KR20210128755A - Graphene nanoplate with high specific surface area and method for producing the same - Google Patents

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KR20210128755A
KR20210128755A KR1020200046812A KR20200046812A KR20210128755A KR 20210128755 A KR20210128755 A KR 20210128755A KR 1020200046812 A KR1020200046812 A KR 1020200046812A KR 20200046812 A KR20200046812 A KR 20200046812A KR 20210128755 A KR20210128755 A KR 20210128755A
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Abstract

The present invention relates to a graphitic nanoplate comprising 95 to 100 parts by weight of carbon and 0 to 2 parts by weight of oxygen, based on 100 parts by weight of the graphitic nanoplate, wherein the specific surface area of the graphitic nanoplate is 2,000 m^2/g or more. The graphitic nanoplate according to the present invention has a low oxygen content, a high specific surface area, and excellent crystallinity, thereby being applied to various uses such as a catalyst support, a chemical catalyst, energy conversion and storage, a fuel cell, and others. In addition, since the graphitic nanoplate is inexpensive and can be produced in large quantities, the cost for processes can be reduced.

Description

높은 비표면적을 가지는 그래피틱 나노플레이트 및 이의 제조 방법{GRAPHENE NANOPLATE WITH HIGH SPECIFIC SURFACE AREA AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}A graffiti nanoplate having a high specific surface area and a method for manufacturing the same

본 발명은 그래피틱 나노플레이트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 가장자리가 선택적으로 기능화된 그래피틱 나노플레이트를 이산화탄소 분위기 하에서 열처리함으로써 높은 비표면적과 동시에 산소 함량이 낮고 결정성이 좋은 그래피틱 나노플레이트를 수득하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a graphic nanoplate and a method for manufacturing the same. Specifically, it relates to a method for obtaining a graphic nanoplate having a high specific surface area and a low oxygen content and good crystallinity by heat-treating a graphic nanoplate with selectively functionalized edges under a carbon dioxide atmosphere.

그래핀은 흑연을 이루고 있는 기본 단위이며, 탄소 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막이다. 구체적으로, 탄소가 육각형 모양으로 공유결합을 이루는 2차원 평면물질이다. 그래핀은 열전도성 및 전기전도성을 가지며 물리적 및 화학적 성질이 매우 뛰어난 소재이다. 이러한 그래핀을 제조하는 방법으로는 기계적 박리법, 화학적 박리법, 박리-재삽입-팽창법, 화학 증기 증착법, 에피택시 합성법, 화학적 합성법 등이 있다. Graphene is a basic unit of graphite and is a thin film made of a thickness of one carbon atom. Specifically, it is a two-dimensional planar material in which carbon forms a covalent bond in a hexagonal shape. Graphene is a material with excellent physical and chemical properties with thermal and electrical conductivity. Methods for producing such graphene include mechanical exfoliation, chemical exfoliation, exfoliation-reinsertion-expansion, chemical vapor deposition, epitaxy synthesis, and chemical synthesis.

기계적 박리법은 그래핀 고유의 우수한 특성을 그대로 보유하도록 하지만, 최종 수율이 극히 낮아 단지 실험실 등에서 그래핀의 특성 연구용으로 이용하고 있다. The mechanical exfoliation method preserves the excellent properties of graphene as it is, but the final yield is extremely low, so it is only used for research on the properties of graphene in laboratories and the like.

화학 증기 증착법으로 제조된 그래핀은 우수한 특성을 보여주는 것으로 보고되고 있으나, 중금속 촉매가 필요하고, 높은 온도 (약 1,000℃)에서 합성이 가능하며 사용한 기판의 면적에 따라 생산량이 제한 적인 단점이 있다. Graphene prepared by chemical vapor deposition is reported to show excellent properties, but it requires a heavy metal catalyst, can be synthesized at a high temperature (about 1,000 ° C), and has limited production capacity depending on the area of the substrate used.

에피택시 합성법은 생산된 그래핀의 전기 특성이 좋지 못하고 기판이 매우 비싼 단점이 있다. The epitaxial synthesis method has a disadvantage in that the electrical properties of the produced graphene are poor and the substrate is very expensive.

기존의 그래핀을 제조하는 방법의 단점을 극복하여, 볼밀 공정을 이용해서 기계 화학적으로 가장자리만 선택적으로 기능화된 그래파이트를 제조하는 방법이 저렴하게 대량으로 그래핀을 제조하기 위한 방법으로 주목되고 있다. Overcoming the shortcomings of the conventional method of manufacturing graphene, a method of manufacturing graphite selectively functionalized only at the edges mechanically and chemically using a ball mill process is attracting attention as a method for manufacturing graphene in large quantities at low cost.

기계 화학적 방법으로 가장자리가 기능화된 그래파이트를 커패시터, 촉매 지지체 등으로 활용하기 위해서는 높은 비표면적, 낮은 산소함량, 우수한 결정성이 필요하다. 이를 달성하기 위한 활성화 공정 및 추가적인 환원 공정이 요구된다. 종래에는 화학약품 또는 고온의 수증기를 사용하여 활성화 공정을 수행하여 공정 과정에서 위험에 노출이 되는 문제가 있다. High specific surface area, low oxygen content, and excellent crystallinity are required in order to use graphite with functionalized edges by mechanochemical methods as capacitors and catalyst supports. An activation process and an additional reduction process are required to achieve this. Conventionally, there is a problem in that the activation process is performed using a chemical agent or high-temperature steam, thereby exposing to a risk in the process process.

