KR101308420B1 - 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질나노와이어 및 그 합성방법 - Google Patents

금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질나노와이어 및 그 합성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속간화합물 또는 합금을 탄소나노튜브가 쉘의 형태로 둘러싸고 있는 형상을 갖는 코어-쉘 이질나노와이어 및 그 합성방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 탄소나노튜브의 성장과 동시에 탄소나노튜브의 내부 공간에 금속간화합물 또는 합금이 바 (Rod)의 형태로 형성되는 합성방법과 그 생성물에 관한 것이다.

Description

금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질나노와이어 및 그 합성방법{Heterostructure nanowires with intermetallic or alloy core and carbon nanotube shell, and manufacturing method thereof}
본 발명은 금속간화합물(intermetallic compound) 또는 합금을 탄소나노튜브가 쉘의 형태로 둘러싸고 있는 형상을 갖는 코어-쉘 이질나노와이어 및 그 합성방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 탄소나노튜브의 성장과 동시에 탄소나노튜브의 내부 공간에 금속간화합물이나 합금이 바(Rod)의 형태로 형성되는 합성방법과 그 생성물에 관한 것이다.
탄소나노튜브는 물리, 기계, 화학, 전기 분야 등 다방면에서 매우 우수한 성질을 가지며, 탄소나노튜브에 다양한 금속간화합물 또는 합금들을 결합시킴으로써 더욱 뛰어난 물성을 구현할 수 있다.
특히 쉽게 외부 환경 요인(화학적 반응, 산화, 기계적 취약성)에 영향을 받는 물질의 경우, 이를 탄소나노튜브 내부에 위치시키면, 본연의 뛰어난 물성을 그대로 유지하면서도 탄소나노튜브의 물성에 의해 더욱 안정화되고 우수한 특성을 지닐 수 있어, 이러한 이질나노 구조의 응용분야는 매우 다양해질 수 있다.
탄소나노튜브를 포함한 1차원 이질나노 구조물인 이질 나노와이어는 일반적으로 VLS (Vapor-Liquid-Solid) 메카니즘에 의해 합성되는데, 나노 촉매입자를 사용하여 고온에서 나노와이어 형성을 위한 원료 (source) 물질을 흡수, 확산시켜 이질 나노와이어를 성장시킨다. 상기와 같은 나노와이어의 성장 과정과 동시에 탄소나노튜브는 쉘의 형태로 형성될 수 있다.
이러한 합성방식은 균일한 촉매 입자의 제어를 통해 이질 구조가 균일하고 구성 성분에 대한 제어가 원활하다는 장점을 가지나, 공정이 복잡하고 에너지 소비량이 클 뿐만 아니라 공정의 특성상 대량생산이 용이하지 않는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 매우 단순한 공정을 통해 탄소나노튜브로 이루어진 쉘과 금속간화합물 또는 합금으로 구성된 바(rod) 형태의 코어를 갖는 코어-쉘 이질나노와이어를 대량 합성할 수 있는 방법을 개발하였다.
본 발명의 목적은 금속간화합물 또는 합금으로 이루어진 바(rod) 형태의 코어와 이를 둘러싼 탄소나노튜브로 구성된 코어-쉘 이질나노와이어를 단순한 공정을 통하여 대량 합성할 수 있는 합성방법 및 이에 의하여 제조된 이질나노와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, ⅰ) 금속산화물 혼합물을 반응기에 넣고, 진공도(degree of vacuum)를 낮추어 반응기 내의 잔존 산소를 제거하는 단계, ⅱ) 상기 진공 분위기 하의 반응기에 이송가스를 주입하며, 반응기 내부 온도를 반응 온도까지 상승시키는 단계, 및 ⅲ) 상기 이송가스가 유입된 반응기에 탄화수소 가스를 주입하여 상기 금속산화물 혼합물과 반응시키는 단계를 포함하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질 나노와이어의 합성방법 및 이에 의하여 합성된 이질 나노와이어를 제공하는 것을 그 요지로 한다.
