WO2016175498A1 - 환원-산화그래핀의 제조 방법 - Google Patents

환원-산화그래핀의 제조 방법 Download PDF

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WO2016175498A1
WO2016175498A1 PCT/KR2016/004129 KR2016004129W WO2016175498A1 WO 2016175498 A1 WO2016175498 A1 WO 2016175498A1 KR 2016004129 W KR2016004129 W KR 2016004129W WO 2016175498 A1 WO2016175498 A1 WO 2016175498A1
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WO
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graphene oxide
reducing agent
reducing
producing reduced
reduced
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PCT/KR2016/004129
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Inventor
이영관
조미숙
이상하
정유정
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Sungkyunkwan University
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Sungkyunkwan University
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing reduced-graphene oxide, and more particularly, to a method for preparing reduced-graphene oxide, which is easy to control the process and which can control the degree of reduction of the prepared reduced-graphene oxide. .
  • Graphene is a plate-shaped two-dimensional structure in which carbon atoms are connected in a hexagonal shape, and has excellent transparency and conductivity, and is used in various fields such as high speed semiconductors, transparent electrodes, high efficiency solar cells, and supercapacitors.
  • Graphene oxide is thermally or chemically reduced.
  • the thermal reduction method involves a high temperature process of 600 ° C. or higher, and the reaction time is long, which is longer than 4 hours.
  • additional processes such as separation, washing, etc. after the reduction are necessarily accompanied.
  • the reducing agent is applied in the gas phase in a dry process, a long reaction time of 12 hours or more is required.
  • One object of the present invention is to provide a method for producing reduced-graphene oxide which can easily control the process and control the degree of reduction irrespective of the form of graphene oxide, such as film form or powder form.
  • Method for producing reduced-graphene oxide for one purpose of the present invention includes the step of exposing the graphene oxide to a reducing agent and the step of reducing the graphene oxide by irradiating light to the graphene oxide exposed to the reducing agent.
  • the graphene oxide may be exposed to the reducing agent by spin coating or spray coating of the liquid reducing agent.
  • exposing the graphene oxide to a reducing agent may include changing the phase of the reducing agent into the gas phase by raising the temperature in a state where the solid or liquid reducing agent is disposed in the reactor, and then reducing the graphene oxide in the gas phase reducing agent in the reactor. It may include the step of placing.
  • exposing the graphene oxide to a reducing agent may include injecting a gaseous reducing agent into the reactor and placing the graphene oxide in a gaseous reducing agent condition reactor.
  • the graphene oxide may be in the form of a film coated on the base substrate or in the form of a powder.
  • the step of reducing the graphene oxide may use ultraviolet light, visible light or X-rays.
  • the reducing of the graphene oxide may be in the form of a laser or intense pulsed light.
  • the reducing-graphene oxide having a surface resistance value of 500 ohms per square ( ⁇ ) or less may be formed by irradiating light for 10 seconds or less in the step of reducing graphene oxide.
  • the manufacturing method may further comprise the step of removing the reducing agent adsorbed on the surface of the reduction-graphene oxide after reducing the graphene oxide.
  • graphene oxide can be easily prepared as reduced-graphene oxide in the form of a film in a short time without consuming energy. It can be applied regardless of the form of graphene oxide such as film form or powder form, and the degree of reduction can be easily controlled by easy process control. With a short reaction time, it is economical to produce reduced-graphene oxide at low cost.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for producing reduced-graphene oxide according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating XPS analysis results of a reduced-graphene oxide sample prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative sample prepared by a photoreduction method.
  • FIG 3 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the change in the amount of light in the light irradiation step of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the number of light irradiation and the amount of light in the light irradiation step of the present invention.
  • 5 is a graph showing the surface resistance characteristics with time according to the preparation method of the reduction-graphene oxide.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for producing reduced-graphene oxide according to the present invention.
  • graphene oxide (graphene oxide) is exposed to a reducing agent (step S110).
  • Graphene oxide may be in a film state or a powder state.
  • graphene oxide refers to a state coated on a base substrate including a metal, glass, or polymer film.
  • the metal constituting the base substrate may be copper.
  • PET film is mentioned as said polymer film.
