KR101664952B1 - Functional substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 기판 및 이를 이용한 중금속 흡착 기판에 관한 것이다. 상기 기능성 기판은 특정 코팅층들을 채용하여 우수한 기계적 물성 및 중금속에 대한 우수한 흡착 성능을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 기판을 이용하면, 해양 중금속 오염 문제 등을 효과적으로 해결할 수 있는 중금속 흡착 기판을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. The present invention relates to a functional substrate and a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate. The functional substrate employs specific coating layers to exhibit excellent mechanical properties and excellent adsorption performance against heavy metals. Accordingly, when the functional substrate is used, it is expected that it will be possible to provide a heavy metal adsorption substrate capable of effectively solving the marine heavy metal contamination problem and the like.
Description
본 발명은 우수한 기계적 강도를 가지며, 중금속에 대하여 우수한 흡착력을 보이는 기능성 기판과 상기 기능성 기판을 이용한 중금속 흡착 기판에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a functional substrate having excellent mechanical strength and excellent adsorption power against heavy metals, and a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate.
그래핀(graphene)은 sp2 탄소원자들이 벌집 격자를 이룬 형태의 2차원 나노 시트를 의미한다. 이러한 그래핀은 소듐 몬트모릴로나이트(Sodium Montmorillonite; Na-MMT), 락테이트 탈수소효소(Lactate dehydrogenase; LDH), 카본 나노튜브(Carbon nanotube; CNT), 카본 나노파이버(Carbon nanofiber; CNF) 또는 팽창 흑연(expanded graphite; EG) 등과 같은 종래 나노 크기의 첨가제와 비교하여 더욱 넓은 표면적을 가지며, 기계적 강도, 열적 및 전기적 특성이 매우 우수하고, 유연하며 투명하다는 장점을 갖는다. 따라서, 그래핀을 이용하여 신소재를 개발하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 최근에는 그래핀을 수지에 충전시켜 전도성 및 기계적 강도를 향상시켜 기능성 고분자를 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
Graphene refers to a two-dimensional nanosheet in which the sp2 carbon atoms form a honeycomb lattice. Such graphene can be produced by a variety of methods including sodium montmorillonite (Na-MMT), lactate dehydrogenase (LDH), carbon nanotube (CNT), carbon nanofiber (CNF) Has a larger surface area as compared with conventional nano-sized additives such as expanded graphite (EG), etc., and has an advantage of being excellent in mechanical strength, thermal and electrical properties, and being flexible and transparent. Therefore, much research has been conducted to develop a new material using graphene. In recent years, studies have been made actively to develop functional polymers by charging the graphene into a resin to improve conductivity and mechanical strength.
본 발명은 우수한 기계적 강도를 가지며, 중금속에 대하여 우수한 흡착력을 보이는 기능성 기판을 제공한다. The present invention provides a functional substrate having excellent mechanical strength and exhibiting excellent adsorption power against heavy metals.
또한, 본 발명은 상기 기능성 기판을 이용한 중금속 흡착 기판을 제공한다.
The present invention also provides a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate.
발명의 일 구현예에 따르면, 기판; 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물의 반응물을 포함하고, 상기 기판의 적어도 일부에 형성되는 유기층; 및 산화그래핀을 포함하며, 상기 유기층의 적어도 일부에 형성되는 산화그래핀의 코팅층을 포함하는 기능성 기판이 제공된다. According to an embodiment of the invention, there is provided a lithographic apparatus comprising: a substrate; An organic layer comprising a reactant of an organic compound of catechol or catecholamine series and formed on at least a part of the substrate; And a coating layer of oxidized graphene formed on at least a part of the organic layer.
상기 기판의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 일 예로 메탈 메쉬 기판이 사용될 수 있다. 또한, 상기 유기층은 폴리도파민, 폴리노르에피네프린, 폴리에피네프린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 유기 화합물의 반응물을 포함할 수 있다.The type of the substrate is not particularly limited, but a metal mesh substrate can be used as an example. In addition, the organic layer may comprise a reactant of an organic compound selected from the group consisting of polydodamine, polyneophenephrine, polyepinphrine, and mixtures thereof.