여기서, 상기 금속산화물 혼합물이 인듐산화물과 주석산화물의 혼합물일 수 있으며, 이때 상기 인듐산화물과 주석산화물의 혼합비가 무게 비율을 기준으로 6:1 ∼ 1:6의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응 온도는 550 ∼ 850 ℃ 범위이고, 반응 시간은 2시간 이내인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 금속산화물 혼합물의 준비는 ⅰ) 증류수에 10 wt% 이내의 금속산화물 혼합물을 넣고 10 ∼ 30분 동안 섞어주는 단계, ⅱ) 상기 용액로부터 금속산화물 혼합물만을 필터링하는 단계, 및 ⅲ) 상기 필터링된 혼합물의 표면에 남아있는 수분을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응기 내로 유입되는 탄화수소 가스가 아세틸렌, 에틸렌, 메탄으로부터 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상을 혼합한 것일 수 있으며, 이때 상기 반응기 내로 유입되는 탄화수소 가스의 양은 상기 이송가스를 기준으로 2 ∼ 10 vol% 범위인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응을 보조하기 위해 수소가스가 유입될 수 있으며, 상기 수소가스의 유입량은 이송가스를 기준으로 5 vol% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속산화물 혼합물은 다양한 금속이 사용될 수 있으며, 일 실시예로서 비스무스산화물과 주석산화물의 혼합물이 사용될 수 있다.
한편, 상기 방법에 의하여 합성된 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질 나노와이어는 초전도 온도(Tc)가 4.8 ∼ 6.0 K에서 형성될 수 있으며, 지름은 50 ∼ 150 nm 범위, 쉘의 두께는 20nm 이하, 길이는 10㎛ 이하로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방법에 의하여 합성된 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질 나노와이어는 탄소나노튜브 쉘 내부에 코어가 90% 이상 채워질 수 있다.
본 발명은 금속 산화물들을 균일하게 혼합하고, 합성조건을 조절하면서 탄소나노튜브 쉘과 금속간화합물 또는 합금 코어로 구성된 이질나노와이어를 합성할 수 있다. 결과적으로, 매우 단순한 공정을 통해 두 개 이상의 물질로 구성된 금속간화합물 또는 합금을 내부에 포함하는 탄소나노튜브 기반 이질 나노와이어를 대량 합성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 합성방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 XRD 이미지를 보여준다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 합성온도에 따른 SEM 이미지를 보여준다.
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 합성시간에 따른 SEM 이미지를 보여준다.
도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 TEM 이미지를 보여준다.
도 6는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 성분분석 결과를 보여준다.
도 7은 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 초전도체 특성분석 결과이다.
도 8a 내지 8d는 본 발명과 동일한 방식으로 합성된 비스무스/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어에 대한 분석결과이다.
이하에서는, 본 발명의 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어 및 그 합성방법을 첨부된 도면를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이질 나노와이어의 합성방법은 ⅰ) 금속산화물 혼합물을 반응기에 넣고, 진공도(degree of vacuum)를 낮추어 반응기 내의 잔존 산소를 제거하는 단계, ⅱ) 상기 진공 분위기 하의 반응기에 이송가스를 주입하며, 반응기 내부 온도를 반응 온도까지 상승시키는 단계, 및 ⅲ) 상기 이송가스가 유입된 반응기에 탄화수소 가스를 주입하여 상기 금속산화물 혼합물과 반응시키는 단계를 포함한다.
상기 금속산화물 혼합물로는 이질 나노와이어를 형성할 수 있는 다양한 금속들이 사용될 수 있으며, 이하에서는 인듐산화물(Indium oxide)과 주석 산화물(Tin oxide)을 사용한 이질 나노와이어 합성과정을 도 1을 참조하여 자세히 살펴본다.
먼저, 코어-쉘 이질 나노와이어의 합성을 위해 금속산화물을 준비하고, 준비된 인듐산화물과 주석 산화물을 증류수에 넣는다. 이때 인듐산화물에 대한 주석산화물의 비율은 무게 비율을 기준으로 6:1에서 1:6까지의 범위 내에서 조절하고, 증류수 안에 넣는 금속산화물들의 전체 혼합물의 무게는 증류수 무게의 10wt.% 이내로 조절한다.
