KR101493937B1 - Two dimensional nanosheets fabricated by using ultrasonic wave and manufacturing method thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 촉매로 작용하는 금속입자와 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물을 포함하는 혼합용액에 초음파를 이용하여 미세기포를 형성시키고, 상기 미세기포의 붕괴 에너지를 이용하여 촉매금속 외벽에 이차원 나노시트를 합성시킨 후 촉매금속을 제거하여 이차원 나노시트를 제조하므로 상온에서 결정성이 우수하고 비표면적이 큰 이차원 나노시트를 제조하는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다.The present invention relates to a two-dimensional nanosheet formed using ultrasonic waves and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a two-dimensional nanosheet formed by using ultrasonic waves, and more particularly, Dimensional nano-sheet is synthesized on the outer surface of the catalytic metal using the collapsing energy of the micro-bubbles and then the catalyst metal is removed to produce the two-dimensional nanosheet. Thus, the two- A two-dimensional nanosheet formed by using ultrasonic waves for producing a sheet, and a method of manufacturing the same.
최근들어, 벌크 소재에서 관찰할 수 없었던 독특한 물리적 특성이 저차원 소재에서 발현됨에 따라 이들 소재에 대한 연구가 급속도로 증가하고 있는 실정이다. 특히 이차원 구조를 가지는 그래핀, 헥사고날 보론나이트라이드, 전이금속 칼코겐화합물 등의 이차원 나노시트에 대한 인위적인 합성이 가능함에 따라 전기전자소자, 광소자, 열전소자, 복합체, 바이오, 등의 많은 분야에 응용 가능성이 대두되고 있다.In recent years, as the unique physical properties that can not be observed in bulk materials are expressed in low dimensional materials, studies on these materials are rapidly increasing. Especially, it is possible to artificially synthesize two-dimensional nanosheets such as graphene, hexagonal boron nitride and transition metal chalcogen compounds having a two-dimensional structure, so that it can be applied to many fields of electric and electronic devices, optical devices, thermoelectric devices, composites, The possibility of application is emerging.
이 중에, 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 sp2 결합에 의한 벌집모양의 배열을 이루면서 원자 한층의 두께를 가지는 반금속성 나노 물질로 구조적, 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라, 전기 및 열전도도가 우수하고 일함수가 낮은 특징을 갖고 있어서 전자, 디스플레이, 에너지 소자의 전극재료로 각광을 받고 있다. Among them, graphene is a semimetallic nanomaterial having a thickness of one layer of atoms in which carbon atoms are arranged in a honeycomb shape by sp 2 bonds on a two-dimensional plane, and is structurally and chemically very stable, and has excellent electrical and thermal conductivity And has a low work function, so that it is widely used as an electrode material for electronic devices, displays, and energy devices.
헥사고날 보론나이트라이드 나노시트는 보론과 질소 원자가 2차원 상에서 sp2 결합에 의한 벌집 모양의 배열을 이루고 있어서 흡사 그래핀과 유사한 구조를 띄고 있어서 강한 기계적 강도 및 화학적, 열적 안정성을 갖고 있지만 독특한 전자구조로 인해 전기를 통하지 않는 부도체의 특성을 나타낸다. 특히, 표면 거칠기가 우수하고 단글링 본드(dangling bond)가 존재하지 않는 이차원 나노시트의 특성으로 인해 금속성 혹은 반도성의 특성을 나타내는 이차원 나노시트인 그래핀 및 전이금속 칼코겐화합물의 전자전도 특성을 극대화할 수 있는 절연막으로 활용 가능한 물질이다.Unique electronic structure hexagonal boron nitride nanosheet is in according forms a honeycomb arrangement of by sp 2 bonded on the two-dimensional boron and nitrogen atoms are similar yes comes in a structure similar to the pin having a strong mechanical strength and chemical and thermal stability, but The characteristics of the non-conductive non-conductive material. In particular, because of the characteristics of a two-dimensional nanosheet having excellent surface roughness and free of a dangling bond, the electronic conductivity characteristics of graphene and transition metal chalcogenide, which are two-dimensional nanosheets exhibiting metallic or semiconductive properties, are maximized Which can be used as an insulating film.
전이금속 칼코겐화합물은 MX2의 화학식으로 표현되며 여기서 M은 전이금속 원소이고 X는 칼코겐 원소(주기율표 7족인 S, Se, Te) 로서 흑연과 유사한 층상구조를 가지며 공유결합으로 이루어진 X-M-X층이 느슨한 반데르발스 결합으로 유지되고 있다. 전이금속 칼코겐화합물은 삼차원 구조의 벌크 소재에선 간접형 밴드갭의 특성을 지닌 반면, 이차원 나노시트 구조에서는 직접형의 더욱 증가된 밴드갭 특성으로 인해 광 및 전자 소자로의 응용이 활발히 진행중에 있다.The transition metal chalcogen compound is represented by the formula of MX 2 , where M is a transition metal element and X is a chalcogen element (S, Se, and Te as the
상기 이차원 나노시트를 합성하기 위한 방법으로 최근에 가장 많이 사용하는 방법은 크게 화학기상증착법과 박리법으로 나뉘는데, 전자는 이차원 나노시트를 구성하는 원자들을 가스 형태로 고온에서 촉매반응을 통해 분해하고 촉매기판상에 합성하는 방법(대한민국특허청 공개특허공보 공개번호:10-2009-0065206, 공개일자 2009년 06월 22일, 국제연구논문 Song et al. Nano Letters, 2010, 10, 3209)으로 상기 방법으로 합성된 이차원 나노시트는 결정성이 우수하고 대면적으로 합성할 수 있는 장점이 있는 반면에 액상으로 제조가 불가능하고 합성 후 사용된 촉매로부터 이차원 나노시트를 분리해야하는 추가공정이 필수적인데 이때 이차원 나노시트에 결함이 발생하여 특성이 저하되는 단점이 있어 응용 분야가 제한적이다. The two most widely used methods for synthesizing the two-dimensional nanosheets are classified into a chemical vapor deposition method and a peeling method. The former decomposes the atoms constituting the two-dimensional nanosheet in a gas form at a high temperature through a catalytic reaction, A method of synthesizing on a substrate (Korean Patent Application Publication No. 10-2009-0065206, published on June 22, 2009, International Research Paper Song et al., Nano Letters, 2010, 10, 3209) The synthesized two-dimensional nanosheets have an advantage of being excellent in crystallinity and can be synthesized in a large area, but an additional process of separating a two-dimensional nanosheet from a catalyst which is impossible to prepare in a liquid phase and used after synthesis is essential. And the characteristics are degraded. Therefore, the application field is limited.
후자의 방법인 박리법은 그래핀 합성을 위한 화학적 박리법인 휴머스법(W. Hummers 외 1명, J. Am. Chem. Soc., 80, 1339, 1958), 브로디법(B. C. Brodie, Ann. Chim. Phys., 59, 466-472, 1860), 스타우덴마이어법(L. Staudenmaier, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 31, 1481-1499, 1898) 등을 이용하여 그래파이트를 다양한 산처리를 통해 층간 간격을 확장시키고 추가적인 박리공정으로 낱장의 그래핀을 제조하는 방법과 그래핀을 포함하여 여타 이차원 나노시트의 합성을 위한 물리적 박리법으로 나뉠 수 있다. The latter method, the peeling method, is a chemical peeling method for graphene synthesis (W. Hummers et al., J. Am. Chem. Soc., 80, 1339, 1958), the Brody method (BC Brodie, Ann. Graphite is subjected to various acid treatments using a stoichiometric method (L. Staudenmaier, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 31, 1481-1499, 1898) And a physical separation method for synthesis of other two-dimensional nano-sheets including graphene.
