KR101210577B1 - 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법 - Google Patents

기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 밀링공정을 이용하여 고상촉매를 볼에 코팅시키는 방법 및 고상촉매를 볼에 코팅시킨 후 고상촉매로부터 탄소나노튜브를 합성시키고 상기 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시켜 제조되는 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다. 이때, 상기 볼로부터 탄소나노튜브의 분리 및 분쇄시 금속 또는 고분자 입자를 첨가하여 탄소나노튜브 복합체를 제조할 수 있다.

Description

기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법{Coating method of solid powder and manufacturing method for carbon nanotube using the same}
본 발명은 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 밀링공정을 이용하여 고상촉매를 볼에 코팅시키는 방법 및 고상촉매를 볼에 코팅시킨 후 고상촉매로부터 탄소나노튜브를 합성시키고 상기 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시켜 제조되는 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다. 이때, 상기 분리 및 분쇄시 금속 또는 고분자 입자를 첨가하여 탄소나노튜브 복합체를 제조할 수 있다.
최근 각종 전자, 전기, 자동차, 태양에너지 및 디스플레이 분야의 고성능화에 힘입어 나노입자 소재의 수요가 증가하고 있다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 강도, 열전도도, 전기전도도 및 화학적 안정성으로 인하여 에너지, 환경 및 전자소재 등 다양한 분야에 응용이 가능하나, 제조상 어려움 및 제조비용이 많이 드는 문제가 있다.
한편, 탄소나노튜브를 제조하는 방법으로는 전기 방전법 또는 레이저 증착법 등과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 전기 방전법은 음극과 양극으로 그라파이트 막대를 설치하고 두 전극에 전압을 가하면 상기 두 전극 사이에 방전이 일어나게 되고 그라파이트 막대에서 떨어져 나온 탄소 크러스트들이 음극 그라파이트 막대에 부착되어 탄소나노튜브가 제조된다. 레이저 증착법은 반응로 내부에 있는 그라파이트에 레이저빔을 조사하여 그라파이트를 기화시킨 후 낮은 온도로 유지되고 있는 콜렉터에 흡착시켜 탄소나노튜브를 제조한다. 상기 전기방전법이나 레이저증착법은 어느 정도 다양한 나노튜브를 얻을 수 있으나 나노튜브의 직경이나 길이를 조절하기가 어렵고 또한 합성과정에서 탄소나노튜브 이외에도 비정질상태의 탄소덩어리들이 동시에 다량으로 생성되기 때문에 반드시 복잡한 정제과정을 수반하게 된다.
이에, 탄소나노튜브의 대량생산과 효율적인 제조공정을 위해 분말을 코팅시키는 방법, 예를 들어, 전기도금법 또는 플라즈마를 이용한 방법들을 범용하여 적용할 수 있지만, 이 또한 생산성 저하와 제조공정에서 비용이 많이 들고 코팅층과 모재간의 밀착성 저하의 문제점이 발생할 수 있기 때문에 효율적인 코팅방법이 필요한 실정이다.
최근에는 나노튜브의 대량생산할 목적으로 탄소나노튜브를 수직배향할 수 있는 플라즈마 CVD(화학기상증착법)이나 열(thermal) CVD법, 마이크로파 플라즈마 CVD법이 제안되고 있으나, 이 경우에는 다공질형태의 볼이나 표면을 다공질상태로 가공한 볼 위에서 탄소나노튜브를 성장시키거나 HF처리, NH3 가스처리 등을 한 후 탄소나노튜브를 성장시키는데 이 과정들은 처리과정이 복잡하여 수율이 낮고 직경조절이 어려울 뿐만 아니라 표면 처리 시간이 많이 걸리기 때문에 대량 생산에는 비효율적이며, 볼에 합성된 탄소나노튜브를 분리하여 분쇄 및 혼합하기에 제조공정이 복잡해지는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 탄소나노튜브를 수직으로 배향하여 대량생산이 가능하면서 제조공정이 간단한 탄소나노튜브의 제조방법을 연구하던 중 기계적 밀링공정으로 고상분말을 코팅할 수 있는 획기적인 방법과 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 밀링공정을 이용하여 분말, 예를 들어 고상촉매를 코팅시키는 방법 및 이를 이용하여 탄소나노튜브를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 0～150 ℃ 온도범위에서 100～1000 rpm으로 1～24 시간 동안 기계적 밀링공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법을 제공한다.