  • the graphene oxide may be exposed to the reducing agent by using spin coating or spray coating.
  • the reducing agent may be provided as graphene oxide in the gas phase, and the graphene oxide may be disposed in the reactor in a gaseous reducing agent atmosphere and sealed in this state.
  • the solid or liquid reducing agent may be disposed in the reactor, and then the temperature of the reactor may be increased to change the phase of the reactor into the gas phase, thereby making the inside of the reactor a reducing agent atmosphere.
  • the reactor can be made into a reducing agent atmosphere by injecting a gaseous reducing agent into the reactor.
  • step S120 light is irradiated while the graphene oxide is exposed to a reducing agent (step S120), and reduced-graphene oxide is produced by reducing the graphene oxide.
  • the amount of energy provided per area may be adjusted by adjusting the voltage applied to the light irradiation process, the light irradiation time, and the like, and the surface resistance of the reduced-graphene oxide prepared by adjusting the amount of energy may be optimized.
  • the light irradiation process may use ultraviolet light, visible light or X-rays.
  • the form of light may be a laser or an intense pulsed light.
  • a process of removing the adsorbed reducing agent is further performed (step S130).
  • the removal process of the reducing agent may be carried out in a vacuum.
  • reduced-graphene oxide may be prepared by a simple process by reducing the graphene oxide by irradiation with light.
  • the degree of reduction of the reduced-graphene oxide can be easily controlled by adjusting only the amount of light or the irradiation time, and can be applied regardless of the form of the graphene oxide such as a film form or a powder form.
  • graphene oxide can be easily produced in the form of film-reduced graphene oxide without using energy in a short time, and thus it is economical to produce reduced-graphene oxide at low cost.
  • reducing-graphene oxide is prepared according to an example of a method for preparing reduced-graphene oxide of the present invention, and the characteristics of comparative samples prepared by the reduced-graphene oxide sample prepared by another method are compared with each other.
  • the bar will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
  • a reducing agent was placed in a reactor and heated to about 60 ° C. to bring the reducing agent into a gaseous state.
  • the graphene oxide formed on the PET film was put in a reactor in a reducing agent atmosphere and sealed, light was irradiated to the sealed reactor.
  • a xenon lamp was used, and sample 1 (PC-GO) was prepared by removing the reducing-graphene oxide prepared in the reactor and removing the reducing agent adsorbed on the surface thereof in a vacuum state.
  • reduction-graphene oxide was prepared according to Example 1 disclosed in US Patent Publication No. 2014-0284718 (published on September 25, 2014), and prepared as Comparative Sample 1 (P-GO). .
  • X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was performed on each of graphene oxide (GO), comparative sample 1 (P-GO), and sample 1 (PC-GO), and the results are shown in FIG. 2.
  • carbon-carbon bonds (CC) and carbon-oxygen bonds (CO) may be used to determine the relative ratios of the bonds in each of graphene oxide (GO), comparative sample 1 (P-GO), and sample 1 (PC-GO).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating XPS analysis results of a reduced-graphene oxide sample prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative sample prepared by a photoreduction method.
  • (a) is an XPS graph of graphene oxide
  • (b) is an XPS graph of Comparative Sample 1
  • (c) is an XPS graph of Sample 1
  • (d) is a bar graph of the width of the XPS peak. to be.
  • FIG. 3 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the change in the amount of light in the light irradiation step of the present invention.
  • the x-axis represents the amount of light (energy, unit J / square (J / sqr)), and the y-axis represents surface resistance (sheet resistance, ohm / square).
  • the surface resistance value tends to decrease as the amount of light increases.
  • the degree of reduction of graphene oxide increases, resulting in a lower surface resistance value.
  • the surface resistance increases again, which is indicated by the decomposition of the PET film in the light irradiation process by using graphene oxide formed on the PET film during the preparation of the sample. As a result.
  • Figure 4 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the number of light irradiation and the amount of light in the light irradiation step of the present invention.
  • the x axis represents the number of times of light irradiation
  • the y axis represents the surface resistance value.
  • the surface resistance decreases as the number of light irradiation increases. This can be inferred as a result of the reduction of the reduction-graphene oxide.