상기 박리법을 통해 제조된 이차원 나노시트는 기본적으로 습식공정이 주가 되어 대량제조 및 여타 물질들과의 복합체 제조도 용이한 장점이 있는 반면에 상대적으로 상기 화학기상증착법으로 제조된 이차원 나노시트에 비해 결정성이 낮고 크기가 작은 단점과 강산 및 환원제를 다량으로 사용하여 환경적으로 유해한 단점이 있다. 그럼에도 불구하고 상업적 응용을 위해서는 액상공정을 통한 대량제조가 가능해야 하므로 상기 박리법을 기본으로 결정성 결여 문제를 해결하기 위한 다양한 추가공정이나 도핑, 공정제어 등의 방법에 대한 연구가 집중되고 있는 실정이다. The two-dimensional nanosheet produced by the above separation method is basically a wet process and is advantageous in mass production and complex formation with other materials. On the other hand, in comparison with the two-dimensional nanosheet produced by the chemical vapor deposition method It has disadvantages of low crystallinity and small size and environmentally harmful using a large amount of strong acid and reducing agent. Nevertheless, for commercial applications, mass production using a liquid-phase process must be possible. Therefore, various additional processes, doping, and process control methods have been concentrated on the problem of lack of crystallinity based on the above- to be.
상기 이차원 나노시트 중에 습식 대량 제조를 위한 시도는 주로 그래핀에 한정되어 연구가 진행되고 있고 이에 대한 몇 가지 예를 살펴보면 다음과 같다. Research on the mass production of wet nanoparticles in the above-mentioned two-dimensional nanosheets is mainly limited to graphene, and some examples of the research are as follows.
결정성이 우수한 그래핀의 대량 제조라는 문제를 해결하기 위한 방법으로 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0018385호(공개일자 2012년 03월 05일)에는 촉매전구체와 탄화수소로 이루어진 미세액적을 형성하고 이를 진공 불활성기체 분위기에서 열분해하여 그래핀을 합성시키는 방법이 기재되어 있는데, 상기 방법을 이용하면 그래핀의 대량 제조가 가능한 반면에 진공 열처리 공정으로 인해 상업화가 어려운 단점이 있다. As a method for solving the problem of mass production of graphene having excellent crystallinity, Korean Patent Application Publication No. 10-2012-0018385 (published on Mar. 05, 2012) discloses a process for preparing a fine solution of a catalyst precursor and a hydrocarbon There is disclosed a method of synthesizing graphene by forming an agglomerate and thermally decomposing it in a vacuum inert gas atmosphere. However, when this method is used, graphene can be mass-produced, but commercialization is difficult due to a vacuum heat treatment process.
또한, 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0000964(공개일자 2013년 01월 03일)에서는 이미 형성된 그래핀 씨드를 액상 금속과 탄소공급원이 혼합된 용액 표면으로 접근시켜 그래핀 씨드와 같은 결정의 그래핀을 제조하는 방법이 기재되어 있는데, 넓은 면적의 결함이 적은 단결정 그래핀의 합성이라는 장점이 있는 반면에 대량합성이 불가능하고 액상 금속과 탄소공급원의 혼합용액의 온도를 섭씨 1000℃ 이상으로 항상 유지해야하는 단점이 있어 상업화에 제약이 있다. In addition, in Korean Patent Application Publication No. 10-2013-0000964 (published on Jan. 03, 2013), the already formed graphene seeds approach the surface of the solution in which the liquid metal and the carbon source are mixed, Crystal graphene, which is advantageous in that it can synthesize single-crystal graphene having a large area and few defects. However, it is impossible to mass-synthesize, and the temperature of the mixed solution of the liquid metal and the carbon source is set to 1000 deg. C or more There is a limitation in commercialization because there is a disadvantage that it must be maintained at all times.
그리고 초음파의 에너지를 이용하여 상온 및 상압에서의 단일벽 탄소나노튜브를 합성하는 합성방법이 소개되어 있다. And synthetic methods of synthesizing single-walled carbon nanotubes at room temperature and atmospheric pressure by using energy of ultrasonic waves have been introduced.
상기 종래기술은 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2006-0056460호(공개일자 2006년 05월 24일)에 상온 및 상압에서의 단일벽 탄소나노튜브 합성 방법이 소개되어 있다. The above-mentioned prior art discloses a method for synthesizing single-walled carbon nanotubes at room temperature and atmospheric pressure in Korea Patent Application Publication No. 10-2006-0056460 (published on May 24, 2006).
상기 종래기술은 탄소나노튜브 합성에 촉매로써 작용하는 촉매입자가 함유된 유기 금속 화합물과 탄소 공급원을 포함하는 혼합액을 형성하는 제1 단계; 표면상에서 상기 탄소나노튜브가 합성되는 지지체를 상기 혼합액에 첨가하는 제2 단계; 및 상기 지지체가 첨가된 상기 혼합액에 초음파를 조사하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 합성 방법으로 구성되어, 초음파 조사에 의해 유기 금속 화합물의 결합을 깨뜨려서 촉매입자를 형성하고, 상기 지지체의 표면상에 탄소나노튜브를 형성시키는 방법으로 탄소나노튜브를 수득한다. 그러나 상기 종래기술은 에너지원으로 초음파를 이용하나, 따로이 지지체를 혼합하여야 하는 등의 문제점이 있다. 상기 지지체는 탄소나노튜브의 합성에 가장 중요한 인자인 촉매금속 입자의 형성에 필수적인 물질로 지지체를 사용하지 않으면 합성된 탄소나노튜브의 수율이 감소되고 직경 및 길이 균일성이 낮아지며 결정성이 저하되는 문제가 발생한다.The prior art includes a first step of forming a mixed solution containing an organic metal compound containing catalyst particles serving as a catalyst for synthesizing carbon nanotubes and a carbon source; A second step of adding a support on which the carbon nanotubes are synthesized on the surface to the mixed solution; And a third step of irradiating ultrasound to the mixed solution to which the support is added. The method for synthesizing carbon nanotubes according to
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 촉매로 작용하는 금속입자와 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물을 포함하는 혼합용액에 초음파를 이용하여 미세기포를 형성시키고, 상기 미세기포의 붕괴 에너지를 이용하여 촉매금속 외벽에 이차원 나노시트를 합성시킨 후 촉매금속을 제거하여 이차원 나노시트를 제조하므로 상온에서 결정성이 우수하고 비표면적이 큰 이차원 나노시트의 대량제조가 가능한 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for forming fine bubbles by using ultrasonic waves in a mixed solution comprising metal particles serving as catalysts and precursors of precursors of two- Dimensional nano-sheet is synthesized on the outer surface of the catalytic metal using the collapse energy of the micro-bubbles, and the catalyst metal is removed to produce the two-dimensional nanosheet. Thus, mass production of the two- A two-dimensional nanosheet formed using ultrasound as far as possible, and a manufacturing method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 촉매금속과 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물이 분산되어 있는 혼합액을 형성하는 제1단계와; 상기 혼합액에 초음파를 조사하여 미세기포를 발생시키고, 상기 미세기포의 붕괴 시 발생하는 에너지를 이용하여 이차원 나노시트를 상기 촉매금속 외벽에 합성하는 제2단계와; 외벽에 이차원 나노시트가 합성된 촉매금속을 이차원 나노시트로 부터 분리하여 이차원 나노시트를 제조하는 제3단계;를 포함하는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법을 기술적 요지로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a nanosheet, comprising: forming a mixed solution in which a precursor of a catalyst metal and a two-dimensional nanosheet material or a precursor compound is dispersed; A second step of synthesizing the two-dimensional nanosheets on the outer surface of the catalytic metal by generating fine bubbles by irradiating the mixed solution with ultrasonic waves and using energy generated when the fine bubbles collapse; And a third step of separating the catalytic metal synthesized from the two-dimensional nanosheet on the outer wall from the two-dimensional nanosheet to produce a two-dimensional nanosheet. The present invention also provides a method for manufacturing a two-dimensional nanosheet using ultrasonic waves.
그리고, 본 발명은 촉매금속과 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물을 포함하는 혼합액에 초음파를 이용하여 미세기포를 형성시키고, 상기 미세기포의 붕괴 에너지를 이용하여 촉매금속 외벽에 이차원 나노시트을 합성시킨 후, 촉매금속을 제거하여 형성되는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트를 또한 기술적 요지로 한다.The present invention relates to a method for producing a nanocatalyst, which comprises forming microbubbles in a mixed solution containing a catalytic metal and a precursor of a two-dimensional nanosheet material or a precursor compound using ultrasonic waves, and synthesizing two-dimensional nanosheets on the outer surface of the catalytic metal using the collapsing energy of the microbubbles Dimensional nano-sheet formed by using ultrasonic waves formed by removing the catalytic metal.