고상분말은 광촉매, 금속산화물 촉매, 탄소나노튜브 제조용 촉매 등을 사용한다.
기계적 밀링은 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill), 어트리션 밀(attrition mill) 등으로 수행한다.
기계적 밀링은 습식, 건식 또는 습식과 건식이 혼합된 상태에서 수행된다.
볼은 1～50 ㎜ 지름의 구(sphere) 형상이고, 스테인레스 스틸(stainless steel), 폴리우레탄(polyurethane), 세라믹(ceramic), 알루미나(alumina), 지르코늄(zirconium) 등의 재질을 사용한다.
또한, 본 발명은 탄소나노튜브 제조용 촉매분말을 1차 기계적 밀링공정으로 볼에 코팅시키는 단계; 상기 촉매분말이 코팅된 볼을 반응기에 장입한 후 탄소소스를 공급하여 탄소나노튜브를 합성시키는 단계; 및 상기에서 제조된 탄소나노튜브를 2차 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 단계를 포함하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법을 제공한다.
탄소소스는 C2H4, CH4 또는 C2H2을 10～10000 sccm 범위로 공급한다.
합성은 500～1000 ℃에서 5 분 내지 2 시간 동안 수행된다.
2차 기계적 밀링공정 수행시 금속분말 또는 고분자 분말을 더 포함한다.
금속분말은 금, 은, 티타늄, 망간, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브데늄, 구리 등을 사용한다.
고분자 분말은 열가소성수지, 열경화성수지, 전도성 고분자 등을 사용한다.
본 발명은 기계적 밀링공정으로 고상분말을 코팅시키는 방법과 상기 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법을 이용하여 탄소나노튜브 제조용 촉매를 볼에 코팅시킨 후 탄소나노튜브 제조용 촉매가 코팅된 볼을 반응기에 장입하고 탄소소스와 반응시켜 탄소나노튜브를 제조한 후 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시켜 탄소나노튜브를 제조한다.
이 경우 공정이 간단한 밀링공정을 이용함으로써, 고상분말을 볼에 코팅시킬 수 있고, 이로부터 열처리와 같은 후처리 공정없이 간단한 방법으로 탄소나노튜브를 제조할 수 있으며, 고상분말의 코팅과 이로부터 합성된 탄소나노튜브를 동일한 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 과정을 일괄적으로 처리할 수 있는 인시츄(in-situ) 공정이 가능하고, 볼로부터 분리 및 분쇄시 고분자 입자 또는 금 입자를 첨가하여 탄소나노튜브 복합체를 제조할 수 있으므로, 고상분말의 코팅과 탄소나노튜브 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 코팅방법에서 사용되는 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 코팅방법에서 사용되는 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말이 코팅되기 전의 볼을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 코팅방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말이 코팅된 볼을 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매로부터 합성된 탄소나노튜브 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매로부터 합성된 탄소나노튜브의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매로부터 합성된 탄소나노튜브의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 제조방법에서 2차 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄된 탄소나노튜브의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브의 라만(Raman) 데이터이다.
도 10은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브의 열중량 분석 데이터이다.
본 발명은 기계적 밀링공정으로 고상분말을 코팅시키는 방법과 상기 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법을 이용하여 탄소나노튜브 제조용 촉매를 볼에 코팅시킨 후 탄소나노튜브 제조용 촉매가 코팅된 볼을 반응기에 장입하고 탄소소스를 공급하여 탄소나노튜브를 합성한 후 상기 볼의 탄소나노튜브 제조용 촉매가 합성된 탄소나노튜브를 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시켜 제조되는 탄소나노튜브의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법과 이를 이용한 탄소나노튜브의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 고상분말의 코팅방법은 기계적 밀링공정에 의해 수행될 수 있다.
이때, 고상분말은 광촉매에 사용되는 광촉매분말, 연료전지의 금속전극 제조에 사용되는 금속산화물 촉매분말, 탄소나노튜브 제조에 사용되는 탄소나노튜브 제조용 촉매분말 등을 사용할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명에서는 탄소나노튜브 제조용 촉매분말이 적절하다.
