KR20180055619A - 탄소 기공막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 기공막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 직경이 10~120nm인 실리카 나노입자를 제조하는 단계; (b) 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매를 교반한 후 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계; (c) 상기 나노 복합체를 비 산화 분위기 하에서 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계; (d) 상기 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거하고 탄소 기공막을 제조하는 단계; (e) 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계; 및 (f) 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 기공막의 제조방법 및 이로부터 제조된 탄소 기공막에 관한 것이다.
본 발명은 탄소 기공막의 표면에 금속 착물을 형성함으로써 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 탄소 기공막의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 내부 기공의 크기가 균일하고 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 탄소 기공막을 제공할 수 있다.
본 발명의 탄소 기공막을 포함하는 마스크는 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 메르스 마스크, 황사 마스크, 방진 마스크 등의 고기능성 마스크에 적용될 수 있다.
본 발명은 탄소 기공막의 표면에 금속 착물을 형성함으로써 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 탄소 기공막의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 내부 기공의 크기가 균일하고 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 탄소 기공막을 제공할 수 있다.
본 발명의 탄소 기공막을 포함하는 마스크는 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 메르스 마스크, 황사 마스크, 방진 마스크 등의 고기능성 마스크에 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 탄소 기공막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 직경이 10~120nm인 실리카 나노입자를 제조하는 단계; (b) 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매를 교반한 후 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계; (c) 상기 나노 복합체를 비 산화 분위기 하에서 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계; (d) 상기 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거하고 탄소 기공막을 제조하는 단계; (e) 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계; 및 (f) 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 기공막의 제조방법 및 이로부터 제조된 탄소 기공막에 관한 것이다.
산업화가 진행되면서 메르스 등 신종 바이러스, 미세먼지, 황사 등 환경적으로 인체에 유해한 미세입자들이 증가하고 있으며, 이러한 미세입자들의 인체 유입을 차단하기 위해 다양한 기능성 마스크들이 개발되고 있다.
특히 2015년에 메르스 환자가 급증하면서 이를 예방하기 위한 메르스 마스크에 대한 관심이 집중된 경험이 있다.
또한 봄철에는 황사와 미세먼지 차단을 위한 기능성 마스크의 판매량이 급증하며, 식약처 및 안전보건공단의 인증을 받은 고기능성 마스크를 찾는 고객은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.
기능성 마스크와 관련하여 한국공개실용신안 제20-2009-0005015호, 한국등록실용신안 제20-0350010호, 한국공개특허 제10-2005-0084727호 등은 다양한 용도의 마스크를 개시하고 있다.
그러나 상기 문헌에 개시된 기술은 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성, 항균성 등이 열등하여 고기능성 마스크를 필요로 하는 소비자의 요구를 충족시킬 수 없다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄소 기공막의 표면에 금속 착물을 형성함으로써 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 탄소 기공막의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 내부 기공의 크기가 균일하고 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 탄소 기공막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 직경이 10~120nm인 실리카 나노입자를 제조하는 단계; (b) 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매를 교반한 후 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계; (c) 상기 나노 복합체를 비 산화 분위기 하에서 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계; (d) 상기 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거하고 탄소 기공막을 제조하는 단계; (e) 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계; 및 (f) 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 기공막의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 알코올, 수산화암모늄 및 물을 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 알코올, 수산화암모늄 및 물을 10~100:0.5~10:1의 부피비로 10~60분 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 1~10:1의 부피비로 첨가한 후 1~5시간 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제1혼합물에 포함된 알코올과 상기 제2혼합물에 첨가된 알코올의 부피비는 5~50:1인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는 실리카 나노입자 및 탄소 전구체를 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물에 용매의 일부를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2혼합물에 나머지 용매를 첨가한 후 교반하여 제3혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제3혼합물에 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매의 중량비는 1:1~5:1~5이고, 상기 용매는 3~6회로 나누어 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 제3혼합물에 50~150기압에서 1~10분 압력을 가한 후, 160~500기압에서 10분~2시간 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 탄소 기공막을 제공한다.
아울러 본 발명은 상기 탄소 기공막을 포함하는 마스크를 제공한다.
본 발명은 탄소 기공막의 표면에 금속 착물을 형성함으로써 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 탄소 기공막의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 내부 기공의 크기가 균일하고 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있는 탄소 기공막을 제공할 수 있다.
본 발명의 탄소 기공막을 포함하는 마스크는 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 메르스 마스크, 황사 마스크, 방진 마스크 등의 고기능성 마스크에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실리카 나노입자를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 나노 복합체를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 탄소 복합체를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 산 처리 후 탄소 기공막을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 디아조늄염으로 표면 개질된 탄소 기공막을 나타낸다: (a) 디아조늄염의 합성과정, (b) 표면 개질된 탄소 기공막.
