KR20220073393A - 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자를 포함하며, 상기 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자는 철(Fe)과 니켈(Ni)인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법{THERMALLY EXPANDED REDUCED GRAPHENE OXIDE-METAL COMPOSITE INCLUDING DOUBLE METAL NANO PARTICLES FOR REMOVING VOLATILE ORGANIC COMPOUND AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 발명이다.
(연구과제명)저농도 휘발성 유기화합물(VOCs) 가스 제거를 위한 그래핀 기반 고성능 흡착제 개발
(주관연구기관)인천녹색환경지원센터
(연구기간)2018.05.01.-2018.12.31
휘발성 유기 화합물 (VOCs)는 호흡을 통해 인체 내부로 흡입될 시 발암 등과 같은 치명적인 영향을 끼칠 수 있는 대기 오염의 가장 주된 물질 중 하나이다.
현재까지 VOCs 를 대기로부터 제거하기 위한 많은 연구들이 수행되고 있으며, 그 중에서도 경제적 측면을 고려하였을 때 가장 이점을 가지는 흡착제 (Adsorbent)를 이용한 제거 성능에 관한 연구가 많이 수행 되고 있다.
높은 VOCs 제거 성능을 가지는 흡착제를 개발하기 위해서 흡착제의 비표면적, 기공 크기 등의 영향을 분석하는 연구가 활발히 진행 중 에 있으며, 특히 이론적으로 큰 비표면적을 가지는 그래핀 기반의 물질들이 주목받고 있다.
그래핀은 체적 대비 매우 높은 비표면적, 우수한 전기전도도 및 물리적 화학적 안정성으로 인해 획기적인 신소재로 각광받고 있는 물질이다. 탄소 소재 중 그래핀은 풍부하고 값이 싼 천연 혹은 합성 흑연을 원료로 하여 화학적 산화, 박리 과정 그리고 화학적 또는 열적 환원처리를 거쳐 대량 생산이 가능하다.
한편, 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 제거 흡착제에 적용되는 탄소체의 부족한 특성 등을 보완하거나 성능 향상 효과를 유도하기 위하여 표면 활성화 및 도핑을 통한 표면 기능화에 대한 연구가 최근 이루어지고 있다.
그러나, 종래의 탄소 소재를 이용하여 마이크로 입자 구조를 합성하며 조건 제어를 통한 균일한 밀도, 크기, 형태 및 조성을 제어하는 것은 어려우며 복잡한 합성 과정이 필요하다.
따라서, 높은 흡착 성능, 넓은 흡착 범위, 재사용 가능성, 손쉬운 접근 방식 및 경제성 등을 고려하여 우수한 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 제거 흡착제 개발에 대한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0105668호
본 명세서에서 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체 및 이의 제조방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자를 포함하며, 상기 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자는 철(Fe)과 니켈(Ni)인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체를 제공한다.
상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에는 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에 배치된 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상은 휘발성 유기 화합물을 트랩하는 것을 특징으로 한다.
상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드는 주름진 층 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 마련하는 단계; 상기 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 아르곤(Ar) 환경에서 열처리하여 열팽창된 그래핀 옥사이드를 마련하는 단계; 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합하는 단계; 및 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합한 용액을 마련하여 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드와 상기 철(Fe) 및 니켈 (Ni)을 동시에 환원하는 단계;를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체를 제공함으로써, 휘발성 유기 화합물을 물리적 및 화학적으로 흡착 제거할 수 있는 능력이 우수하다.
즉, 그래핀 옥사이드는 휘발성 유기 화합물 흡착 능력이 낮으나, 본 발명의 일 실시형태와 같이 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체는 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상을 가지고 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크고 다공성이 우수하기 때문에, 높은 흡착 성능, 넓은 흡착 범위, 재사용성, 손쉬운 접근 방식 및 경제성 측면에서 우수한 효과를 보일 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 물리적 흡착 상태로 부착되기 때문에, 금속 나노입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드와 기능기에 의해 결합하는 종래의 화학적 결합 형태와는 다르며, 이로 인하여 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에는 다른 물질과 결합하지 않은 작용기가 다수 존재할 수 있어, 휘발성 유기 화합물 트랩에 관하여 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
또한, 금속 나노입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드와 기능기에 의해 결합하는 종래의 화학적 결합 공정의 경우 고온 열처리와 긴 공정시간이 요구되는 반면, 본 발명은 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 물리적 흡착 상태로 부착하기 때문에, 제조 공정이 간단하고 공정 비용도 낮은 장점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 배치된 다수의 작용기 특히, 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 휘발성 유기 화합물을 트랩하고, 상기 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자는 산화물 형태로 변화함으로써, 휘발성 유기 화합물 분해를 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체를 제조하는 방법에 대한 제조 공정도이다.