상기 이차원 나노시트는 그래핀, 헥사고날 보론 나이트라이드(h-BN), 전이금속 칼코겐화합물 중 하나이거나, 둘 이상이 되어 적층하는 구조를 가지는 것이 바람직하다. It is preferable that the two-dimensional nanosheet has a structure in which one of, or two or more of, graphene, hexagonal boron nitride (h-BN) and transition metal chalcogen compound is laminated.
상기 전이금속 칼코겐화합물은 MX2로 표시되며 M은 타이타늄, 바나듐, 지르코늄, 나이오븀, 몰리브데늄, 테크네튬, 하프늄, 탄탈늄, 텅스텐, 레늄 중 하나로 구성되고, X는 황, 셀레늄, 텔루륨 중 하나로 구성되는 구조를 가지는 것이 바람직하다.Wherein the transition metal chalcogen compound is represented by MX 2 and M is one of titanium, vanadium, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, hafnium, tantalum, tungsten and rhenium, X is at least one element selected from the group consisting of sulfur, selenium, It is preferable to have a structure composed of one of the following.
상기 촉매금속은 정제 및 환원공정을 거치는 것이 바람직하다.The catalytic metal is preferably subjected to a purification and reduction process.
상기 촉매금속은 니켈, 구리, 코발트, 철, 동, 은, 크롬, 텅스텐, 백금, 팔라듐, 실리콘 다이옥사이드 중 하나 이상이 되는 것이 바람직하다.The catalyst metal is preferably at least one of nickel, copper, cobalt, iron, copper, silver, chromium, tungsten, platinum, palladium, and silicon dioxide.
상기 촉매금속은 유기금속화합물로 형성되는 것이 바람직하다.The catalyst metal is preferably formed of an organometallic compound.
상기 그래핀 합성을 위한 전구체 화합물인 탄소화합물은, 아세틱에시드, 아세톤, 아세틸아세톤, 아니솔, 벤젠, 벤질알코올, 부탄올, 부탄온, 부틸알코올, 클로오로벤젠, 클로로폼, 사이클로헥산, 사이클로헥산올, 사이클로헥사논, 부틸프탈레이트, 디클로오로에탄, 디에틸렌글리콜, 디글림, 디메톡시에탄, 디메틸프탈레이트, 디옥산, 에탄올, 에틸아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 에틸벤조아네이트, 에틸렌글리콜, 글리세린, 헵탄, 헵탄올, 헥산, 헥산올, 메탄올, 메틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 옥탄올, 펜탄, 펜탄올, 펜탄논, 테트라히드로퓨란, 톨루엔, 자일렌과 같은 유기용매나, 유기계 모노머 혹은 폴리머가 녹아있는 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상인 것이 바람직하다.The carbon compound which is a precursor compound for the graphene synthesis may be at least one selected from the group consisting of acetic acid, acetone, acetyl acetone, anisole, benzene, benzyl alcohol, butanol, butanone, butyl alcohol, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, Diethylene glycol, diglyme, dimethoxyethane, dimethyl phthalate, dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl acetoacetate, ethyl benzoate, ethylene glycol, glycerin, Organic solvents such as heptane, heptanol, hexane, hexanol, methanol, methyl acetate, methylene chloride, octanol, pentane, pentanol, pentanone, tetrahydrofuran, toluene and xylene, organic monomers or polymers And at least one selected from the group consisting of solvents.
상기 헥사고날 보론나이트라이드 합성을 위한 전구체 화합물은, 보라진((BH)3(NH)3) 또는 암모니아 보레인(H3NBH3) 중 일종 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.The precursor compound for the synthesis of hexagonal bouronitride is preferably formed of at least one of borazine ((BH) 3 (NH) 3 ) or ammonia borane (H 3 NBH 3 ).
상기 전이금속 칼코겐화합물 합성을 위해 사용되는 전구체 화합물은, 암모늄 테트라티오몰리브데이트((NH4)2MoS4), 몰리브데늄 클로라이드(MoCl5), 몰리브데늄 옥사이드(MoO3), 텅스텐 옥시테트라클로라이드(WOCl4), 1,2-에탄에디티올(HS(CH2)2SH), 디테르트부틸셀레나이드(C8H18Se), 디에틸셀레나이드(C4H10Se), 바나듐 테트라키스디메틸아마이드(V(NMe2)4, 테트라키스디메틸아마이도티타늄(Ti(NMe2)4), 2-메틸프로판에티올(ButSH), 테르트부틸디설파이드(Bu2 tS2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상인 것이 바람직하다.The precursor compound used for the synthesis of the transition metal chalcogenide compound may be at least one selected from the group consisting of ammonium tetrathiomolybdate ((NH 4 ) 2 MoS 4 ), molybdenum chloride (MoCl 5 ), molybdenum oxide (MoO 3 ) oxy tetrachloride (WOCl 4), 1,2- ethane eddy thiol (HS (CH 2) 2 SH ), di-tert-butyl-selenide (C 8 H 18 Se), diethyl selenide (C 4 H 10 Se) , vanadium tetrakis-dimethyl amide (V (NMe 2) 4, tetrakis dimethyl probably Ido titanium (Ti (NMe 2) 4) , thiol (SH t Bu 2-methylpropane), tert-butyl disulfide (t Bu 2 S 2 ). ≪ / RTI >
상기 제2단계의 혼합액에는 헬륨가스, 아르곤가스, 질소가스, 수소가스 중 하나의 가스가 주입되는 것이 바람직하다.Preferably, one of helium gas, argon gas, nitrogen gas, and hydrogen gas is injected into the mixed liquid of the second step.
상기 제3단계에서 촉매금속은, 촉매금속을 에칭하여 제거하는 것이 바람직하다.In the third step, the catalytic metal is preferably removed by etching the catalytic metal.
상기 에칭에 사용되는 에칭액은, 무기계 산, 황화합물계 산, 탄소화합물계 산 중 적어도 일종 이상이 포함되는 것이 바람직하다.The etching solution used for the etching preferably includes at least one of an inorganic acid, a sulfur compound-based acid, and a carbon compound-based acid.
이에 따라, 촉매로 작용하는 금속입자와 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물을 포함하는 혼합용액에 초음파를 이용하여 미세기포를 형성시키고, 상기 미세기포의 붕괴 에너지를 이용하여 촉매금속 외벽에 이차원 나노시트를 합성시킨 후 촉매금속을 제거하여 이차원 나노시트를 제조하므로 상온에서 결정성이 우수하고 비표면적이 큰 이차원 나노시트의 대량제조가 가능하다는 이점이 있다.Thereby, microbubbles are formed by using ultrasonic waves in a mixed solution containing metal particles serving as a catalyst and a precursor of a two-dimensional nanosheet material or a precursor compound, and the decomposition energy of the microbubbles is used to form a two- Dimensional nano-sheet by preparing a two-dimensional nanosheet by synthesizing a sheet and then removing the catalyst metal. Thus, it is possible to mass-produce a two-dimensional nanosheet having excellent crystallinity at room temperature and a large specific surface area.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 촉매로 작용하는 금속입자와 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물을 포함하는 혼합용액에 초음파를 이용하여 미세기포를 형성시키고, 상기 미세기포의 붕괴 에너지를 이용하여 촉매금속 외벽에 이차원 나노시트를 합성시킨 후 촉매금속을 제거하여 이차원 나노시트를 제조하므로 상온에서 결정성이 우수하고 비표면적이 큰 이차원 나노시트의 대량제조가 가능하다는 효과가 있다. According to the present invention, the microbubbles are formed by using ultrasonic waves in a mixed solution containing a metal particle serving as a catalyst and a precursor of a two-dimensional nanosheet material or a precursor compound, and using the collapse energy of the microbubbles Dimensional nanosheet is synthesized on the outer surface of the catalytic metal and then the catalyst metal is removed to produce a two-dimensional nanosheet. Thus, it is possible to mass-produce a two-dimensional nanosheet having excellent crystallinity and large specific surface area at room temperature.
그리고, 상온 및 상압의 습식공정이 가능하고 단순히 초음파기의 규격 증가에 따라 이차원 나노시트의 대량합성이 가능하여 상업성이 우수한 효과가 있다. In addition, it is possible to perform a wet process at room temperature and atmospheric pressure, and it is possible to mass-synthesize two-dimensional nanosheets in accordance with an increase in specifications of an ultrasonic device, thereby providing an excellent commercial effect.