  • the surface resistance value tends to increase. This is because the graphene oxide formed on the PET film is used in the preparation of the sample. It can be seen as a result of the decomposition of the PET film.
  • 5 is a graph showing the surface resistance characteristics with time according to the preparation method of the reduction-graphene oxide.
  • reduced-graphene oxide having a surface resistance value of 500 ⁇ / ⁇ (ohm per square) was produced even with a light irradiation time of about 1 second (four experiments). All the same results), it can be seen that in the case of using the gas phase chemistry, the surface resistance value is similar to 1000 ⁇ / ⁇ when it is 60 minutes to reach 1500 ⁇ / ⁇ level and at least 90 minutes or more.

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Abstract

본 발명의 환원-산화그래핀의 제조 방법은 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계 및 환원제에 노출된 산화그래핀에 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시키는 단계를 포함한다.

Description

환원-산화그래핀의 제조 방법
본 발명은 환원-산화그래핀의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공정 제어가 용이하고, 제조된 환원-산화그래핀의 환원정도를 조절할 수 있는 환원-산화그래핀의 제조 방법에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 탄소 원자가 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 구조의 물질로서, 투명도 및 전도성이 우수하여 초고속 반도체, 투명전극, 고효율 태양전지, 슈퍼커패시터 등 다양한 분야에 이용되고 있다.
일반적으로 그래핀은 그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO) 상태로 존재하기 때문에 이를 환원시키는 연구, 특히 대량으로 환원시키는 방법에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 그래핀 옥사이드는 열적 또는 화학적으로 환원시키는데, 열적 환원 방법에서는 600℃ 이상의 고온 공정이 수반되며 반응시간도 4 시간 이상으로 긴 편이다. 또한, 화학적 환원 방법에서는, 습식 공정으로서 용액에서 수행하는 경우에 환원 후에 분리, 세척 등의 추가 공정이 필수적으로 수반된다. 건식 공정으로 환원제를 기체 상태에서 적용하는 경우에는 12 시간 이상의 긴 반응시간을 요구한다.
최근에는, 광을 이용한 광환원법이 개발된 바 있으나, 단시간동안 강력한 에너지를 조사하므로, 내열성 기판에 코팅한 필름에만 적용이 가능한 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 공정 제어가 용이하고, 환원정도를 조절할 수 있는 환원-산화그래핀의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 환원-산화그래핀의 제조 방법은 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계 및 환원제에 노출된 산화그래핀에 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 산화그래핀은 액상의 환원제의 스핀코팅 또는 스프레이 코팅에 의해 환원제에 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는 고상 또는 액상의 환원제를 반응기에 배치시킨 상태에서 온도를 상승시켜 환원제를 기상으로 상변화시키는 단계와 기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는 기상의 환원제를 반응기에 주입시키는 단계와 기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 산화그래핀은 베이스 기재 상에 코팅된 필름 형태이거나, 파우더 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는 자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는 레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light) 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원시키는 단계에서 10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제조 방법은 산화그래핀을 환원시킨 후에 환원-산화그래핀의 표면에 흡착된 환원제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 환원-산화그래핀의 제조 방법에 따르면, 단시간에 에너지의 소모 없이 산화그래핀을 용이하게 필름 형태의 환원-산화그래핀으로 제조할 수 있다. 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 적용할 수 있으며, 공정 제어가 용이하여 환원정도를 쉽게 조절할 수 있다. 짧은 반응시간으로, 저비용으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명에 따른 환원-산화그래핀의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 환원-산화그래핀 샘플과, 광환원법에 따라 제조된 비교 샘플의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 광조사 단계에서의 광량의 변화에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 광조사 단계에서의 광조사 횟수 및 광량에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 환원-산화그래핀의 제조 방법별 시간에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 환원-산화그래핀의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 산화그래핀(graphene oxide)을 환원제에 노출시킨다(단계 S110).
산화그래핀은 필름 상태이거나 파우더 상태일 수 있다. 산화그래핀이 필름 상태인 경우, 산화그래핀은 금속이나 유리, 고분자 필름을 포함하는 베이스 기재 상에 코팅된 상태를 의미한다. 베이스 기재를 구성하는 금속은 구리일 수 있다. 상기 고분자 필름으로서는 PET 필름을 들 수 있다.
