KR101655535B1 - Method of fabricating for reduced graphene oxide - Google Patents
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Abstract
환원된 그래핀 산화물의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은, 그래핀 산화물을 준비하는 단계, 상기 그래핀 산화물을 금속과 혼합하는 단계, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링(ball milling)하여, 환원된 그래핀 산화물, 및 금속 산화물을 포함하는 복합체를 형성하는 단계, 및 상기 복합체로부터 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함한다. A process for producing reduced graphene oxide is provided. The method includes the steps of preparing a graphene oxide, mixing the graphene oxide with a metal, ball milling the graphene oxide and the metal to form a reduced graphene oxide and a metal oxide , And removing the metal oxide from the composite to extract the reduced graphene oxide.
Description
본 발명은 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 볼 밀링(ball milling)을 이용한 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to a process for producing reduced graphene oxide, and more particularly to a process for producing reduced graphene oxide using ball milling.
그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 양자역학적 특성으로 인해 매우 뛰어난 전기적 특성을 가지고 있다. 그래핀은 단결정 실리콘에 비해 약 100배 이상 빠르게 전자가 이동할 뿐만 아니라 구리에 비해 약 100배 많은 전류가 흐를 수 있다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 기존 물질을 대체할 차세대 소재로 주목 받고 있다. Graphene is structurally and chemically very stable and has very good electrical properties due to its quantum mechanical properties. Graffin not only moves electrons about 100 times faster than monocrystalline silicon, but also about 100 times more current than copper. Due to these properties, graphene is attracting attention as a next-generation material to replace existing materials.
일반적으로, 대면적으로 제조된 그래핀은 다결정체(polycrystal)로 형성되며, 이 경우, 결정립(grain) 및 결정립계(grain boundary)의 형상 및 수에 의해 그래핀의 전기적 특성이 결정된다. 이에 따라, 대한민국 특허공개공보 10-2013-0089041(출원번호 10-2012-0010384)에는 그래핀층의 내부에 결정립계를 포함하지 않는 단결정 형태의 그래핀층을 제조하기 위해, 그래핀 시드층으로부터 일 방향으로 그래핀층을 형성하는 방법이 개시되어 있다. In general, graphene produced in a large area is formed of polycrystal, and in this case, the electrical characteristics of graphene are determined by the shape and number of grains and grain boundaries. Accordingly, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0089041 (Application No. 10-2012-0010384), in order to produce a single crystal type graphene layer containing no grain boundaries in the graphene layer, A method of forming a graphene layer is disclosed.
상술된 방법 외에, 그래핀 산화물을 환원시켜 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 방법이 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2013-0094559(출원번호 10-2012-0015910)에는 그래핀 산화물을 환원시키기 위해 금속 촉매와 수소를 이용하여 단일 반응(one-pot synthesis)으로 간편하게 그래핀 산화물을 환원하여, 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. In addition to the above-mentioned methods, there is a method of producing reduced graphene oxide by reducing graphene oxide. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0094559 (Application No. 10-2012-0015910) discloses a method for reducing graphene oxide by a simple one-pot synthesis using a metal catalyst and hydrogen, To thereby produce a reduced graphene oxide.
하지만, 그래핀 산화물을 환원하여 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 경우, 그래핀 산화물을 환원시키는 공정에 사용되는 환원제가 인체에 유해하고, 환원된 그래핀 산화물의 산소 함량을 감소시키는데 한계가 있으며, 환원된 그래핀 산화물의 결정성 및 전기 전도 특성을 확보하는 것이 용이하지 않은 문제가 있다.However, when reducing the graphene oxide to produce the reduced graphene oxide, the reducing agent used in the process of reducing the graphene oxide is harmful to the human body and has a limitation in reducing the oxygen content of the reduced graphene oxide, There is a problem that it is not easy to secure the crystallinity and electric conduction characteristics of the reduced graphene oxide.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성의 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a highly reliable reduced graphene oxide.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 고결정성을 갖는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method for producing reduced graphene oxide having high crystallinity.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 산소 함량이 최소화되고 탄소 함량이 최대화된 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for producing reduced graphene oxide in which the oxygen content is minimized and the carbon content is maximized.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 친환경적인 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a process for producing environmentally friendly reduced graphene oxide.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 비용이 감소된 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for producing reduced graphene oxide with reduced process cost.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 대량 생산이 용이한 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method for producing reduced graphene oxide which is easy to mass-produce.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method for producing reduced graphene oxide.