한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 기판의 존재 하에 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물을 반응시켜 유기층을 형성하는 단계; 및 상기 유기층이 형성된 기판에 산화 그래핀의 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 기능성 기판의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: reacting a catechol or catecholamine-based organic compound in the presence of a substrate to form an organic layer; And forming a coating layer of an oxide graphene on the substrate on which the organic layer is formed.
상기 유기층을 형성하는 단계는 염기성 pH 조건의 버퍼 용액에 기판을 침지시키고, 상기 버퍼 용액에 카테콜 또는 카테콜 아민 계열의 유기 화합물을 첨가하여 수행될 수 있다. The step of forming the organic layer may be performed by immersing the substrate in a buffer solution of a basic pH condition and adding catechol or catecholamine-based organic compounds to the buffer solution.
또한, 상기 산화그래핀의 코팅층을 형성하는 단계는 산화그래핀이 포함된 용액에 유기층이 형성된 기판을 침지 및 인출하는 딥 코팅 공정으로 수행될 수 있다. In addition, the step of forming the coating layer of the graphene oxide may be performed by a dip coating process of immersing and withdrawing the substrate having the organic layer formed thereon in the solution containing the graphene oxide.
한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 기판을 이용한 중금속 흡착 기판이 제공된다.
According to another embodiment of the present invention, a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate is provided.
발명의 일 구현예에 따른 기능성 기판은 특정 코팅층들을 채용하여 우수한 기계적 물성 및 중금속에 대한 우수한 흡착 성능을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 기판을 이용하면, 해양 중금속 오염 문제 등을 효과적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
The functional substrate according to one embodiment of the present invention employs specific coating layers to exhibit excellent mechanical properties and excellent adsorption performance against heavy metals. Accordingly, the use of the functional substrate is expected to effectively solve the marine heavy metal contamination problem.
도 1은 실시예 1에서 제조한 기능성 기판의 SEM 이미지이다.
도 2는 비교예 1에서 제조한 기능성 기판의 SEM 이미지이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 기능성 기판의 시간에 따른 중금속 흡착 성능을 보여주는 그래프이다. 1 is an SEM image of the functional substrate prepared in Example 1. Fig.
2 is an SEM image of the functional substrate prepared in Comparative Example 1. Fig.
3 is a graph showing the heavy metal adsorption performance of the functional substrate of Example 1 and Comparative Example 1 with time.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 기능성 기판, 이의 제조 방법과 상기 기능성 기판을 이용한 중금속 흡착 기판 등에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a functional substrate according to a specific embodiment of the present invention, a method of manufacturing the same, and a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate will be described.
발명의 일 구현예에 따르면, 기판; 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물의 반응물을 포함하고, 상기 기판의 적어도 일부에 형성되는 유기층; 및 산화그래핀을 포함하며, 상기 유기층의 적어도 일부에 형성되는 산화그래핀의 코팅층을 포함하는 기능성 기판이 제공된다. According to an embodiment of the invention, there is provided a lithographic apparatus comprising: a substrate; An organic layer comprising a reactant of an organic compound of catechol or catecholamine series and formed on at least a part of the substrate; And a coating layer of oxidized graphene formed on at least a part of the organic layer.