이렇게 준비된 금속산화물 수용액을 30분 가량 200rpm으로 회전하는 자석 막대를 이용하여 균일하게 섞어준 후, 균일하게 혼합된 금속산화물 수용액을 200 nm의 기공을 갖는 셀룰로오스 필터를 이용하여 금속산화물만을 선택적으로 회수한다.
이후 상기 회수된 금속산화물의 표면에 잔존하는 수분을 완전히 제거하기 위해서 회수된 금속산화물을 100도로 설정된 오븐에 넣고 1시간 동안 완전히 건조하면, 이질나노와이어를 합성하기 위한 시료인 금속산화물 혼합물의 준비가 완료된다.
다음으로 준비된 금속산화물 혼합물로부터 이질나노와이어를 합성하기 위해 건조된 금속산화물 혼합물을 퀄츠 재질로 이루어진 보트에 담고, 준비된 반응기의 내부에 넣은 후, 합성을 시작하기 전에 반응기 내부 진공도를 최대 10-2 Torr 까지 떨어뜨리면서 잔존 산소를 모두 제거한다.
진공작업이 완료되면 진공펌프를 끄고, 이송가스로서 아르곤 또는 질소와 같은 가스를 흘려주면서 반응기의 온도를 합성에 적합한 550 ∼ 850 ℃의 범위까지 상승시킨다.
합성 온도까지 반응기의 온도가 상승하면, 탄소 소스인 탄화수소 가스를 공급해 준다. 탄화수소 가스로는 아세틸렌, 메탄, 에틸렌 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 사용될 수 있다. 공급된 가스는 우선적으로 반응기 내부의 퀄츠보트에 위치한 금속산화물의 표면에서 탄소와 수소 성분으로 촉매반응에 의해 분해된다.
이때 분해된 수소 성분은 금속산화물, 즉 인듐산화물과 주석산화물을 환원시키는 역할을 수행하게 된다. 즉 인듐산화물과 주석산화물이 표면에서부터 점차적으로 금속 인듐과 금속 주석으로 환원되는데, 이 과정에서 인듐과 주석의 합금 또는 금속간화합물 나노입자가 생성될 수 있다.
이것은 인듐과 주석의 녹는점이 각각 156℃와 231℃ 내외로 합성온도인 550 ∼ 850℃ 보다 낮기 때문에 가능하다. 이렇게 생성된 인듐과 주석으로 구성된 나노입자는 촉매반응에 의해 분해된 탄소 원자들을 결정화된 탄소구조, 즉 여기서는 탄소나노튜브를 형성하는 촉매 역할을 수행하게 된다.
이 과정에서 탄소나노튜브는 하나의 용기 역할을 하며 계속 형성되며, 인듐/주석 용액은 계속해서 탄소나노튜브를 따라 이동하면서 이질 나노와이어를 형성한다. 결과적으로 이러한 합성 메카니즘은 내부에 인듐과 주석으로 이루어진 금속간화합물 또는 합금이 채워진 탄소나노튜브 이질구조의 생성을 가능케 한다. 이때 합성시간은 최대 2시간까지 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 합성과정에서 금속산화물의 환원을 좀 더 촉진시키고, 비정질탄소의 생성을 억제하기 위해 반응기 내부로 소량의 수소를 첨가해 줄 수 있다. 수소가 지나치게 많을 경우 금속산화물의 환원 속도가 지나치게 빨라지게 되며, 이는 인듐과 주석의 금속간화합물 또는 합금의 생성을 지나치게 촉진시켜 촉매 역할을 하는 나노 크기의 인듐과 주석의 금속간화합물 또는 합금의 생성을 상대적으로 감소시킬 수 있다.
따라서, 이질 나노와이어의 크기를 거대하게 만들 수 있을 뿐 아니라, 이질나노 와이어의 합성 수율을 저하시킬 수 있으므로, 수소의 공급양은 0 ∼ 5 Vol% 인 것이 바람직하다. 합성과정이 종료되면, 반응기의 온도는 아르곤이나 질소와 같은 이송가스 분위기에서 상온까지 냉각시키고, 이 후 생성된 이질 나노와이어를 채취한다.
