotubes are formed. At this time, it is necessary to partially oxidize the outer wall surface of the carbon nanotube rather than to oxidize the entire surface. When the outer wall surface of the carbon nanotube is completely oxidized, it may be formed only of the graphene nanoribbons, and it may be difficult to manufacture the carbon nanotubes having the partially opened surfaces intended by the present invention. For example, oxygen functional groups may be bonded to the outer wall surface of the carbon nanotube.

산성용액은 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 이들의 혼합 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 산성용액은 상기 산성물질을 저분자알코올인 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 증류수(deionized water)중 어느 하나에 용해시켜 제조할 수 있다.The acidic solution may comprise any one of nitric acid (HNO 3 ), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and mixtures thereof. The acidic solution can be prepared by dissolving the acidic substance in any one of methanol, ethanol, propanol, and deionized water, which are low molecular weight alcohols.

한편, 산성용액이 황산과 질산의 혼합물질을 포함할 경우, 황산과 질산의 부피비는 1:1 내지 4:1일 수 있다. On the other hand, when the acid solution contains a mixed substance of sulfuric acid and nitric acid, the volume ratio of sulfuric acid and nitric acid may be 1: 1 to 4: 1.

산처리는 상술한 산성용액에 탄소나노튜브를 침지시켜, 60℃ 내지 120℃의 온도 분위기에서 수행될 수 있다. 산처리 온도가 60℃ 미만이면, 탄소나노튜브의 표면에서 산성화가 원활히 이뤄지지 않을 수 있다. 산처리 온도가 120℃를 초과하면, 탄소나노튜브의 표면에서 산성화가 급격히 일어나게 되어, 표면에서 전면적인 산화가 일어날 수 있다. 이에 의해, 부분 산화의 목적이 달성될 수 없는 경우가 발생될 수 있고, 궁극적으로 탄소나노튜브의 표면을 부분적으로 개방시킬 수 없게 되는 경우가 발생될 수 있다.The acid treatment can be carried out by immersing the carbon nanotubes in the above-mentioned acidic solution in a temperature atmosphere of 60 ° C to 120 ° C. If the acid treatment temperature is less than 60 占 폚, acidification on the surface of the carbon nanotube may not be performed smoothly. If the acid treatment temperature is higher than 120 ° C, acidification rapidly occurs on the surface of the carbon nanotubes, and the surface oxidation may occur on the surface. Thereby, it may happen that the purpose of partial oxidation can not be achieved, and ultimately, the surface of the carbon nanotube can not be partially opened.

한편, 산처리 시간은 1시간 내지 6시간 동안 수행될 수 있다. 산처리 시간이 1시간 미만이면, 탄소나노튜브 표면의 산화가 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 산처리 시간이 6시간을 초과하면, 탄소나노튜브 표면이 부분 산화가 아닌 전면 산화가 될 가능성이 있다.On the other hand, the acid treatment time can be performed for 1 to 6 hours. If the acid treatment time is less than 1 hour, the surface of the carbon nanotube may not be sufficiently oxidized. On the other hand, if the acid treatment time exceeds 6 hours, there is a possibility that the surface of the carbon nanotube is entirely oxidized rather than partially oxidized.

계속해서, 산처리된 산화 탄소나노튜브를 수득한 후, 이에 대해 염기 활성화 반응을 수행한다. 부분 산화된 탄소나노튜브에 대해 염기 활성화 반응을 진행하여, 탄소나노튜브의 표면을 개방시킨다. Subsequently, an acid-treated carbon oxide nanotube is obtained, and then a base activating reaction is carried out. The base activated carbon nanotubes are subjected to a base activation reaction to open the surface of the carbon nanotubes.

산화 탄소나노튜브에 대한 염기 활성화 반응은 산화 탄소나노튜브를 염기성 용액에 침지시켜 수행된다.The base activation reaction of the carbon oxide nanotubes is carried out by immersing the carbon oxide nanotubes in a basic solution.