상기 유기층은 유리, 플라스틱 및 금속과 같이 다양한 종류의 기판에 코팅이 가능한 것이 확인되어, 상기 기판으로는 다양한 분야에 사용되는 기판이 사용될 수 있다. 이로써, 다양한 분야에 향상된 기계적 강도, 열 및 전기적 특성이 변화된 기판을 제공할 수 있다. 또한, 상기 기판으로 기존에 알려진 기술 분야에 사용되는 기판 외의 다른 기판을 적용하여 새로운 용도의 기능성 기판을 제공할 수도 있다. 일 예로, 후술하는 바와 같이 상기 기능성 기판은 상기 유기층 및 산화그래핀의 코팅층에 의하여 중금속에 대해 우수한 흡착 성능을 보인다. 따라서, 상기 기판으로 메탈 메쉬 기판을 사용하면, 메쉬에 의하여 물은 통과되고 물에 용해된 중금속을 흡착할 수 있는 중금속 흡착 기판을 제공할 수 있다. 그러나, 상기 기판의 종류가 이에 한정되는 것은 아니고, 기능성 기판의 용도에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 기능성 기판을 중금속 제거 용도이더라도 메탈 메쉬 외의 기판을 사용할 수 있다.It is confirmed that the organic layer can be coated on various kinds of substrates such as glass, plastic and metal, and the substrate used in various fields can be used as the substrate. This makes it possible to provide a substrate in which various mechanical strength, thermal and electrical characteristics are changed in various fields. In addition, a substrate for a new purpose may be provided by applying a substrate other than the substrate used in the known technical fields to the substrate. For example, as will be described later, the functional substrate exhibits excellent adsorption performance with respect to heavy metals due to the coating layer of the organic layer and the graphene oxide. Accordingly, when the metal mesh substrate is used as the substrate, it is possible to provide a heavy metal adsorbing substrate capable of adsorbing heavy metals dissolved in water through water passing through the mesh. However, the type of the substrate is not limited thereto, and it can be appropriately adjusted according to the use of the functional substrate, and a substrate other than the metal mesh can be used even if the functional substrate is used for removing heavy metals.
상기 기판의 적어도 일부에는 유기층이 형성된다. 상기 유기층은 기판의 전면에 형성되는 것이 기판에 목적하는 기능을 부여하는 측면에서 유리하다. An organic layer is formed on at least a part of the substrate. The organic layer is advantageously formed on the entire surface of the substrate in terms of giving a desired function to the substrate.
상기 유기층은 기판과 산화그래핀의 코팅층 간의 계면 접착력을 향상시켜 기능성 기판의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유기층은 산화그래핀의 코팅층과 조합되어 중금속에 대한 우수한 흡착 성질을 나타낼 수 있다. The organic layer improves the interfacial adhesion between the substrate and the coating layer of the graphene oxide, thereby further improving the mechanical strength of the functional substrate. In addition, the organic layer may exhibit excellent adsorption properties to heavy metals in combination with the coating layer of the oxidized graphene.
이러한 유기층은 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물의 반응물을 포함한다. 상기 카테콜아민 계열의 유기 화합물은 카테콜에 결합된 측쇄에 아민기가 포함된 구조를 가진다. 이러한 카테콜아민 계열의 유기 화합물에는 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine) 등이 있을 수 있다. 상기 유기 화합물들은 염기성 pH 조건에서 카테콜 그룹의 산화에 의해 유기 화합물들이 서로 결합된 반응물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 상기 유기 화합물에 속하는 도파민은 약 8 내지 9의 pH 조건에서 카테콜 그룹의 산화에 의해 도파민이 서로 결합된 폴리도파민을 형성할 수 있다(Polymer Science and Technology Vol. 23, No. 4, pp 396-406). 따라서, 상기 유기층은 폴리도파민(polydopamine), 폴리노르에피네프린(polynorepinephrine), 폴리에피네프린(polyepinephrine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 유기 화합물의 반응물을 포함할 수 있다.Such organic layers include reactants of catechol or catecholamine-based organic compounds. The catecholamine-based organic compound has a structure in which an amine group is contained in the side chain bonded to the catechol. Such catecholamine-based organic compounds may include dopamine, norepinephrine, epinephrine, and the like. The organic compounds are known to form reactants in which organic compounds are bonded to each other by oxidation of the catechol group under basic pH conditions. For example, dopamine belonging to the organic compound can form a polypodamine in which dopamine is bonded to each other by oxidation of the catechol group at a pH of about 8 to 9 (Polymer Science and Technology Vol. 23, No. 4 , pp 396-406). Thus, the organic layer may comprise a reactant of an organic compound selected from the group consisting of polydopamine, polynorepinephrine, polyepinephrine, and mixtures thereof.