한국공개특허공보 제10-2017-0136147호Korean Patent Publication No. 10-2017-0136147

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 그래피틱 나노플레이트 및 이의 제조 방법에 대한 것으로서, 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하는 간단한 공정만으로 높은 비표면적, 낮은 산소함량, 우수한 결정성을 달성할 수 있다. The present application relates to a graphic nanoplate and a method for manufacturing the same for solving the problems of the prior art, and a high specific surface area, low oxygen content, and excellent crystallinity can be achieved only by a simple process of heat treatment in a carbon dioxide atmosphere.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 그래피틱 나노플레이트는 상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로, 탄소 95 중량부 내지 100 중량부; 및 산소 0 중량부 내지 2 중량부;를 포함하며, 상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 이상인 것을 특징으로 한다. The graffiti nanoplate of the present invention for achieving the above technical problem, based on 100 parts by weight of the graffiti nanoplate, 95 parts by weight to 100 parts by weight of carbon; and 0 parts by weight to 2 parts by weight of oxygen, wherein the specific surface area of the graffiti nanoplate is 2,000 m 2 /g or more.

상기 그래피틱 나노플레이트의 XRD 분석에서 [002] 피크의 크기는 [100] 피크의 2배 내지 20배 더 큰 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The size of the [002] peak in the XRD analysis of the graphic nanoplate may be 2 to 20 times larger than the [100] peak, but is not limited thereto.

상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로 상기 산소는 0.1 중량부 내지 0.5 중량부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Based on 100 parts by weight of the graffiti nanoplate, the oxygen may include 0.1 parts by weight to 0.5 parts by weight, but is not limited thereto.

상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 내지 2,800 m2/g인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The specific surface area of the graffiti nanoplate may be 2,000 m 2 /g to 2,800 m 2 /g, but is not limited thereto.

그래피틱 나노플레이트의 제조 방법은 불활성 기체 분위기 하에서 그래파이트를 기계적으로 분쇄시키는 단계; 및 상기 분쇄된 그래파이트를 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method for manufacturing a graffiti nanoplate includes the steps of mechanically pulverizing graphite under an inert gas atmosphere; and heat-treating the pulverized graphite under a carbon dioxide atmosphere.

상기 이산화탄소는 분당 100 ml 내지 1,000 ml를 주입하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The carbon dioxide may be injected at 100 ml to 1,000 ml per minute, but is not limited thereto.

상기 열처리는 700℃내지 1,200℃의 온도 하에서 이루어지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The heat treatment may be performed at a temperature of 700°C to 1,200°C, but is not limited thereto.

상기 열처리는 5 시간 내지 7 시간 동안 수행하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The heat treatment may be performed for 5 to 7 hours, but is not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다. The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, this does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited thereby.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 낮은 산소함량, 높은 비표면적, 우수한 결정성을 갖고 있다. 종래에는 이러한 조건을 달성하기 위한 활성화 공정 및/또는 환원 공정으로서 화학약품 및/또는 고온 수증기 등을 사용하여 공정 과정에서 위험에 노출되는 문제점이 있다. 본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 이산화탄소 분위기 하에서 열처리함으로써 효과적으로 그래피틱 나노플레이트를 활성화하였다. 본원은 이산화탄소만을 사용하여 간단하고 안전하게 활성화된 그래피틱 나노플레이트를 수득할 수 있는 장점이 있다.According to the above-described means for solving the problems of the present application, the graphic nanoplate according to the present application has a low oxygen content, a high specific surface area, and excellent crystallinity. Conventionally, there is a problem of being exposed to risks in the process by using chemicals and/or high-temperature steam as an activation process and/or a reduction process to achieve these conditions. The graffiti nanoplate according to the present application was effectively activated by heat treatment in a carbon dioxide atmosphere. The present application has the advantage of being able to simply and safely obtain activated graffiti nanoplates using only carbon dioxide.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 촉매 지지체, 화학 촉매, 에너지 변환 및 저장, 연료전지 등 다양한 용도로서 응용할 수 있다. 또한, 저렴하고 대량으로 제조할 수 있어 공정의 저가화에 용이하다. The graffiti nanoplate according to the present application can be applied to various uses such as catalyst support, chemical catalyst, energy conversion and storage, and fuel cell. In addition, since it is inexpensive and can be manufactured in large quantities, it is easy to reduce the cost of the process.

도 1은는 본원의 일 구현예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 XRD(X-ray diffraction) 그래프이다.
도 3은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 이산화탄소 주입량에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 열처리 온도에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 열처리 시간에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 주입되는 기체에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart of a method of manufacturing a graffiti nanoplate according to an embodiment of the present application.
2 is an X-ray diffraction (XRD) graph of a graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.
3 is a graph showing the specific surface area according to the carbon dioxide injection amount of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.
4 is a graph showing the specific surface area according to the heat treatment temperature of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.
5 is a graph showing the specific surface area according to the heat treatment time of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.
6 is a graph showing the specific surface area according to the injected gas of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each figure, like reference numerals are used for like components. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when it is said that a member is positioned "on", "on", "on", "under", "under", or "under" another member, this means that a member is positioned on the other member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid in the understanding of the present application. It is used to prevent an unconscionable infringer from using the mentioned disclosure in an unreasonable manner. Also, throughout this specification, "step to" or "step to" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It is meant to include one or more selected from the group consisting of.

