KR100963422B1 - Method for Individualing of Carbon Nanotube - Google Patents
Method for Individualing of Carbon Nanotube Download PDFInfo
- Publication number
- KR100963422B1 KR100963422B1 KR1020080056374A KR20080056374A KR100963422B1 KR 100963422 B1 KR100963422 B1 KR 100963422B1 KR 1020080056374 A KR1020080056374 A KR 1020080056374A KR 20080056374 A KR20080056374 A KR 20080056374A KR 100963422 B1 KR100963422 B1 KR 100963422B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polymer
- carbon nanotube
- carbon nanotubes
- individualized
- polar region
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/16—Preparation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- 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
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/172—Sorting
Abstract
개별화된 탄소나노튜브의 제조방법이 개시된다. 개별화된 탄소나노튜브의 제조방법은 극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자와 탄소나노튜브를 고상반응시켜 고분자-탄소나노튜브 복합체를 형성하는 단계, 고분자-탄소나노튜브 복합체를 극성 용매에 용해시켜 고분자-탄소나노튜브 용액을 형성하는 단계 및 고분자-탄소나노튜브 용액을 원심분리하는 단계를 포함한다. Disclosed is a method for producing individualized carbon nanotubes. In the method for producing individualized carbon nanotubes, a polymer-carbon nanotube composite is formed by solid-phase reaction of a polymer having a polar region and a non-polar region with a carbon nanotube, and the polymer-carbon nanotube composite is dissolved in a polar solvent. Forming a carbon nanotube solution and centrifuging the polymer-carbon nanotube solution.
기계화학적 반응, 탄소나노튜브, 고분자 Mechanochemical Reaction, Carbon Nanotube, Polymer
Description
본 발명은 탄소나노튜브에 관한 것으로 더욱 상세하게는 개별화된 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to carbon nanotubes, and more particularly, to a method for producing individualized carbon nanotubes.
단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 단일 구조로 이루어져 있고, 기계적 및 전기적 특성이 뛰어나 넓은 분야에서 잠재적으로 사용될 수 있다. Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) consist of a single structure, and have excellent mechanical and electrical properties, which can potentially be used in a wide range of applications.
그러나, 단일벽 탄소나노튜브는 자체 구조에 따른 축 형상과 튜브 간의 반데르발스 인력에 의해 강한 결합력을 갖고 있으므로, 뭉친 상태로 존재하여 용해성 및 개별성이 낮다. 이러한 이유로 유기용매 및 물에서 비용액화가 발생되고, 물질의 제작 및 조작이 어려운 문제점이 발생된다. However, since single-walled carbon nanotubes have strong bonding force due to van der Waals attraction between the axial shape and the tube according to its own structure, they exist in the aggregated state so that their solubility and individuality are low. For this reason, cost liquefaction occurs in organic solvents and water, and problems arise in that the manufacture and manipulation of materials are difficult.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 개별화된 탄소나노튜브의 제조방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method for producing individualized carbon nanotubes.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 개별화된 탄소나노튜브의 제조방법은 극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자와 탄소나노튜브를 고상반응시켜 고분자-탄소나노튜브 복합체를 형성하는 단계, 상기 고분자-탄소나노튜브 복합체를 극성 용매에 용해시켜 고분자-탄소나노튜브 용액을 형성하는 단계, 및 상기 고분자-탄소나노튜브 용액을 원심분리하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing individualized carbon nanotubes, wherein the polymer and carbon nanotubes having a polar region and a non-polar region are solid-phase reacted to form a polymer-carbon nanotube composite. And dissolving the polymer-carbon nanotube complex in a polar solvent to form a polymer-carbon nanotube solution, and centrifuging the polymer-carbon nanotube solution.
여기서, 상기 극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자는 단백질일 수있다. Here, the polymer having the polar region and the non-polar region may be a protein.
여기서, 상기 단백질은 리소자임, 트립신 및 알부민에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. Here, the protein may be any one selected from lysozyme, trypsin and albumin.
여기서, 상기 고상반응은 볼밀을 사용하여 수행할 수 있다. Here, the solid phase reaction may be performed using a ball mill.
극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자를 탄소나노튜브와 혼합하고 고상반응함으로써 탄소나노튜브의 개별화 및 용액화를 가능하게 한다. 또한, 이와 같이 개별화 및 용액화된 탄소나노튜브는 생화학 및 생의학 분야등에서의 사용을 가능하게 한다. It is possible to individualize and solution carbon nanotubes by mixing a polymer having a polar region and a non-polar region with carbon nanotubes and performing a solid phase reaction. In addition, such individualized and solutionized carbon nanotubes enable use in the fields of biochemistry and biomedical science.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and fully understand the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별화된 탄소나노튜브의 제조 과정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of individualized carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자와 탄소나노튜브를 고상반응시켜 고분자-탄소나노튜브 복합체를 형성한다(S110). Referring to FIG. 1, a polymer-carbon nanotube composite is formed by solid-phase reaction between a polymer having a polar region and a nonpolar region and a carbon nanotube (S110).