탄소나노튜브 제조용 촉매분말은 담지법, 침전법, 졸겔법, 연소법 등으로 제조할 수 있다. 담지법(impregnation)은 고체상태의 다공성 담지체에 유기용매에 용해된 금속 전구체 물질을 넣어주어 담지체의 기공외부 및 내부에 촉매를 담지시켜 제조한다. 담지법에 의해 제조된 경우에는 Fe, Mo, Co, Ni 등의 금속전구체가 MgO, Al2O3, SiO2, CaO, ZnO 등의 다공성 담지체에 합성되어 Fe(Co,Ni):Mo:MgO, Al2O3, SiO2, CaO 또는 ZnO로 이루어진다. 또한, 침전법(precipitation)은 담지체 또는 물질이 결합할 수 있는 지지역할을 하는 지지체에 금속 전구체 물질을 서로 혼합한 후 pH를 조절하여 지지체 물질과 금속 전구체 물질을 침전반응시켜 제조한다. 졸겔법(sol-gel)은 졸-겔 반응을 유도할 수 있는 지지체의 전구체와 금속 전구체 물질을 혼합한 후 가수분해하여 제조한다. 또한, 연소법(combustion)은 연소반응을 일으킬 수 있는 연료물질(fuel agent)과 지지체의 전구체 및 금속 전구체 물질을 혼합한 후 고온에서 연소시켜 제조한다. 상기 침전법, 졸겔법 및 연소법으로 제조된 경우에는 Fe, Mo, Co, Ni 등 금속전구체가 Mg, Al, Cu 또는 Zn계 지지체에 결합된 형태이다.
고상분말의 코팅에서 수행되는 기계적 밀링공정은 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill) 또는 어트리션 밀(attrition mill)로 수행될 수 있으며, 상기 기계적 밀링은 습식, 건식 또는 습식과 건식이 혼합된 상태에서 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로, 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 또는 수소(H2) 분위기와 같은 불활성 분위기 및 0～150 ℃ 온도범위에서 수행되며, 100～1000 rpm의 속도로 1～24 시간 동안 수행한다. 상기 온도범위가 0 ℃ 미만인 경우에는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 반응성이 낮아져 코팅이 원활히 수행되지 않는 문제가 있고, 150 ℃를 초과하는 경우에는 탄소나노튜브 제조용 촉매간의 반응성이 높아지고 응집되어 볼에 코팅이 되지 않는 문제가 있다.
또한, 밀링속도가 100 rpm 미만인 경우에는 탄소나노튜브 제조용 촉매가 볼과 결합할 수 있는 충분한 열에너지가 공급되지 않아 코팅이 이루어지지 않는 문제가 있고, 1000 rpm을 초과하는 경우에는 탄소나노튜브 제조용 촉매와 볼과의 충돌에 의한 고온반응으로 물성이 저하되는 문제가 있다. 밀링시간과 밀링속도는 기계적 밀링공정에서 밀접하게 관련되어 있으므로, 밀링시간 또한 상기와 같은 이유로 1～24 시간 범위인 것이 적절하다.
이때, 볼의 형상은 다양한 형태를 사용할 수 있으나 탄소나노튜브 제조용 촉매가 코팅될 수 있는 모양이면 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 균일한 코팅과 공정 효율을 위해 1～50 ㎜ 지름의 구 형상인 것이 적절하다. 또한, 볼은 스테인레스 스틸(stainless steel), 폴리우레탄(polyurethane), 세라믹(ceramic), 알루미나(alumina) 또는 지르코늄(zirconium)의 재질인 것이 적절하다.
상기 기계적 밀링공정을 이용하여 밀링공정제어 변수들을 조절하여 다양한 두께로 볼에 코팅시킬 수 있으며, 코팅 후 표면처리가 가능하다.
또한, 본 발명은 탄소나노튜브 제조용 촉매분말을 1차 기계적 밀링공정으로 볼에 코팅시키는 단계; 상기 촉매분말이 코팅된 볼을 반응기에 장입한 후 탄소소스를 공급하여 탄소나노튜브를 합성시키는 단계; 및 상기에서 제조된 탄소나노튜브를 2차 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 단계를 제공한다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브 제조용 촉매분말은 상기에서 상술한 바와 같이 기계적 밀링공정으로 코팅시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브를 합성시키는 단계는 본 발명에 따른 1차 기계적 밀링공정으로 탄소나노튜브 제조용 촉매가 코팅된 볼을 반응기에 장입한 후 탄소소스를 공급하여 수행될 수 있다.