이하에서는 본원의 그래피틱 나노 플레이트 및 이의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the graphic nanoplate of the present application and a method for manufacturing the same will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원은, 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로, 탄소 95 중량부 내지 100 중량부; 및 산소 0 중량부 내지 2 중량부;를 포함하며, 상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 이상인 것을 특징으로 하는 그래피틱 나노플레이트에 관한 것이다. Herein, based on 100 parts by weight of the graffiti nanoplate, 95 parts by weight to 100 parts by weight of carbon; and 0 parts by weight to 2 parts by weight of oxygen, wherein the specific surface area of the graffiti nanoplate is 2,000 m 2 /g or more.

상기 그래피틱 나노플레이트의 XRD 분석에서 [002] 피크의 크기는 [100] 피크의 2배 내지 20배 더 큰 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The size of the [002] peak in the XRD analysis of the graphic nanoplate may be 2 to 20 times larger than the [100] peak, but is not limited thereto.

XRD(X-ray diffraction) 분석에서 상기 [002] 피크는 26.5° 부근에서 나타나고, 상기 [100] 피크는 43.5° 부근에서 나타나는 것 일 수 있다. In XRD (X-ray diffraction) analysis, the [002] peak may appear at around 26.5°, and the [100] peak may appear at around 43.5°.

일반적으로, 그래파이트(graphite)는 XRD 분석에서 [002] 피크가 좁고 크게 나타난다. 반면에, 산화그래핀, 산화환원그래핀 등과 같은 불순물이 포함되는 경우, XRD 분석에서 [002] 피크가 넓고 작게 나타난다. 즉, [002] 피크가 좁고 크게 나타날수록, 그래파이트의 결정성과 유사하며, 결정성이 좋은 것으로 판단할 수 있다. In general, graphite has a narrow and large peak in XRD analysis. On the other hand, when impurities such as graphene oxide, redox graphene, etc. are included, the peak appears wide and small in XRD analysis. That is, as the [002] peak appears narrower and larger, it is similar to the crystallinity of graphite, and it can be determined that the crystallinity is good.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 XRD 분석에서 [002] 피크의 크기는 [100] 피크의 2배 내지 20배 더 큰 것으로 나타나며, 이를 통해 결정성이 좋은 것으로 판단할 수 있다. In the graphitic nanoplate according to the present application, in XRD analysis, the size of the [002] peak is 2 to 20 times larger than that of the [100] peak, and through this, it can be determined that the crystallinity is good.

상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로 상기 산소는 0.1 중량부 내지 0.5 중량부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Based on 100 parts by weight of the graffiti nanoplate, the oxygen may include 0.1 parts by weight to 0.5 parts by weight, but is not limited thereto.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 가장자리가 선택적으로 기능화된 그래핀을 이산화탄소 분위기 하에서 열처리함으로써 활성화한 것이다. 한편, 산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀과 같은 경우, 기능화가 랜덤하게 이루어져 있으므로, 활성화를 진행한 이후에도 비표면적은 증가할 수 있으나, 산소함량이 높고 결정성이 낮은 단점이 있다. 본원은 이러한 문제를 해결하여 비표면적이 높을 뿐만 아니라 산소함량이 낮고 결정성이 높은 그래피틱 나노플레이트를 수득할 수 있다. 더욱이, 산화그래핀을 이산화탄소 분위기 하에서 열처리할 경우, 상기 산화그래핀이 전부 타버려 유의미한 그래핀을 수득할 수 없다. 이는 산화그래핀의 경우, 다량의 산소 기능기로 인해 열 안정성이 떨어지기 때문이다. 따라서, 산화그래핀을 열처리하기 위해서는 불활성 가스 분위기에서 열처리를 진행해야 한다. 하지만 불활성 가스 분위기 하에서 열처리를 진행하는 경우, 활성화가 충분히 일어나지 않는다. The graphic nanoplate according to the present application is activated by heat-treating graphene with selectively functionalized edges under a carbon dioxide atmosphere. On the other hand, in the case of graphene oxide or reduced graphene oxide, since functionalization is made randomly, the specific surface area may increase even after activation, but has a disadvantage in that the oxygen content is high and crystallinity is low. The present application can obtain a graphic nanoplate having a high specific surface area as well as a low oxygen content and high crystallinity by solving this problem. Moreover, when the graphene oxide is heat-treated in a carbon dioxide atmosphere, the graphene oxide is completely burned out, so that meaningful graphene cannot be obtained. This is because, in the case of graphene oxide, thermal stability is poor due to a large amount of oxygen functional groups. Therefore, in order to heat-treat graphene oxide, the heat treatment should be performed in an inert gas atmosphere. However, when the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere, activation does not occur sufficiently.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부 대비 산소가 0 중량부 내지 2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 중량부 0.5 중량부를 포함하고 있고, 탄소가 95 중량부 내지 100 중량부를 포함하고 있다. 즉, 본원의 그래피틱 나노플레이트는 산소함량 대비 높은 탄소비율을 포함하고 있어 높은 전기 전도도를 가지고 있을 것으로 예상할 수 있다. The graffiti nanoplate according to the present application contains 0 parts by weight to 2 parts by weight, more preferably 0.1 parts by weight 0.5 parts by weight, and 95 parts by weight to 100 parts by weight of carbon relative to 100 parts by weight of the graffiti nanoplate. contains That is, since the graffiti nanoplate of the present application contains a high carbon ratio to oxygen content, it can be expected to have high electrical conductivity.