결과적으로 본 발명을 통해 합성된 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질 나노와이어는 지름이 50 ∼ 150 nm의 범위에 있었으며, 탄소나노튜브 쉘의 두께는 20 nm 이하, 길이는 최대 10 ㎛인 것으로 확인되었다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이질 나노와이어의 다양한 특성들을 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[실시예 1] 주석산화물과 인듐산화물의 무게 비율에 따라 생성되는 이질나노와이어에 대한 XRD 결과
도 2는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 XRD 이미지를 보여준다. 본 실시예에서는 주석산화물과 인듐산화물의 무게 비율의 혼합비에 따라 생성된 이질나노와이어에 대한 차이를 XRD 분석을 통해 해석하였다. 그래프들의 왼쪽에 표시된 비율은 각각 (주석산화물:인듐산화물)의 비율을 나타낸다.
주석산화물:인듐산화물이 6:1인 경우 탄소나노튜브 내부에 위치한 인듐/주석 코어는 주석이 4이고 인듐이 1의 비율로 구성된 InSn4의 금속간화합물이 생성된 것으로 확인되었다.
주석산화물과 인듐산화물의 혼합물 중에 인듐산화물의 비율이 증가할수록 InSn4와 함께, 주석이 1이고 인듐이 3의 비율로 구성된 In3Sn의 금속간화합물이 생성된 것으로 확인되었으며, 주석산화물:인듐산화물이 1:6인 경우 탄소나노튜브 내부에 위치한 인듐/주석 코어는 대부분이 In3Sn의 금속간화합물인 것으로 나타났다.
[실시예 2] 합성온도에 따라 생성된 이질나노와이어의 SEM 이미지
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 합성온도에 따른 SEM 이미지로서, 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 각각 550℃, 650℃, 750℃, 850℃에서 합성된 이질 나노와이어의 SEM 이미지를 보여준다.
550℃의 합성온도에서는 이질나노와이어의 생성이 부분적으로 확인되었으며, 650℃에서는 이질나노와이어의 합성 수율이 상당히 증가했음을 알 수 있다. 이러한 경향은 합성온도가 750도로 증가하였을 경우 더욱 두드러진 현상으로 나타났다. 특히 내부에 포함된 인듐/주석 코어와 외부를 감싸고 있는 탄소나노튜브의 존재가 명확히 확인되었다.
그러나 850℃로 합성온도가 증가하였을 경우 이질 나노와이어의 수율은 감소되는 것으로 확인되었으며, 반면 이질나노와이어의 지름이 상당히 증가하는 것으로 나타났다. 결국 합성온도의 증가는 이질 나노와이어의 지름이 증가하는 경향을 초래하였으며, 650℃에서 750℃ 사이의 합성온도에서 수율은 가장 높은 것으로 나타났다.
[실시예 3] 합성시간에 따라 생성된 이질나노와이어의 SEM 이미지
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 합성시간에 따른 SEM 이미지로서, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d는 각각 1분, 5분, 10분, 60분에서 합성된 이질 나노와이어에 대한 이미지를 보여준다.
1분 동안 합성된 결과물에서는 대부분이 입자상으로 존재하는 것으로 확인되었으며, 이들 입자들은 아직 환원되지 않은 인듐산화물과 주석산화물, 그리고 부분적으로 환원된 인듐, 주석, 뿐 아니라 인듐/주석의 합금이 혼재되어 있는 것으로 나타났다.
합성시간이 5분으로 증가하였을 경우 부분적으로 이질 나노와이어의 모습이 관찰되었으며, 생성된 이질 나노와이어는 아직 길이가 짧고 수율도 적었으며, 인듐산화물과 주석산화물, 그리고 부분적으로 환원된 인듐, 주석뿐 아니라 인듐/주석의 합금으로 보이는 입자들이 관찰되었다.