상기 탄소소스는 C2H4, CH4 또는 C2H2 등을 사용할 수 있고, 탄소소스의 유량은 10～10000 sccm(standard cubic centimeter per minute)인 것이 바람직하다. 만약, 상기 탄소소스의 유량이 10 sccm 미만인 경우에는 탄소소스의 량이 미미하여 제조되는 탄소나노튜브의 량이 적어 공정효율이 저하되는 문제가 있고, 10000 sccm을 초과하는 경우에는 과량의 탄소소스로 인해 탄소나노튜브 제조용 촉매와 완전한 합성이 이루어지지 않으며 반응기 내벽에 탄소소스가 잔류하는 문제가 있다.
또한, 상기 합성은 500～1000 ℃의 온도범위에서 5 분 내지 2 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 합성온도가 500 ℃ 미만인 경우에는 탄소나노튜브 합성이 이루어지지 않는 문제가 있고, 1000 ℃를 초과하는 경우에는 제조된 탄소나노튜브의 물성이 저하되고 에너지 효율의 측면에서 과량의 에너지가 소모되는 문제가 있다. 상기 합성시간 또한 합성온도범위와 동일한 이유로 5 분 내지 2 시간인 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브 합성단계에서 탄소소스는 탄소나노튜브 제조용 촉매와 반응하여 탄소나노튜브가 볼에 대해 수직방향으로 성장하므로, 종래방법에서 나타나는 길이제어가 불가능하고, 거미줄처럼 엉켜서 제조되어 형상제어가 불가능한 점들을 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브를 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 단계는 상기에서 기술한 동일한 기계적 밀링공정으로 수행될 수 있다.
상기 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 기계적 밀링공정은 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill) 또는 어트리션 밀(attrition mill)로 수행될 수 있으며, 상기 기계적 밀링은 습식, 건식 또는 습식과 건식이 혼합된 상태에서 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로, 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 또는 수소(H2) 분위기와 같은 불활성 분위기 및 0～150 ℃ 온도범위에서 수행되며, 100～1000 rpm의 속도로 1～24 시간 동안 수행한다.
본 발명에 따른 제조방법은 탄소나노튜브를 단일벽(single wall), 이중벽(double wall), 다중벽(multi wall), 나노섬유(nano fiber) 등의 다양한 형태로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브를 볼로부터 분리 및 분쇄시키는 단계에서 금속분말, 고분자분말을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 금속입자는 통상적으로 사용되는 금속이면 이에 제한되는 것은 아니나, 금, 은, 티타늄, 망간, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브데늄, 구리 등을 사용할 수 있고, 고분자분말은 열가소성수지, 열경화성수지, 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 열가소성수지로는 프탈산 수지, 비닐 수지, 아크릴 수지, 스티롤 수지 등을 사용할 수 있고, 열경화성수지로는 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 등을 사용할 수 있고, 전도성 고분자로는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼나이트라이드(poly sulfur nitride) 등을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예와 첨부된 도면을 통해 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 탄소나노튜브의 제조
1. 1차 기계적 밀링공정을 이용한 코팅단계( S100 )
담지법, 침전법, 졸겔법 또는 연소법으로 제조된 탄소나노튜브 제조용 촉매를 기계적 밀링공정으로 5 ㎜ 크기, 스테인레스 스틸 재질의 볼에 코팅시켰다. 상기 기계적 밀링공정은 아르곤(Ar) 분위기에 상온 및 상압으로 수행하였으며, 300 rpm의 속도로 2 시간 동안 롤러(roller) 회전방식으로 수행하였다(도 2, 3 및 4 참조). 참고로, 실시예 1의 경우 담지법으로 탄소나노튜브 제조용 촉매분말을 제조하였으며, 담지체는 ZnO, 금속전구체는 Fe-Mo를 사용하였다.
2. 탄소나노튜브 합성단계( S200 )
상기 탄소나노튜브 제조용 촉매가 코팅된 볼을 반응기에 장입하고 탄소소스 C2H4를 1000 sccm으로 공급하여 700 ℃에서 20 분 동안 반응시켜 탄소나노튜브를 제조하였다(도 5, 6 및 7 참조).