상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 내지 2,800 m2/g인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The specific surface area of the graffiti nanoplate may be 2,000 m 2 /g to 2,800 m 2 /g, but is not limited thereto.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 낮은 산소함량, 높은 비표면적, 우수한 결정성을 갖고 있다. 종래에는 이러한 조건을 달성하기 위한 활성화 공정 및/또는 환원 공정으로서 화학약품 및/또는 고온 수증기 등을 사용하여 공정 과정에서 위험에 노출되는 문제점이 있다. 본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 이산화탄소 분위기 하에서 열처리함으로써 효과적으로 그래피틱 나노플레이트를 활성화하였다. 본원은 이산화탄소만을 사용하여 간단하고 안전하게 활성화된 그래피틱 나노플레이트를 수득할 수 있는 장점이 있다. The graffiti nanoplate according to the present application has a low oxygen content, a high specific surface area, and excellent crystallinity. Conventionally, there is a problem of being exposed to risks in the process by using chemicals and/or high-temperature steam as an activation process and/or a reduction process to achieve these conditions. The graffiti nanoplate according to the present application was effectively activated by heat treatment in a carbon dioxide atmosphere. The present application has the advantage of being able to simply and safely obtain activated graffiti nanoplates using only carbon dioxide.

상기 그래피틱 나노플레이트의 평균 직경은 50 nm 이상인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The average diameter of the graffiti nanoplate may be 50 nm or more, but is not limited thereto.

본원에 따른 그래피틱 나노플레이트는 촉매 지지체, 화학 촉매, 에너지 변환 및 저장, 연료전지 등 다양한 용도로서 응용할 수 있다. 또한, 저렴하고 대량으로 제조할 수 있어 공정의 저가화에 용이하다. The graffiti nanoplate according to the present application can be applied to various uses such as catalyst support, chemical catalyst, energy conversion and storage, and fuel cell. In addition, since it is inexpensive and can be manufactured in large quantities, it is easy to reduce the cost of the process.

더욱이, 산소와 같은 불순물의 도입을 차단함으로써 불순물의 도입으로 인한 그래피틱 나노플레이트의 물성 변화를 억제할 수 있다. Moreover, by blocking the introduction of impurities such as oxygen, it is possible to suppress the change in physical properties of the graffiti nanoplate due to the introduction of the impurities.

본원은, 반응 가스 분위기 하에서 그래파이트를 기계적으로 분쇄시키는 단계; 및 상기 분쇄된 그래파이트를 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하는 단계;를 포함하는 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법이다. The present application includes the steps of mechanically pulverizing graphite under a reaction gas atmosphere; and heat-treating the pulverized graphite under a carbon dioxide atmosphere.

도 1은는 본원의 일 구현예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법의 순서도이다. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a graffiti nanoplate according to an embodiment of the present application.

먼저, 반응 가스 분위기 하에서 그래파이트를 기계적으로 분쇄시킨다(S100). First, graphite is mechanically pulverized under a reaction gas atmosphere (S100).

상기 반응 가스는 이산화탄소 및/또는 불활성 기체를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reaction gas may include carbon dioxide and/or an inert gas, but is not limited thereto.

상기 그래파이트와 상기 불활성 기체의 중량비는 1:3 내지 1:5인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The weight ratio of the graphite and the inert gas may be 1:3 to 1:5, but is not limited thereto.

상기 그래파이트와 상기 불활성 기체의 몰비는 1:3 내지 1:5인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The molar ratio of the graphite and the inert gas may be 1:3 to 1:5, but is not limited thereto.

상기 불활성 기체는 헬륨, 아르곤, 네온, 질소 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 기체를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The inert gas may include a gas selected from the group consisting of helium, argon, neon, nitrogen, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 그래파이트를 분쇄시키는 반응 용기는 어떤 재질로 제조된 것을 사용하여도 무방하나, 금속 재질의 반응 용기를 사용하는 것이 바람직하다. The reaction vessel for pulverizing the graphite may be made of any material, but it is preferable to use a reaction vessel made of a metal material.

상기 분쇄는 300 rpm 내지 600 rpm의 속도로 24 시간 내지 60 시간 동안 분쇄하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The pulverization may be pulverizing at a speed of 300 rpm to 600 rpm for 24 hours to 60 hours, but is not limited thereto.

상기 분쇄 단계에서 탄소 소스를 추가로 주입하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the pulverization step, a carbon source may be additionally injected, but the present invention is not limited thereto.

상기 탄소 소스는 탄소수 1 내지 7개의 탄소 함유 화합물을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The carbon source may include a carbon-containing compound having 1 to 7 carbon atoms, but is not limited thereto.

상기 탄소 소스는 메탄, 에탄, 에틸렌, 일산화탄소, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜렌, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The carbon source is selected from the group consisting of methane, ethane, ethylene, carbon monoxide, ethanol, acetylene, propane, propylene, butane, butadiene, pentane, fenrene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, and combinations thereof. It may include a material, but is not limited thereto.

상기 그래파이트는 상기 분쇄 공정을 통하여 분쇄되면서 상기 그래파이트의 가장자리 부분의 탄소가 전하를 띠거나 라디칼의 형태로 된다. 상기 전하를 띠거나 라디칼의 형태가 된 탄소는 상기 반응 가스와 반응하여 가장자리가 선택적으로 기능화된 그래핀으로 형성되는 것이다.As the graphite is pulverized through the pulverization process, carbon at the edge of the graphite is charged or is in the form of a radical. The charged or radically formed carbon reacts with the reactive gas to form graphene with selectively functionalized edges.