합성시간이 10분으로 증가하였을 경우 대부분의 표면에 이질나노와이어가 관찰되었으며, 아주 미량으로 인듐산화물과 주석산화물의 존재가 확인되었으며, 60분 동안의 합성을 통해 거의 모든 인듐산화물과 주석산화물이 인듐/주석 금속산화물 나노와이어로 전환된 것이 SEM 이미지를 통해 확인되었다.
이러한 결과는 관련된 생성물에 대한 XRD 결과가 뒷받침해 주었다. 생성된 이질나노와이어의 길이도 5 ㎛ 이상으로 확인되었다.
[실시예 4] 생성된 이질나노와이어의 TEM 이미지
도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 TEM 이미지이다. 도 5a는 이질 나노와이어의 저배율 이미지로서, 코어가 탄소나노튜브에 의해 완전히 쌓여 있는 것을 확인할 수 있으며, 탄소나노튜브 내에 인듐/주석 코어는 90% 이상 채워져 있는 것으로 확인되었다.
고배율 TEM 이미지인 도 5b를 통해 내부에 포함된 코어의 결정 구조가 인듐/주석의 금속간산화물인 것으로 확인되었으며, 이는 도 2에서 나타난 것과 같이 주석산화물과 인듐산화물의 혼합비에 따라 InSn4 또는 In3Sn인 것으로 확인되었다. 또한 외부를 쌓고 있는 것은 격자거리가 0.34 nm인 탄소나노튜브인 것으로 확인되었다.
[실시예 5] 생성된 이질나노와이어의 성분분석
도 6은 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 성분분석 결과를 보여준다. 도면에서와 같이 이질 나노와이어의 길이 방향에 수직한 방향으로의 성분을 분석한 결과 바깥쪽의 쉘은 탄소성분, 내부에 포함된 코어는 인듐과 주석이 함께 포함된 성분으로 확인된다.
이러한 결과는 앞에서 서술된 TEM 이미지와 완전히 일치되는 것으로, 결과적으로 이질 나노와이어의 쉘은 탄소로 이루어진 나노튜브이고, 내부의 코어는 인듐과 주석으로 이루어진 금속간화합물이라는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예의 도면에서 보여주는 이질나노와이어는 인듐이 1이고 주석이 4의 비율로 포함된 InSn4 금속간화합물이 코어로 생성된 것으로 확인되었다.
[실시예 6] 생성된 이질나노와이어의 초전도체 특성 분석
도 7은 본 발명에 따른 인듐/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어의 초전도체 특성분석 결과를 보여준다. 도면에서 생성된 이질나노와이어의 온도에 따른 자화 특성은 초전도체 특성과 같은 경향을 보이는 것으로 확인되었다.
또한 초전도 온도 (Tc)는 4.8 ~ 6.0 K에서 형성되었으며, 이는 순수 주석의 초전도 온도 (Tc=3.7 K) 보다 높은 것으로 확인된다. 이러한 인듐/주석 코어를 갖는 이질 나노와이어의 인듐과 주석의 비에 따라 다른 초전도 온도를 보이는 것으로 확인되었다.
앞의 결과들을 통해 본 발명에서 생성된 이질나노와이어는 유용한 초전도 물질로 활용이 가능하다.
[실시예 7] 비스무스산화물 ( Bismuth oxide )과 주석산화물을 이용한 코어-쉘 이질나노와이어 합성
도 8a 내지 도 8d는 본 발명과 동일한 방식으로 합성된 비스무스/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어에 대한 분석결과를 보여준다. 합성방식은 앞에서 서술한 실시예 및 도 1에서 보여준 것과 동일하게 진행되었다.
도 8a는 생성된 비스무스/주석 코어와 탄소나노튜브 쉘을 갖는 이질나노와이어에 대한 SEM 이미지를 보여준다. 합성된 형태가 인듐/주석 코어-탄소나노튜브 이질 나노와이어와 유사하며, 탄소나노튜브의 내부에 비스무스/주석 코어가 90% 이상 포함된 것으로 확인된다.