염기성 용액은 염기성 물질을 포함하되, 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화바륨(Ba(OH)2), ZnCl2, NaCl, CaCl2, MgCl2-6H2O, Na2CO3, K2CO3, KCl 및 이들의 혼합중 어느 하나이다. 염기성 용액은 상기 염기성 물질을 용매에 용해시켜 제조할 수 있다. 용매는 저분자알코올인 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 증류수(deionized water)중 어느 하나를 활용할 수 있다. 예를들어, 수산화칼륨(KOH) 분말을 용매에 녹여서 염기성 수용액을 형성할 때, 수산화칼륨(KOH)과 용매의 질량비율은 8:1, 4:1, 2:1, 1:1일 수 있다.Basic solutions include basic materials, such as sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), barium hydroxide (Ba (OH) 2 ), ZnCl 2 , NaCl, CaCl 2 , MgCl 2 -6H 2 O, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , KCl, and mixtures thereof. A basic solution can be prepared by dissolving the basic substance in a solvent. The solvent may be any one of methanol, ethanol, propanol, and deionized water, which are low molecular weight alcohols. For example, when a basic aqueous solution is formed by dissolving potassium hydroxide (KOH) powder in a solvent, the mass ratio of potassium hydroxide (KOH) to solvent can be 8: 1, 4: 1, 2: 1, 1: .

염기 활성화 반응은 800℃ 내지 1000℃의 온도 분위기에서 수행될 수 있다. 반응 온도가 800℃ 미만이면, 산화된 탄소나노튜브의 표면에서 염기 활성화가 원활히 이루어지지 않아, 탄소나노튜브의 표면 개방이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 반응 온도가 1000℃를 초과하면, 염기 활성화 반응은 원활히 이루어지나, 반응온도의 상승으로 탄소나노튜브의 기계적 및 구조적 안정성이 저하될 수 있다.The base activation reaction can be carried out in a temperature atmosphere of 800 ° C to 1000 ° C. If the reaction temperature is less than 800 ° C, base activation on the surface of the oxidized carbon nanotube can not be performed smoothly, and the surface of the carbon nanotube may not be opened well. If the reaction temperature exceeds 1000 ° C, the base activation reaction is smoothly performed, but the mechanical and structural stability of the carbon nanotubes may be deteriorated due to the increase of the reaction temperature.

한편, 염기 활성화 반응 시간은 1시간 내지 6시간 동안 수행될 수 있다. 염기 활성화 반응 시간이 1시간 미만이면, 탄소나노튜브 표면의 개방이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 산처리 시간이 6시간을 초과하면, 탄소나노튜브 표면이 박리되어, 박리된 부분은 탄소나노튜브와 분리되어 그래핀 나노 리본등으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명이 이루고자 하는 탄소나노튜브와 그래핀 나노 리본이 합체된 새로운 형태의 탄소나노튜브가 형성되지 않을 수 있다.On the other hand, the base activation reaction time can be performed for 1 hour to 6 hours. If the base activation reaction time is less than 1 hour, the surface of the carbon nanotube may not be sufficiently opened. On the other hand, if the acid treatment time exceeds 6 hours, the surface of the carbon nanotubes may be peeled off, and the peeled portion may be separated from the carbon nanotubes and formed of graphene nanoribbons or the like. Accordingly, a new type of carbon nanotubes formed by combining the carbon nanotubes and the graphene nanoribbons of the present invention may not be formed.

한편, 염기 활성화 반응에 의해 탄소나노튜브의 표면이 개방될 때, 개방된 표면의 주변에는 작용기들이 결합된 그래핀 나노리본 형상이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소나노튜브의 일부는 탄소나노튜브의 형태를 유지하고, 나머지 일부는 개방되어 그래핀 나노리본 형상을 나타내게 된다. 즉, 본 발명에 의해 제조된 탄소나노튜브는 다음과 같은 형상이 공존할 수 있다. 일부는 탄소나노튜브 본래의 형상을 갖고, 나머지 일부는 표면이 개방되면서 그래핀 나노리본 형상을 가질 수 있다.On the other hand, when the surface of the carbon nanotubes is opened by the base activation reaction, a graphene nanoribbon shape in which functional groups are bonded can be formed around the open surface. More specifically, a part of the carbon nanotubes maintains the shape of the carbon nanotubes, and the remaining part of the carbon nanotubes is opened to show the shape of the graphene nanoribbons. That is, the carbon nanotubes produced by the present invention may have the following shapes. Some have the original shape of the carbon nanotube, and the remaining part has the shape of graphene nanoribbles while the surface is opened.