반응 가스 분위기 하에서 상기 그래파이트를 기계적으로 분쇄시킴으로써 가장자리가 선택적으로 기능화된 그래핀을 수득할 수 있다. By mechanically pulverizing the graphite under a reaction gas atmosphere, graphene with selectively functionalized edges can be obtained.

이어서, 상기 분쇄된 그래파이트를 이산화탄소 분위기 하에서 열처리한다 (S200). Then, the pulverized graphite is heat-treated under a carbon dioxide atmosphere (S200).

상기 이산화탄소는 분당 100 ml 내지 1,000 ml를 주입하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The carbon dioxide may be injected at 100 ml to 1,000 ml per minute, but is not limited thereto.

상기 이산화탄소를 분당 100 ml 미만, 1,000 ml 초과로 주입할 경우, 상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적이 충분히 증가되지 않을 수 있다. When the carbon dioxide is injected at less than 100 ml per minute or more than 1,000 ml per minute, the specific surface area of the graffiti nanoplate may not be sufficiently increased.

상기 열처리는 700℃내지 1,200℃의 온도 하에서 이루어지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The heat treatment may be performed at a temperature of 700°C to 1,200°C, but is not limited thereto.

상기 열처리 온도가 700℃미만, 1,200℃ 초과의 온도일 경우, 상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적이 충분히 증가되지 않을 수 있다. When the heat treatment temperature is less than 700° C. or higher than 1,200° C., the specific surface area of the graffiti nanoplate may not be sufficiently increased.

상기 열처리는 5 시간 내지 7 시간 동안 수행하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The heat treatment may be performed for 5 to 7 hours, but is not limited thereto.

상기 열처리 시간을 5 시간 미만 7 시간 초과로 수행할 경우, 상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적이 충분히 증가되지 않을 수 있다.When the heat treatment time is less than 5 hours and more than 7 hours, the specific surface area of the graffiti nanoplate may not be sufficiently increased.

본원의 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법에 대하여, 본원의 그래피틱 나노플레이트와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 그래피틱 나노플레이트에 기재된 내용은 본원의 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법에 동일하게 적용될 수 있다. With respect to the manufacturing method of the graffiti nanoplate of the present application, a detailed description of parts overlapping with the graffiti nanoplate of the present application is omitted. The same can be applied to the manufacturing method of the nanoplate.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.

먼저, 그래파이트(99%, 32 mesh) 80 g을 500 ml의 금속 분쇄 용기에 넣었다. 상기 금속 분쇄 용기 내 공기를 진공 펌프를 사용하여 제거하고, 이산화탄소 1 MPa를 주입한 후 약 350 rpm의 속도로 48시간동안 분쇄하였다. 분쇄가 모두 끝난 후 분쇄물에 1 M의 염산으로 48시간동안 처리하여 상기 그래파이트와 반응하지 않은 금속을 완전히 제거하였다. 상기 분쇄된 그래파이트를 전기로 내에 위치시킨 후이산화탄소를 분당 300 ml 주입하면서 900℃의 온도에서 6시간동안 열처리하여 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. First, 80 g of graphite (99%, 32 mesh) was placed in a 500 ml metal grinding container. The air in the metal grinding vessel was removed using a vacuum pump, carbon dioxide 1 MPa was injected, and then the metal grinding vessel was pulverized at a speed of about 350 rpm for 48 hours. After the grinding was finished, the grinding material was treated with 1 M hydrochloric acid for 48 hours to completely remove the graphite and unreacted metals. After placing the pulverized graphite in an electric furnace, 300 ml of carbon dioxide was injected per minute and heat treatment was performed at a temperature of 900° C. for 6 hours to prepare a graffiti nanoplate.

상기 전기로 내에 이산화탄소를 분당 100 ml 주입하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graffiti nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that 100 ml of carbon dioxide was injected per minute into the electric furnace.

상기 전기로 내에 이산화탄소를 분당 500 ml 주입하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that 500 ml of carbon dioxide was injected per minute into the electric furnace.

상기 열처리를 700℃의 온도 하에서 수행하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed under a temperature of 700°C.

상기 열처리를 800℃의 온도 하에서 수행하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at a temperature of 800°C.

[비교예 1][Comparative Example 1]

먼저, 그래파이트(99%, 32 mesh) 80 g을 500 ml의 금속 분쇄 용기에 넣었다. 상기 금속 분쇄 용기 내 공기를 진공 펌프를 사용하여 제거하고, 이산화탄소 1 MPa를 주입한 후 약 350 rpm의 속도로 48시간동안 분쇄하였다. 분쇄가 모두 끝난 후 분쇄물에 1 M의 염산으로 48시간동안 처리하여 상기 그래파이트와 반응하지 않은 금속을 완전히 제거하여 활성화하지 않은 그래피틱 나노플레이트를 수득하였다. First, 80 g of graphite (99%, 32 mesh) was placed in a 500 ml metal grinding container. The air in the metal grinding vessel was removed using a vacuum pump, carbon dioxide 1 MPa was injected, and then the metal grinding vessel was pulverized at a speed of about 350 rpm for 48 hours. After all grinding was completed, the grinding material was treated with 1 M hydrochloric acid for 48 hours to completely remove the graphite and unreacted metals to obtain non-activated graphic nanoplates.