도 6은 본 발명의 착물형 탄소 기공막을 나타낸다: (a) 착물형 탄소 기공막의 제조과정, (b) 착물형 탄소 기공막.
도 7은 디아조늄 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 금속 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 금속 농도를 나타낸다.
도 9는 시간에 따른 착물형 탄소 기공막의 부탄 흡착량을 나타낸다.
도 10은 황색포도상구균에 대한 착물형 탄소 기공막의 항균특성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 나노 복합체를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 탄소 복합체를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 산 처리 후 탄소 기공막을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 디아조늄염으로 표면 개질된 탄소 기공막을 나타낸다: (a) 디아조늄염의 합성과정, (b) 표면 개질된 탄소 기공막.
도 6은 본 발명의 착물형 탄소 기공막을 나타낸다: (a) 착물형 탄소 기공막의 제조과정, (b) 착물형 탄소 기공막.
도 7은 디아조늄 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 금속 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 금속 농도를 나타낸다.
도 9는 시간에 따른 착물형 탄소 기공막의 부탄 흡착량을 나타낸다.
도 10은 황색포도상구균에 대한 착물형 탄소 기공막의 항균특성을 나타낸다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 본 발명은 (a) 직경이 10~120nm인 실리카 나노입자를 제조하는 단계; (b) 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매를 교반한 후 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계; (c) 상기 나노 복합체를 비 산화 분위기 하에서 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계; (d) 상기 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거하고 탄소 기공막을 제조하는 단계; (e) 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계; 및 (f) 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 기공막의 제조방법에 관한 것이다.
상기 (a) 단계는 실리카 나노입자를 제조하는 단계로서 알코올, 수산화암모늄 및 물을 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하는 단계를 포함한다(도 1).
알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등이 제한 없이 사용될 수 있으며, 에탄올이 사용되는 것이 바람직하다.
실리카 전구체의 가수분해를 촉진하기 위하여 수산화암모늄, 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등이 제한 없이 사용될 수 있으며, 수산화암모늄이 사용되는 것이 바람직하다.
실리카 전구체로는 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라에톡시실란(TEOS) 등의 알콕시실란, 소듐 실리케이트(sodium silicate), 포타슘 실리케이트(potassium silicate), 실리콘 테트라클로라이드 등이 제한 없이 사용될 수 있으며, 테트라에톡시실란이 사용되는 것이 바람직하다.
알코올, 수산화암모늄, 물 및 실리카 전구체는 동시에 혼합하여 교반하지 않는데, 이는 동시에 혼합하는 경우 제조된 실리카 나노입자의 크기가 균일하지 않아 탄소 기공막의 흡착 특성이 저하되기 때문이다.
먼저 알코올, 수산화암모늄 및 물을 10~100:0.5~10:1의 부피비로 10~60분 교반하여 제1혼합물을 제조한다.
상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 1~10:1의 부피비로 첨가한 후 1~5시간 교반하여 제2혼합물을 제조한다.
상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하며, 상기 제1혼합물에 포함된 알코올과 상기 제2혼합물에 첨가된 알코올의 부피비는 5~50:1인 것이 바람직하다.
실리카 나노입자의 직경은 10~120nm이며, 30~80nm인 것이 바람직하다. 직경이 10nm 미만인 경우 제조된 탄소 기공막의 기공이 작게 되어 유해가스 및 미세먼지를 효과적으로 흡착할 수 없으며, 120nm를 초과하는 경우 탄소 기공막의 기계적 특성, 열적 특성 및 내구성이 저하된다.
상기 (a) 단계를 통해 제조된 실리카 나노입자는 크기가 균일하고, 탄소 기공막의 기공에 유해가스 및 미세먼지를 안정적으로 흡착함으로써 마스크의 유해가스 제거 특성 및 미세먼지 제거 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 (b) 단계는 실리카 나노입자 및 탄소 전구체를 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물에 용매의 일부를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2혼합물에 나머지 용매를 첨가한 후 교반하여 제3혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제3혼합물에 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계를 포함한다(도 2).
제조된 실리카 나노입자는 상호 응집되어 입자의 크기가 증가할 수 있는데, 이러한 응집 현상을 방지하기 위하여 실리카 나노입자는 계면활성제, 안정화제 등으로 표면 처리될 수 있다.