도 2는 (a) 그래핀 옥사이드(GO), (b) 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO), (c) 및 (d) 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체의 SEM (Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 3은 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체의 SEM (Scanning Electron Microscope) 및 EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) 맵핑(Mapping)을 나타내는 도면이다.
도 4는 (a) 그래핀 옥사이드(GO), (b) 내지 (d) 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체의 TEM (Transmission Electron Microscope) 사진과 (e) 및 (f)는 철(Fe)과 니켈(Ni) 나노 입자의 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체에 의한 o-xylene의 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자를 포함하며, 상기 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자는 철(Fe)과 니켈(Ni)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체를 제공함으로써, 휘발성 유기 화합물을 물리적 및 화학적으로 흡착 제거할 수 있는 능력이 우수하다.
상기 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 물리적 흡착 상태로 부착된다.
종래 환원 그래핀 옥사이드와 금속 입자를 복합한 연구가 있었으나, 이 경우, 환원 그래핀 옥사이드에 금속 입자를 적층 또는 결합시켰으며, 이 때 화학적 결합에 의하여 환원 그래핀 옥사이드와 금속 입자를 결합하였다.
그러나, 이러한 화학적 결합에 의해 환원 그래핀 옥사이드와 금속 입자를 결합할 경우 상기 화학적 결합으로 인하여 각 소재 즉, 그래핀과 금속 각각의 고유의 특성은 사라질 수 있다.
예를 들어, 그래핀 같은 경우 표면에 존재하는 하이드록시기 혹은 카르복시기 등이 화학적 결합에 의해 다른 금속 입자와 결합되어 각 고유의 기능기들이 나타내는 특성이 나타나지 않을 수 있다.
또한, 금속 입자 역시 그래핀과 화학적 결합을 하는 과정에서 금속 각각의 고유의 특성은 사라지게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체는 0 가(Zero-valent)의 철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 나노입자가 열팽창 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 물리적 흡착 상태로 결합하기 때문에, 그래핀과 철(Fe) 및 니켈(Ni) 금속이 모두 각 고유의 특성을 유지할 수 있다.
구체적으로, 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에는 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 배치되고, 상기 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상은 휘발성 유기 화합물을 트랩할 수 있다.
그 다음, 고유의 특성을 유지하고 있는 0 가의 철(Fe)과 니켈(Ni)이 트랩된 휘발성 유기 화합물의 분해를 촉진함으로써, 우수한 성능으로 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있다.
상기 0 가의 철(Fe)과 니켈(Ni) 나노 금속 입자는 휘발성 유기 화합물의 분해를 촉진하기 위하여 전자를 잃고 산화물의 형태로 변한다.
즉, 휘발성 유기 화합물을 제거하는데 있어서 흡착제는 큰 비표면적, 표면에 존재하는 화학 기능기 및 높은 기공 분포율을 가지는 특징이 필요하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 후술하는 바와 같이 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드를 사용하기 때문에 큰 비표면적과 높은 기공 분포율을 가져 다공성 구조를 가지며, 상기와 같이 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 표면에 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 배치되기 때문에, 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 화학 기능기가 존재하여 우수한 휘발성 유기 화합물 제거 성능을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체를 제조하는 방법에 대한 제조 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법은, 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 마련하는 단계; 상기 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 아르곤(Ar) 환경에서 열처리하여 열팽창된 그래핀 옥사이드를 마련하는 단계; 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합하는 단계; 및 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합한 용액을 마련하여 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드와 상기 철(Fe) 및 니켈 (Ni)을 동시에 환원하는 단계;를 포함한다.