또한 촉매금속에 따라 이차원 나노시트의 크기 및 모양의 제어가 용이하고 촉매금속 및 이차원 나노시트 물질의 전구체 혹은 전구체 화합물의 종류에 상관없이 이차원 나노시트 합성이 가능하며, 간단한 공정변수의 조절을 통해 이차원 나노시트의 커버리지(coverage) 및 층수의 조절이 가능한 효과가 또한 있다. In addition, it is easy to control the size and shape of the two-dimensional nanosheets according to the catalyst metal, and it is possible to synthesize two-dimensional nanosheets irrespective of the types of precursors or precursor compounds of the catalyst metal and the two-dimensional nanosheet material, There is also the effect of adjusting the coverage and number of layers of the nanosheet.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법을 나타낸 개략 모식도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 환원된 구리 나노입자의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진(a) 및 에너지분산 분광 스펙트럼 사진(b)을 나타낸 도이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 환원된 구리 나노입자/자일렌 혼합용액을 나타낸 도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진(a) 및 그래핀 분산 용액사진(b)을 나타낸 도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 환원된 니켈 나노입자의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진(a) 및 에너지분산 분광 스펙트럼 사진(b)을 나타낸 도이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 환원된 니켈 나노입자/자일렌 혼합용액을 나타낸 도이고,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진(a) 및 그래핀 분산 용액사진(b)을 나타낸 도이고,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고,
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고,
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 환원된 니켈 플레이크(flake)의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진이고,
도 16은 본 발명의 제4실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고,
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고,
도 18은 본 발명의 제5실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 19는 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고,
도 20은 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 21은 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고,
도 22는 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고,
도 23은 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고,
도 24는 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고,
도 25는 제6실시예에 따라 제조된 헥사고날 보론나이트라이드 나노시트의 주사전자현미경사진을 나타내는 도이고,
도 26은 제7실시예에 따라 제조된 몰리브데늄 다이설파이드 나노시트의 흡광도 및 주사전자현미경사진을 나타내는 도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method of fabricating a two-dimensional nanosheet using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (a) and energy dispersive spectroscopy spectrum (b) showing the surface morphology of the reduced copper nanoparticles according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a view showing a reduced copper nanoparticle / xylene mixed solution according to a first embodiment of the present invention,
4 is a scanning electron microscope (a) and graphene dispersion solution photograph (b) of graphene prepared according to the first embodiment of the present invention,
5 is a graph showing a Raman spectrum of graphene produced according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a scanning electron micrograph (a) showing the surface morphology of the reduced nickel nanoparticles according to the second embodiment of the present invention and an energy dispersive spectroscopy spectrum chart (b)
FIG. 8 is a view illustrating a reduced nickel nanoparticle / xylene mixed solution according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a scanning electron microscope (a) and graphene dispersion solution photograph (b) of graphene prepared according to the second embodiment of the present invention,
10 is a graph showing a Raman spectrum of graphene prepared according to the second embodiment of the present invention,
11 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the second embodiment of the present invention,
12 is a scanning electron microscope (SEM) image of graphene prepared according to the third embodiment of the present invention,
13 is a graph showing a Raman spectrum of graphene produced according to the third embodiment of the present invention,
FIG. 14 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the third embodiment of the present invention,
15 is a scanning electron microscope photograph showing the surface shape of a reduced nickel flake according to the fourth embodiment of the present invention,
16 is a scanning electron micrograph of graphene produced according to the fourth embodiment of the present invention,
17 is a scanning electron micrograph of graphene prepared according to the fifth embodiment of the present invention,
18 is a graph showing Raman spectrum of graphene produced according to the fifth embodiment of the present invention,
19 is a scanning electron microscope (SEM) image of graphene produced according to the first comparative example,
20 is a graph showing a Raman spectrum of graphene prepared according to the first comparative example,
FIG. 21 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the first comparative example,
FIG. 22 is a scanning electron microscope (SEM) image of graphene prepared according to Comparative Example 2,
23 is a graph showing the Raman spectrum of graphene produced according to the second comparative example,
FIG. 24 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the second comparative example,
25 is a scanning electron micrograph of a hexagonal boron nitride nanosheet produced according to the sixth embodiment, and FIG.
26 is a graph showing the absorbance and the scanning electron micrograph of the molybdenum disulfide nanosheet prepared according to the seventh embodiment.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨붇힌 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법을 나타낸 개략 모식도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 환원된 구리 나노입자의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진(a) 및 에너지분산 분광 스펙트럼 사진(b)을 나타낸 도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 환원된 구리 나노입자/자일렌 혼합용액을 나타낸 도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진(a) 및 그래핀 분산 용액사진(b)을 나타낸 도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 환원된 니켈 나노입자의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진(a) 및 에너지분산 분광 스펙트럼 사진(b)을 나타낸 도이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 환원된 니켈 나노입자/자일렌 혼합용액을 나타낸 도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진(a) 및 그래핀 분산 용액사진(b)을 나타낸 도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고, 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고, 도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 환원된 니켈 플레이크(flake)의 표면 형상을 나타내는 주사전자현미경 사진이고, 도 16은 본 발명의 제4실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고, 도 17은 본 발명의 제5실시예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고, 도 18은 본 발명의 제5실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 19는 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고, 도 20은 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 21은 제1비교예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고, 도 22는 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 주사전자현미경사진을 나타낸 도이고, 도 23은 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 도이고, 도 24는 제2비교예에 따라 제조된 그래핀의 전류-전압 곡선을 나타낸 도이고, 도 25는 제6실시예에 따라 제조된 헥사고날 보론나이트라이드 나노시트의 주사전자현미경사진을 나타내는 도이고, 도 26은 제7실시예에 따라 제조된 몰리브데늄 다이설파이드 나노시트의 흡광도 및 주사전자현미경사진을 나타내는 도이다.