계면활성제로는 알킬 트리메틸암모늄 할라이드 등의 양이온 계면활성제; 올레산, 알킬 아민 등의 중성 계면활성제; 소디움 알킬설페이트, 소디움 알킬포스페이트 등의 음이온 계면활성제가 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 탄소 전구체는 열처리 과정에서 탄화되는 물질로서, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 페놀수지, 케톤수지, 아크릴 수지, 단당류, 다당류 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올 등의 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매는 동시에 혼합하여 교반하지 않는데, 이는 동시에 혼합하는 경우 제조된 탄소 기공막의 기공의 크기가 균일하지 않아 탄소 기공막의 흡착 특성이 저하되기 때문이다.
먼저 실리카 나노입자 및 탄소 전구체를 1:1~5의 중량비로 교반하여 제1혼합물을 제조한다.
상기 제1혼합물에 용매의 일부를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하며, 상기 제2혼합물에 나머지 용매를 첨가한 후 교반하여 제3혼합물을 제조하며, 상기 제3혼합물에 80~500℃, 50~150기압에서 1~10분 압력을 가한 후, 160~500기압에서 10분~2시간 압력을 가하여 나노 복합체를 제조한다.
상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매의 중량비는 1:1~5:1~5인 것이 바람직하다.
상기 용매는 한 번에 첨가하지 않고 수회에 걸쳐 나누어 첨가하는데,
3~6회로 나누어 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계의 나노 복합체로부터 제조된 탄소 기공막은 내부에 포함된 기공의 크기가 균일하여 유해가스 및 미세먼지를 효과적으로 흡착할 수 있으며, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있다.
상기 (c) 단계는 아르곤 또는 질소의 비 산화 분위기 하에서 나노 복합체를 600~2,000℃에서 1~60시간 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계이다(도 3).
상기 (c) 단계를 통해 나노 복합체의 탄소 전구체가 탄화되어 탄소 복합체가 제조된다.
아르곤 또는 질소의 유입속도는 1~10L/min인 것이 제조된 탄소 복합체의 흡착 특성의 측면에서 바람직하다.
상기 (d) 단계는 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거함으로써 탄소 기공막을 제조하는 단계이다(도 4).
실리카 나노입자는 불산 용액, 수산화나트륨 용액 등의 용매에 의해 제거될 수 있다.
예를 들면, 탄소 복합체를 20~60%의 불산 용액에 투입한 후, 상온에서 1~50시간 교반하여 실리카 나노입자를 제거할 수 있다.
상기 (e) 단계는 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계이다(도 5).
상기 표면 개질을 통하여 탄소 기공막의 표면에는 카르복실기가 형성되어 다양한 화합물과 결합할 수 있으며, 흡착 특성, 항균성 등이 개선될 수 있다.
상기 (f) 단계는 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계이다(도 6).
상기 탄소 기공막의 표면에 형성되는 금속 착물은 유해가스, 미세먼지 등과 결합할 수 있어, 탄소 기공막의 흡착 특성, 항균성 등이 개선될 수 있다.
상기 금속으로서는 Ag, Cu, Co, Ni 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 탄소 기공막에 관한 것이다.
상기 탄소 기공막에 존재하는 기공의 크기는 제거된 실리카 나노입자의 크기와 동일하거나 유사하고, 기공의 직경은 10~120nm이며, 30~80nm인 것이 바람직하다.
기공의 직경이 10nm 미만인 경우 제조된 탄소 기공막의 기공이 작게 되어 유해가스 및 미세먼지를 효과적으로 흡착할 수 없으며, 120nm를 초과하는 경우 탄소 기공막의 기계적 특성, 열적 특성 및 내구성이 저하된다.
상기 탄소 기공막은 내부에 포함된 기공의 크기가 균일하여 유해가스 및 미세먼지를 효과적으로 흡착할 수 있으며, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수하여 마스크에 장기간 안정적으로 사용될 수 있다.
또한 상기 탄소 기공막의 표면에 형성된 금속은 유해가스, 미세먼지 등과 결합할 수 있어, 탄소 기공막의 흡착 특성, 항균성 등이 개선될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
에탄올 790㎖, 수산화암모늄 11.05㎖ 및 물 11.05㎖을 20분 교반하여 제1혼합물을 제조하였다.
상기 제1혼합물에 에탄올 79㎖ 및 테트라에톡시실란 25㎖를 첨가한 후 2시간 교반하여 제2혼합물을 제조하였다.
상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 입경이 50nm인 실리카 나노입자를 제조하였다.
상기 실리카 나노입자 5g 및 폴리비닐클로라이드 10g를 1분 동안 교반하여 제1혼합물을 제조하였다.
상기 제1혼합물에 메틸에틸케톤 1.25g를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하였다.
상기 제2혼합물에 메틸에틸케톤 1.25g를 3회 첨가하여 제3혼합물을 제조하였다.