일 실시 예에 따르면, 상기 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법은, 그래핀 산화물을 준비하는 단계, 상기 그래핀 산화물을 금속과 혼합하는 단계, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링(ball milling)하여, 환원된 그래핀 산화물, 및 금속 산화물을 포함하는 복합체를 형성하는 단계, 및 상기 복합체로부터 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of making the reduced graphene oxide comprises the steps of preparing a graphene oxide, mixing the graphene oxide with a metal, ball milling the graphene oxide and the metal, Thereby forming a composite comprising reduced graphene oxide and a metal oxide, and removing the metal oxide from the composite to extract the reduced graphene oxide.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는 건식 공정으로 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite may include being performed in a dry process.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는, 상온에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite may comprise performing at ambient temperature.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합체로부터 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계는, 상기 복합체에 용액을 제공하여, 상기 금속 산화물을 용해시키는 단계, 및 상기 용액으로부터 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of removing the metal oxide from the composite and extracting the reduced graphene oxide comprises the steps of: providing a solution to the composite to dissolve the metal oxide; And then extracting the graphene oxide.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합체는, 상기 그래핀 산화물에 포함된 산소에 의해 산화되지 않고 잔존된 상기 금속을 더 포함하고, 상기 복합체에 포함된 상기 잔존된 금속은 상기 용액에 용해되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the composite further comprises the metal remaining unoxidized by oxygen contained in the graphene oxide, wherein the remaining metal contained in the composite is dissolved in the solution .
일 실시 예에 따르면, X선 회절 분석 결과, 상기 환원된 그래핀 산화물의 (002) 면의 회절 피크(peak)가 26도 이상에 관찰되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, as a result of X-ray diffraction analysis, a diffraction peak of the (002) plane of the reduced graphene oxide may be observed at 26 degrees or more.
일 실시 예에 따르면, 상기 환원된 그래핀 산화물의 탄소의 함량이 98% 이상인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the content of carbon in the reduced graphene oxide may be at least 98%.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 금속이 상기 그래핀 산화물을 환원시키는 과정에서, 상기 금속으로부터 상기 환원된 그래핀 산화물로 전자가 이동하여, 상기 환원된 그래핀 산화물의 결정성이 향상되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, in the process of ball milling the graphene oxide and the metal to reduce the graphene oxide, electrons move from the metal to the reduced graphene oxide, And the crystallinity of the pin oxide is improved.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite may comprise performing in an inert gas atmosphere.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 또는 니켈(Ni) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the metal is selected from the group consisting of Mg, Al, Zn, Li, Na, Ca, Ti, And may include at least one of chromium (Cr), manganese (Mn), cobalt (Co), and nickel (Ni).
상기 기술적 과제들을 해결하기 위해, 본 발명은 전기 화학 소자를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides an electrochemical device.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 화학 소자는, 상술된 실시 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the electrochemical device may comprise a reduced graphene oxide produced according to the process for producing reduced graphene oxide according to the above-described embodiments.
본 발명의 실시 예에 따르면, 그래핀 산화물과 금속의 혼합물에 볼 밀링(ball milling)을 수행하여, 환원된 그래핀 산화물 및 금속 산화물을 포함하는 복합체가 형성되고, 상기 복합체로부터, 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물이 추출될 수 있다. 이에 따라, 산소 함량이 최소화되고, 탄소 함량이 최대화된 고결정성의 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, ball milling is performed on a mixture of graphene oxide and metal to form a composite comprising reduced graphene oxide and metal oxide, and from the composite, the metal oxide And the reduced graphene oxide can be extracted. Thereby, a method for producing a highly crystalline reduced graphene oxide in which the oxygen content is minimized and the carbon content is maximized can be provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 복합체, 및 상기 복합체로부터 추출된 환원된 그래핀 산화물의 X 선 회절 분석 결과를 비교 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 (002)면 회절 피크를 설명하기 위한 X선 회절 분석 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물 및 그래핀 산화물의 라만 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들의 라만 분석 결과를 비교하기 위한 그래프이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물들이 X선 광전자 분광 분석 결과이다.
도 9는 은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물들의 면 저항을 측정한 것이다. 1 is a flowchart illustrating a method for producing reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph for comparing X-ray diffraction analysis results of the composite prepared according to the method for producing reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention and the reduced graphene oxide extracted from the composite.