상기 유기층의 적어도 일부에는 산화그래핀의 코팅층이 형성된다. 상기 산화그래핀의 코팅층도 유기층과 같이 유기층의 전면에 형성되는 것이 기판에 목적하는 기능을 최대로 부여할 수 있다는 점에서 유리하나, 목적하는 기능에 따라 형성 면적은 조절될 수 있다. A coating layer of an oxidized graphene is formed on at least a part of the organic layer. Although the coating layer of the oxidized graphene is formed on the entire surface of the organic layer like the organic layer, it is advantageous in that the desired function can be maximally given to the substrate, but the formed area can be controlled according to the desired function.
상기 산화그래핀의 코팅층은 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 방법에 의하여 제조된 산화그래핀을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 후술하는 실시예와 같이 modified hummers method에 의하여 제조된 산화그래핀을 이용하여 산화그래핀의 코팅층을 형성할 수 있다.The coating layer of the oxidized graphene may be formed using the oxidized graphene produced by a method known in the art. For example, a graphene oxide coating layer can be formed using the oxidized graphene produced by the modified hummers method as in the following embodiments.
상기 산화그래핀의 코팅층은 기능성 기판에 우수한 기계적 강도, 열 및 전기적 특성 및 중금속 흡착 성질을 부여할 수 있다. The coating layer of the graphene oxide can impart excellent mechanical strength, thermal and electrical properties, and heavy metal adsorption properties to the functional substrate.
상기 기판 상에 형성되는 유기층 및 산화그래핀의 코팅층은 목적하는 용도에 따라 적절한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기능성 기판은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 채용하는 임의의 층을 더 포함할 수 있다. The organic layer and the coating layer of the oxide graphene formed on the substrate may be formed to have appropriate thicknesses according to the intended use. In addition, the functional substrate may further include any layer that is typically employed in the technical field of the present invention.
한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 기판의 제조 방법이 제공된다. 구체적으로, 상기 기능성 기판의 제조 방법은 기판의 존재 하에 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물을 반응시켜 유기층을 형성하는 단계; 및 상기 유기층이 형성된 기판에 산화그래핀의 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing the functional substrate. Specifically, the method of manufacturing a functional substrate includes: forming an organic layer by reacting catechol or a catecholamine-based organic compound in the presence of a substrate; And forming a coating layer of an oxide graphene on the substrate having the organic layer formed thereon.
상기 유기층을 형성하는 단계에서는 버퍼 용액에 기판을 침지시킨 후, 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물을 첨가하여 기판에 유기층을 제조할 수 있다. In the step of forming the organic layer, the organic layer may be formed on the substrate by immersing the substrate in the buffer solution and adding an organic compound of catechol or catecholamine series.
상기 버퍼 용액은 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물이 반응할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 버퍼 용액은 카테콜 또는 카테콜 아민 계열의 유기 화합물이 반응할 수 있도록 특정 pH를 가지도록 제조될 수 있다. 일 예로, 상기 버퍼 용액은 염기성 pH 조건으로, 약 7 내지 10의 pH 혹은 8 내지 9의 pH를 가지도록 제조되어, 상기 유기 화합물이 반응할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. The buffer solution may provide an environment in which catechol or catecholamine-based organic compounds can react. Specifically, the buffer solution may be prepared to have a specific pH so that catechol or catecholamine-based organic compounds can react. As an example, the buffer solution may be prepared to have a pH of about 7 to 10 or a pH of 8 to 9 under basic pH conditions to provide an environment in which the organic compound can react.
상기 버퍼 용액은 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 다양한 산과 염기를 혼합하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 버퍼 용액에 1종 이상의 유기 용매를 배합하여, 이후 첨가되는 유기 화합물의 용해도 등을 증가시킬 수 있다. The buffer solution may be prepared by mixing various acids and bases known in the art. In addition, the buffer solution may be mixed with at least one organic solvent to increase the solubility and the like of the organic compound to be added thereafter.
상기와 같이 버퍼 용액이 준비되면 버퍼 용액에 기판을 투입할 수 있다. 상기 버퍼 용액에 투입되는 기판은 전술한 바와 같이 다양한 분야에서 활용되는 기판일 수 있다. When the buffer solution is prepared as described above, the substrate can be charged into the buffer solution. The substrate to be charged into the buffer solution may be a substrate utilized in various fields as described above.