상기 합성된 이질 나노와이어의 저배율 및 고배율 TEM 이미지인 도 8b와 도 8c와, 성분분석 결과인 도 8d는 합성된 이질나노와이어가 탄소나노튜브 내부 공간에 비스무스/주석 합금으로 이루어진 것을 명확하게 보여주고 있다.
이러한 결과는 본 발명이 인듐산화물과 주석산화물을 이용한 코어-쉘 이질나노와이어의 합성에 한정되지 않으며, 다양한 금속산화물들의 혼합물을 이용하여 완성될 수 있음을 보여준다.
일반적으로 두 개 이상의 금속은 용융 상태에서 새로운 금속인 합금 (alloy, solid solution)이 되거나, 서로의 화합비가 정수비로 일정한 금속간화합물 (intermetallic compounds)을 형성하게 되는데, 이것은 금속의 종류와 혼합비에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (21)

  1. ⅰ) 금속산화물 혼합물을 반응기에 넣고, 진공도(degree of vacuum)를 낮추어 반응기 내의 잔존 산소를 제거하는 단계;
    ⅱ) 상기 진공 분위기 하의 반응기에 이송가스를 주입하며, 반응기 내부 온도를 반응 온도까지 상승시키는 단계; 및
    ⅲ) 상기 이송가스가 유입된 반응기에 탄화수소 가스를 주입하여 상기 금속산화물 혼합물과 반응시키는 단계;
    를 포함하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물이 인듐산화물과 주석산화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인듐산화물과 주석산화물의 혼합비가 무게 비율을 기준으로 6:1 ∼ 1:6의 범위인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응 온도가 550 ∼ 850 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응 시간이 2시간 이내인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속산화물 혼합물의 준비가,
    ⅰ) 증류수에 10 wt% 이내의 금속산화물 혼합물을 넣고 10 ∼ 30분 동안 섞어주는 단계, ⅱ) 상기 용액으로부터 금속산화물 혼합물만을 필터링하는 단계, 및 ⅲ) 상기 필터링된 혼합물의 표면에 남아있는 수분을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 내로 유입되는 탄화수소 가스가 아세틸렌, 에틸렌, 메탄으로부터 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상을 혼합한 것임을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 내로 유입되는 탄화수소 가스의 양이 상기 이송가스를 기준으로 2 ∼ 10 vol% 범위인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응을 보조하기 위해 수소가스가 유입되는 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수소가스의 유입량이 이송가스를 기준으로 5 vol% 이하인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물이 비스무스산화물과 주석산화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어의 합성방법.
  12. ⅰ) 금속산화물 혼합물을 반응기에 넣고, 진공도를 낮추어 반응기 내의 잔존 산소를 제거하는 단계, ⅱ) 상기 진공 분위기 하의 반응기에 이송가스를 주입하며, 반응기 내부 온도를 반응 온도까지 상승시키는 단계, 및 ⅲ) 상기 이송가스가 유입된 반응기에 탄화수소 가스를 주입하여 상기 금속산화물 혼합물과 반응시키는 단계를 통하여 합성되며,
    상기 금속산화물 혼합물이 인듐산화물과 주석산화물의 혼합물 또는 비스무스산화물과 주석산화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인듐산화물과 주석산화물의 혼합비가 무게 비율을 기준으로 6:1 ∼ 1:6의 범위인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응 온도가 550 ∼ 850 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 금속산화물 혼합물과 탄화수소 가스와의 반응 시간이 2시간 이내인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  17. 제12항에 있어서,
    초전도 온도(Tc)가 4.8 ∼ 6.0 K에서 형성되는 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  18. 제12항에 있어서,
    지름이 50 ∼ 150 nm 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  19. 제12항에 있어서,
    쉘의 두께가 20nm 이하이고, 길이가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
  20. 삭제
  21. 제12항에 있어서,
    탄소나노튜브 쉘 내부에 금속간화합물 또는 합금 코어가 90% 이상 채워지는 것을 특징으로 하는 금속간화합물 또는 합금 코어와 탄소나노튜브 쉘로 구성된 이질 나노와이어.
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