KR20040093542A - Process for purifying carbon nano-structured materials using fluidization method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소 나노구조체를 정제하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유동화 방식에 의해 탄소 나노구조체의 합성 과정에서 발생한 불순물을 제거함으로써 반응 시간을 감소시키며 균일한 생성물을 얻을 수 있는 탄소 나노구조체(탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 플러렌, 나노혼(nano horn) 등)의 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying carbon nanostructures, and more particularly, by removing impurities generated during the synthesis of carbon nanostructures by fluidization, carbon nanostructures that reduce reaction time and obtain a uniform product (carbon Nanotubes, carbon nanofibers, fullerenes, nanohorns, etc.).
종래에는 다양한 방법으로 합성된 탄소 나노구조체를 FED(field emission display) 또는 복합체 등에 사용하기 위해 2 내지 24시간 동안 산의 농도에 따라 염산 또는 질산에 담궈서 촉매 금속을 제거하고, 산소 분위기에서의 열처리를 통해 탄소 입자를 제거함으로써 탄소 나노구조체를 정제하였다. 이러한 액상 전처리 과정을 포함하는 정제 방법은 탄소 나노구조체를 뭉치게 만들어 유기물 또는 폴리머 등에 잘 분산되지 않게 하는 단점이 있다.Conventionally, carbon nanostructures synthesized by various methods are used to remove catalyst metals by dipping in hydrochloric acid or nitric acid for 2 to 24 hours according to the concentration of acid for use in a field emission display (FED) or a composite, and heat treatment in an oxygen atmosphere. Carbon nanostructures were purified by removing carbon particles through. The purification method including the liquid pretreatment process has a disadvantage in that the carbon nanostructures are aggregated so as not to be dispersed well in an organic material or a polymer.
상기 단점을 보완하기 위한 방법으로서, 한국 특허 제 372331호(등록일 2003년 2월 3일)에서는 기상 산처리에 의해 탄소 나노튜브를 정제하는 방법을 개시하였다. 이 특허에서는, 탄소 입자와 촉매 금속, 흑연 조각 등의 불순물을 포함하는 탄소 나노튜브 분말을 석영 보트(boat)에 담아서 수평 전기로에 넣고 온도를 500 내지 1000℃가 되게 한 후 염산 가스 또는 질산 가스를 공급할 경우, 염산 가스와 질산 가스는 각각 H+와 Cl-및 H+와 NO3 -로 분해되어 H+는 탄소와 결합하여 탄소 입자와 미세 흑연을 제거하고, Cl-또는 NO3 -는 촉매금속을 에칭하여 함유된 금속을 제거하며, 반응 시간은 10 내지 30분이라고 기재하고 있다.As a method for compensating the above disadvantages, Korean Patent No. 372331 (registration date February 3, 2003) discloses a method for purifying carbon nanotubes by vapor phase acid treatment. In this patent, carbon nanotube powders containing impurities such as carbon particles, catalyst metals, graphite pieces, and the like are contained in a quartz boat, placed in a horizontal electric furnace, and brought to a temperature of 500 to 1000 ° C., followed by hydrochloric acid gas or nitric acid gas. When supplied, hydrochloric acid gas and nitric acid gas are decomposed into H + and Cl - and H + and NO 3 - respectively, H + combines with carbon to remove carbon particles and fine graphite, and Cl - or NO 3 - is catalytic metal The metal is etched to remove the contained metal, and the reaction time is 10 to 30 minutes.