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method of fabricating a two-dimensional nanosheet using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a scanning electron microscope FIG. 3 is a view showing a reduced copper nanoparticle / xylene mixed solution according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a mixed copper nanoparticle / (A) and a graphene dispersion solution photograph (b) of the graphene produced according to the first embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a graph showing the graphene dispersion FIG. 6 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph showing the Raman spectrum of the reduced nickel nano Injection indicating the surface shape of particles FIG. 8 is a view showing a reduced nickel nanoparticle / xylene mixed solution according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a graph showing the energy dispersive spectroscopy spectrum (a) (A) and (b) of graphene dispersion solution of graphene prepared according to the second embodiment of the present invention, and Fig. 10 is a graph FIG. 11 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a graph showing a current-voltage curve of graphene manufactured according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a graph showing a Raman spectrum of graphene manufactured according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a graph showing a Raman spectra of grains manufactured according to the third embodiment of the present invention FIG. 15 is a graph showing current-voltage curves of the fourth FIG. 16 is a scanning electron microscope (SEM) image of graphene produced according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a scanning electron micrograph showing the surface morphology of a reduced nickel flake, FIG. 18 is a graph showing a Raman spectrum of graphene produced according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a graph showing the Raman spectra of the graphene produced according to the fifth embodiment of the present invention. 20 is a graph showing a Raman spectrum of graphene prepared according to the first comparative example, and FIG. 21 is a graph showing the Raman spectrum of graphene prepared according to the first comparative example FIG. 22 is a scanning electron micrograph of the graphene produced according to the second comparative example, and FIG. 23 is a graph showing the current-voltage curve of the graphene produced according to the second comparative example, Of the Raman spectra of FIG. 24 is a graph showing a current-voltage curve of graphene produced according to the second comparative example, and FIG. 25 is a scanning electron micrograph of a hexagonal boron nitride nanosheet produced according to the sixth embodiment And Fig. 26 is a diagram showing the absorbance and the scanning electron micrograph of the molybdenum disulfide nanosheet prepared according to the seventh embodiment.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법은 크게, 촉매금속(10)과 이차원 나노시트 전구체 화합물(11)이 분산되어 있는 혼합액을 형성하는 제1단계와; 상기 혼합액에 초음파를 조사하여 미세기포를 발생시키고, 상기 미세기포의 붕괴 시 발생하는 에너지를 이용하여 이차원 나노시트(13)를 상기 촉매금속 외벽에 합성하는 제2단계와; 외벽에 이차원 나노시트가 합성된 촉매금속을 이차원 나노시트로 부터 분리하여 이차원 나노시트를 제조하는 제3단계;로 구성된다. As shown in the figure, a method for fabricating a two-dimensional nanosheet using ultrasonic waves according to the present invention includes a first step of forming a mixed solution in which a
상기 제1단계에서, 촉매금속(10)은 이차원 나노시트를 구성하는 원자를 흡착하고 이차원 나노시트의 합성을 위한 템플레이트의 역할을 하므로 촉매금속의 순도 및 종류에 따라 합성되는 이차원 나노시트의 수율 및 결정성, 층수가 달라진다. 촉매금속의 순도가 높을수록 원자의 흡착 및 촉매금속 내부 혹은 표면에서의 확산도가 높아져 결정성이 우수한 이차원 나노시트가 합성되므로 상기 제1단계에 앞서 촉매금속의 정제 및 환원 공정이 추가될 수 있다.In the first step, the
상기 제1단계에서, 촉매금속(10)은 구 및 판 입자형, 필름형, 선(wire) 및 막대(rod)형, 등 크기 및 모양에 제약이 없으며, 니켈, 구리, 코발트, 철, 동, 은, 크롬, 텅스텐, 백금, 팔라듐, 실리콘 다이옥사이드와 같은 금속이나 메탈로센과 같은 유기금속화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상으로 형성된다. In the first step, the
상기 제1단계에서,이차원 나노시트 물질 중 그래핀 합성을 위한 전구체화합물(11)인 탄소화합물은 아세틱에시드, 아세톤, 아세틸아세톤, 아니솔, 벤젠, 벤질알코올, 부탄올, 부탄온, 부틸알코올, 클로오로벤젠, 클로로폼, 사이클로헥산, 사이클로헥산올, 사이클로헥사논, 부틸프탈레이트, 디클로오로에탄, 디에틸렌글리콜, 디글림, 디메톡시에탄, 디메틸프탈레이트, 디옥산, 에탄올, 에틸아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 에틸벤조아네이트, 에틸렌글리콜, 글리세린, 헵탄, 헵탄올, 헥산, 헥산올, 메탄올, 메틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 옥탄올, 펜탄, 펜탄올, 펜탄논, 테트라히드로퓨란, 톨루엔, 자일렌과 같은 유기용매나 유기계 모노머 혹은 폴리머가 녹아있는 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상으로 형성된다. In the first step, the carbon compound which is the precursor compound (11) for graphene synthesis in the two-dimensional nanosheet material is selected from the group consisting of acetic acid, acetone, acetyl acetone, anisole, benzene, benzyl alcohol, butanol, butanone, But are not limited to, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, cyclohexanol, cyclohexanone, butyl phthalate, dichloroethane, diethylene glycol, diglyme, dimethoxyethane, dimethyl phthalate, dioxane, ethanol, The organic solvent is selected from the group consisting of acetone, ethyl benzoate, ethylene glycol, glycerin, heptane, heptanol, hexane, hexanol, methanol, methyl acetate, methylene chloride, octanol, pentane, pentanol, pentanone, tetrahydrofuran, A solvent in which organic solvents or organic monomers or polymers are dissolved, and the like.
또한 상기 제1단계에서, 상기 헥사고날 보론나이트라이드를 합성하기 위해 사용되는 전구체 화합물은, 보라진((BH)3(NH)3) 혹은 암모니아 보레인(H3NBH3) 중 일종 이상으로 형성된다.In the first step, the precursor compound used to synthesize the hexagonal bouronitride is formed of at least one of borazine ((BH) 3 (NH) 3 ) or ammonia borane (H 3 NBH 3 ) do.
또한 상기 제1단계에서, 상기 전이금속 칼코겐화합물을 합성하기 위해 사용되는 전구체 화합물은, 암모늄 테트라티오몰리브데이트((NH4)2MoS4), 몰리브데늄 클로라이드(MoCl5), 몰리브데늄 옥사이드(MoO3), 텅스텐 옥시테트라클로라이드(WOCl4), 1,2-에탄에디티올(HS(CH2)2SH), 디테르트부틸셀레나이드(C8H18Se), 디에틸셀레나이드(C4H10Se), 바나듐 테트라키스디메틸아마이드(V(NMe2)4, 테트라키스디메틸아마이도티타늄(Ti(NMe2)4), 2-메틸프로판에티올(ButSH), 테르트부틸디설파이드(Bu2 tS2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상으로 형성된다.Also, in the first step, the precursor compound used for synthesizing the transition metal chalcogen compound may be at least one selected from the group consisting of ammonium tetrathiomolybdate ((NH 4 ) 2 MoS 4 ), molybdenum chloride (MoCl 5 ) denyum oxide (MoO 3), tungsten oxy tetrachloride (
상기 제2단계에서, 상기 혼합액에 초음파를 조사하게 되면 미세기포가 형성되게 되고 연속적인 초음파에 의해 상기 형성된 미세기포는 크기를 확장하게 되며 기포 내부의 압력이 상승하여 결국 붕괴하게 되는데 이때 발생되는 국부적인 에너지는 섭씨 5000℃ 이상의 온도에 해당 되어 주위의 이차원 나노시트 전구체 화합물의 분해를 야기시킨다. 상기 분해된 이차원 나노시트는 상기 촉매금속에 흡착되어 이차원 나노시트 합성을 위한 핵을 형성하게 되고 연속적인 원자의 흡착으로 인해 이차원 나노시트 핵이 확장하여 완전한 이차원 나노시트가 형성되게 된다.In the second step, fine bubbles are formed when ultrasonic waves are irradiated to the mixed liquid, and the minute bubbles formed by the continuous ultrasonic waves are expanded in size, and the pressure inside the bubbles is increased to eventually collapse. In this case, Energy is at a temperature of 5O < 0 > C or more and causes decomposition of the surrounding two-dimensional nanosheet precursor compound. The decomposed two-dimensional nanosheets are adsorbed on the catalyst metal to form nuclei for synthesis of two-dimensional nanosheets, and the two-dimensional nanosheet nuclei are expanded due to the successive adsorption of atoms to form complete two-dimensional nanosheets.
상기 제2단계에서, 촉매금속(10) 및 분해된 이차원 나노시트의 산화를 방지할 목적으로 헬륨 및 아르곤과 같은 불활성기체나 수소, 질소와 같은 가스를 버블링(bubbling) 방법으로 주입할 수 있다.In the second step, an inert gas such as helium and argon, or a gas such as hydrogen or nitrogen may be injected by a bubbling method for the purpose of preventing oxidation of the
상기 제2단계에서, 초음파 발생기(12)의 파워는 10~700W의 범위에서 가능하며 발생시간은 10초~6시간의 범위에서 가능하다. In the second step, the power of the
상기 초음파기의 위치 및 초음파 발생 파워, 시간에 따라 미세 기포의 형성 및 확장이 제어가능하며 결국 합성되는 이차원 나노시트의 결정성, 카버리지(coverage) 및 층수의 조절이 가능하다.The formation and expansion of fine bubbles can be controlled according to the position of the ultrasonic wave generator, the ultrasonic generation power and the time, and it is possible to control the crystallinity, coverage and number of layers of the synthesized two-dimensional nanosheet.
상기 제3단계에서, 상기 이차원 나노시트(13)는 촉매금속의 외벽을 따라 형성되기 때문에 촉매금속으로부터 이차원 나노시트의 분리가 필수적이며 상기 촉매금속을 에칭하는 용액을 이용하여 선택적으로 촉매금속만을 제거하고 이차원 나노시트를 수득해야 한다. 이때 상기 촉매금속의 에칭 시 상기 이차원 나노시트의 손상이 최소화되어야 하므로 에칭액의 종류 및 농도의 선택이 중요하다.In the third step, since the two-
상기 제3단계에서, 상기 촉매금속의 에칭액은 무기계(불산, 염산, 브롬산, 할로겐수소산, 황산, 질산, 인산, 크롬산), 황화합물계 및 탄소화합물계 산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상으로 형성된다. In the third step, the etchant of the catalytic metal is formed of at least one selected from the group consisting of inorganic (hydrofluoric, hydrochloric, hydrobromic, hydrohalic, sulfuric, nitric, phosphoric, chromic), sulfur compound and carbon compound acids do.
에칭이 완료되면 멤브레인 필터 등을 이용하여 이차원 나노시트를 선택적으로 걸러내고, 이차원 나노시트 분산용매(14)에 이차원 나노시트(13)를 분산시킨다.