Fig. 3 is a graph of X-ray diffraction analysis results for explaining the (002) plane diffraction peak of the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph showing Raman analysis results of reduced graphene oxide and graphene oxide according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for comparing Raman analysis results of reduced graphene oxides according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIGS. 6 to 8 are X-ray photoelectron spectroscopic analysis results of reduced graphene oxides prepared according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the sheet resistance of reduced graphene oxides prepared according to Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method for producing reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 그래핀 산화물이 준비된다(S110). 상기 그래핀 산화물은 분말 형태로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물은 hummer's modified 방법으로 제조된 것일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. Referring to FIG. 1, a graphene oxide is prepared (S110). The graphene oxide may be provided in powder form. According to one embodiment, the graphene oxide may be made by a hummer's modified method. Alternatively, according to another embodiment, the graphene oxide can be prepared in a variety of ways.
상기 그래핀 산화물이 금속과 혼합될 수 있다(S120). 상기 금속은 분말 형태로 제공되어, 분말 형태의 상기 그래핀 산화물과 혼합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 1 종류의 금속이 상기 그래핀 산화물과 혼합될 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 서로 다른 복수의 종류의 금속들이 상기 그래핀 산화물과 혼합될 수 있다. The graphene oxide may be mixed with the metal (S120). The metal may be provided in powder form and mixed with the graphene oxide in powder form. According to one embodiment, one kind of metal may be mixed with the graphene oxide. Alternatively, according to another embodiment, a plurality of different types of metals may be mixed with the graphene oxide.
상기 금속은 상기 그래핀 산화물에 포함된 산소와 결합되기 용이한 것 일 수 있다. 다시 말하면, 상기 금속은 상기 그래핀 산화물을 환원시키기 용이한 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 또는 니켈(Ni) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The metal may be one which is easily combined with oxygen contained in the graphene oxide. In other words, the metal may be one that is easy to reduce the graphene oxide. For example, the metal may be selected from the group consisting of Mg, Al, Zn, Li, Na, Ca, Ti, ), Manganese (Mn), cobalt (Co), or nickel (Ni).
혼합된 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속이 볼 밀링(ball milling)될 수 있다(S130). 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속이 볼 밀링되어, 상기 그래핀 산화물에 포함된 산소가 상기 금속과 반응하여, 환원된 그래핀 산화물 및 금속 산화물을 포함하는 복합체가 생성될 수 있다. 다시 말하면, 볼 밀링 공정에 의해, 상기 그래핀 산화물은 환원되고 상기 금속은 산화될 수 있다. The mixed graphene oxide and the metal may be ball milled (S130). The graphene oxide and the metal may be ball milled so that oxygen contained in the graphene oxide reacts with the metal to produce a composite comprising reduced graphene oxide and metal oxide. In other words, by the ball milling process, the graphene oxide can be reduced and the metal can be oxidized.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물의 중량은 상기 금속의 증량 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물과 상기 금속의 중량비는 4:6일 수 있다. 이로 인해, 상기 그래핀 산화물이 상기 금속에 의해 충분히 환원될 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물의 중량은, 상기 금속의 중량과 실질적으로(substantially) 동일할 수 있고, 또는 상기 금속의 중량보다 클 수 있다.According to one embodiment, the weight of the graphene oxide may be less than the increase of the metal. For example, the weight ratio of the graphene oxide and the metal may be 4: 6. As a result, the graphene oxide can be sufficiently reduced by the metal. Alternatively, according to another embodiment, the weight of the graphene oxide may be substantially equal to the weight of the metal or may be greater than the weight of the metal.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물에 포함된 산소에 의해 산화되지 않은 상기 금속이 잔존될 수 있다. 이 경우, 상기 복합체는 상기 환원된 그래핀 산화물, 상기 금속 산화물, 및 상기 잔존된 금속을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the metal that is not oxidized by oxygen contained in the graphene oxide may remain. In this case, the composite may comprise the reduced graphene oxide, the metal oxide, and the remaining metal.
일 실시 예에 따르면, 혼합된 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 건식 및 상온 조건에서 수행될 수 있다. 다시 말하면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여 상기 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 상기 복합체를 제조하기 위해, 화학 용액 등이 사용되지 않을 수 있다. 이로 인해, 친환경적이고, 대량 생산이 용이하고, 공정 비용이 감소된 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to one embodiment, ball milling of the mixed graphene oxide and the metal may be performed under dry and normal temperature conditions in an inert gas atmosphere. In other words, a chemical solution or the like may not be used for ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite comprising the reduced graphene oxide. This can provide a process for producing reduced graphene oxide that is environmentally friendly, easy to mass-produce, and has a reduced processing cost.