그러나, 고효율의 액상 산에서도 평균 20시간 정도 걸리는 촉매 금속의 에칭반응이, 탄소 나노튜브가 겹겹이 적층된 상태에서 액상 보다 효율이 낮은 기상 산을 이용할 경우에 30분 내에 모두 이루어질 수 없다. 예컨대, 문헌[John L. Zimmernam et al., Chem. Mater., 1361, 12, 2000]에서도 최소 반응 시간을 8시간으로 언급하고 있다. 즉, 액상보다 환경적인 문제를 최소화시킬 수 있는 기상 방법이 종래 기술보다 좋은 점이 있지만 여전히 시간이 오래 걸리는 단점을 갖고 있다. 이러한 단점은 정제하고자 하는 미정제 탄소 나노구조체와 산용액과의 접촉이 원활하지 않기 때문에 적층된 내부 시료의 반응속도가 느려서 발생하는 현상으로 이를 해소할 수 있는 정제 방법이 요구되고 있다.However, even in a highly efficient liquid acid, the etching reaction of the catalyst metal, which takes about 20 hours on average, cannot be performed within 30 minutes when using a gaseous acid having a lower efficiency than the liquid phase in a state where carbon nanotubes are stacked in a stack. See, eg, John L. Zimmernam et al., Chem. Mater., 1361, 12, 2000, mentions a minimum reaction time of 8 hours. That is, the gas phase method that can minimize the environmental problems than the liquid phase has advantages over the prior art, but still has a disadvantage that takes a long time. This drawback is a phenomenon that occurs due to a slow reaction rate of the stacked internal samples because the contact between the crude carbon nanostructure and the acid solution to be purified is not smooth, there is a need for a purification method.
이에 본 발명자들은 반응로에 캐리어(carrier) 가스를 적당한 유속으로 공급하여 유동화 영역을 형성한 후 미정제 탄소 나노구조체와 반응 가스를 접촉반응시킴으로써 접촉이 극대화된 조건하에 비정질 탄소와 촉매금속을 제거하여 고순도의 탄소 나노구조체를 얻을 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors supply a carrier gas to a reactor at a suitable flow rate to form a fluidization zone, and then remove the amorphous carbon and the catalytic metal under the condition of maximizing contact by contacting and reacting the crude carbon nanostructure and the reaction gas. It has been found that high purity carbon nanostructures can be obtained and the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 액상에 비해 환경친화적인 기상 방식을 이용하여 비정질 탄소와 촉매금속의 불순물을 단시간에 효과적으로 제거할 수 있는 탄소 나노구조체의 정제 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for purifying carbon nanostructures that can effectively remove impurities of amorphous carbon and catalyst metal in a short time using an environmentally friendly gas phase method.
도 1은 본 발명의 일실시예에 사용되는 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus used in one embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
1: 캐리어 가스 입구 2: 반응 가스 주입구1: carrier gas inlet 2: reactive gas inlet
3: 필터 4: 반응로3: filter 4: reactor
5: 전기로 6: 유동화 영역5: furnace 6: fluidization zone
7: 탄소 나노구조체 주입구 8: 미정제 탄소 나노구조체 회수부7: carbon nanostructure injection hole 8: crude carbon nanostructure recovery part
9: 정제된 탄소 나노구조체 회수부 10: 전기 집진 분급기9: purified carbon nanostructure recovery unit 10: electric dust classifier
11: 가스 출구11: gas outlet
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는 불순물이 포함되어 있는 탄소나노구조체를 정제하는 방법에 있어서, 탄소 나노구조체로부터 불순물을 제거하는 공정이 반응로 하단부 또는 하단부와 상단부에서 분사되는 캐리어 가스에 의해 반응로 내에 형성된 유동화 영역에서 탄소 나노구조체와 반응 가스를 접촉시켜 수행됨을 특징으로 하는 탄소 나노구조체의 정제 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, in the method for purifying a carbon nanostructure containing impurities, a process for removing impurities from the carbon nanostructure is carried out by a reaction gas injected from a lower portion of the reactor or from a lower portion and an upper portion of the reactor. A method of purifying carbon nanostructures is provided by contacting the carbon nanostructures with a reactant gas in a fluidization zone formed therein.