이렇게 버퍼 용액에 기판이 침지시킨 후, 버퍼 용액에 카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물을 투입할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 화합물은 전술한 바와 같이 카테콜, 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린 또는 이들의 혼합물일 수 있다. After the substrate is immersed in the buffer solution, catechol or catecholamine-based organic compounds can be added to the buffer solution. Specifically, the organic compound may be catechol, dopamine, norepinephrine, epinephrine or a mixture thereof as described above.
상기 유기 화합물의 함량은 제조하고자 하는 기판의 크기 및 유기층의 두께 등에 따라 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 유기 화합물은 1mg/L 내지 3mg/L 혹은 2mg/L 내지 3mg/L의 농도로 버퍼 용액에 첨가될 수 있다. 이러한 범위 내에서 기판과 산화그래핀 코팅층 간의 계면 결합력을 향상시키고, 우수한 중금속 흡착 성능을 나타낼 수 있다. The content of the organic compound can be controlled according to the size of the substrate to be manufactured, the thickness of the organic layer, and the like. For example, the organic compound may be added to the buffer solution at a concentration of 1 mg / L to 3 mg / L or 2 mg / L to 3 mg / L. Within this range, the interfacial bonding force between the substrate and the oxide graphene coating layer can be improved and excellent heavy metal adsorption performance can be exhibited.
상기 기판이 침지된 버퍼 용액에 유기 화합물이 투입되면, 유기 화합물이 반응하여 기판 상에 유기층이 형성될 수 있다. When an organic compound is added to the buffer solution in which the substrate is immersed, an organic compound reacts to form an organic layer on the substrate.
이어서, 산화그래핀의 코팅층을 형성하는 단계에서는 유기층이 형성된 기판의 유기층의 적어도 일부에 산화그래핀의 코팅층이 형성된 기판을 제조할 수 있다. Subsequently, in the step of forming a coating layer of the graphene oxide, a substrate having a coating layer of an oxidized graphene formed on at least a part of the organic layer of the substrate on which the organic layer is formed can be produced.
일 예로, 산화그래핀이 포함된 용액에 유기층이 형성된 기판을 침지 및 인출하는 딥 코팅 공정(dip-coating process)으로 유기층의 적어도 일부에 산화그래핀의 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 산화그래핀의 코팅층을 형성 방법으로 딥 코팅 공정을 채용하면, 기판의 재질이나 형태에 상관 없이, 즉 기판의 종류에 관계 없이, 균일한 산화그래핀의 코팅층을 형성할 수 있으며, 산화그래핀이 포함된 용액의 손실을 최소화할 수 있다. For example, a coating layer of the oxide graphene can be formed on at least a part of the organic layer by a dip-coating process of immersing and drawing a substrate having an organic layer formed thereon in a solution containing the graphene oxide. When a dip coating process is employed as a method of forming the coating layer of the graphene oxide, a uniform coating layer of graphene oxide can be formed regardless of the material and the shape of the substrate, that is, regardless of the type of the substrate, Thereby minimizing the loss of the contained solution.
상기 산화그래핀이 포함된 용액에서 산화그래핀의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 1mg/L 내지 10mg/L 혹은 1mg/L 내지 5mg/L의 농도로 사용되어 우수한 기계적 강도 및 중금속 흡착 성능을 나타내는 기능성 기판을 제공할 수 있다. The concentration of the oxidized graphene in the solution containing the oxidized graphene is not particularly limited. For example, the concentration of the oxidized graphene is in the range of 1 mg / L to 10 mg / L or 1 mg / L to 5 mg / L, It is possible to provide a functional substrate exhibiting performance.