또한, 혼합된 상기 그래핀 산화물 및 상기 금속이 건식 및 상온에서 볼 밀링되어, 상기 그래핀 산화물에 포함된 다양한 관능기들(예를 들어, 히드록시기(hydroxyl group), 에폭시기(expoxy group), 카르복실기(carboxyl group), 케톤기(ketone group) 등)이 용이하게 제거될 수 있다. 이로 인해, 탄소 함량이 높은 고결정성의 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법이 제공될 수 있다.Also, the mixed graphene oxide and the metal are ball milled at both dry and room temperature, and various functional groups (e.g., hydroxyl group, epoxy group, group, a ketone group, etc.) can be easily removed. As a result, a method of producing a highly crystalline reduced graphene oxide having a high carbon content can be provided.
볼 밀링이 수행되는 동안 상기 금속이 상기 그래핀 산화물을 환원시키는 과정에서, 상기 금속에 포함된 전자가 상기 환원된 그래핀 산화물로 이동될 수 있다. 상기 환원된 그래핀 산화물로 이동된 상기 전자는 상기 환원된 그래핀 산화물의 결함을 복구(restore)할 수 있다. 이로 인해, 상기 환원된 그래핀 산화물의 결정성이 향상되어, 고결정성의 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법이 제공될 수 있다. In the course of the reduction of the graphene oxide during the ball milling, the electrons contained in the metal may be transferred to the reduced graphene oxide. The electrons transferred to the reduced graphene oxide may restore the reduced graphene oxide defect. As a result, the crystallinity of the reduced graphene oxide is improved, and a method of producing a highly crystalline reduced graphene oxide can be provided.
상기 복합체로부터 상기 금속 산화물 및/또는 상기 잔존된 금속을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물이 추출될 수 있다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계는, 상기 복합체에 용액을 제공하여 상기 금속 산화물 및/또는 상기 잔존된 금속을 용해시키는 단계, 및 상기 용액으로부터 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 환원된 그래핀 산화물은 여과된 후 건조되어, 분말 형태로 제공될 수 있다.The metal oxide and / or the remaining metal may be removed from the complex, and the reduced graphene oxide may be extracted (S140). According to one embodiment, the step of extracting the reduced graphene oxide comprises the steps of providing a solution to the composite to dissolve the metal oxide and / or the remaining metal, and removing the reduced graphene oxide And extracting the extracted data. The reduced graphene oxide may be filtered and then dried to be provided in powder form.
상기 용액은, 상기 금속 산화물 및/또는 상기 잔존된 금속을 용해시키기 용이한 특성을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용액은, 수소 이온 농도가 4 이하인 수용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용액은 초산, 염산, 황산, 질산, 또는 불산 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 용액은, 수소 이온 농도가 10 이상인 수용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용액은, 암모니아수, 수산화 나트륨, 또는 수산화 칼륨 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The solution may have properties that facilitate dissolution of the metal oxide and / or the remaining metal. According to one embodiment, the solution may comprise an aqueous solution having a hydrogen ion concentration of 4 or less. For example, the solution may comprise at least one of acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or hydrofluoric acid. According to another embodiment, the solution may comprise an aqueous solution having a hydrogen ion concentration of 10 or more. For example, the solution may contain at least one of ammonia water, sodium hydroxide, or potassium hydroxide.
추출된 상기 환원된 그래핀 산화물은 고결정성을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, X선 회절 분석 결과, 상기 환원된 그래핀 산화물은 (002) 면의 회절 피크가 26도 이상에 관찰될 수 있다. The reduced graphene oxide thus extracted may have high crystallinity. According to one embodiment, as a result of X-ray diffraction analysis, the reduced graphene oxide can have a diffraction peak of the (002) plane observed at 26 degrees or more.
또한, 일 실시 예에 따르면, 추출된 상기 환원된 그래핀 산화물의 탄소 함량은 98% 이상이고, 상기 환원된 그래핀 산화물의 산소 함량은 2% 이하일 수 있다. Also, according to one embodiment, the carbon content of the reduced graphene oxide extracted may be greater than 98%, and the oxygen content of the reduced graphene oxide may be less than 2%.