산화그래핀을 환원제에 노출시키는 공정은, 환원제가 액상인 경우 스핀코팅이나 스프레이 코팅을 이용하여 환원제에 산화그래핀을 노출시킬 수 있다.
이와 달리, 환원제는 기상으로 산화그래핀으로 제공될 수 있는데, 기상의 환원제 분위기의 반응기 내에 산화그래핀을 배치시키고 이 상태에서 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 고상이나 액상의 환원제는 반응기 내부에 배치시킨 후에 반응기의 온도를 상승시켜 기상으로 상 변화시켜 반응기 내부를 환원제 분위기로 만들 수 있다. 이와 달리, 기상의 환원제를 반응기에 주입시킴으로써 반응기를 환원제 분위기로 만들 수 있다.
이어서, 산화그래핀이 환원제에 노출된 상태에서 광을 조사하여(단계 S120), 산화그래핀을 환원시킴으로써 환원-산화그래핀(reduced-graphene oxide)가 제조된다.
광조사 공정에서의 인가되는 전압, 광조사 시간 등을 조절함으로써 면적당 제공되는 에너지량을 조절할 수 있고, 에너지량을 조절하여 제조되는 환원-산화그래핀의 표면 저항값을 최적화시킬 수 있다.
광조사 공정은 자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용할 수 있다. 광조사 공정에서, 광의 형태는 레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light)일 수 있다.
본 발명에서는, 환원제 분위기 하에서, 광조사 공정이 수행되기 때문에 10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀을 형성할 수 있다.
추가적으로, 제조된 환원-산화그래핀의 표면에는 환원제가 흡착되어 있을 수 있으므로, 흡착된 환원제를 제거하는 공정을 더 수행한다(단계 S130). 환원제의 제거 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 환원제 분위기 하에서, 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시켜 간단한 공정으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있다. 광조사 공정에서 광량이나 광조사 시간 등만을 조절함으로써 환원-산화그래핀의 환원 정도를 쉽게 조절할 수 있으며, 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 적용할 수 있다. 이와 같이, 단시간에 에너지의 소모 없이 산화그래핀을 용이하게 필름 형태의 환원-산화그래핀으로 제조할 수 있어, 저비용으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있어 경제적이다.
이하에서는, 본 발명의 환원-산화그래핀의 제조 방법의 일례에 따라 환원-산화그래핀을 제조하고, 제조된 환원-산화그래핀 샘플과 다른 방법으로 제조된 비교 샘플들의 특성을 평가하여 비교한 바를 도 2 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
샘플 1 및 비교 샘플 1의 제조
본 발명의 일례로서, 반응기에 환원제를 넣고 약 60℃로 가열하여 환원제를 기체 상태로 만들었다. 환원제 분위기의 반응기에, PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 넣고 밀봉한 후, 밀봉한 반응기에 광을 조사하였다. 이때, 제논 램프(xenon lamp)를 이용하였고, 반응기에서 제조된 환원-산화그래핀을 꺼내어 진공 상태에서 그 표면에 흡착된 환원제를 제거하여, 샘플 1(PC-GO)을 준비하였다.
이와의 비교를 위해, 미국공개특허 2014-0284718(2014년 9월 25일 공개)에서 개시하고 있는 실시예 1에 따라 환원-산화그래핀을 제조하여, 비교 샘플 1(P-GO)로 준비하였다.
XPS 분석 결과
산화그래핀(GO), 비교 샘플 1(P-GO) 및 샘플 1(PC-GO) 각각에 대해서 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 2에 나타낸다. 또한, 산화그래핀(GO), 비교 샘플 1(P-GO) 및 샘플 1(PC-GO) 각각에서의 결합의 상대적 비율을 구하기 위해서, 탄소-탄소결합(C-C)과 탄소-산소 결합(C-O, C=O, CO(O))을 나타내는 XPS 피크의 넓이를 계산하였고, 그 결과 또한 도 2에 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 환원-산화그래핀 샘플과, 광환원법에 따라 제조된 비교 샘플의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 2에서, (a)는 산화그래핀의 XPS 그래프이고, (b)는 비교 샘플 1의 XPS 그래프이며, (c)는 샘플 1의 XPS 그래프이고, (d)는 XPS 피크의 넓이의 막대그래프이다.