본 발명에 따른 상기 탄소 나노구조체의 정제 공정은 연속적인 정제 공정으로서, 유동화를 통해 탄소 나노구조체를 뭉치지 않게 하면서 반응 가스와 미정제 탄소 나노구조체와의 접촉을 극대화시켜 연속적으로 정제 공정을 수행함을 특징으로 한다.The purification process of the carbon nanostructures according to the present invention is a continuous purification process, and does not aggregate the carbon nanostructures through fluidization while maximizing contact between the reactant gas and the crude carbon nanostructures, thereby performing a continuous purification process. It is done.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(1) 탄소 나노구조체 분말의 유동화 공정(1) fluidization process of carbon nanostructure powder
본 발명에 따르면, 반응로 하단부 또는 하단부와 상단부에서 캐리어 가스를 적당한 유속으로 공급하고, 공급된 캐리어 가스는 비정질 탄소 및 촉매금속의 불순물을 포함하는 탄소 나노구조체 분말을 중력의 역방향으로 진행시킴으로써 반응로 중간의 유동화 영역에 머무르게 하여 탄소 나노구조체 분말 주위에 고른 가스 흐름을 형성시킬 수 있다.According to the present invention, the carrier gas is supplied at a lower portion of the reactor or at the lower portion and the upper portion at an appropriate flow rate, and the supplied carrier gas is a reactor by running carbon nanostructure powder containing impurities of amorphous carbon and catalytic metal in a reverse direction of gravity. It can be left in the intermediate fluidization zone to form an even gas stream around the carbon nanostructure powder.
이와 같이, 캐리어 가스를 이용하여 분말 상태의 미정제 탄소 나노구조체를 유동화시켜 수직 반응로의 중간에 띄워 반응시키는 본 발명의 방법에서는 다량의 분말을 쌓아 놓고 반응시킬 때 통상 발생하는 채널링 현상이 발생하지 않기 때문에 모든 탄소 나노구조체 분말이 캐리어 가스와 균일한 접촉을 이루게 된다는 이점이 있다.As described above, in the method of the present invention in which a crude carbon nanostructure in a powder state is fluidized using a carrier gas to float in the middle of a vertical reactor, the channeling phenomenon usually occurs when a large amount of powder is stacked and reacted. Since all carbon nanostructure powders are in uniform contact with the carrier gas.
본 발명의 반응에 사용될 수 있는 캐리어 가스의 예로는 공기, 질소 또는 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스를 들 수 있다.Examples of the carrier gas that can be used in the reaction of the present invention include air, nitrogen or an inert gas such as helium, argon.
(2) 산화 및 에칭에 의한 불순물 제거 공정(2) Impurity removal process by oxidation and etching
이와 같이 탄소 나노구조체 분말과 캐리어 가스가 균일하게 접촉된 상태에서 반응로 온도를 예를 들어 200 내지 1000℃로 조절하여 산화성 가스를 공급하게 되면 건조와 유동화가 이루어지면서 1 내지 3분 이내에 탄소 나노구조체로부터 비정질 탄소를 모두 제거할 수 있다.As such, when the carbon nanostructure powder and the carrier gas are uniformly contacted and the oxidizing gas is supplied by adjusting the reactor temperature to, for example, 200 to 1000 ° C., the carbon nanostructure is dried and fluidized within 1 to 3 minutes. All of the amorphous carbon can be removed from it.
또한, 유동화 상태에서 산성 가스를 버블링, 분사 또는 분무 방식에 의해 기상으로 공급하여 10 내지 700℃에서 1분 내지 10시간 동안 탄소 나노구조체로부터 촉매금속을 제거할 수 있다.In addition, the acidic gas may be supplied to the gas phase in a fluidized state by bubbling, spraying, or spraying to remove the catalyst metal from the carbon nanostructure at 10 to 700 ° C. for 1 minute to 10 hours.
반응 가스로서 산화성 가스 및/또는 산성 가스를 공급함에 따라 비정질 탄소는 산화성 가스의 산소와 반응함으로써 COx로 전환되어 배출되고, 촉매금속은 산성 가스를 이용한 에칭에 의해 제거된다.As the oxidizing gas and / or the acidic gas are supplied as the reaction gas, the amorphous carbon is converted into CO x by reacting with the oxygen of the oxidizing gas and discharged, and the catalytic metal is removed by etching with the acidic gas.