본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀의 제조 방법에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물은 분말 형태로 제공될 수 있다. 상기 환원된 그래핀 산화물은 잉크 형태로 제조되어, 다양한 전자 소자(예를 들어, 표시 장치, 터치 패널 등)의 투명 전극으로 사용될 수 있다. 또는, 상기 환원된 그래핀 산화물은, 염료 감응형 태양 전지, 양자점 감응형 태양 전지, 유기 태양 전지 등과 같은 태양 전지, (슈퍼)커패시터, 연료 전지, 또는 이차 전지의 전극으로 사용될 수 있다. 또는, 상기 환원된 그래핀 산화물은 가스, 또는 유기물을 감지하기 위한 센서(바이오 센서 등), 분리막(membrane) 등 다양한 전기 화학 소자에 활용될 수 있다.
The reduced graphene oxide prepared according to the method for producing reduced graphene according to an embodiment of the present invention may be provided in powder form. The reduced graphene oxide is produced in the form of an ink and can be used as a transparent electrode of various electronic devices (e.g., a display device, a touch panel, etc.). Alternatively, the reduced graphene oxide may be used as an electrode of a solar cell such as a dye sensitized solar cell, a quantum dot sensitive solar cell, an organic solar cell, a (super) capacitor, a fuel cell, or an electrode of a secondary battery. Alternatively, the reduced graphene oxide may be utilized in various electrochemical devices such as a sensor (biosensor, etc.) for detecting gas or organic matter, and a membrane.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 제조 방법에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물의 특성 평가 결과가 설명된다.Hereinafter, the evaluation results of the characteristics of the reduced graphene oxide produced according to the reduced graphene manufacturing method according to the embodiment of the present invention will be described.
실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물 제조Preparation of Reduced Graphene Oxide According to Examples
그래핀 산화물 분말과 마그네슘(Mg) 분말을 준비하였다. 상기 그래핀 산화물 분말과 상기 마그네슘 분말을 중량비 4:6으로 혼합하였다. 혼한된 분말을 상기 혼한된 분말의 중량 대비 20배의 철 볼과 함께 스테인레스(stainless) 재질의 바이알(vial)에 투입하였다. 아르곤 가스 분위기에서 상온에서 500rpm 조건으로 진동밀을 이용하여 6시간 동안 볼 밀링 공정을 수행하였다. Graphene oxide powder and magnesium (Mg) powder were prepared. The graphene oxide powder and the magnesium powder were mixed at a weight ratio of 4: 6. The mixed powder was charged into a stainless vial with an
볼 밀링 공정이 수행된 후, 환원된 그래핀 산화물, 마그네슘 산화물, 및 마그네슘을 포함하는 복합 분말에 0.1M의 염산 수용액을 제공하여, 상기 마그네슘 산화물, 및 상기 마그네슘을 용해하였다. 이후, 상기 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 분말을 감압 여과 후, 섭씨 50도에서 건조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물을 제조하였다. After the ball milling process was performed, a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution was provided to the composite powder containing reduced graphene oxide, magnesium oxide, and magnesium to dissolve the magnesium oxide and the magnesium. Thereafter, the powder containing the reduced graphene oxide was filtered under reduced pressure, and then dried at 50 ° C. to produce a reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention.
비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물 제조Preparation of Reduced Graphene Oxide According to Comparative Example
상술된 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 대한 제1 비교 예로, 하이드라진(Hydrazine, N2H4) 수용액을 이용하여 그래핀 산화물 분말을 환원하였다. 이후, 감압 여과 및 건조를 진행하여, 제1 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물을 제조하였다. As a first comparative example of the method for producing the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention described above, the graphene oxide powder was reduced using an aqueous solution of hydrazine (N 2 H 4 ). Thereafter, filtration under reduced pressure and drying were carried out to produce a reduced graphene oxide according to the first comparative example.
상술된 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 대한 제1 비교 예로, 포름아미딘설핀산(Formamidine Sulfinic-acid) 수용액을 이용하여 그래핀 산화물 분말을 환원하였다. 이후, 감압 여과 및 건조를 진행하여, 제2 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물을 제조하였다.