After the etching is completed, the two-
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
< 제1실시예 > : 초음파 화학법으로 구리 나노입자, 자일렌(xylene)을 이용한 그래핀 제조≪ Example 1 >: Production of graphene using copper nanoparticles and xylene by ultrasonic method
1-1. 촉매금속의 환원 1-1. Reduction of catalytic metals
5g의 구리 나노입자(평균직경: 70nm) 파우더를 4M HCl에 첨가하고 10분 동안 교반하여 표면에 오염된 유기물 및 산화막을 제거한다. 환원된 구리 나노입자의 표면 형상 및 에너지분산 분광 스펙트럼을 도2(a)와 도2(b)에 나타내었다. 27%의 산소 함량이 환원 후 5% 이하로 감소하였음을 알 수 있다.
5 g of copper nanoparticles (average diameter: 70 nm) powder was added to 4M HCl and stirred for 10 minutes to remove contaminated organic and oxide films on the surface. The surface morphology and energy dispersive spectroscopy of the reduced copper nanoparticles are shown in Figs. 2 (a) and 2 (b). It can be seen that the oxygen content of 27% decreased to less than 5% after the reduction.
1-2. 촉매금속/탄소화합물로 구성된 혼합용액 제조1-2. Preparation of mixed solution consisting of catalytic metal / carbon compound
상기 1-1의 환원된 5g의 구리 나노입자를 250㎖의 자일렌에 첨가하여 혼합용액을 형성하고 아르곤 가스를 버블링 (bubbling)하여 용액 내부를 불활성기체 분위기로 제어한다. 도3에 상기 혼합용액이 나타나 있다.
5 g of copper nanoparticles reduced to 1-1 are added to 250 ml of xylene to form a mixed solution, and argon gas is bubbled to control the inside of the solution to an inert gas atmosphere. The mixed solution is shown in Fig.
1-3. 초음파를 이용한 그래핀 합성 1-3. Ultrasound-based graphene synthesis
상기 1-2에서 준비된 혼합용액에 혼(horn) 초음파기를 삽입하고 200W 파워, 9cycle의 초음파를 가하여 30분 동안 그래핀을 합성한다. 이때, 상기 초음파기는 상기 혼합용액의 표면에서 2.5cm 내부에 위치시킨다.
A horn sonicator is inserted into the mixed solution prepared in 1-2 above, and ultrasonic waves of 200 W power and 9 cycles are applied to synthesize graphene for 30 minutes. At this time, the ultrasonic wave is placed within 2.5 cm from the surface of the mixed solution.
1-4. 촉매 제거를 통한 그래핀 수거1-4. Graphene collection through removal of catalyst
상기 1-3을 통해 합성된 그래핀을 포함하는 혼합용액을 2000rpm에서 10분 동안 원심분리기로 회전시킨다. 상기 그래핀이 표면에 합성된 구리 나노입자를 수거하여 6M HCl 수용액에 첨가하고 6시간 동안 교반하면서 상기 구리 나노입자를 에칭한다. 20㎚ 기공을 함유한 멤브레인 필터를 이용하여 그래핀을 선택적으로 걸러내고 디엠에프(dimethylformamide)에 분산한다. 상기 멤브레인 필터에 걸러진 그래핀의 형상이 도4(a)에 나타나 있으며 상기 디엠에프에 분산된 그래핀 용액이 도4(b)에 나타나 있는바, 그래핀이 양호하게 형성되었음을 알 수 있다. The mixed solution containing graphene synthesized through 1-3 above was rotated by a centrifuge at 2000 rpm for 10 minutes. The copper nanoparticles synthesized on the surface of the graphene are collected, added to 6M HCl aqueous solution, and the copper nanoparticles are etched while stirring for 6 hours. The graphene is selectively filtered using a membrane filter containing 20 nm pores and dispersed in dimethylformamide. The shape of the graphene impregnated in the membrane filter is shown in FIG. 4 (a), and the graphene solution dispersed in the DMFE is shown in FIG. 4 (b), indicating that graphene is well formed.
상기의 방법을 통해 합성된 그래핀은 결정성이 우수하여 전기적 특성이 뛰어나다. 도5는 상기 그래핀의 라만 스펙트럼으로 D/G 비율이 낮을수록 결정성이 우수한데 상기 그래핀은 대략 0.8로써 비교예1,2의 화학적박리법으로 형성된 그래핀 보다 결정성이 우수함을 알 수 있다. 도6은 상기 그래핀의 전기적 특성을 알 수 있는 전류-전압 곡선으로 353 옴의 전기저항으로 화학적 박리 그래핀에 비해 전기전도도가 우수함을 알 수 있다.
The graphene synthesized by the above method has excellent crystallinity and excellent electrical characteristics. FIG. 5 shows Raman spectra of the graphene, showing that the lower the D / G ratio, the better the crystallinity, and the graphene was about 0.8, indicating that the graphene formed by the chemical peeling method of Comparative Examples 1 and 2 had better crystallinity have. FIG. 6 is a current-voltage curve showing electrical characteristics of the graphene, showing electrical conductivity of 353 ohms, which is superior to chemical peeling graphene.
< 제2실시예 > : 초음파 화학법으로 니켈 나노입자, 자일렌(xylene)을 이용한 그래핀 제조Example 2: Preparation of graphene using nickel nanoparticles and xylene by ultrasonic method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 촉매금속으로 구리 나노입자 대신 니켈 나노입자를 사용하여 그래핀을 제조하였다. Graphene was prepared using nickel nanoparticles instead of copper nanoparticles as a catalyst metal in the same manner as in the first embodiment.
도7(a)는 환원된 니켈 나노입자의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진이고 도7(b)는 에너지분산 분광 스펙트럼이다. 12%의 산소 함량이 환원 후 1%로 감소하였음을 알 수 있다. 니켈 나노입자와 자일렌의 혼합용액이 도8에 나타나 있다.7 (a) is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface morphology of the reduced nickel nanoparticles, and Fig. 7 (b) is an energy dispersive spectral spectrum. It can be seen that the oxygen content of 12% decreased to 1% after reduction. A mixed solution of nickel nanoparticles and xylene is shown in Fig.
도9(a)는 상기 방법을 통해 수득된 그래핀의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진이고 디엠에프에 분산된 그래핀 용액이 도9(b)에 나타나 있는바, 그래핀이 양호하게 형성되었음을 알 수 있다.9 (a) is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface morphology of the graphene obtained by the above method and FIG. 9 (b) shows a graphene solution dispersed in DMF. Able to know.
결정성 및 전기전도도를 나타내는 자료가 도10과 도11에 나타나 있는데, 라만 D/G 비율은 대략 0.7이며 전기저항은 435 옴으로 니켈 나노입자를 이용하여 합성한 그래핀도 특성이 우수함을 알 수 있다.
Crystallinity and electrical conductivity data are shown in FIGS. 10 and 11, which show that the Raman D / G ratio is approximately 0.7 and the electrical resistance is 435 ohms, indicating excellent graphene characteristics synthesized using nickel nanoparticles have.
< 제3실시예 > : 초음파 화학법으로 니켈 나노입자, 에탄올을 이용한 그래핀 제조≪ Example 3 >: Production of graphene using nickel nanoparticles and ethanol by ultrasonic chemical method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 탄소화합물을 자일렌 대신 에탄올을 사용하여 그래핀을 제조하였다. In the same manner as in the first embodiment, graphene was prepared using ethanol instead of xylene as a carbon compound.
도12는 상기 방법을 통해 수득된 그래핀의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진으로 상기 제2실시예의 방법으로 합성된 그래핀처럼 구형의 표면형상인 그래핀이 합성되었음을 알 수 있다. 도13의 라만 스펙트럼에서도 D/G 비율이 대략 0.75로써 결정성이 우수한 그래핀임을 확인할 수 있고, 전기저항이 대략 424옴으로 상기 제2실시예의 방법에 의한 그래핀과 매우 유사한 전기적 특성이 보임을 도14로부터 알 수 있으며, 합성한 그래핀도 특성이 우수함을 알 수 있다.