상기 산화성 가스 또는 산성 가스는 캐리어 가스와 함께 동일한 방향으로 흐르거나 역방향으로도 흐르도록 도입될 수 있다. 이들 산화성 또는 산성 가스와 캐리어 가스간의 흐름은 다양한 흐름 방식, 예컨대 산화성 또는 산성 가스의 상향식과 하향식, 캐리어 가스의 상향식과 하향식 모두 가능하다.The oxidizing gas or the acidic gas may be introduced to flow in the same direction or in the reverse direction together with the carrier gas. The flow between these oxidative or acidic gases and the carrier gas is possible in a variety of flow modes, for example, bottom-up and top-down of the oxidative or acidic gas, and bottom-up and top-down of the carrier gas.
본 발명에 따른 정제 공정은 비정질 탄소를 제거하는 산화 과정 이후에 촉매 금속을 제거하는 에칭 과정을 수행하거나 산화성 가스와 산성 가스를 동시에 캐리어 가스와 함께 흐르게 하여 산화 및 에칭 과정을 동시에 수행할 수 있으며, 반대로 에칭 과정을 먼저 수행한 후 산화 과정을 수행할 수도 있다. 또한, 정제 목적에 따라 산화 과정과 에칭 과정 중 어느 하나만이 단독으로 수행될 수도 있다.In the purification process according to the present invention, after the oxidation process for removing amorphous carbon, the etching process may be performed to remove the catalyst metal, or the oxidation and etching processes may be performed simultaneously by simultaneously flowing the oxidizing gas and the acid gas together with the carrier gas. On the contrary, the etching process may be performed first, followed by the oxidation process. In addition, only one of an oxidation process and an etching process may be performed alone depending on the purpose of purification.
본 발명에 따른 산화에 사용될 수 있는 산화성 가스의 예로는 공기, 산소, 이산화탄소 또는 과산화수소를 들 수 있다.Examples of oxidizing gases that can be used for oxidation according to the present invention include air, oxygen, carbon dioxide or hydrogen peroxide.
본 발명에서 사용될 수 있는 산성 가스는 염산, 질산, 플루오르산, 황산 또는 이들 하나 이상의 혼합물 일 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 산성 가스는 그대로 사용되거나 희석액으로서 사용될 수 있다. 예를 들어 희석된 액상 산을 반응기에 채운 후 캐리어 가스를 이용한 환류 액상처리법으로 순환시켜가며 촉매 금속을 제거할 수 있다. 반응이 끝난 후 액상 산은 하단 출구로 배출되며 탄소 나노구조체는 필터에 걸려진 후 챔버내에 남게 된다.Acidic gases that may be used in the present invention may be hydrochloric acid, nitric acid, fluoric acid, sulfuric acid or mixtures of one or more thereof. The acidic gas used according to the invention can be used as is or as a diluent. For example, the dilute liquid acid may be filled in a reactor and then circulated by reflux liquid treatment using a carrier gas to remove the catalyst metal. After the reaction, the liquid acid is discharged to the bottom outlet and the carbon nanostructures are trapped in the filter and remain in the chamber.
본 발명에 따른 비정질 탄소의 산화 반응과 촉매 금속의 에칭 반응에 필요한 에너지 공급원으로 전기로, 라디오파(Radio frequency) 또는 마이크로파(Microwave) 플라즈마(plasma)가 사용될 수 있다.As an energy source for the oxidation reaction of amorphous carbon and the etching reaction of the catalyst metal according to the present invention, an electric furnace, a radio frequency or a microwave plasma may be used.