As a first comparative example of the method for producing the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention described above, the graphene oxide powder was reduced using an aqueous solution of formamidine sulfinic acid. Thereafter, filtration under reduced pressure and drying were carried out to produce a reduced graphene oxide according to the second comparative example.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물, 금속 산화물 및 금속을 포함하는 복합체, 및 그래핀 산화물을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 2 is a graph for explaining a reduced graphene oxide, a composite containing a metal oxide and a metal, and a graphene oxide produced according to the method for producing reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 그래핀 산화물 분말 및 마그네슘 분말의 혼합 분말에 볼 밀링을 수행한 후 X선 회절 분석을 수행한 결과, 그래핀 산화물이 마그네슘에 의해 환원되어, 환원된 그래핀 산화물 및 마그네슘 산화물이 생성된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, according to the above-described embodiment of the present invention, when X-ray diffraction analysis is performed after ball milling of mixed powder of graphene oxide powder and magnesium powder, graphene oxide is reduced by magnesium , Reduced graphene oxide and magnesium oxide were produced.
또한, 환원된 그래핀 산화물 및 마그네슘 산화물을 포함하는 복합체에서 추출된 상기 환원된 그래핀 산화물이 흑연과 유사한 X선 회절 피크를 보이는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 상온에서 건식 볼 밀링 공정으로, 고순도의 환원된 그래핀 산화물의 제조가 가능한 것을 확인할 수 있다. It can also be confirmed that the reduced graphene oxide extracted from the composite containing reduced graphene oxide and magnesium oxide shows an X-ray diffraction peak similar to graphite. In other words, it can be confirmed that a high purity reduced graphene oxide can be produced by a dry ball milling process at room temperature.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 (002)면 회절 피크를 설명하기 위한 X선 회절 분석 결과 그래프이다. Fig. 3 is a graph of X-ray diffraction analysis results for explaining the (002) plane diffraction peak of the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 그래핀 산화물 분말 및 마그네슘 분말의 혼합 분말에 볼 밀링을 수행하고, 환원된 그래핀 산화물을 추출한 후, X선 회절 분석을 수행하였다. 마그네슘 산화물 및 마그네슘은 대부분 제거되어, 상기 마그네슘 산화물 및 상기 마그네슘에 대응되는 피크는 관찰되지 않았다. 또한, 상기 환원된 그래핀 산화물의 (002)면의 회절 피크가 26.1도에서 측정되었다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 볼 밀링 공정을 이용한 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법에 의해, 고결정성을 갖는 환원된 그래핀 산화물이 제조된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, ball milling is performed on mixed powders of graphene oxide powder and magnesium powder, and X-ray diffraction analysis is performed after extracting the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention described above. Most of the magnesium oxide and magnesium were removed, and no peak corresponding to the magnesium oxide and the magnesium was observed. Also, the diffraction peak of the (002) plane of the reduced graphene oxide was measured at 26.1 degrees. That is, it can be confirmed that the reduced graphene oxide having high crystallinity was produced by the reduced graphene oxide production method using the ball milling process according to the embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물 및 그래핀 산화물의 라만 분석 결과를 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물과 제1 및 제2 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들의 라만 분석 결과를 비교하기 위한 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing Raman analysis results of reduced graphene oxide and graphene oxide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing the results of Raman analysis of reduced graphene oxide and first and second FIG. 5 is a graph for comparing Raman analysis results of reduced graphene oxides according to comparative examples. FIG.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예, 제1 비교 예, 및 제2 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물들에 대해서 라만 분석을 수행하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물이, 그래핀 산화물, 제1 비교 예, 및 제2 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물과 비교하여, 2700cm-1의 2D 라만 밴드가 명확하게 관찰되었다. 반면, 그래핀 산화물, 제1 비교 예 및 제2 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물에서는 2D 라만 밴드가 관찰되지 않은 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5, Raman analysis was performed on reduced graphene oxides according to the embodiment of the present invention, the first comparative example, and the second comparative example. To the reduced graphene oxide in accordance with an embodiment of the invention, the graphene oxide, the first comparative example, and a second reduced So according to the comparative example as compared with the pin oxide, specifically a 2D Raman band of 2700cm -1 observed . On the other hand, it can be seen that 2D Raman band was not observed in the reduced graphene oxide according to the graphene oxide, the first comparative example and the second comparative example.