FIG. 12 is a scanning electron microscope photograph showing the surface shape of the graphene obtained by the above method, and it can be seen that graphene having a spherical surface shape like the graphene synthesized by the method of the second embodiment is synthesized. 13, it can be confirmed that the D / G ratio is approximately 0.75, which is excellent in crystallinity, and the electric resistance is approximately 424 ohms, which is very similar to the graphene according to the method of the second embodiment It can be seen from Fig. 14 that the obtained graphene has excellent properties.
< 제4실시예 > : 초음파 화학법으로 니켈 플레이크, 자일렌을 이용한 그래핀 제조<Example 4> Manufacture of graphene using nickel flake and xylene by ultrasonic method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 촉매금속으로 구리 나노입자 대신 니켈 플레이크를 사용하여 그래핀을 제조하였다.Graphene was prepared using nickel flakes instead of copper nanoparticles as a catalyst metal in the same manner as in the first embodiment.
도15는 환원 후 니켈 플레이크의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진으로 판형 구조를 가지는 니켈 플레이크를 보여준다. 도16은 상기 방법을 통해 합성된 그래핀의 주사전자현미경 사진으로 상기 그래핀의 표면 형상이 상기 니켈 플레이크의 표면 형상과 유사하며 그래핀이 양호하게 형성됨을 알 수 있다.
15 is a scanning electron micrograph showing the surface morphology of the nickel flake after reduction showing a nickel flake having a plate-like structure. FIG. 16 is a scanning electron micrograph of the graphene synthesized by the above method, showing that the surface shape of the graphene is similar to that of the nickel flake, and graphene is formed well.
< 제5실시예 > : 초음파 화학법으로 구리 포일, 자일렌을 이용한 그래핀 제조Example 5: Preparation of graphene using copper foil and xylene by ultrasonic method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 촉매금속으로 구리 나노입자 대신 구리 포일을 사용하여 그래핀을 제조하였다.Graphene was prepared using a copper foil instead of copper nanoparticles as a catalyst metal in the same manner as in the first embodiment.
도17은 상기 방법을 통해 구리 포일에 합성된 그래핀의 광학현미경 사진으로 95% 이상의 커버리지(coverage)임을 알 수 있다. 도18의 라만 스펙트럼으로부터 D/G 비율이 대략 0.3으로 상당히 고결정성임을 유추할 수 있는바, 그래핀이 양호하게 형성됨을 알 수 있다.
FIG. 17 shows an optical microscope photograph of graphene synthesized on the copper foil by the above method, showing a coverage of 95% or more. From the Raman spectrum of FIG. 18, it can be deduced that the D / G ratio is considerably high to about 0.3, indicating that graphene is formed well.
다음은 본 발명과 대비되는 비교예에 대해 설명한다.
The following is a comparative example in contrast to the present invention.
< 제1비교예 > : 화학적박리법의 일종인 휴머스(Hummers)법을 이용한 그래핀 제조≪ Comparative Example 1 >: Production of graphene using the Hummers method, which is a kind of chemical stripping method
순수 그래파이트(순도 99.9995%, -200메쉬, Alfar Aesar 제조) 10g, 황산 230㎖를 첨가하여 30분간 교반하고 KMnO4 30g을 서서히 교반하면서 첨가한다. 그리고 30℃에서 8시간 교반시킨 후 450㎖ 증류수로 중화시키고 30% 과산화수소 30㎖를 첨가한다. 10:1로 증류수로 희석된 염산을 500㎖ 첨가하여 정제하고 여과과정을 통해 산화그래파이트 분말을 제조한다. 상기 산화그래파이트를 2g/L 농도로 디메틸포름아마이드에 초음파를 10분 처리하고 원심분리를 1000rpm에서 10분 처리하여 산화그래핀 분산용액을 제조한 후 히드라진(N2H4) 170㎕를 넣고 100℃로 12시간 동안 400rpm으로 교반하여 환원시켜 그래핀을 제조한다.10 g of pure graphite (purity 99.9995%, -200 mesh, manufactured by Alfar Aesar) and 230 ml of sulfuric acid were added and stirred for 30 minutes, and 30 g of KMnO4 was added with gentle stirring. The mixture was stirred at 30 ° C for 8 hours, neutralized with 450 ml of distilled water, and 30 ml of 30% hydrogen peroxide was added. 500 ml of hydrochloric acid diluted with distilled water at a ratio of 10: 1 is added to purify and the powdery graphite oxide is produced through filtration. The oxidized graphite was treated with ultrasonic waves for 10 minutes in dimethylformamide at a concentration of 2 g / L, centrifuged at 1000 rpm for 10 minutes to prepare a graphene oxide dispersion solution, 170 히 of hydrazine (N 2 H 4) Lt; RTI ID = 0.0 > 400 < / RTI >
도19는 상기 방법을 통해 제조된 그래핀의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진으로 상기 그래핀의 크기가 작고 모양이 불균일함을 알 수 있다. FIG. 19 is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface morphology of graphene produced by the above method, which shows that the size of the graphene is small and its shape is uneven.
도20의 라만 스펙트럼으로부터 D/G 비율이 대략 1.2로 상기 본 발명의 실시예의 초음파 화학법을 이용하여 합성한 그래핀에 비해 결정성이 좋지 않음을 알 수 있다. From the Raman spectrum of FIG. 20, it can be seen that the D / G ratio is about 1.2, which means that the crystallinity is poorer than that of the graphene synthesized by the ultrasonic method of the embodiment of the present invention.
도21의 전류-전압 곡선으로부터 전기저항이 1359옴임을 알 수 있고 전기적 특성 또한 우수하지 못함을 알 수 있다.
From the current-voltage curve of FIG. 21, it can be seen that the electrical resistance is 1359 ohms and the electrical characteristics are not excellent.
< 제2비교예 > : 화학적박리법의 일종인 브로디(Brodie)법을 이용한 그래핀 제조≪ Comparative Example 2 >: Production of graphene using the Brodie method, which is a kind of chemical stripping method
순수 그래파이트(순도 99.9995%, -200메쉬, Alfar Aesar 제조) 10g, 발연질산 350㎖ 및 소듐 클로라이드 옥사이드 74g을 실온에서 순차적으로 37g씩 나누어 혼합하였다. 혼합물을 48시간 동안 교반한 후, 중화 과정과 세척, 여과 및 클리닝, 건조과정을 거쳐 산화그래핀을 제조한다. 상기 산화그래핀은 300 mg/ℓ 농도로 NaOH가 녹아있는 증류수(pH10)에 초음파를 1시간 동안 처리하여 산화그래핀 분산용액을 제조한 후 히드라진(N2H4) 170㎕를 넣고 100℃로 16시간 동안 400rpm으로 교반하여 환원시켜 그래핀을 제조한다.10 g of pure graphite (purity 99.9995%, -200 mesh, manufactured by Alfar Aesar), 350 ml of fuming nitric acid and 74 g of sodium chloride oxide were sequentially mixed in 37 g portions at room temperature. The mixture was stirred for 48 hours, neutralized, washed, filtered, cleaned and dried to produce oxidized graphene. The graphene oxide was treated with ultrasonic waves in distilled water (pH 10) having NaOH dissolved therein at a concentration of 300 mg / l for 1 hour to prepare a graphene oxide dispersion solution, 170 히 of hydrazine (N2H4) The mixture was stirred at 400 rpm for reduction to produce graphene.
도22는 상기 방법을 통해 제조된 그래핀의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경 사진으로 상기 비교예1의 방법을 통해 합성된 그래핀에 비해 크기 및 형상 균일도가 향상되었으나 도23의 라만스펙트럼에서 보는 바와 같이 D/G 비율이 대략 3.5로 결정성이 현격히 감소함을 알 수 있다. FIG. 22 is a scanning electron microscope photograph showing the surface shape of graphene produced by the above method, and the size and shape uniformity was improved compared with the graphene synthesized by the method of Comparative Example 1. However, as shown in the Raman spectrum of FIG. 23 Similarly, the D / G ratio is about 3.5, indicating that the crystallinity is significantly reduced.
도24로부터 전기저항이 814옴임을 알 수 있는데 비교예1에 비해 전기적특성은 우수하나 본 발명의 실시예에 비해 여전히 특성이 부족함을 알 수 있다.
From FIG. 24, it can be seen that the electrical resistance is 814 ohms, which is superior to that of Comparative Example 1, but the characteristics are still insufficient as compared with the embodiment of the present invention.