상기 극성영역 및 비극성영역을 갖는 고분자는 단백질 일 수 있다. 상기 단백질은 리소자임(lysozyme), 트립신(trypsin) 및 알부민(albumin)일 수 있다. The polymer having the polar region and the non-polar region may be a protein. The protein may be lysozyme, trypsin and albumin.
상기 고상반응을 통해 기계적화학적 반응을 수행하면, 탄소나노튜브 간의 반데르발스 힘을 뛰어 넘어 탄소나노튜브의 뭉침을 풀어줄 수 있다. 이 때, 상기 고분자의 비극성영역은 상기 탄소나노튜브와 비공유결합, 구체적으로 소수성 결합(hydrophobic bond)을 이룰 수 있다. 상기 고상반응의 일 예는 볼밀일 수 있다. By performing the mechanical and chemical reaction through the solid phase reaction, it is possible to overcome the van der Waals force between the carbon nanotubes to release the agglomeration of the carbon nanotubes. In this case, the nonpolar region of the polymer may form a non-covalent bond, specifically a hydrophobic bond, with the carbon nanotube. An example of the solid phase reaction may be a ball mill.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브일 수 있다.The carbon nanotubes may be single-walled carbon nanotubes.
상기 고분자-탄소나노튜브 복합체를 극성 용매에 용해시켜 고분자-탄소나노튜브 용액을 형성한다(S120). 이 때, 상기 고분자의 극성 영역은 상기 극성 용매에 친화력이 강하므로, 상기 고분자-탄소나노튜브 복합체는 상기 극성 용매 내에 잘 섞일 수 있다. 상기 극성 용매는 물일 수 있다.The polymer-carbon nanotube complex is dissolved in a polar solvent to form a polymer-carbon nanotube solution (S120). In this case, since the polar region of the polymer has affinity for the polar solvent, the polymer-carbon nanotube composite may be well mixed in the polar solvent. The polar solvent may be water.
상기 고분자-탄소나노튜브 용액을 원심분리한다(S130). 상기 원심분리는 약 15,000rpm의 속도로 3시간 동안 수행될 수 있다. 이와 같이 원심분리하여 생성된 고형분은 제거하여 최종적으로 개별화된 탄소나노튜브 또는 개별화된 고분자-탄소나노튜브 복합체를 제조하였다.The polymer-carbon nanotube solution is centrifuged (S130). The centrifugation may be performed for 3 hours at a speed of about 15,000 rpm. Solids produced by centrifugation as described above were removed to finally prepare individualized carbon nanotubes or individualized polymer-carbon nanotube composites.
단백질은 친수성 및 소수성이 좋아 탄소나노튜브의 용액화를 가능하게하며, 단백질이 탄소나노튜브의 측벽에 결합되어 개별화를 가능하게 한다. 이로써, 뭉친 상태로만 존재하던 탄소나노튜브의 용액화 및 개별화 함으로써 넓은 분야에서의 응용이 가능해질 수 있으며, 그 중에서도 생화학 및 생의학 분야에서의 사용을 가능하게 한다. Proteins have good hydrophilicity and hydrophobicity to enable solution of carbon nanotubes, and proteins can be bound to sidewalls of carbon nanotubes to allow individualization. Thus, the solution and individualization of the carbon nanotubes that existed only in the aggregated state can be applied in a wide range of fields, and in particular, the biochemical and biomedical fields can be used.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예들(examples)을 제시한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.
<제조예 1: 개별화된 탄소나노튜브의 제조>Preparation Example 1 Preparation of Individualized Carbon Nanotubes
1mg의 탄소나노튜브 및 25mg의 단백질을 혼합하고, 상온에서 30분 간 볼밀을 수행하여 고분자-탄소나노튜브 복합체를 형성하였다. 상기 고분자-탄소나노튜브 복합체를 물에 용해시켜 고분자-탄소나노튜브 용액을 형성하였다. 상기 고분자-탄소나노튜브 용액을 15,000rpm의 속도로 3시간 동안 원심분리하였다. 1 mg of carbon nanotubes and 25 mg of protein were mixed and ball milled at room temperature for 30 minutes to form a polymer-carbon nanotube complex. The polymer-carbon nanotube composite was dissolved in water to form a polymer-carbon nanotube solution. The polymer-carbon nanotube solution was centrifuged for 3 hours at a speed of 15,000 rpm.