이는, 부분적으로 산화된 탄소나노튜브의 표면에서 염기와 산소 기능기들이 서로 반응하여, 탄소나노튜브의 표면이 개방되면서 형성될 수 있다. 이때, 개방된 부분과 이웃하는 탄소나노튜브의 일부는 그래핀 나노리본 형상으로 형성되는 것이다. 즉, 탄소나노튜브의 표면중, 개방된 부분은 개방부와 그래핀 나노리본이 공존하게 된다. 결과적으로, 염기 활성화 반응을 거친 탄소나노튜브의 표면은 개방부와 개방부 주변에 형성된 그래핀 나노리본을 포함할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 의해 제조된 탄소나노튜브는 표면에 개방부가 형성되고, 그래핀 나노리본 형상이 공존하는 형태로써, 기존의 탄소나노튜브와 대비하여 기공과 비표면적이 비약적으로 증가될 수 있다. 또한, 산처리 및 염기 활성화 반응에 의해 탄소나노튜브에 산소 작용기들이 도입된다. 이에 의해. 본 발명에 의해 제조된 탄소나노튜브는 에너지 저장물질로 활용될 수 있는 전기 전도 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브는 에너지 저장 물질로 활용될 수 있다.This is because the base and the oxygen functional groups react with each other on the surface of the partially oxidized carbon nanotube and the surface of the carbon nanotube is opened. At this time, a portion of the carbon nanotubes adjacent to the open portion is formed in a graphen nano ribbon shape. That is, in the open portion of the surface of the carbon nanotube, the open portion and the graphene nanoribbon coexist. As a result, the surface of the carbon nanotubes subjected to the base activation reaction may include graphene nanoribbons formed around the openings and openings. Accordingly, the carbon nanotubes produced by the present invention have openings on the surface and coexist with graphene nanoribbons, which can dramatically increase pores and specific surface area compared to conventional carbon nanotubes . In addition, oxygen functional groups are introduced into the carbon nanotubes by an acid treatment and a base activating reaction. By this. The carbon nanotubes produced by the present invention may have electric conduction characteristics that can be utilized as energy storage materials. Accordingly, the carbon nanotube manufactured according to the present invention can be utilized as an energy storage material.

계속해서, 염기 활성화를 통해 형성된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 세척한다. 이는, 제조과정에서 상기 탄소나노튜브에 잔류하는 불순물을 제거하고, 탄소나노튜브의 순도를 높이기 위함이다. Subsequently, the carbon nanotubes whose surfaces formed through the base activation are partially opened are washed. This is to remove the impurities remaining in the carbon nanotubes during the manufacturing process and increase the purity of the carbon nanotubes.

세척은 증류수 또는 약산성의 물질, 에탄올, 메탄올 등을 활용하여 진행될 수 있다. 바람직하게는 40℃에서 80℃사이의 증류수로 수회 세척을 진행할 수 있다. Washing can be carried out using distilled or weakly acidic substances, ethanol, methanol, and the like. Preferably, washing can be performed several times with distilled water between 40 ° C and 80 ° C.

계속해서, 세척에 사용된 물질등을 제거하기 위하여, 건조과정을 추가로 수행할 수 있다. 즉, 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 건조는 예를들어, 60℃의 온도분위기인 진공 오븐에서 24시간동안 수행될 수 있다. 이때, 탄소나노튜브의 표면특성이 손상되지 않도록 온도, 압력 및 건조시간을 조절할 수 있다. 세척 및 건조를 통해 본 발명에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브가 제조될 수 있다.Subsequently, in order to remove the substances and the like used for cleaning, a drying process may be further performed. That is, drying of carbon nanotubes having partially open surfaces can be performed in a vacuum oven at a temperature atmosphere of, for example, 60 DEG C for 24 hours. At this time, temperature, pressure, and drying time can be controlled so that the surface characteristics of the carbon nanotubes are not damaged. The carbon nanotubes having a partially open surface according to the present invention can be prepared through washing and drying.

본 발명에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방되고 그래핀 나노리본이 결합된 탄소나노튜브는 이차전지의 활물질 담지체로 이용될 수 있다. 예를들어, 리튬-황전지에서 양극 활물질인 황을 담지하는 담지체로 활용될 수 있다. The carbon nanotube having a surface partially opened according to the present invention and having graphene nanoribbons bonded thereto can be used as an active material support of a secondary battery. For example, the lithium-sulfur battery can be used as a support for supporting sulfur, which is a positive electrode active material.