즉, 본 발명의 실시 예에 따라 볼 밀링 공정을 이용하여 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 것이, 종래에 널리 사용되는 하이드라진 및 포름아미딘설핀산을 이용하여 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 것과 비교하여, 높은 결정성을 갖는 환원된 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있다. That is, the production of reduced graphene oxide using a ball milling process according to an embodiment of the present invention is superior to the production of reduced graphene oxide using hydrazine and formamidinesulfonic acid, which are conventionally widely used , It can be seen that it is an effective method for producing reduced graphene oxide having high crystallinity.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물들이 X선 광전자 분광 분석 결과이다. FIGS. 6 to 8 are X-ray photoelectron spectroscopic analysis results of reduced graphene oxides prepared according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들에 대해서 X선 광전자 분광 분석을 수행하였다. X선 광전자 분광 분석 수행 결과, 아래 <표 1>과 같이, 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들의 구성 성분이 분석되었다. Referring to FIGS. 6 to 8, X-ray photoelectron spectroscopy analysis was performed on reduced graphene oxides according to Examples and Comparative Examples of the present invention. As a result of X-ray photoelectron spectroscopic analysis, components of reduced graphene oxides according to Examples and Comparative Examples of the present invention were analyzed as shown in Table 1 below.
<표 1>에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물은 98wt% 이상의 탄소 함량 및 2wt% 이하의 산소 함량을 가지고, 제1 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물과 비교하여 약 7.83배의 산소 함량 및 약 0.83배의 탄소 함량을 가지고, 제2 비교 얘에 따른 환원된 그래핀 산화물은 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물과 비교하여 약 7.44배의 산소 함량 및 약 0.83배의 탄소 함량을 갖는 것으로 측정되었다. 즉, 본 발명의 실시 예에 대한 제1 및 제2 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들의 탄소/산소의 원자비와 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물의 탄소/산소 원자비가 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 1, the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention has a carbon content of 98 wt% or more and an oxygen content of 2 wt% or less, and the reduced graphene oxide according to the first comparative example has a The reduced graphene oxide according to the second comparison, having an oxygen content of about 7.83 times and a carbon content of about 0.83 times compared to the reduced graphene oxide according to an embodiment of the invention, And an oxygen content of about 7.44 times and a carbon content of about 0.83 times compared to the graphene oxide. That is, compared to the atomic ratio of carbon / oxygen of the reduced graphene oxides according to the first and second comparative examples of the present invention, the carbon / oxygen of the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention It can be confirmed that the atomic ratio is remarkably high.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물은, 볼 밀링 공정에 의해 그래핀 산화물의 관능기들이 효과적으로 제거되고, 질소 및/또는 황을 포함하는 용액을 사용하지 않아, 제1 및 제2 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물과 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물은 질소 및 황을 포함하지 않는 것을 확인할 수 있다. In addition, the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention can effectively remove the functional groups of the graphene oxide by the ball milling process and does not use the solution containing nitrogen and / or sulfur, Compared with the reduced graphene oxides according to the comparative examples, it can be seen that the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention does not contain nitrogen and sulfur.
즉, 본 발명의 실시 예에 따라 볼 밀링 공정을 이용하여 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 것이, 종래에 널리 사용되는 하이드라진 및 포름아미딘설핀산을 이용하여 환원된 그래핀 산화물을 제조하는 것과 비교하여, 환원된 그래핀 산화물의 탄소 함량을 최대화시키고, 산소 함량을 최소화시키는 효율적인 방법임을 알 수 있다. That is, the production of reduced graphene oxide using a ball milling process according to an embodiment of the present invention is superior to the production of reduced graphene oxide using hydrazine and formamidinesulfonic acid, which are conventionally widely used , It can be seen that it is an efficient method of maximizing the carbon content of the reduced graphene oxide and minimizing the oxygen content.