3. 2차 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브를 볼로부터 분리 및 분쇄단계(S300)
상기 탄소나노튜브 제조용 촉매에 탄소나노튜브가 수직방향으로 형성되어 있는 볼을 볼밀장치에 장입하고 상기 1차 기계적 밀링공정과 동일한 조건으로 밀링하여 탄소나노튜브를 볼로부터 분리 및 분쇄시켰다(도 8 참조).
<실시예 2> 탄소나노튜브 복합체의 제조
상기 2차 기계적 밀링공정시 전도성 고분자로 폴리아세틸렌(polyacetylene)을 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 탄소나노튜브 복합체를 제조하였다.
도 1은 본 발명에 따른 제조방법을 나타낸 공정흐름도이고, 도 2는 본 발명의 코팅방법에서 사용되는 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말을 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명의 코팅방법에서 사용되는 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말이 코팅되기 전의 볼을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 코팅방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말이 코팅된 볼을 나타낸 사진이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 탄소나노튜브 제조용 촉매 분말이 볼에 균일하게 코팅된 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매로부터 탄소나노튜브가 합성된 사진이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 볼 주위에 코팅된 탄소나노튜브 제조용 촉매에 탄소소스를 공급하면 탄소나노튜브 제조용 촉매 주위에 탄소나노튜브가 제조된 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법에서 탄소나노튜브 제조용 촉매로부터 합성된 탄소나노튜브의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 7은 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 다중벽 탄소나노튜브(Multi-wall carbon nanotube)들이 균일한 직경으로 형성된 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 제조방법에서 2차 기계적 밀링공정으로 볼로부터 분리 및 분쇄된 탄소나노튜브의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브의 라만(Raman) 데이터이다. 도 9에 나타난 바와 같이, G밴드(1581 ㎝-1) 피크와 D밴드(1354 ㎝-1) 피크의 강도비(intensity ratio, IG/ID)가 1.67이므로, 본 발명의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브는 결정성이 우수한 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브의 열중량 분석(TGA) 데이터이다. 도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브의 순도는 90 중량% 이상이었으며, 연소에 의한 중량감소의 1차 미분곡선의 반치폭도 좁게 나타나 균질한 탄소나노튜브가 합성되었음을 알 수 있다. 또한, 도 10에 도시한 피크값이 650 ℃ 이상이므로 결정성이 뛰어나고, 주사전자현미경, 투과전자현미경 및 라만데이터 결과와 일치하는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 0～150 ℃ 온도범위에서 100～1000 rpm으로 1～24 시간 동안 기계적 밀링공정을 수행하여 고상분말을 볼에 코팅하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고상분말은 광촉매, 금속산화물 촉매 또는 탄소나노튜브 제조용 촉매인 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기계적 밀링은 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill) 또는 어트리션 밀(attrition mill)로 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기계적 밀링은 습식, 건식 또는 습식과 건식이 혼합된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼은 1～50 ㎜ 지름의 구(sphere) 형상이고, 스테인레스 스틸(stainless steel), 폴리우레탄(polyurethane), 세라믹(ceramic), 알루미나(alumina) 또는 지르코늄(zirconium) 재질인 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 고상분말의 코팅방법.
  6. 탄소나노튜브 제조용 촉매분말을 1차 기계적 밀링공정으로 볼에 코팅시키는 단계;
    상기 촉매분말이 코팅된 볼을 반응기에 장입한 후 탄소소스를 공급하여 탄소나노튜브를 합성시키는 단계; 및
    상기에서 제조된 탄소나노튜브를 2차 기계적 밀링공정으로 상기 볼로부터 분리하고 분쇄시키는 단계를 포함하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄소소스는 C2H4, CH4 또는 C2H2을 10～10000 sccm 범위로 공급되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 합성은 500～1000 ℃에서 5 분 내지 2 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 2 차 기계적 밀링공정 수행시 금속분말 또는 고분자 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 금속분말은 금, 은, 티타늄, 망간, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브데늄 또는 구리인 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 고분자 분말은 열가소성수지, 열경화성수지 또는 전도성 고분자인 것을 특징으로 하는 기계적 밀링공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법.
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