(3) 열처리 및 분급(3) heat treatment and classification
상기 불순물 제거(정제) 공정에서는 부수적으로 탄소 나노구조체 표면에 -OH, -COOH 등의 작용기가 결합될 수 있는데, 이의 제거를 위해 본 발명에서는 임의로 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기에서 200 내지 2000℃에서 1분 내지 5시간 동안, 바람직하게는 약 800℃에서 약 30분 동안 열처리를 수행할 수 있으며, 이어서 캐리어 가스의 유속을 증가시켜 탄소 나노구조체를 반응로 출구 쪽으로밀어내어 예를 들면 풍력 집진 분급기를 통과시켜 탄소 나노구조체를 수득할 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 풍력 집진 분급기로는 중력분급기, 관성분급기, 원심분급기, 수평류형 집진분급기 등이 있으며, 바람직하게는 수평류형 집진 분급기를 사용한다. 수평류형 집진 분급기의 시료 회수통은 두 부분 이상으로 나눠져 있으며 각각에는 입자를 포집하기 위한 전기 집진기가 있어 시료 회수통에 들어온 입자를 빠져나가지 못하도록 한다.In the impurity removal (purification) process, incidental functional groups such as -OH and -COOH may be coupled to the surface of the carbon nanostructure, and in the present invention, in order to remove the impurities, 200 to 200 in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, and helium may optionally be used. The heat treatment may be carried out at 2000 ° C. for 1 to 5 hours, preferably at about 800 ° C. for about 30 minutes, and then increase the flow rate of the carrier gas to push the carbon nanostructures towards the outlet of the reactor for example wind power. Carbon nanostructures can be obtained by passing through a dust classifier. Wind collecting classifiers that can be used in accordance with the present invention include a gravity classifier, tubular component classifier, centrifugal classifier, horizontal flow type classifier and the like, preferably use a horizontal flow type classifier. The sample collection container of the horizontal flow type classifier is divided into two or more parts, and each has an electrostatic precipitator for collecting the particles to prevent the particles from entering the sample collection container.
상기 열처리에 필요한 에너지 공급원으로 전기로, 라디오파(Radio frequency) 또는 마이크로파(Microwave) 플라즈마(plasma)가 사용될 수 있다.As an energy source required for the heat treatment, an electric furnace, a radio frequency or a microwave plasma may be used.
이와 같이, 본 발명에 따르면 탄소 나노구조체의 불순물 제거에 유동화 방식을 이용함으로써 정제 효율이 높을 뿐만 아니라 반응로 내의 탄소 나노구조체 교체를 자동으로 할 수 있으며, 따라서 연속적인 정제과정이 가능하다.As described above, according to the present invention, by using a fluidization method for removing impurities of the carbon nanostructure, the purification efficiency is not only high, but the carbon nanostructure replacement in the reactor can be automatically performed, and thus, a continuous purification process is possible.
이하 도면 및 이를 인용하는 본 발명의 실시예들을 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the embodiments.
실시예 1Example 1
도 1의 캐리어 가스 입구(1)를 통하여 캐리어 가스로서 질소 가스를 1 내지 100 SLPM(Standard Liter Per Minute)으로 직경 100mm의 석영 반응로(4)내에 공급하였다. 캐리어 가스를 세라믹 필터(3)에 통과시켜 반응로내의 모든 부분에서 동일한 흐름을 갖게 하였다. 주입구(7)를 통해 미세 분말 상태의 탄소 나노구조체를 소량씩 반응기내로 공급하였더니 촉매금속과 탄소 미세 분말을 다량 함유하는 고밀도 상태의 분말은 가라앉고 대다수의 저밀도 탄소 나노구조체 분말은 유동화영역(6)을 형성함으로써 1차 분급이 이루어졌다. 히팅 블록을 이용하여 반응로(4)의 온도를 450 내지 500℃로 유지시키고 산화성 가스로서 산소 가스 100 내지 500 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute)를 주입구(2)를 통해 공급하여 1차 분급된 탄소 나노구조체의 비정질 탄소 입자를 산화시켰다. 산화가 종결된 후, 염산의 30 내지 70% 희석액을 캐리어 가스와 함께 버블링시켜 주입구(2)를 통해 공급하여 10분 내지 10시간 동안 에칭시켰으며, 이때 반응로의 온도는 수분의 응축을 막기 위하여 150℃로 조절하였다. 산화 및 에칭 반응이 종결된 후, 질소 가스를 30분간 공급하여 반응로의 산소를 모두 배출시키고, 반응로 온도를 800℃까지 상승시켜 30분 동안 열처리함으로써 탄소 나노구조체에 결합된 Cl-작용기를 제거한 후, 질소 가스 유속을 1.5배까지 증가시켜 정제된 탄소 나노구조체를 반응로 출구쪽의 전기 집진 분급기로 이동시켰다. 