상기 제3혼합물을 프레스기에 투입하여 100기압에서 1분 압력을 가한 후, 200기압에서 30분 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하였다.
상기 나노 복합체를 전기로에 투입하여 아르곤 분위기 하에서 1,000℃에서 5시간 열처리하여 탄소 복합체를 제조하였다.
상기 탄소 복합체를 25%의 불산 용액에 투입한 후, 상온에서 6시간 교반하여 실리카 나노입자를 제거하고 건조한 후 탄소 기공막을 제조하였다.
상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하였다.
상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하였다.
도 7은 디아조늄 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다.
처리시간이 증가함에 따라 탄소 기공막의 표면에 결합되는 디아조늄염의 함량이 증가함을 확인할 수 있다.
도 8은 금속 용액의 처리시간에 따른 탄소 기공막의 금속 농도를 나타낸다.
처리시간이 증가함에 따라 탄소 기공막의 표면에 결합되는 금속의 함량이 일정 수준으로 유지됨을 확인할 수 있다.
도 9는 시간에 따른 착물형 탄소 기공막의 부탄 흡착량을 나타낸다.
표면에 코발트가 결합된 탄소 기공막이 가장 우수한 흡착특성을 나타낸다.
도 10은 황색포도상구균에 대한 착물형 탄소 기공막의 항균특성을 나타낸다.
표면에 은이 결합된 탄소 기공막이 가장 우수한 항균특성을 나타낸다.
Claims (8)
- (a) 직경이 10~120nm인 실리카 나노입자를 제조하는 단계;
(b) 상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매를 교반한 후 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계;
(c) 상기 나노 복합체를 비 산화 분위기 하에서 열처리하여 탄소 복합체를 제조하는 단계;
(d) 상기 탄소 복합체를 산 처리하여 실리카 나노입자를 제거하고 탄소 기공막을 제조하는 단계;
(e) 상기 탄소 기공막을 디아조늄염(diazonium salt) 용액으로 처리하여 탄소 기공막의 표면을 개질하는 단계; 및
(f) 상기 개질된 탄소 기공막을 금속 용액으로 처리하여 착물형 탄소기공막을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 기공막의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 알코올, 수산화암모늄 및 물을 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 기공막의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 (a) 단계는 알코올, 수산화암모늄 및 물을 10~100:0.5~10:1의 부피비로 10~60분 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1혼합물에 알코올 및 실리카 전구체를 1~10:1의 부피비로 첨가한 후 1~5시간 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제2혼합물에 포함된 용매를 증발시켜 실리카 나노입자를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 제1혼합물에 포함된 알코올과 상기 제2혼합물에 첨가된 알코올의 부피비는 5~50:1인 것을 특징으로 하는 탄소 기공막의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 실리카 나노입자 및 탄소 전구체를 교반하여 제1혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1혼합물에 용매의 일부를 첨가한 후 교반하여 제2혼합물을 제조하는 단계;
상기 제2혼합물에 나머지 용매를 첨가한 후 교반하여 제3혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제3혼합물에 압력을 가하여 나노 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 기공막의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 실리카 나노입자, 탄소 전구체 및 용매의 중량비는 1:1~5:1~5이고,
상기 용매는 3~6회로 나누어 첨가되는 것을 특징으로 하는 탄소 기공막의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 제3혼합물에 50~150기압에서 1~10분 압력을 가한 후, 160~500기압에서 10분~2시간 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 탄소 기공막의 제조방법.
- 제1항 내지 제6항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 탄소 기공막.
- 제7항의 탄소 기공막을 포함하는 마스크.
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|---|---|---|---|
| KR1020160153666A KR101911950B1 (ko) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | 탄소 기공막 및 그 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110193289A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-09-03 | 浙江工商大学 | 一种一锅、原位法制备二元纳米材料共掺杂混合基质膜的方法 |
| KR20200031754A (ko) * | 2018-09-15 | 2020-03-25 | 한남대학교 산학협력단 | 실리카 나노입자를 이용한 금속 복합체 메조포러스 탄소 기공막 및 그 제조방법 |
| KR20200038589A (ko) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 한남대학교 산학협력단 | 단분산 실리카 나노입자의 제조방법 |
| CN111477382A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-31 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种多孔金属复合透明导电薄膜及其制备方法 |
| KR20210034793A (ko) * | 2019-09-23 | 2021-03-31 | 한남대학교 산학협력단 | 항균방충망 제작을 위한 실리카 제조방법 |
-
2016
- 2016-11-17 KR KR1020160153666A patent/KR101911950B1/ko active IP Right Grant
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| KR101911950B1 (ko) | 2018-10-25 |
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