[비교예 2] [Comparative Example 2]

상기 열처리를 2시간 동안 수행하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed for 2 hours.

[비교예 3][Comparative Example 3]

상기 열처리를 4시간 동안 수행하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed for 4 hours.

[비교예 4][Comparative Example 4]

상기 열처리를 8시간 동안 수행하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed for 8 hours.

[비교예 5][Comparative Example 5]

상기 전기로 내에 이산화탄소 대신 질소를 주입하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that nitrogen instead of carbon dioxide was injected into the electric furnace.

[비교예 6][Comparative Example 6]

상기 전기로 내에 이산화탄소 대신 이산화탄소 및 수소를 주입하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that carbon dioxide and hydrogen were injected into the electric furnace instead of carbon dioxide.

[비교예 7][Comparative Example 7]

상기 전기로 내에 이산화탄소 대신 수증기를 주입하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 그래피틱 나노플레이트를 제조하였다. A graphic nanoplate was prepared in the same manner as in Example 1, except that water vapor instead of carbon dioxide was injected into the electric furnace.

[비교예 8][Comparative Example 8]

산화그래핀을 900℃의 온도 하에서 6시간동안 열처리 하여 열처리된 산화그래핀(H-GO)을 수득하였다. The heat-treated graphene oxide (H-GO) was obtained by heat-treating graphene oxide at a temperature of 900° C. for 6 hours.

[평가][evaluation]

1. 그래피틱 나노플레이트의 특성 분석1. Characterization of graffiti nanoplates

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 원소분석을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1로서 나타내었다. Elemental analysis of the graphic nanoplates prepared in Examples and Comparative Examples was performed, and the results are shown in Table 1 below.

샘플Sample 탄소함량carbon content
(wt%)(wt%)
수소함량hydrogen content
(wt%)(wt%)
산소 함량 (wt%)Oxygen content (wt%) 기타 (wt%)Other (wt%)
실시예 1Example 1 97.9497.94 0.200.20 0.490.49 -- 비교예 1Comparative Example 1 85.0485.04 1.101.10 11.0011.00 -- 비교예 8Comparative Example 8 91.9891.98 0.260.26 1.601.60 질소: 0.15Nitrogen: 0.15
황: 0.49Sulfur: 0.49

상기 표 1에 나타난 결과에 따르면, 실시예 1에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 산소 함량이 0.49%로 가장 적게 검출된 것을 확인할 수 있다. 반면에, 활성화하지 않은 그래피틱 나노플레이트인 비교예 1은 산소 함량이 11.00%로 다량의 산소가 검출된 것을 확인할 수 있다. 또한, 열처리한 산화그래핀인 비교예 8은 산소함량이 1.60%로서, 비교예 1보다는 매우 낮은 것으로 나타났으나, 질소와 황 등의 불순물이 동시에 검출되었으며, 탄소 함량이 91.98%로 실시예 1의 그래피틱 나노플레이트의 탄소 함량인 97.94%보다 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, 열처리한 산화그래핀 보다 본원의 그래피틱 나노플레이트의 탄소/산소(C/O) 비율이 더욱 높아, 전기 전도도 등의 특성이 더욱 좋을 것으로 예상할 수 있다. According to the results shown in Table 1, it can be confirmed that the oxygen content of the graphic nanoplate prepared in Example 1 was the least detected as 0.49%. On the other hand, in Comparative Example 1, which is a non-activated graphic nanoplate, it can be confirmed that a large amount of oxygen was detected with an oxygen content of 11.00%. In addition, the heat-treated graphene oxide Comparative Example 8 had an oxygen content of 1.60%, which was significantly lower than that of Comparative Example 1, but impurities such as nitrogen and sulfur were simultaneously detected, and the carbon content was 91.98% in Example 1 It can be seen that it is much lower than the carbon content of 97.94% of the graphic nanoplate. As a result, the carbon/oxygen (C/O) ratio of the graffiti nanoplate of the present application is higher than that of the heat-treated graphene oxide, so it can be expected that properties such as electrical conductivity are better.

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 8에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 결정성을 확인하기 위하여 XRD분석을 진행하였고, 그 결과를 도 2로서 나타내었다. In order to confirm the crystallinity of the graphic nanoplates prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 8, XRD analysis was performed, and the results are shown in FIG. 2 .

도 2는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 XRD(X-ray diffraction) 그래프이다. 2 is an X-ray diffraction (XRD) graph of a graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 2에 나타난 결과에 따르면, 실시예 1의 [002] 피크가 좁고 인텐시티의 크기가 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 특히, [002] 피크는 [100] 피크보다 더 높은 피크의 크기를 나타내고 있다. 반면에, 활성화하지 않은 비교예 1의 경우, [002] 피크와 [100]피크의 크기가 유사한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 8의 경우, [100] 피크보다 [002] 피크가 더 큰 것으로 나타나나, [002] 피크가 넓고 인텐시티의 크기가 낮다. 즉, 비교예 8 보다 실시예 1에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 결정성이 더 높은 것으로 볼 수 있다. According to the results shown in FIG. 2, it can be confirmed that the [002] peak of Example 1 is narrow and the magnitude of the intensity is the highest. In particular, the [002] peak indicates a higher peak size than the [100] peak. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, which is not activated, it can be seen that the sizes of the [002] peak and the [100] peak are similar. In addition, in the case of Comparative Example 8, the [002] peak appears to be larger than the [100] peak, but the [002] peak is wide and the magnitude of the intensity is low. That is, it can be seen that the crystallinity of the graphic nanoplate prepared in Example 1 is higher than that of Comparative Example 8.