상기 기능성 기판의 제조 방법은 상술한 단계 외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 채용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산화그래핀의 코팅층을 형성하는 단계 이후에 기능성 기판을 건조하는 단계 등을 추가로 채용할 수 있다. 상기 기능성 기판을 건조하는 단계는, 예를 들면, 40 내지 150℃의 온도에서 약 1 분 내지 48 시간 동안 혹은 약 30 분 내지 24 시간 동안 기능성 기판을 건조할 수 있다. In addition to the steps described above, the method of manufacturing a functional substrate may further include a step that is commonly employed in the art to which the present invention pertains. For example, a step of drying the functional substrate after the step of forming the coating layer of the graphene oxide may be further employed. The step of drying the functional substrate can be performed, for example, at a temperature of 40 to 150 DEG C for about 1 minute to 48 hours or for about 30 minutes to 24 hours.
한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 기판을 이용한 중금속 흡착 기판이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a heavy metal adsorption substrate using the functional substrate is provided.
상기 기능성 기판은 유기층 및 산화그래핀의 코팅층을 채용하여 중금속에 대하여 우수한 흡착 성질을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 기판을 중금속 흡착 기판으로 이용할 경우 해양 중금속 오염 문제를 효율적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
The functional substrate may exhibit excellent adsorption properties to heavy metals by employing a coating layer of an organic layer and an oxide graphene. Accordingly, when the functional substrate is used as a heavy metal adsorbing substrate, it is expected that the problem of marine heavy metal contamination can be effectively solved.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. However, this is provided as an example of the invention, and the scope of the invention is not limited thereto in any sense.
실시예Example 1: One: 폴리도파민Polydopamine 및 And 산화그래핀이Oxidized graphene 코팅된 기판의 제조 Manufacture of coated substrate
pH가 8 내지 9인 10M의 Tris(2-amino-2-hydroxymethyl-propane-1,3-diol)-HCl 버퍼 용액을 준비하고, 상기 버퍼 용액을 메탄올과 1:1의 비율로 혼합하였다.A 10 M Tris (2-amino-2-hydroxymethyl-propane-1,3-diol) -HCl buffer solution having a pH of 8 to 9 was prepared and the buffer solution was mixed with methanol at a ratio of 1: 1.
그리고, 상기 혼합 용액에 메탈 메쉬(metal mesh)를 침지시켰다. 이어서, 상기 혼합 용액에 도파민을 2mg/L의 농도로 용해시켜 폴리도파민을 생성시킴으로써, 상기 폴리도파민이 코팅된 메탈 메쉬를 얻었다. Then, a metal mesh was immersed in the mixed solution. Subsequently, dopamine was dissolved in the mixed solution at a concentration of 2 mg / L to produce polydopamine, thereby obtaining the metal mesh coated with the above-mentioned polydodamine.
한편, modified hummers method를 이용하여 산화그래핀을 제조하고, 상기 산화그래핀을 2mg/L의 농도로 용해시킨 용액을 준비하였다. 그리고, 상기에서 제조한 폴리도파민이 코팅된 메탈 메쉬를 상기 산화그래핀의 용액에 침지시키고 인출하는 딥 코팅 공정을 수행하였다. 상기 딥 코팅 공정을 약 1 내지 3회 정도 반복하여 메탈 메쉬에 폴리도파민 및 산화그래핀이 코팅된 기능성 기판을 얻었다. 그리고, 상기 기능성 기판을 약 130℃의 오븐에서 약 2 시간 동안 건조시켰다. On the other hand, a modified hummers method was used to prepare oxidized graphene, and a solution prepared by dissolving the graphene oxide at a concentration of 2 mg / L was prepared. Then, a dip coating process was performed in which the metal mesh coated with the above-prepared polydodamine was immersed in the solution of the oxidized graphene and drawn out. The dip coating process was repeated about 1 to 3 times to obtain a functional substrate having a metal mesh coated with polydodamine and oxidized graphene. Then, the functional substrate was dried in an oven at about 130 캜 for about 2 hours.
상기 실시예 1에서 제조한 기능성 기판의 SEM (scanning electron microscope) 이미지는 도 1에 나타내었다.
An SEM (scanning electron microscope) image of the functional substrate prepared in Example 1 is shown in FIG.