상기에서는 그래핀에 대한 비교에 및 실시예에 대해 설명하였으며, 이하에서는 헥사고날 보른나이트라이드 및 전이금속 칼코겐화합물에 대한 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
In the above description, comparative examples and examples have been described. In the following, embodiments of the present invention for hexagonal boron nitride and transition metal chalcogen compounds will be described.
< 제6실시예 > : 초음파 화학법으로 니켈 플레이크, 암모니아 보레인을 이용한 헥사고날 보론나이트라이드 나노시트 제조≪ Example 6 >: Manufacture of hexagonal boron nitride nanosheet using nickel flake and ammonia borane by ultrasonic method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 니켈 플레이크를 이용하여 헥사고날 보론나이트라이드 나노시트를 제조하였다.Hexagonal boron nitride nanosheets were prepared by using nickel flakes in the same manner as in the first embodiment.
도25는 상기 방법을 통해 니켈 플레이크를 에칭한 후 필터지를 통해 걸러진 헥사고날 보론나이트라이드 나노시트의 주사전자현미경 사진으로 수층으로 형성된 1um 내외의 크기로 형성되었음을 확인할 수 있다.
FIG. 25 is a SEM image of hexagonal boron nitride nanosheets filtered through a filter paper after etching the nickel flakes by the above method. As a result, it can be confirmed that the nanosheets were formed to have a size of about 1 μm or less formed as an aqueous layer.
< 제7실시예 > : 초음파 화학법으로 니켈 플레이크, 암모늄 테트라티오몰리브데이트를 이용한 몰리브데늄 다이설파이드 나노시트 제조<Example 7> Manufacture of molybdenum disulfide nanosheet using nickel flake and ammonium tetrathiomolybdate by ultrasonic chemical method
상기 제1실시예와 같은 방법으로 니켈 플레이크를 이용하여 몰리브데늄 다이설파이드 나노시트를 제조하였다.Molybdenum disulfide nanosheets were prepared using nickel flakes in the same manner as in the first embodiment.
도26은 상기 방법을 통해 니켈 플레이크 에칭 후 분산용액의 UV-Vis 흡광도를 나타내는 그래프와 스프레이를 통해 기판에 코팅한 몰리브데늄 다이설파이드 나노시트의 주사전자현미경 사진으로 단일층으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
26 is a graph showing the UV-Vis absorbance of the dispersion solution after nickel flake etching through the above method and a scanning electron microscope photograph of a molybdenum disulfide nanosheet coated on the substrate through spraying .
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예와 같이, 상온에서 결정성이 우수하고 비표면적이 큰 양호한 이차원 나노시트의 대량제조가 가능함을 알 수 있다. As described above, it can be seen that, as in the embodiment of the present invention, a good two-dimensional nanosheet having excellent crystallinity at room temperature and a large specific surface area can be mass-produced.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. 본 발명에서 제안된 여러 공정 중 어떤 공정은 생략되고, 단순화될 수 있으나, 기본적으로 본 발명과 동일한 개념과 아이디어를 공유한다면 본 발명의 범주를 벗어날 수 없을 것으로 판단된다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되는 것은 자명하다 할 것이다. The above-described embodiments are merely illustrative, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Although some of the various processes proposed in the present invention can be omitted and simplified, it is considered that they can not be beyond the scope of the present invention if basically the same concepts and ideas as the present invention are shared. Therefore, it is obvious that the true technical protection scope of the present invention includes not only the above-described embodiments but also various other modified embodiments by the technical idea of the invention described in the following claims.
10 : 촉매금속 11 : 이차원 나노시트 전구체 화합물
12 : 초음파발생기 13 : 이차원 나노시트
14 : 이차원 나노시트 분산용매10: catalyst metal 11: two-dimensional nanosheet precursor compound
12: ultrasonic generator 13: two-dimensional nanosheet
14: Two-dimensional nanosheet dispersion solvent
Claims (24)
상기 혼합액에 초음파를 조사하여 미세기포를 발생시키고, 상기 미세기포의 붕괴 시 발생하는 에너지를 이용하여 이차원 나노시트를 상기 촉매금속 외벽에 합성하는 제2단계와;
외벽에 이차원 나노시트가 합성된 촉매금속을 이차원 나노시트로 부터 분리하여 이차원 나노시트를 제조하는 제3단계;를 포함하되,
상기 제3단계에서 촉매금속은, 촉매금속을 에칭하여 제거함을 특징으로 하는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법.A first step of forming a mixed solution in which a precursor of a catalyst metal and a two-dimensional nanosheet material or a precursor compound is dispersed;
A second step of synthesizing the two-dimensional nanosheets on the outer surface of the catalytic metal by generating fine bubbles by irradiating the mixed solution with ultrasonic waves and using energy generated when the fine bubbles collapse;
And a third step of separating the catalyst metal synthesized from the two-dimensional nanosheet on the outer wall from the two-dimensional nanosheet to produce a two-dimensional nanosheet,
Wherein the catalyst metal is removed by etching the catalyst metal in the third step.
아세틱에시드, 아세톤, 아세틸아세톤, 아니솔, 벤젠, 벤질알코올, 부탄올, 부탄온, 부틸알코올, 클로오로벤젠, 클로로폼, 사이클로헥산, 사이클로헥산올, 사이클로헥사논, 부틸프탈레이트, 디클로오로에탄, 디에틸렌글리콜, 디글림, 디메톡시에탄, 디메틸프탈레이트, 디옥산, 에탄올, 에틸아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 에틸벤조아네이트, 에틸렌글리콜, 글리세린, 헵탄, 헵탄올, 헥산, 헥산올, 메탄올, 메틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 옥탄올, 펜탄, 펜탄올, 펜탄논, 테트라히드로퓨란, 톨루엔, 자일렌과 같은 유기용매나, 유기계 모노머 혹은 폴리머가 녹아있는 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상임을 특징으로 하는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트 제조방법.3. The method according to claim 2, wherein the carbon compound, which is a precursor compound for graphene synthesis,
But are not limited to, acetic acid, acetic acid, acetone, acetyl acetone, anisole, benzene, benzyl alcohol, butanol, butaneone, butyl alcohol, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, cyclohexanol, cyclohexanone, , Diethylene glycol, diglyme, dimethoxyethane, dimethyl phthalate, dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl acetoacetate, ethyl benzoate, ethylene glycol, glycerin, heptane, heptanol, hexane, hexanol, At least one selected from the group consisting of organic solvents such as acetone, methylene chloride, octanol, pentane, pentanol, pentanone, tetrahydrofuran, toluene and xylene and solvents in which organic monomers or polymers are dissolved A method for fabricating a two-dimensional nanosheet using ultrasonic waves.
아세틱에시드, 아세톤, 아세틸아세톤, 아니솔, 벤젠, 벤질알코올, 부탄올, 부탄온, 부틸알코올, 클로오로벤젠, 클로로폼, 사이클로헥산, 사이클로헥산올, 사이클로헥사논, 부틸프탈레이트, 디클로오로에탄, 디에틸렌글리콜, 디글림, 디메톡시에탄, 디메틸프탈레이트, 디옥산, 에탄올, 에틸아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 에틸벤조아네이트, 에틸렌글리콜, 글리세린, 헵탄, 헵탄올, 헥산, 헥산올, 메탄올, 메틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 옥탄올, 펜탄, 펜탄올, 펜탄논, 테트라히드로퓨란, 톨루엔, 자일렌과 같은 유기용매나, 유기계 모노머 혹은 폴리머가 녹아있는 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 일종 이상임을 특징으로 하는 초음파를 이용하여 형성된 이차원 나노시트.15. The method of claim 14, wherein the carbon compound, which is a precursor compound for graphene synthesis,
But are not limited to, acetic acid, acetic acid, acetone, acetyl acetone, anisole, benzene, benzyl alcohol, butanol, butaneone, butyl alcohol, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, cyclohexanol, cyclohexanone, , Diethylene glycol, diglyme, dimethoxyethane, dimethyl phthalate, dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl acetoacetate, ethyl benzoate, ethylene glycol, glycerin, heptane, heptanol, hexane, hexanol, At least one selected from the group consisting of organic solvents such as acetone, methylene chloride, octanol, pentane, pentanol, pentanone, tetrahydrofuran, toluene and xylene, and solvents in which organic monomers or polymers are dissolved A two-dimensional nanosheet formed using ultrasonic waves.
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