2. 실험 조건에 따른 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석2. Analysis of specific surface area of graffiti nanoplates according to experimental conditions

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석을 실시하였고, 그 결과를 하기 도 3 내지 도 6으로서 나타내었다. Specific surface area analysis of the graffiti nanoplates prepared in Examples and Comparative Examples was performed, and the results are shown in FIGS. 3 to 6 below.

(1) 이산화탄소 주입량에 따른 그래피틱 나노플레이트 (One) Graphical nanoplate according to the amount of carbon dioxide injected

이산화탄소 주입량에 따른 그래피틱 나노플레이트의 비표면적을 분석하기 위해 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석 그래프를 도 3으로서 나타내었다. In order to analyze the specific surface area of the graffiti nanoplate according to the amount of carbon dioxide injected, the graph of the specific surface area analysis of the graffiti nanoplates prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 is shown in FIG. 3 .

도 3은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 이산화탄소 주입량에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the specific surface area according to the carbon dioxide injection amount of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 3에 나타난 결과에 따르면, 활성화하지 않은 그래피틱 나노플레이트인 비교예 1의 비표면적은 500 m2/g 정도로 매우 낮은 비표면적을 나타내고 있다. 반면에, 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하여 활성화한 그래피틱 나노플레이트(실시예 1 내지 3)의 비표면적은 모두 1,500 m2/g이상으로 높은 비표면적을 나타내고 있다. 특히, 이산화탄소의 주입량이 분당 300 ml인 실시예 1에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적이 약 2,500 m2/g으로 가장 높은 것을 확인할 수 있다.According to the results shown in FIG. 3 , the specific surface area of Comparative Example 1, which is a non-activated graphic nanoplate, exhibited a very low specific surface area of about 500 m 2 /g. On the other hand, the specific surface areas of the graphic nanoplates (Examples 1 to 3) activated by heat treatment in a carbon dioxide atmosphere were all 1,500 m 2 /g or more, indicating a high specific surface area. In particular, it can be seen that the specific surface area of the graffiti nanoplate prepared in Example 1 in which the injection amount of carbon dioxide is 300 ml per minute is about 2,500 m 2 /g, which is the highest.

(2) 열처리 온도에 따른 그래피틱 나노플레이트 (2) Graffiti nanoplate according to heat treatment temperature

열처리 온도에 따른 그래피틱 나노플레이트의 비표면적을 분석하기 위해 상기 실시예 1, 4, 5 및 비교예 1에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석 그래프를 도 4로서 나타내었다. In order to analyze the specific surface area of the graffiti nanoplate according to the heat treatment temperature, graphs of the specific surface area analysis of the graffiti nanoplates prepared in Examples 1, 4, 5 and Comparative Example 1 are shown in FIG. 4 .

도 4는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 열처리 온도에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the specific surface area according to the heat treatment temperature of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 4에 나타난 결과에 따르면, 활성화하지 않은 그래피틱 나노플레이트인 비교예 1의 비표면적은 500 m2/g 정도로 매우 낮은 비표면적을 나타내고 있다. 반면에, 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하여 활성화한 그래피틱 나노플레이트(실시예 1, 4 및 5)의 비표면적은 모두 2,500 m2/g이상으로 높은 비표면적을 나타내고 있다.According to the results shown in FIG. 4 , the specific surface area of Comparative Example 1, which is a non-activated graphic nanoplate, exhibited a very low specific surface area of about 500 m 2 /g. On the other hand, the specific surface areas of the graffiti nanoplates (Examples 1, 4, and 5) activated by heat treatment in a carbon dioxide atmosphere all showed a high specific surface area of 2,500 m 2 /g or more.

(3) 열처리 시간에 따른 그래피틱 나노플레이트(3) Graffiti nanoplate according to heat treatment time

열처리 시간에 따른 그래피틱 나노플레이트의 비표면적을 분석하기 위해 상기 실시예 1, 비교예 1 내지 4에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석 그래프를 도 5로서 나타내었다. In order to analyze the specific surface area of the graffiti nanoplate according to the heat treatment time, a graph of the specific surface area analysis of the graffiti nanoplates prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 is shown in FIG. 5 .

도 5는 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 열처리 시간에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing the specific surface area according to the heat treatment time of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 5에 나타난 결과에 따르면, 활성화하지 않은 그래피틱 나노플레이트인 비교예 1의 비표면적은 500 m2/g 정도로 매우 낮은 비표면적을 나타내고 있다. 또한, 열처리 시간이 2시간, 4시간, 8시간인 비교예 2 내지 4의 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 활성화 전에 비해서 크게 상승하긴 하였으나, 1,500 m2/g 미만인 것을 확인할 수 있다. 반면에, 6시간동안 열처리한 실시예 1의 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,500 m2/g이상으로 높은 비표면적을 나타내고 있다.According to the results shown in FIG. 5 , the specific surface area of Comparative Example 1, which is a non-activated graphic nanoplate, exhibited a very low specific surface area of about 500 m 2 /g. In addition, although the specific surface area of the graffiti nanoplates of Comparative Examples 2 to 4 in which the heat treatment time was 2 hours, 4 hours, and 8 hours was significantly increased compared to before activation, it was confirmed that it was less than 1,500 m 2 /g. On the other hand, the specific surface area of the graffiti nanoplate of Example 1, which was heat treated for 6 hours, was 2,500 m 2 /g or more, indicating a high specific surface area.