생성물의 Product UVUV -- visvis 스펙트럼 분석 Spectral analysis
도 2는 본 발명의 제조예 1에 따른 개별화된 고분자-탄소나노튜브 복합체의 흡광도를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the absorbance of the individualized polymer-carbon nanotube composite according to Preparation Example 1 of the present invention.
도 2를 참조하면, 단일벽 탄소나노튜브-단백질 복합체의 흡수 스펙트럼은 넓은 파장대에서 잘 발달된 피크를 나타낸다. 만일, 단일벽 탄소나노튜브가 뭉쳐있을 경우, 뭉침현상으로 인해 파장의 방출이 약한데 반해, 본 발명에서는 넓은 파장대 에서 파장이 방출되었으므로 상기 단일벽 탄소나노튜브-단백질 복합체는 개별화된 상태라는 것을 알 수 있다. Referring to Figure 2, the absorption spectrum of the single-walled carbon nanotube-protein complex shows a well developed peak in a broad wavelength range. If the single-walled carbon nanotubes are aggregated, the emission of the wavelength is weak due to the aggregation phenomenon, whereas in the present invention, since the wavelength is emitted in a wide wavelength range, the single-walled carbon nanotube-protein composite is in an individualized state. Can be.
생성물의 Product TEMTEM 이미지 분석 Image analysis
도 3은 본 발명의 제조예 1에 따른 개별화된 고분자-탄소나노튜브 복합체의 투과전자현미경 사진이다.3 is a transmission electron micrograph of the individualized polymer-carbon nanotube composite according to Preparation Example 1 of the present invention.
도 3을 참조하면, 개별화된 고분자-탄소나노튜브 복합체는 탄소나노튜브의 측벽에 원형의 단백질 집합체가 결합된 형태인 것을 알 수 있다. 상기 단백질 집합체는 탄소나노튜브 표면에 대한 강한 친화성에 의해 탄소나노튜브들이 서로 잘 떨어지게 만듦으로써 매우 우수한 수용성 및 분산성을 갖을 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the individualized polymer-carbon nanotube complex has a circular protein aggregate bound to the sidewall of the carbon nanotube. The protein aggregate may have excellent water solubility and dispersibility by making the carbon nanotubes well separated from each other by a strong affinity for the surface of the carbon nanotubes.
따라서, 탄소나노튜브 특유의 비용액화 문제를 해결할 수 있고, 개별화를 가능하게 할 수 있다.Therefore, the cost liquefaction problem peculiar to carbon nanotubes can be solved and individualization can be made possible.
단백질의 Protein UVUV -- visvis 스펙트럼 분석 Spectral analysis
도 4는 단백질 종류에 따른 개별화된 고분자-탄소나노튜브 복합체들흡광도를 나타내는 그래프이다. 4 is a graph showing the absorbance of individualized polymer-carbon nanotube complexes according to protein types.
도 4를 참조하면, 각각의 리소자임, 트립신 및 알부민 단백질을 혼합하여 형성된 고분자-탄소나노튜브 복합체들의 전자밀도는 반-호브(van Hove)전이현상에서 평균적인 흡광도를 나타내는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the electron density of the polymer-carbon nanotube complexes formed by mixing the respective lysozyme, trypsin, and albumin proteins exhibits an average absorbance in the van hove transition phenomenon.
각각의 리소자임, 트립신 및 알부민 단백질을 혼합하여 형성된 고분자-탄소나노튜브 복합체들은 대부분 넓은 파장대에서 잘 발달된 피크를 나타내므로, 단백질에 의해 용액화 및 개별화가 가능하다는 것을 알 수 있다. Since the polymer-carbon nanotube complexes formed by mixing the respective lysozyme, trypsin and albumin proteins show well developed peaks in a wide wavelength range, it can be seen that the protein can be solutiond and individualized.