산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 마련하는 단계
습식 화합법을 통해 대량의 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 생산하는 가장 좋은 방법 중 하나는 Hummer's method 에서 개선된 Tour's method 이다. 먼저 H2SO4:H3PO4 (360:40 mL)로 배합된 농축된 산 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에 준비한 뒤, 3g의 Graphite powder를 첨가해 함께 교반하면서 KMnO4 18g을 천천히 첨가한다. 50 ℃에서 반응하도록 열을 가한 뒤 22시간 동안 충분히 섞고 자연적으로 식혀준다. 식혀진 혼합무을 10 ℃ 이하로 유지하고, H202 (3 mL)와 탈이온수(Deionized water, 400 mL)를 넣은 후 좀 더 강하게 교반하여 중성화시켜 밝은 황색으로 변화시킨다. 혼합물은 진공 여과시켜 GO cake 형태로 만든다.
GO cake는 HCl 혼합물 (HCl: 탈이온수 = 3:1)rhk 순수한 탈이온수를 이용하여 여러 번 세척한다. 최종적으로, 세척된 혼합물을 몇일 간의 냉동 건조 과정을 통해 GO 분말로 변환하다.
열팽창된 그래핀 옥사이드(Thermally Exfoliated Graphite Oxide, TEGO)를 마련하는 단계
1 g의 GO 분말을 담은 알루미나 보트를 튜브 퍼니스 안에 넣은 뒤, 아르곤 환경에서 600 ℃의 온도 조건에서 30 분간 열처리해준다. 열처리 과정에서 GO 분말의 부피는 크게 팽창하여 가벼운 무게를 가진 어두운 색의 물질로 변한다.
열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-철(Fe)과 니켈(Ni) 이중 금속 복합체를 제조하는 제조 단계
Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드의 합성은 NaBH4가 환원제로 사용된 Fe0/Ni0와 그래핀 옥사이드의 공동 환원(co-reduction) 방식을 기반으로 하였다. 질소 환경에서, 탈 산소수 (Deoxygenated water, 300 mL)에 0.5 g의 열팽창된 그래핀 옥사이드 (TEGO)를 첨가하고 15분 동안 마그네틱 바 (Magnetic bar)를 이용하여 섞어 열팽창된 그래핀 옥사이드(TEGO) 용액(solution)을 준비하였다. Fe2+/Ni2+-열팽창된 그래핀 옥사이드(TEGO)를 형성하기 위해 준비된 열팽창된 그래핀 옥사이드(TEGO) 용액에 혼합액을 10분 동안 떨어뜨렸으며, 30분 동안 섞어 주었다. 상기 혼합액은 100 mL의 탈산소수에 FeCl2.4H2O (25 mmol) 과 NiCl2.6H2O (6.25 mmol)를 포함하여 제작하였다. 그리고, NaBH4 용액 (2 M, 50 mL)를 Fe2+/Ni2+-열팽창된 그래핀 옥사이드(TEGO) 혼합물에 첨가하여 점차적으로 Fe0/Ni0- 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)로 변환하도록 하였다. 최종적으로 만들어진 혼합물은 탈 산소수와 순수한 에탄올 (100 mL x 3)을 통한 여러 번의 원심분리 과정을 거쳐 클리닝 되며, 이후 이틀간의 동결 건조를 통해 Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO) 분말로 얻어진다.
측 정 결과
그래핀 옥사이드(GO)는 대체로 그래파이트(Graphite) 본연의 층 구조를 보존하지만, 레이어가 왜곡되거나 레이어드 사이의 간격이 그래파이트(Graphite) 보다 크다. 도 2(a)에서 볼 수 있듯이 그래핀 옥사이드(GO)는 구겨지고 뭉쳐진 레이어를 나타내며, 이는, 산화 작용으로 인한 그래파이트(Graphite)의 불균형한 층 구조를 보여준다. 도 2(b)가 나타내 듯이, 그래핀 옥사이드(GO)의 열팽창의 결과로 레이어 사이의 공간이 증가함을 분명히 관찰 할 수 있다. 이는 열적 처리에 의해 그래핀 옥사이드(GO)에 존재하던 Oxide가 제거되 나가면서 층 사이를 벌린 결과이며, 이를 통해, 비표면적이 크게 증대됨과 동시에 다공성 특징을 가지는 열팽창된 그래핀 옥사이드(TEGO)가 제작된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드는 주름진 층 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드는 비표면적이 크게 증대됨과 동시에 다공성 특징을 가질 수 있다.