(4) 주입되는 기체에 따른 그래피틱 나노플레이트 (4) Graffiti nanoplate according to the injected gas

주입되는 기체에 따른 그래피틱 나노플레이트의 비표면적을 분석하기 위해 상기 실시예 1, 비교예 1, 5, 6 및 7에서 제조한 그래피틱 나노플레이트의 비표면적 분석 그래프를 도 6으로서 나타내었다. In order to analyze the specific surface area of the graffiti nanoplate according to the injected gas, the graph of the specific surface area analysis of the graffiti nanoplates prepared in Example 1 and Comparative Examples 1, 5, 6 and 7 is shown in FIG. 6 .

도 6은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 그래피틱 나노플레이트의 주입되는 기체에 따른 비표면적을 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the specific surface area according to the injected gas of the graffiti nanoplate according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 6에 나타난 결과에 따르면, 활성화하지 않거나 질소를 주입한 그래피틱 나노플레이트인 비교예 1 및 5의 비표면적은 500 m2/g 정도로 매우 낮은 비표면적을 나타내고 있다. 또한, 이산화탄소와 수소를 동시에 주입한 비교예 6과 수증기를 주입한 비교예 7의 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 활성화 전에 비해서 상승하긴 하였으나, 1,500 m2/g 미만인 것을 확인할 수 있다. 반면에, 이산화탄소 분위기 하에서 열처리한 실시예 1의 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,500 m2/g이상으로 높은 비표면적을 나타내고 있다.According to the results shown in FIG. 6 , the specific surface areas of Comparative Examples 1 and 5, which are non-activated or nitrogen-injected graphic nanoplates, exhibit a very low specific surface area of about 500 m 2 /g. In addition, although the specific surface area of the graphic nanoplates of Comparative Example 6 in which carbon dioxide and hydrogen were simultaneously injected and Comparative Example 7 in which water vapor was injected was increased compared to before activation, it can be confirmed that it was less than 1,500 m 2 /g. On the other hand, the specific surface area of the graffiti nanoplate of Example 1, which was heat-treated in a carbon dioxide atmosphere, was 2,500 m 2 /g or more, indicating a high specific surface area.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.

Claims (8)

그래피틱 나노플레이트에 있어서,
상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로,
탄소 95 중량부 내지 100 중량부; 및
산소 0 중량부 내지 2 중량부;를 포함하며,
상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 이상인 것인, 그래피틱 나노플레이트.
In the graphic nanoplate,
Based on 100 parts by weight of the graphic nanoplate,
95 parts by weight to 100 parts by weight of carbon; and
Oxygen 0 parts by weight to 2 parts by weight; contains,
The specific surface area of the graffiti nanoplate is 2,000 m 2 /g or more, the graffiti nanoplate.
제 1 항에 있어서,
상기 그래피틱 나노플레이트의 XRD 분석에서 [002] 피크의 크기는 [100] 피크의 2배 내지 20배 더 큰 것인, 그래피틱 나노플레이트.
The method of claim 1,
In the XRD analysis of the graphic nanoplate, the size of the [002] peak is 2 to 20 times larger than that of the [100] peak, the graphic nanoplate.
제 1 항에 있어서,
상기 그래피틱 나노플레이트 100 중량부를 기준으로 상기 산소는 0.1 중량부 내지 0.5 중량부를 포함하는 것인, 그래피틱 나노플레이트.
The method of claim 1,
Based on 100 parts by weight of the graffiti nanoplate, the oxygen comprises 0.1 parts by weight to 0.5 parts by weight, the graffiti nanoplate.
제 1 항에 있어서,
상기 그래피틱 나노플레이트의 비표면적은 2,000 m2/g 내지 2,800 m2/g인 것인, 그래피틱 나노플레이트.
The method of claim 1,
The specific surface area of the graffiti nanoplate is 2,000 m 2 /g to 2,800 m 2 /g, the graffiti nanoplate.
반응 가스 분위기 하에서 그래파이트를 기계적으로 분쇄시키는 단계; 및
상기 분쇄된 그래파이트를 이산화탄소 분위기 하에서 열처리하는 단계;를 포함하는, 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법.
mechanically pulverizing graphite under a reaction gas atmosphere; and
Heat-treating the pulverized graphite under a carbon dioxide atmosphere; including, a method of manufacturing a graffiti nanoplate.
제 5 항에 있어서,
상기 이산화탄소는 분당 100 ml 내지 1,000 ml를 주입하는 것인, 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The carbon dioxide is to inject 100 ml to 1,000 ml per minute, the method for producing a graffiti nanoplate.
제 5 항에 있어서,
상기 열처리는 700℃ 내지 1,200℃의 온도 하에서 이루어지는 것인, 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The heat treatment is made under a temperature of 700 ℃ to 1,200 ℃, the method of manufacturing a graffiti nanoplate.
제 5 항에 있어서,
상기 열처리는 5 시간 내지 7 시간 동안 수행하는 것인, 그래피틱 나노플레이트의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The heat treatment is to be performed for 5 to 7 hours, the method of manufacturing a graffiti nanoplate.
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