또한, 본 발명에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방되고 그래핀 나노리본이 결합된 탄소나노튜브는 수소를 저장할 수 있는 수소저장용 저장체로도 이용될 수 있다.In addition, the carbon nanotube having a surface partially opened according to the present invention and having graphene nanoribbons bonded thereto can also be used as a hydrogen storage material capable of storing hydrogen.

또한, 본 발명에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방되고 그래핀 나노리본이 결합된 탄소나노튜브는 슈퍼캐패시터로도 활용될 수 있다.In addition, the carbon nanotube having a surface partially opened and a graphene nanoribbons bonded according to the present invention can be utilized as a super capacitor.

본 발명의 이점 및 특징은 후술될 실험예에 의해 명확하게 기술될 것이나 본 실시예는 통상 기술 및 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 이해할 수 있도록 하기 위해 제시되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention will be clearly described with reference to the following experimental examples. However, the present embodiments are presented so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. It is only defined by category.

실시예Example 1 One

본 실시예는 본 발명에서 제시한 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.The present embodiment shows a process for manufacturing a carbon nanotube having a partially open surface according to the present invention.

S10 단계에 따라, 1:4 부피비의 질산(75 mL)과 황산(225 mL)의 혼합액을 60℃에서 3시간동안 처리하여 산처리된 탄소나노튜브를 제조하였고, pH=7에 이르도록 증류수를 이용하여 중화시켰다. 이후 물에 분산된 산처리된 탄소나노튜브를 진공 여과를 통해 수득하였고 60℃ 진공오븐에서 24시간동안 건조시켰다. According to step S10, acid-treated carbon nanotubes were prepared by treating the mixture of nitric acid (75 mL) and sulfuric acid (225 mL) in a volume ratio of 1: 4 at 60 ° C for 3 hours. Distilled water . Acid-treated carbon nanotubes dispersed in water were then obtained by vacuum filtration and dried in a 60 DEG C vacuum oven for 24 hours.

S20 단계에 따라, 산처리된 탄소나노튜브를 KOH 분말을 증류수에 질량비로 4:1로 녹인 KOH 수용액에 Sonication으로 분산시킨 뒤에, 100℃ 핫플레이트에서 수분을 증발시켰다. 이후 상기의 KOH와 산처리된 탄소나노튜브의 혼합물을 튜브형태의 전기로에서 승온속도 2℃/min으로 1000℃에서 질소분위기 속에서 2시간처리하였다.According to step S20, the acid-treated carbon nanotubes were dispersed by sonication in a KOH aqueous solution in which KOH powder was dissolved in distilled water at a mass ratio of 4: 1, and then water was evaporated on a hot plate at 100 ° C. Then, the mixture of the KOH and the acid-treated carbon nanotubes was treated in a tube-shaped electric furnace at a heating rate of 2 캜 / min at 1000 캜 for 2 hours in a nitrogen atmosphere.

S30 단계에 따라, 대략 60℃인 증류수로 수회 세척을 하여, 진공 여과기를 통해 불순물이 용해된 증류수를 내려보냈다. 상기의 과정을 통해 세척된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 건조는 60℃인 진공 오븐에서 24시간동안 진행하였다.Following the step S30, the sample was washed several times with distilled water at about 60 DEG C, and the distilled water in which impurities were dissolved was sent down through a vacuum filter. The drying of the partially opened carbon nanotubes washed through the above process was carried out in a vacuum oven at 60 ° C for 24 hours.

실시예Example 2 2

본 발명에서 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 리튬-황전지의 양극 활물질인 황 담지체로 활용하기 위해서, 실시예 1에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 질량비로 같은 비율의 황과 함께 질소 또는 아르곤과 같은 기체가 채워진 수열반응조(autoclave)에 넣고 2℃/min의 승온속도로 155℃에서 12시간 열처리하였다. 이후 해당 물질을 일반적으로 사용되는 전극물질 슬러리를 제조하는 방식을 거쳐 황 담지체로의 활용가능성을 보았다.In order to utilize the carbon nanotube whose surface is partially opened according to the present invention as a sulfur bearing material which is a cathode active material of a lithium-sulfur battery, the surface of the carbon nanotube having a partially opened surface prepared in Example 1, And then heat-treated at 155 ° C for 12 hours at a heating rate of 2 ° C / min in an autoclave filled with gas such as nitrogen or argon. Then, the possibility of utilizing the material as a sulfur bearing material through a method of producing an electrode material slurry generally used.