이상, 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 특허의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 특허를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described above with reference to the examples, those skilled in the art can understand that various modifications and changes can be made to the present patent without departing from the spirit and scope of the present patent as set forth in the claims below. There will be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별화된 탄소나노튜브의 제조과정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flow chart showing a manufacturing process of individualized carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별화된 탄소나노튜브의 흡광도를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the absorbance of individualized carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별화된 탄소나노튜브의 투과전자현미경 사진이다.3 is a transmission electron micrograph of the individualized carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
도 4는 단백질 종류에 따른 개별화된 탄소나노튜브들의 흡광도를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the absorbance of individual carbon nanotubes according to the protein type.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080056374A KR100963422B1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for Individualing of Carbon Nanotube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080056374A KR100963422B1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for Individualing of Carbon Nanotube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090130654A KR20090130654A (en) | 2009-12-24 |
| KR100963422B1 true KR100963422B1 (en) | 2010-06-15 |
Family
ID=41690072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080056374A KR100963422B1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for Individualing of Carbon Nanotube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100963422B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590138B1 (en) | 2003-12-15 | 2006-06-15 | 한국과학기술연구원 | Wear Resistant Ultra High Molecular Weight Polyethylene Composite with Well-dispersed Carbon Nanotube and Its Preparation Method |
| KR20080021967A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-10 | 고려대학교 산학협력단 | Pre-treatment method of carbon nanotube for carbon nanotube/polymer composites, manufacturing method for carbon nanotube/polymer composites and carbon nanotube/polymer composites using the carbon nanotube |
-
2008
- 2008-06-16 KR KR1020080056374A patent/KR100963422B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590138B1 (en) | 2003-12-15 | 2006-06-15 | 한국과학기술연구원 | Wear Resistant Ultra High Molecular Weight Polyethylene Composite with Well-dispersed Carbon Nanotube and Its Preparation Method |
| KR20080021967A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-10 | 고려대학교 산학협력단 | Pre-treatment method of carbon nanotube for carbon nanotube/polymer composites, manufacturing method for carbon nanotube/polymer composites and carbon nanotube/polymer composites using the carbon nanotube |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| R. Bandyopadhyaya et al. "Stabilization of individual carbon nanotubes in aqueous solutions", Nano letters, 2002, Vol.2, No.1, pp.25-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090130654A (en) | 2009-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hu et al. | Non‐covalent functionalization of carbon nanotubes with surfactants and polymers | |
| Salam et al. | Synthesis and characterization of multi-walled carbon nanotubes modified with octadecylamine and polyethylene glycol | |
| JP4563985B2 (en) | Single-walled carbon nanotube-egg white protein complex and method for producing the same | |
| Uddin et al. | Effects of various surfactants on the dispersion stability and electrical conductivity of surface modified graphene | |
| Chen et al. | A dehydration and stabilizer-free approach to production of stable water dispersions of graphene nanosheets | |
| Liu et al. | Efficient microwave-assisted radical functionalization of single-wall carbon nanotubes | |
| JP6162693B2 (en) | Highly soluble carbon nanotubes with improved conductivity | |
| Layek et al. | Noncovalent functionalization of reduced graphene oxide with pluronic F127 and its nanocomposites with gum Arabic | |
| Lim et al. | A review on the synthesis, properties, and utilities of functionalized carbon nanoparticles for polymer nanocomposites | |
| KR20120123108A (en) | Dispersion and retrieval of de-bundled nanotubes | |
| Pérez | Putting rings around carbon nanotubes | |
| US7985354B1 (en) | Carbon nanomaterials dispersion and stabilization | |
| Kim et al. | Impact of size control of graphene oxide nanosheets for enhancing electrical and mechanical properties of carbon nanotube–polymer composites | |
| KR100963422B1 (en) | Method for Individualing of Carbon Nanotube | |
| US20100197832A1 (en) | Isolated nanotubes and polymer nanocomposites | |
| Zhang et al. | Controlled chiral transcription and efficient separation via graphene oxide encapsulated helical supramolecular assembly | |
| KR101406821B1 (en) | Cyclodextrin-graphene film and manufacturin method of the same | |
| CN106582532B (en) | The Graphene/carbon nanotube composite material and preparation method of mercapto modification | |
| KR101300606B1 (en) | Manufacturing method of carbon nanotubes/polyolefin composites with superior mechanical properties | |
| Akbar et al. | Radical grafting of polyethylene onto MWCNTs: a model compound approach | |
| JP2007217669A (en) | Copolymerization of aromatic polymer and carbon nano tube and copolymer, and article produced therefrom | |
| KR20190042245A (en) | Ingradients of carbon nanotube dispersion in alcoholic liquid without dispersant molecules and their fabrication methods | |
| JP2009500475A (en) | Zinc oxide polymer nanocomposite and method for producing zinc oxide polymer nanocomposite | |
| Zhang et al. | Preparation of highly luminescent and biocompatible carbon dots using a new extraction method | |
| Lv et al. | Functionalization of carbon and gold nanomaterials using PNIPAAm grafted dextran: a general route towards robust and smart nanomaterials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140326 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |