KR102298215B1 - Method of preparing highly eletroconductive and porous graphene oxide pater - Google Patents
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Abstract
고전도성과 다공성을 동시에 갖는 그래핀 산화물 종이 제조 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이 제조 방법은 그래핀 산화물 입자가 포함된 그래핀 산화물 분산액을 이용하여 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계와, 상기 그래핀 산화물 종이를 환원하고, 환원된 그래핀 산화물 종이에 금속염을 코팅하는 단계와, 상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이에 다공성이 형성되도록 상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method for preparing graphene oxide paper having high conductivity and porosity at the same time. The graphene oxide paper manufacturing method according to an embodiment includes the steps of preparing graphene oxide paper using a graphene oxide dispersion containing graphene oxide particles, reducing the graphene oxide paper, and reducing graphene oxide and coating the metal salt on the paper, and heat-treating the metal salt-coated graphene oxide paper so that porosity is formed in the metal salt-coated graphene oxide paper.
Description
아래 실시예들은 플렉서블 소자의 전극 또는 소자로 사용이 가능한 높은 전도성, 유연성, 다공성을 동시에 갖는 그래핀 산화물 종이의 제조 방법에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method of manufacturing graphene oxide paper having high conductivity, flexibility, and porosity at the same time that can be used as an electrode or device of a flexible device.
그래핀 종이는 우수한 전기 전도성, 열전도성, 유연성 등을 동시에 갖기 때문에, 플렉서블 전극뿐만 아니라 플렉서블 에너지 소자의 전극, 가스 및 바이오 센서, 액추에이터, 멤브레인 등 다양한 분야의 소재로 사용이 가능하다. 하지만, 스카치 테이프를 이용한 기계적 분리법, 화학 증기 증착법, 에피 성장법 등의 기존 그래핀 필름 제조 방식을 이용하여 그래핀 종이를 제작하기에는 소재 합성이 어렵고, 대량 생산이 불가능하며, 고가의 장비 등을 필요로 하는 등의 단점을 갖는다.Since graphene paper has excellent electrical conductivity, thermal conductivity, flexibility, etc. at the same time, it can be used as a material in various fields such as electrodes of flexible energy devices, gas and biosensors, actuators, and membranes as well as flexible electrodes. However, material synthesis is difficult, mass production is impossible, and expensive equipment is required to produce graphene paper using existing graphene film manufacturing methods such as mechanical separation using scotch tape, chemical vapor deposition, and epitaxial growth. It has disadvantages such as
환원 그래핀 산화물 종이는 그래핀 산화물 분산액을 합성하여 건조 및 필터링 등으로 비교적 쉽게 제작이 가능하고, 저렴한 가격으로 제작이 가능한다. 게다가, 다양한 환원법을 통해서 그래핀 종이의 표면 특성 및 물성 조절이 가능하다. 하지만, 표면에 형성된 다수의 결점들로 인한 낮은 전기 전도도에 의해 플렉서블 전극으로의 사용은 여전히 어렵다.Reduced graphene oxide paper can be produced relatively easily by synthesizing a graphene oxide dispersion by drying and filtering, and can be produced at a low price. In addition, it is possible to control the surface properties and physical properties of graphene paper through various reduction methods. However, it is still difficult to use as a flexible electrode due to low electrical conductivity due to a number of defects formed on the surface.
실시예들은 높은 다공성과 높은 전기 전도성을 동시에 갖는 그래핀 산화물 종이를 제조하는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments may provide a technique for producing graphene oxide paper having high porosity and high electrical conductivity at the same time.
일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이 제조 방법은 그래핀 산화물 입자가 포함된 그래핀 산화물 분산액을 이용하여 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계와, 상기 그래핀 산화물 종이를 환원하고, 환원된 그래핀 산화물 종이에 금속염을 코팅하는 단계와, 상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이에 다공성이 형성되도록 상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계를 포함한다.The graphene oxide paper manufacturing method according to an embodiment includes the steps of preparing graphene oxide paper using a graphene oxide dispersion containing graphene oxide particles, reducing the graphene oxide paper, and reducing graphene oxide and coating the metal salt on the paper, and heat-treating the metal salt-coated graphene oxide paper so that porosity is formed in the metal salt-coated graphene oxide paper.
상기 제조하는 단계는 상기 그래핀 산화물 입자를 고순도 증류수에 첨가하는 단계와, 상기 그래핀 산화물 입자가 첨가된 고순도 증류수를 초음파로 분산하여 상기 그래핀 산화물 분산액을 생성하는 단계와, 상기 그래핀 산화물 분산액을 진공 건조하여 상기 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing step includes the steps of adding the graphene oxide particles to high-purity distilled water, and dispersing the high-purity distilled water to which the graphene oxide particles are added with ultrasonic waves to produce the graphene oxide dispersion, The graphene oxide dispersion may include the step of vacuum-drying to prepare the graphene oxide paper.
상기 그래핀 산화물 분산액에 포함된 그래핀 산화물 입자의 농도는 2mg/ml 내지 10mg/ml 중에서 적어도 하나일 수 있다.The concentration of the graphene oxide particles included in the graphene oxide dispersion may be at least one of 2 mg/ml to 10 mg/ml.
상기 그래핀 산화물 분산액을 진공 건조하여 상기 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계는 상기 그래핀 산화물 분산액을 유리 또는 폴리스틸렌 용기에 옮긴 후, 진공 오븐에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.The step of vacuum drying the graphene oxide dispersion to prepare the graphene oxide paper may include transferring the graphene oxide dispersion to a glass or polystyrene container and then drying the graphene oxide dispersion in a vacuum oven.
상기 코팅하는 단계는 상기 그래핀 산화물 종이를 요오드화 수소산에 담그어 화학적으로 환원하는 단계와, 상기 환원된 그래핀 산화물 종이가 균일화된 그래핀 산화물 종이에 상기 금속염인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.The coating may include chemically reducing the graphene oxide paper by immersing it in hydroiodic acid, and coating the metal nanoparticles as the metal salt on the graphene oxide paper in which the reduced graphene oxide paper is homogenized. can
상기 금속염인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계는 상기 환원된 그래핀 산화물 종이를 일정한 온도 및 압력으로 열압착하여 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이를 생성하는 단계와, 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이를 금속염 수용액에 담근 후, 비활성 가스 조건에서 건조하여 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.The step of coating the metal nanoparticles as the metal salt includes the steps of thermocompression bonding the reduced graphene oxide paper at a constant temperature and pressure to produce the uniformed graphene oxide paper; After immersing in the inert gas conditions, drying in an inert gas condition may include the step of coating the metal nanoparticles on the surface of the homogenized graphene oxide paper.
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계는 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이를 상기 금속염 수용액인 AgNO3 용액에 담근 후, hydroquinone 환원제를 추가하여 반응함으로써, 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.In the step of coating the metal nanoparticles on the surface of the homogenized graphene oxide paper, the homogenized graphene oxide paper is immersed in the metal salt aqueous solution, AgNO 3 , and then reacted by adding a hydroquinone reducing agent. It may include coating the metal nanoparticles on the surface of the pin oxide paper.
상기 온도는 70°C 내지 100°C 중에서 어느 하나이고, 상기 압력은 1M Pa 내지 10M Pa 중에서 어느 하나일 수 있다.The temperature may be any one of 70 °C to 100 °C, and the pressure may be any one of 1 M Pa to 10 M Pa.
상기 금속 나노 입자는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중에서 어느 하나일 수 있다.The metal nanoparticles may be any one of aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and palladium (Pd).
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 코팅된 금속 나노 입자의 크기는 1nm 내지 50nm 중에서 어느 하나일 수 있다.The size of the metal nanoparticles coated on the surface of the homogenized graphene oxide paper may be any one of 1 nm to 50 nm.
상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이의 면저항은 0.1
상기 열처리하는 단계는 비활성 가스 조건에서 상기 금속염 코팅된 그래핀 산화물 종이를 마이크로파 소결하여 상기 금속염인 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The heat treatment may include microwave sintering the metal salt-coated graphene oxide paper under an inert gas condition to heat-treat the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles as the metal salt.
상기 금속염인 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계는 비활성 가스가 충만한 유리 용기에 상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 넣은 후, 마이크로파를 이용하여 소결함으로써, 상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이 전체에 상기 금속 나노 입자가 형성됨과 동시에 다공성이 형성되게 하는 단계를 포함할 수 있다.The step of heat-treating the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles as the metal salt is by putting the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles in a glass container filled with an inert gas, and then sintering using a microwave, so that the metal nano It may include the step of forming the metal nanoparticles on the entire graphene oxide paper coated with the particles and simultaneously forming porosity.
상기 마이크로파의 소결 에너지는 0.1J/cm2 내지 10J/cm2 중에서 어느 하나일 수 있다.The sintering energy of the microwave may be any one of 0.1J/cm2 to 10J/cm2.
상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 및 질소(N2) 중에서 어느 하나일 수 있다.The inert gas may be any one of argon (Ar) and nitrogen (N2).
도 1은 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 실제 구현 예이다.
도 3은 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 표면을 전자 현미경으로 관찰한 사진의 일 예이다.
도 4는 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 단면을 전자 현미경으로 관찰한 사진의 일 예이다.1 is a flowchart for explaining a step of manufacturing graphene oxide paper according to an embodiment.
2 is an actual implementation example of graphene oxide paper according to an embodiment.
3 is an example of a photograph of the surface of the graphene oxide paper observed with an electron microscope according to an embodiment.
4 is an example of a photograph of a cross-section of graphene oxide paper observed with an electron microscope according to an embodiment.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for description purposes only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one element from another element, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, a first element may be named as a second element, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart for explaining a step of manufacturing graphene oxide paper according to an embodiment.
일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이(또는 그래핀 종이)는 열전도성 및 유연성 등 고전도성과 다공성을 갖을 수 있다. 그래핀 산화물 종이는 이런 특성으로 플렉서블 전극뿐만 아니라 플렉서블 에너지 소자의 전극, 가스 및 바이오 센서, 액추에이터, 멤브레인 등 다양한 분야의 소재로 사용될 수 있다. 그래핀 산화물 종이는 다음과 같은 단계들을 통해 제조될 수 있다.The graphene oxide paper (or graphene paper) according to an embodiment may have high conductivity and porosity such as thermal conductivity and flexibility. Due to these characteristics, graphene oxide paper can be used as a material in various fields such as flexible electrodes, electrodes of flexible energy devices, gas and biosensors, actuators, and membranes. Graphene oxide paper can be prepared through the following steps.
단계(110)에서, 그래핀 산화물 분산액을 준비할 수 있다. 예를 들어, 그래핀 산화물 입자를 고순도 증류수에 넣은 후, 초음파로 30분간 분산하여 고농도의 그래핀 산화물 분산액을 준비할 수 있다. 고농도의 그래핀 산화물의 농도는 2mg/mL에서 10mg/mL 범위일 수 있다.In
단계(120)에서, 그래핀 산화물 분산액으로부터 그래핀 산화물 종이를 제조할 수 있다. 준비된 고농도의 그래핀 산화물 분산액을 유리 또는 폴리스틸렌 용기에 옮긴 후, 진공 건조하여 그래핀 산화물 종이를 제조할 수 있다. 예를 들어, 유리 또는 폴리스틸렌 용기에 옮겨진 그래핀 산화물 분산액을 60°C 진공 오븐에서 24시간 건조할 수 있다.In
단계(130)에서, 그래핀 산화물 종이를 화학적으로 환원할 수 있다. 예를 들어, 그래핀 산화물 종이를 요오드화 수소산에 20분간 담구어, 화학적 환원할 수 있다. 이때, 환원된 그래핀 산화물 종이는 부분적으로 팽창될 수 있다.In
단계(140)에서, 환원된 그래핀 산화물 종이를 균일화할 수 있다. 예를 들어, 균일화는 열압착을 통해 수행될 수 있다. 부분적으로 팽창된 환원된 그래핀 산화물 종이를 균일화하기 위해 일정한 온도와 압력으로 1시간 동안 열압착할 수 있다. 온도는 열압착시 가해지는 온도일 수 있다. 온도의 범위는 70°C에서 100°C 범위일 수 있다. 압력은 열압착시 가해지는 압력일 수 있다. 압력의 범위는 1M Pa에서 10M Pa 범위(대략 0.1톤 내지 2.5톤)일 수 있다.In
단계(150)에서, 균일화된 그래핀 산화물 종이에 금속염인 금속 나노 입자를 코팅할 수 있다. 금속 나노 입자는 금속 박막으로, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중에서 어느 하나일 수 있다.In
예를 들어, 균일화된 그래핀 산화물 종이를 금속염 수용액에 10분간 담근 후 비활성 가스 조건에서 건조하여 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면(예를 들어, 균일화된 그래핀 산화물 종이의 기능성 그룹)에 금속 나노 입자를 코팅할 수 있다. 비활성 가스는 아르곤(Ar) 및 질소(N2) 중에서 어느 하나일 수 있다.For example, after immersing the homogenized graphene oxide paper in an aqueous metal salt solution for 10 minutes, it is dried under an inert gas condition, and the metal nano The particles can be coated. The inert gas may be any one of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ).
구체적으로, 균일화된 그래핀 산화물 종이를 11.7mM AgNO3 50 ml 용액에 담군 후, 45.4mM hydroquinone 환원제 50ml를 추가하여 10분간 반응함으로써 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 금속 나노 입자가 코팅(또는 형성)될 수 있다.Specifically, after immersing the homogenized graphene oxide paper in 50 ml of 11.7 mM AgNO 3 solution, 50 ml of 45.4 mM hydroquinone reducing agent is added and reacted for 10 minutes, whereby metal nanoparticles are coated (or formed) on the surface of the homogenized graphene oxide paper. ) can be
균일화된 그래핀 산화물 종이인 환원 그래핀 산화물 종이의 표면에 코팅된 금속 나노 입자의 크기의 범위는 1nm에서 50nm 범위일 수 있다. 금속 나노 입자가 코팅된 환원 그래핀 산화물 종이의 면저항의 범위는 0.1
단계(160)에서, 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 종이를 열처리할 수 있다. 열처리는 마이크로 소결 공정을 통해 수행될 수 있다.In
금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 마이크로파 용기에 넣은 후, 비활성 가스 조건에서 마이크로파 소결 공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 비활성 가스가 충진된 유리 용기에 넣고, 200W 에너지의 마이크로파를 이용하여 광을 쪼여 10분간 소결할 수 있다. 마이크로파의 소결 에너지는 0.1J/cm2에서 10J/cm2 범위일 수 있다. 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이에 열처리를 함으로써, 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이에 전체적으로 다공성이 형성될 수 있다.After putting graphene oxide paper coated with metal nanoparticles into a microwave container, a microwave sintering process may be performed under inert gas conditions. Specifically, graphene oxide paper coated with metal nanoparticles may be placed in a glass container filled with an inert gas, and sintered for 10 minutes by irradiating light using a microwave of 200W energy. The sintering energy of microwaves may range from 0.1 J/cm 2 to 10 J/cm 2 . By heat-treating the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles, overall porosity may be formed in the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles.
도 2는 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 실제 구현 예이고, 도 3은 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 표면을 전자 현미경으로 관찰한 사진의 일 예이고, 도 4는 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 종이의 단면을 전자 현미경으로 관찰한 사진의 일 예이다.2 is an example of an actual implementation of the graphene oxide paper according to an embodiment, FIG. 3 is an example of a photograph of the surface of the graphene oxide paper according to an embodiment observed with an electron microscope, and FIG. 4 is an embodiment It is an example of a photograph of observing a cross section of graphene oxide paper according to an electron microscope.
도 1에서 설명된 각 단계를 통해 제조된 그래핀 산화물 종이는 높은 전기 전도도 부여가 가능한 금속 입자 또는 필름이 형성되고 수초 정도의 짧은 시간에 다공성을 부여할 수 있는 마이크로파 소결을 적용하여 에너지 소자 전극으로 사용이 가능한 고품질의 그래핀 산화물 종이일 수 있다.The graphene oxide paper prepared through each step described in FIG. 1 is formed with metal particles or films capable of imparting high electrical conductivity, and microwave sintering that can impart porosity in a short time of a few seconds is applied to form an energy device electrode. It may be a high-quality graphene oxide paper that can be used.
즉, 도 2 내지 도 4의 그래핀 산화물 종이는 높은 다공성과 높은 전기 전도성을 동시에 갖는 그래핀 산화물 종이일 수 있다.That is, the graphene oxide paper of FIGS. 2 to 4 may be a graphene oxide paper having high porosity and high electrical conductivity at the same time.
따라서, 기존의 그래핀 필름에 비해 도 2 내지 도 4의 그래핀 산화물 종이는 전기 전도성이 우수하며, 고다공성에 의해 표면적이 커지므로 에너지 효율이 우수한 플렉서블 에너지 소자의 전극으로의 응용이 가능할 수 있다.Therefore, compared to the conventional graphene film, the graphene oxide paper of FIGS. 2 to 4 has excellent electrical conductivity and a large surface area due to high porosity, so that it can be applied as an electrode of a flexible energy device having excellent energy efficiency. .
또한, 도 2 내지 도 4의 그래핀 산화물 종이는 대부분의 공정이 용액 공정으로, 비교적 쉽고 저가로 제작이 가능할 수 있다.In addition, most of the graphene oxide paper of FIGS. 2 to 4 is a solution process, and can be manufactured relatively easily and inexpensively.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (15)
상기 그래핀 산화물 종이를 환원하고, 상기 그래핀 산화물 종이의 전기 전도성을 위해 환원된 그래핀 산화물 종이에 금속염을 코팅하는 단계; 및
상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이에 다공성이 형성되도록 상기 금속염이 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계
를 포함하고,
상기 코팅하는 단계는,
상기 그래핀 산화물 종이를 요오드화 수소산에 담그어 화학적으로 환원하고, 상기 환원된 그래핀 산화물 종이를 일정한 온도 및 압력으로 열압착하여 균일화된 그래핀 산화물 종이를 생성하는 단계; 및
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이에 상기 금속염인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계
를 포함하는, 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
Preparing graphene oxide paper using a graphene oxide dispersion containing graphene oxide particles;
reducing the graphene oxide paper, and coating a metal salt on the reduced graphene oxide paper for electrical conductivity of the graphene oxide paper; and
Heating the metal salt-coated graphene oxide paper to form porosity in the metal salt-coated graphene oxide paper
including,
The coating step is,
chemically reducing the graphene oxide paper by immersing it in hydroiodic acid, and thermocompressing the reduced graphene oxide paper at a constant temperature and pressure to produce a homogenized graphene oxide paper; and
Coating the metal nanoparticles as the metal salt on the homogenized graphene oxide paper
Containing, graphene oxide paper manufacturing method.
상기 제조하는 단계는,
상기 그래핀 산화물 입자를 고순도 증류수에 첨가하는 단계;
상기 그래핀 산화물 입자가 첨가된 고순도 증류수를 초음파로 분산하여 상기 그래핀 산화물 분산액을 생성하는 단계; 및
상기 그래핀 산화물 분산액을 진공 건조하여 상기 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
According to claim 1,
The manufacturing step is
adding the graphene oxide particles to high-purity distilled water;
generating the graphene oxide dispersion by dispersing the high-purity distilled water to which the graphene oxide particles are added by ultrasonic waves; and
Preparing the graphene oxide paper by vacuum drying the graphene oxide dispersion
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 그래핀 산화물 분산액에 포함된 그래핀 산화물 입자의 농도는 2mg/ml 내지 10mg/ml 중에서 적어도 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The graphene oxide paper manufacturing method wherein the concentration of the graphene oxide particles contained in the graphene oxide dispersion is at least one of 2 mg/ml to 10 mg/ml.
상기 그래핀 산화물 분산액을 진공 건조하여 상기 그래핀 산화물 종이를 제조하는 단계는,
상기 그래핀 산화물 분산액을 유리 또는 폴리스틸렌 용기에 옮긴 후, 진공 오븐에서 건조하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The step of vacuum drying the graphene oxide dispersion to prepare the graphene oxide paper,
After transferring the graphene oxide dispersion to a glass or polystyrene container, drying in a vacuum oven
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 금속염인 금속 나노 입자를 코팅하는 단계는,
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이를 금속염 수용액에 담근 후, 비활성 가스 조건에서 건조하여 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
According to claim 1,
The step of coating the metal nanoparticles as the metal salt,
Coating the metal nanoparticles on the surface of the homogenized graphene oxide paper by immersing the homogenized graphene oxide paper in an aqueous metal salt solution, drying it under an inert gas condition
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계는,
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이를 상기 금속염 수용액인 AgNO3 용액에 담근 후, hydroquinone 환원제를 추가하여 반응함으로써, 상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 상기 금속 나노 입자를 코팅하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The step of coating the metal nanoparticles on the surface of the homogenized graphene oxide paper,
Coating the metal nanoparticles on the surface of the homogenized graphene oxide paper by immersing the homogenized graphene oxide paper in the AgNO 3 solution, which is the metal salt aqueous solution, and reacting by adding a hydroquinone reducing agent.
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 온도는 70°C 내지 100°C 중에서 어느 하나이고,
상기 압력은 1M Pa 내지 10M Pa 중에서 어느 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The temperature is any one of 70 ° C to 100 ° C,
The pressure is any one of 1M Pa to 10M Pa graphene oxide paper manufacturing method.
상기 금속 나노 입자는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중에서 어느 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The metal nanoparticles are aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt) and palladium (Pd) any one of graphene oxide paper manufacturing method.
상기 균일화된 그래핀 산화물 종이의 표면에 코팅된 금속 나노 입자의 크기는 1nm 내지 50nm 중에서 어느 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The size of the metal nanoparticles coated on the surface of the homogenized graphene oxide paper is any one of 1nm to 50nm graphene oxide paper manufacturing method.
상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이의 면저항은 0.1
7. The method of claim 6,
The sheet resistance of the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles is 0.1
상기 열처리하는 단계는,
비활성 가스 조건에서 상기 금속염 코팅된 그래핀 산화물 종이를 마이크로파 소결하여 상기 금속염인 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
According to claim 1,
The heat treatment step is
Heat-treating the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles as the metal salt by microwave sintering the metal salt-coated graphene oxide paper under inert gas conditions
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 금속염인 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 열처리하는 단계는,
비활성 가스가 충만한 유리 용기에 상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이를 넣은 후, 마이크로파를 이용하여 소결함으로써, 상기 금속 나노 입자가 코팅된 그래핀 산화물 종이 전체에 상기 금속 나노 입자가 형성됨과 동시에 다공성이 형성되게 하는 단계
를 포함하는 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
13. The method of claim 12,
The step of heat-treating the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles as the metal salt,
After putting the graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles in a glass container filled with inert gas, sintering using microwaves, the metal nanoparticles are formed on the entire graphene oxide paper coated with the metal nanoparticles, and at the same time allowing porosity to form
Graphene oxide paper manufacturing method comprising a.
상기 마이크로파의 소결 에너지는 0.1J/cm2 내지 10J/cm2 중에서 어느 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The sintering energy of the microwave is any one of 0.1J / cm2 to 10J / cm2 Graphene oxide paper manufacturing method.
상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 및 질소(N2) 중에서 어느 하나인 그래핀 산화물 종이 제조 방법.14. The method of claim 13,
The inert gas is any one of argon (Ar) and nitrogen (N2) graphene oxide paper manufacturing method.
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| KR1020200003262A KR102298215B1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Method of preparing highly eletroconductive and porous graphene oxide pater |
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| Nature Communications. 2014, Vol. 5, Article No. 4716 (2014.09.02.)* |
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