도 9는 은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따라 제조된 환원된 그래핀 산화물들의 면 저항을 측정한 것이다. FIG. 9 is a graph showing the sheet resistance of reduced graphene oxides prepared according to Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들의 면 저항을 측정하였다. 측정 결과, 그래핀 산화물, 제1 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물, 제2 비교 예에 따른 환원된 그래핀 산화물, 및 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물 순서로 면 저항이 낮은 것으로 측정되었다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 환원된 그래핀 산화물은, 제1 및 제2 비교 예들에 따른 환원된 그래핀 산화물들과 비교하여, 현저하게 낮은 면 저항을 갖는 것으로 측정되었다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 볼 밀링 공정을 이용하여 제조된 환원된 그래핀 산화물이, 종래에 널리 사용되는 하이드라진 및 포름아미딘설핀산을 이용하여 제조된 환원된 그래핀 산화물과 비교하여, 높은 결정성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 9, the surface resistivity of the reduced graphene oxides according to Examples and Comparative Examples of the present invention was measured. As a result of measurement, graphene oxide, the reduced graphene oxide according to the first comparative example, the reduced graphene oxide according to the second comparative example, and the reduced graphene oxide according to the embodiment of the present invention, Respectively. In particular, the reduced graphene oxide according to an embodiment of the present invention was measured to have a significantly lower sheet resistance compared to the reduced graphene oxides according to the first and second comparative examples. That is, according to the embodiment of the present invention, the reduced graphene oxide produced by the ball milling process is superior to the reduced graphene oxide produced by using hydrazine and formamidinesulfonic acid, which are conventionally widely used, It can be confirmed that it has crystallinity.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (11)
상기 그래핀 산화물을 금속과 혼합하는 단계;
상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링(ball milling)하여, 환원된 그래핀 산화물, 및 금속 산화물을 포함하는 복합체를 형성하는 단계; 및
상기 복합체로부터 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
Preparing graphene oxide;
Mixing the graphene oxide with a metal;
Ball milling the graphene oxide and the metal to form a composite comprising reduced graphene oxide and a metal oxide; And
And removing the metal oxide from the composite to extract the reduced graphene oxide.
상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는 건식 공정으로 수행되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite is performed in a dry process.
상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는, 상온에서 수행되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite is performed at ambient temperature.
상기 복합체로부터 상기 금속 산화물을 제거하여, 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계는,
상기 복합체에 용액을 제공하여, 상기 금속 산화물을 용해시키는 단계; 및
상기 용액으로부터 상기 환원된 그래핀 산화물을 추출하는 단계를 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of removing the metal oxide from the composite and extracting the reduced graphene oxide comprises:
Providing a solution in the composite to dissolve the metal oxide; And
And extracting the reduced graphene oxide from the solution.
상기 복합체는, 상기 그래핀 산화물에 포함된 산소에 의해 산화되지 않고 잔존된 상기 금속을 더 포함하고,
상기 복합체에 포함된 상기 잔존된 금속은 상기 용액에 용해되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the composite further comprises the metal remaining unoxidized by oxygen contained in the graphene oxide,
Wherein the remaining metal contained in the composite is dissolved in the solution.
상기 환원된 그래핀 산화물의 X선 회절 분석 결과, (002) 면의 회절 피크(peak)가 26도 이상에 관찰되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
X-ray diffraction analysis of the reduced graphene oxide shows that a diffraction peak of the (002) plane is observed at 26 degrees or more.
상기 환원된 그래핀 산화물의 탄소의 함량이 98wt% 이상인 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reduced graphene oxide has a carbon content of 98 wt% or more.
상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 금속이 상기 그래핀 산화물을 환원시키는 과정에서, 상기 금속으로부터 상기 환원된 그래핀 산화물로 전자가 이동하여, 상기 환원된 그래핀 산화물의 결정성이 향상되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein electrons move from the metal to the reduced graphene oxide in the process of ball milling the graphene oxide and the metal to reduce the graphene oxide to reduce the crystallinity of the reduced graphene oxide ≪ / RTI > wherein the improved graphene oxide is improved.
상기 그래핀 산화물 및 상기 금속을 볼 밀링하여, 상기 복합체를 제조하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of ball milling the graphene oxide and the metal to produce the composite comprises performing in an inert gas atmosphere.
상기 금속은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 또는 니켈(Ni) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 환원된 그래핀 산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The metal may be at least one selected from the group consisting of Mg, Al, Zn, Li, Na, Ca, Ti, Fe, Cr, (Mn), cobalt (Co), or nickel (Ni).
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Families Citing this family (2)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040137327A1 (en) | 2003-01-13 | 2004-07-15 | Gross Karl J. | Synthesis of carbon/silicon composites |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
2014
- 2014-09-22 KR KR1020140125979A patent/KR101655535B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040137327A1 (en) | 2003-01-13 | 2004-07-15 | Gross Karl J. | Synthesis of carbon/silicon composites |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| D. W. Chang et al. Carbon. 2014, Vol. 77, pp. 501-507 (2014.06.02.)* |
| S. Hafiz et al. Sensors and Actuators B. 2014, Vol. 193, pp. 692-700 (2013.12.12.)* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160035162A (en) | 2016-03-31 |
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