도 2의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 광환원법을 이용한 비교 샘플 1(P-GO)과 본 발명의 방법을 이용한 샘플 1(PC-GO)에서는 산화그래핀(GO)에 비해서 탄소-탄소 결합의 피크의 세기는 강해지는 반면, 탄소-산소 결합의 피크의 세기는 약해지는 것을 알 수 있다. 특히, 샘플 1(PC-GO)에서의 탄소-탄소 결합의 피크의 세기가, 비교 샘플 1(P-GO)의 탄소-탄소 결합의 피크의 세기보다 더 강한 것을 알 수 있다.
도 2의 (d)를 참조하면, 샘플 1(PC-GO)에서의 탄소-산소 결합의 비율은 탄소-탄소 결합에 비해 무시할만한 수준임을 확인할 수 있다.
광량에 따른 표면 저항값 변화
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광량을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법(4 probe method)을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
도 3은 본 발명의 광조사 단계에서의 광량의 변화에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다. 도 3에서, x축은 광량(에너지, 단위 J/square(J/sqr))을 나타내고, y축은 표면 저항(sheet resistance, Ω/□(ohm per square))를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 광량이 증가할수록 표면 저항값이 감소하는 경향을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 광량이 증가할수록 산화그래핀의 환원 정도가 증가하여 표면 저항값이 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. 다만, 약 4.5 J/sqr 이후에서는 다시 표면 저항값이 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 샘플의 제조시에 PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 이용함에 따라 광조사 공정에서 PET 필름이 분해됨에 따라 나타나는 결과로 볼 수 있다.
광조사 횟수에 따른 표면 저항값 변화
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광조사 횟수와 광량을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.
도 4는 본 발명의 광조사 단계에서의 광조사 횟수 및 광량에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4에서, x축이 광조사 횟수를 나타내며, y축이 표면 저항값을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 일정 구간 내에서 조사한 광량이 강할수록 또한 광조사 횟수가 증가함에 따라 표면 저항값은 감소함을 알 수 있다. 이는 환원-산화그래핀의 환원 정도가 증가함에 따른 결과로 유추할 수 있다. 다만, 각 광량에서 광조사 횟수가 일정값 이상이 되면 표면 저항값이 증가하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있는데, 이는 샘플의 제조시에 PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 이용함에 따라 광조사 공정에서 PET 필름이 분해됨에 따라 나타나는 결과로 볼 수 있다.
광조사 시간에 따른 표면 저항값 변화
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광조사 시간을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다.
도 5는 환원-산화그래핀의 제조 방법별 시간에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5에서, "photo-chemical"이 본 발명의 제조 방법에 따른 것이고, 동일한 실험을 4번 반복한 것이며, "gas phase chemical"은 종래의 기상 화학법을 이용하여 제조한 경우의 그래프를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 약 1초 수준의 광조사 시간만으로도 표면 저항값이 500 Ω/□(ohm per square)인 환원-산화그래핀이 제조되는 반면(4번의 실험 모두 동일한 결과), 기상 화학법을 이용한 경우에는 60분이 되어야 1500Ω/□ 수준에 도달하고, 적어도 90분 이상이 되어야 표면 저항값이 1000 Ω/□와 유사한 수준이 됨을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계; 및
    환원제에 노출된 산화그래핀에 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시키는 단계를 포함하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    산화그래핀은
    액상의 환원제의 스핀코팅 또는 스프레이 코팅에 의해 환원제에 노출되는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는
    고상 또는 액상의 환원제를 반응기에 배치시킨 상태에서 온도를 상승시켜 환원제를 기상으로 상변화시키는 단계; 및
    기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는
    기상의 환원제를 반응기에 주입시키는 단계; 및
    기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    산화그래핀은
    베이스 기재 상에 코팅된 필름 형태이거나, 파우더 형태인 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는
    자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용하는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는
    레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light) 형태인 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    산화그래핀을 환원시키는 단계에서
    10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    산화그래핀을 환원시킨 후에 환원-산화그래핀의 표면에 흡착된 환원제를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    환원-산화그래핀의 제조 방법.
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