실시예Example 3 3

본 발명의 실시예에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 수소 저장용 저장체로 활용하기 위하여, 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 수소저장능을 77K과 1bar 조건에서 측정하였다.In order to utilize a carbon nanotube having a partially open surface according to an embodiment of the present invention as a storage body for hydrogen storage, the hydrogen storage capacity of the carbon nanotube whose surface is partially opened according to the embodiment 1 of the present invention 77K and 1 bar.

실험예Experimental Example 1 - 투과전자 현미경 ( 1 - Transmission electron microscope ( TEMTEM ) 분석) analysis

도 2는 본 실험의 실시예 1에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 (a) 저배율 및 (b) 고배율의 표면 사진이다. 도 2를 통하여 본 발명의 실시예에 따라 탄소나노튜브의 외벽이 부분적으로 펼쳐진 것을 확인할 수 있었다.2 is a (a) low magnification and (b) high magnification surface photograph of a partially open carbon nanotube surface prepared according to Example 1 of the present experiment. 2, it can be seen that the outer wall of the carbon nanotube is partly unfolded according to the embodiment of the present invention.

실험예Experimental Example 2 -  2 - XPSXPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 분석 (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 C1s XPS를 분석한 결과를 도시한 것이다. 산처리와 염기(KOH)활성화 반응에 의해 도입된 산소 기능기들이 상당수 존재함을 확인하였다.FIG. 3 shows the results of analysis of C1s XPS of a carbon nanotube whose surface was partially opened according to Example 1 of the present invention. It was confirmed that many oxygen functional groups introduced by acid treatment and base (KOH) activation reaction were present.

실험예Experimental Example 3 - 질소 흡착을 통해 얻은 BET isotherm 분석 3 - BET isotherm analysis through nitrogen adsorption

도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 비표면적과 기공부피의 증가를 확인하기 위해, 질소 흡착을 통해 BET isotherm을 분석해서 얻은 결과이다. 염기(KOH) 활성화 반응을 거치지 않은 산처리된 탄소나노튜브의 비표면적과 기공의 부피를 비교했을 때, 2시간의 염기 활성화 반응을 거친 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 비표면적과 기공의 부피가 크게 증가하였음을 알 수 있다. (표 1).4 is a result obtained by analyzing BET isotherm through nitrogen adsorption in order to confirm an increase in the specific surface area and pore volume of the carbon nanotube whose surface was partially opened according to Example 1 of the present invention. When the specific surface area and pore volume of the acid-treated carbon nanotubes not subjected to the base (KOH) activation reaction were compared, it was found that the surface of the carbon nanotubes partially activated by the base activation reaction for 2 hours and the surface area of the pores It can be seen that the volume has increased greatly. (Table 1).

비표면적
(m2/g)
Specific surface area
(m 2 / g)
기공의 부피
(cm3/g)
Volume of pore
(cm < 3 > / g)
산처리된 탄소나노튜브Acid-treated carbon nanotubes 51.051.0 0.200.20 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브Carbon nanotubes with partially open surfaces 473.2473.2 1.151.15

실험예Experimental Example 4 -  4 - 양극활물질인Cathode active material  sulfur 담지체로써As a carrier 전기화학실험 Electrochemical experiment

도 5는 실험예 2에서 언급한 리튬-황전지의 양극 활물질인 황의 담지체로써의 활용가능성을 평가하기 위한 전기화학 실험 결과이다. 빠른 충방전이 가능한 조건인 5C, 즉 8360 mA/g 에 해당되는 전류밀도에서도 200 싸이클까지 용량이 570 mAh/g까지 유지되는 우수한 특성을 나타내었다. 즉, 본 발명에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브는 담지체로써 활용가능성이 있음을 알 수 있다.FIG. 5 is an electrochemical test result for evaluating the availability of sulfur as a cathode active material of the lithium-sulfur battery mentioned in Experimental Example 2. FIG. The capacity was maintained up to 570 mAh / g up to 200 cycles even at the current density corresponding to 5C which is a rapid charge / discharge condition, that is, 8360 mA / g. That is, it can be seen that the carbon nanotube whose surface is partially opened according to the present invention is likely to be used as a carrier.