도 2c 및 도 2d에서의 SEM 사진은 Fe0/Ni0 나노 입자의 뚜렷한 분포를 보여준다. 사슬 구조의 Fe0 나노 입자가 그래핀 층에 촘촘히 부착되어 있다. Fe0 나노 입자와 비교했을 때, Ni0 나노 입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)에 더 많이, 고르게 분산되어 있음을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) 기술을 사용하여 샘플의 원소 분포를 파악하여 2중 나노 입자가 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)에 잘 분포되어 있는지 분석하였다. EDS mapping에 나타난 바와 같이, Fe0와 Ni0 나노 입자가 어떠한 불순물 없이 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO) 구조에 잘 분포되어 존재하고 있음을 확인할 수 있다.
EDS 데이터를 통해 본 물질은 아래와 같은 원자 조성비로 이루어져 있음을 알 수 있다.
- Carbon: 65.95 %
- Oxygen: 12.31 %
- Iron: 11.56 %
- Nickel: 10.19%
도 4(a)와 같이, 그래핀 옥사이드(GO)의 TEM 이미지는 레이스 카본 격자(lacey carbon grid)에 걸려있는 하나의 레이어 시트를 보여준다. 600 ℃ 열처리 이후의 그래핀 옥사이드(GO)의 구성요소는 H2O, CO, CO2, 그리고 O2의 탈착에 의한 손실이 수반된다. 주름진 층 구조는 도 4c 및 도 4d에서 확인된 바 같이 열팽창 중 가스가 방출되는 것으로 보인다. 도 4e 및 도 4f는 입자 크기 분포를 보여주며, Fe0 나노 입자 (~ 20 nm)는 Ni0 나노 입자 (~ 6 nm)에 비해 훨씬 크고 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO) 구조에 균일하게 부착되었다.
휘발성 유기 화합물 제거 성능 테스트
Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO) 분말은 PP 필터에 담겨 테스트 섹션에 배치되고, 공기 흐름은 전기 팬(electric fan)을 통해 발생시킨다. 루프 내부의 압력은 흡착 테스트 내내 0.1 MPa로 유지된다.
도 5는 시간에 따른 제거 성능을 나타내는 그래프로 Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)를 흡착제로 사용하여 낮은 농도의 o-xylene이 시간에 따라 얼마나 제거되는지를 나타낸다.
가스 감지기(GASTECH)를 통해 60분 후에 흡착물이 완전히 제거됨을 확인하였다. 이것은 Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)가 방향족 화합물을 대표하는 o-xylene 을 제거할 수 있는 잠재적 물질임을 증명한다.
위 실험의 결과를 통하여, Fe0/Ni0-열팽창된 환원 그래핀 옥사이드(TEGO)를 흡착제로 사용하는 것이 오염된 공기에서의 VOCs를 제거하기 위해 효율적이고 경쟁력 있는 방법임을 나타낼 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

Claims (8)

  1. 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 및 상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드에 물리적 흡착 상태로 부착된 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자를 포함하며,
    상기 0 가(Zero-valent)의 이중 금속 나노입자는 철(Fe)과 니켈(Ni)인 것을 특징으로 하는
    휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에는 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 배치된 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에 배치된 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상은 휘발성 유기 화합물을 트랩하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드는 주름진 층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체.
  5. 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 마련하는 단계;
    상기 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 아르곤(Ar) 환경에서 열처리하여 열팽창된 그래핀 옥사이드를 마련하는 단계;
    상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합하는 단계; 및
    상기 열팽창된 그래핀 옥사이드를 포함하는 용액과 철(Fe) 및 니켈 (Ni) 각각의 염화물을 포함하는 혼합액을 혼합한 용액을 마련하여 상기 열팽창된 그래핀 옥사이드와 상기 철(Fe) 및 니켈 (Ni)을 동시에 환원하는 단계;를 포함하는,
    휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에는 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상이 배치된 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드 표면에 배치된 하이드록시기(-OH) 및 카르복시기(-COOH) 중 적어도 하나 이상은 휘발성 유기 화합물을 트랩하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,　
    상기 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드는 주름진 층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거를 위한 이중 금속 나노입자를 포함하는 열팽창된 환원 그래핀 옥사이드-금속 복합체의 제조방법.
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