비교예Comparative Example 1: One: 산화그래핀이Oxidized graphene 코팅된 기판의 제조 Manufacture of coated substrate
상기 실시예 1에서 상기 폴리도파민이 코팅된 메탈 메쉬 대신 코팅되지 않은 메탈 메쉬를 산화그래핀의 용액에 침지시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 산화그래핀이 코팅된 기판을 제조하였다. In Example 1, a substrate coated with an oxidized graphene was prepared in the same manner as in Example 1 except that the metal mesh coated with polydodamine was immersed in a solution of oxidized graphene.
상기 비교예 1에서 제조한 기능성 기판의 SEM (scanning electron microscope) 이미지는 도 2에 나타내었다.
An SEM (scanning electron microscope) image of the functional substrate prepared in Comparative Example 1 is shown in FIG.
시험예Test Example : 기능성 기판의 중금속 흡착 성능 평가: Performance Evaluation of Heavy Metal Adsorption on Functional Substrate
2 개의 용기에 중금속 이온으로 구리 이온이 3.5ppm의 함량으로 포함된 혼합물을 담고, 각각의 용기에 실시예 1 및 비교예 1의 기능성 기판을 첨가하였다. 이후, 시간에 따른 구리 이온의 농도를 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. A mixture in which two containers contained heavy metal ions and copper ions in an amount of 3.5 ppm, and the functional substrates of Example 1 and Comparative Example 1 were added to the respective containers. Thereafter, the concentration of copper ions was measured with time, and the results are shown in FIG.
도 3을 참조하면, 비교예 1의 기능성 기판을 담근 용기에서는 30분 경과 후 구리 이온의 농도가 3.41ppm이고, 360분 경과 후 구리 이온의 농도가 3.08ppm 이었으나, 실시예 1의 기능성 기판을 담근 용기에서는 30분 경과 후 구리 이온의 농도가 3.19ppm이었다. 또한, 실시예 1의 기능성 기판을 담근 용기에서는 360분 경과 후 구리 이온의 농도가 2.67ppm로 나타났다. 이로써, 본 발명의 일 구현예에 따라 폴리도파민 및 산화그래핀이 기능성 기판은 산화그래핀만 기능성 기판 대비 우수한 중금속 흡착 능력을 가지는 것이 확인된다.
Referring to FIG. 3, in the container in which the functional substrate of Comparative Example 1 was immersed, the copper ion concentration was 3.41 ppm after 30 minutes, and the copper ion concentration after 3.0 minutes was 3.08 ppm. However, After 30 minutes, the concentration of copper ion in the container was 3.19 ppm. In the container in which the functional substrate of Example 1 was immersed, the concentration of copper ion was 2.67 ppm after 360 minutes passed. Thus, according to one embodiment of the present invention, it is confirmed that the functionalized substrate of polypodamine and oxidized graphene has an excellent heavy metal adsorption ability as compared to the functionalized graphene alone.
Claims (7)
카테콜 또는 카테콜아민 계열의 유기 화합물의 반응물로서, 폴리도파민(polydopamine), 폴리노르에피네프린(polynorepinephrine), 폴리에피네프린(polyepinephrine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 반응물을 포함하고, 상기 메탈 메쉬 기판의 적어도 일부에 형성되는 유기층; 및
산화그래핀을 포함하며, 상기 유기층의 적어도 일부에 형성되는 산화그래핀의 코팅층을 포함하는 기능성 기판.
Metal mesh substrate;
Claims 1. A reaction product of a catechol or catecholamine based organic compound comprising reactants in the group consisting of polydopamine, polynorepinephrine, polyepinephrine and mixtures thereof, wherein at least a portion of the metal mesh substrate An organic layer formed on the substrate; And
And a coating layer of oxidized graphene formed on at least a part of the organic layer.
상기 유기층이 형성된 기판에 산화 그래핀의 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 기능성 기판의 제조 방법.
Immersing a metal mesh substrate in a buffer solution under basic pH conditions and adding an organic compound of catechol or catecholamine series to the buffer solution to form an organic layer; And
And forming a coating layer of an oxidized graphene on the substrate on which the organic layer is formed.
5. The method of claim 4, wherein forming the coating layer of the graphene oxide is performed by a dip coating process of immersing and withdrawing a substrate having an organic layer formed on a solution containing graphene oxide.
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