실험예Experimental Example 5 -  5 - 수소저장능Hydrogen storage capacity 측정 Measure

본 실시예 3에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 활용하여 수소저장능을 측정한 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브는 수소저장용 저장체로써 활용될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 6 shows the result of measurement of the hydrogen storage capacity using the carbon nanotubes partially opened on the surface of the carbon nanotube according to the third embodiment. As can be seen from FIG. 6, the carbon nanotube having the partially open surface according to the present invention can be utilized as a hydrogen storage material.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (13)

a) 탄소나노튜브를 산처리하여, 상기 탄소나노튜브의 표면이 부분적으로 산화된 산화 탄소나노튜브를 형성하는 단계; 및
b) 상기 산화 탄소나노튜브를 염기성 용액에 분산시켜, 상기 탄소나노튜브의 표면을 부분적으로 개방시키는 단계를 포함하는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
a) treating the carbon nanotubes with an acid to form carbon nanotubes in which the surface of the carbon nanotubes is partially oxidized; And
b) dispersing the carbon nanotubes in a basic solution to partially open the surface of the carbon nanotubes, the surface of the carbon nanotubes being partially opened.
제1 항에 있어서,
상기 산처리는 상기 탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 수행하되,
상기 산성용액은 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 이들의 혼합 중 어느 하나를 포함하는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 1,
The acid treatment is performed by immersing the carbon nanotubes in an acidic solution,
The acidic solution is a solution of carbon nanotubes having a partially open surface containing any one of nitric acid (HNO 3 ), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) Gt;
제2 항에 있어서,
상기 산성용액이 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 혼합을 포함할 경우,
상기 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 부피비는 1:1 내지 4:1인 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
3. The method of claim 2,
When the acidic solution comprises a mixture of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 )
Wherein a surface of the sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ) is partially opened in a volume ratio of 1: 1 to 4: 1.
제2 항에 있어서,
상기 산처리는 60℃ 내지 120℃의 온도 분위기에서 수행되는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the acid treatment is carried out in a temperature atmosphere of 60 占 폚 to 120 占 폚, the surface of the carbon nanotube being partially open.
제2 항에 있어서,
상기 산처리는 1시간 내지 6시간동안 수행되는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the acid treatment is performed for 1 to 6 hours, the surface of the carbon nanotube is partially opened.
제1 항에 있어서,
상기 염기성 용액은 염기성 물질을 포함하되,
상기 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화바륨(Ba(OH)2), ZnCl2, NaCl, CaCl2, MgCl2-6H2O, Na2CO3, K2CO3, KCl 및 이들의 혼합중 어느 하나인 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 1,
The basic solution includes a basic substance,
Wherein the basic substance is sodium (NaOH), potassium hydroxide (KOH), barium hydroxide (Ba (OH) 2) hydroxide, ZnCl 2, NaCl, CaCl 2 , MgCl 2 -6H 2 O, Na 2 CO 3, K 2 CO 3 , KCl, and mixtures thereof.
제6 항에 있어서,
상기 b)단계는 800℃ 내지 1000℃의 온도 분위기에서 수행되는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step (b) is performed in a temperature atmosphere of 800 ° C to 1000 ° C.
제6 항에 있어서,
상기 b)단계는 1시간 내지 6시간동안 수행되는 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step (b) is performed for 1 to 6 hours while the surface of the carbon nanotube is partially opened.
제1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브의 표면이 부분적으로 개방될 때,
개방된 상기 표면 주변에 그래핀 나노리본 형상이 위치하는표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 1,
When the surface of the carbon nanotube is partially opened,
Wherein the surface on which the graphene nanoribbon shape is located is partially opened around the opened surface of the carbon nanotube.
제1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 다중벽 또는 단일벽 구조인 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surface of the carbon nanotubes having a multiwall or single wall structure is partially opened.
제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브.A carbon nanotube having a surface partially open according to any one of claims 1 to 10. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 포함하는 이차전지의 활물질 담지체.The active material carrier of a secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the surface of the carbon nanotube is partially open. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 의해 제조된 표면이 부분적으로 개방된 탄소나노튜브를 포함하는 수소저장용 저장체.A storage container for hydrogen storage comprising a carbon nanotube having a surface partially open according to any one of claims 1 to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111807350A (en) * 2020-06-15 2020-10-23 上海大学 Preparation method of short carbon nano tube with open end

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