전기 집진 분급기(10)를 통해 촉매금속이 남아 있는 탄소 나노구조체는 회수부(8)에서 수거하여 다시 반응로에 넣어 정제 공정을 수행하였으며, 회수부(9)를 통해서는 촉매금속을 함유하지 않는 정제된 탄소 나노구조체를 회수하였다.Nitrogen gas was supplied as a carrier gas through the carrier gas inlet 1 of FIG. 1 into the quartz reactor 4 of diameter 100mm at 1-100 SLPM (Standard Liter Per Minute). The carrier gas was passed through the ceramic filter 3 to have the same flow in all parts of the reactor. After supplying the carbon nanostructures in the form of fine powder into the reactor little by little through the inlet 7, the high-density powder containing the catalyst metal and the carbon fine powder was submerged and the majority of the low density carbon nanostructure powders were in the fluidization zone ( The primary classification was achieved by forming 6). The temperature of the reactor 4 is maintained at 450 to 500 ° C. using a heating block, and 100 to 500 SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute) of oxygen gas as an oxidizing gas is supplied through the inlet port 2 to classify the primary carbon. The amorphous carbon particles of the nanostructures were oxidized. After the oxidation was completed, 30 to 70% dilution of hydrochloric acid was bubbled together with the carrier gas and supplied through the inlet 2 to be etched for 10 minutes to 10 hours, wherein the temperature of the reactor prevented condensation of moisture. To 150 ° C. After the oxidation and etching reactions were terminated, nitrogen gas was supplied for 30 minutes to exhaust all the oxygen in the reactor, and the reactor temperature was raised to 800 ° C. and heat treated for 30 minutes to remove Cl − functional groups bound to the carbon nanostructures. Thereafter, the nitrogen gas flow rate was increased by 1.5 times to transfer the purified carbon nanostructures to the electrostatic precipitator at the outlet of the reactor. The carbon nanostructure in which the catalytic metal remained through the electrostatic precipitator 10 was collected by the recovery unit 8 and put back into the reactor to perform a purification process. The recovery unit 9 does not contain the catalytic metal. Not purified carbon nanostructures were recovered.
실시예 2Example 2
산화 반응과 에칭 반응을 동시에 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 탄소 나노구조체를 정제하였다. 탄소 나노구조체를 유동화시킨 상태에서 반응로 온도를 450℃로 유지시키고, 질소와 산소를 7:3으로 혼합한 혼합 가스로 염산 용액을 버블링 시켜 반응로(4)에 공급하였다. 에칭 속도는 느리고 산화 속도는빠르므로 서로간의 반응에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 질소, 산소 및 염산을 동시에 공급함으로써 실시예 1에 비해서 시간이 단축되었다. 반응시킨 지 1시간 경과하였을 때 산소의 공급을 중단시켰으며, 반응로의 온도는 300℃로 낮추어 탄소 나노구조체의 산화를 방지하였다.The carbon nanostructure was purified in the same manner as in Example 1 except that the oxidation reaction and the etching reaction were simultaneously performed. The temperature of the reactor was maintained at 450 ° C. while the carbon nanostructure was fluidized, and the hydrochloric acid solution was bubbled with a mixed gas of nitrogen and oxygen mixed at 7: 3 to be supplied to the reactor 4. Since the etching rate is slow and the oxidation rate is fast, it hardly affects the reactions with each other, so that the time is shortened as compared with Example 1 by simultaneously supplying nitrogen, oxygen, and hydrochloric acid. After 1 hour of reaction, the supply of oxygen was stopped, and the temperature of the reactor was lowered to 300 ° C. to prevent oxidation of the carbon nanostructures.
실시예 3Example 3
실시예 1의 히팅 블록 대신에 반응로 좌우의 도파관에서 나오는 마이크로파에 의한 가스 플라즈마를 이용하여 비정질 탄소의 산화 및 촉매 금속의 에칭 반응을 수행하였다. 1000 SSCM의 아르곤 가스로 탄소 나노구조체를 플라즈마 영역내로 유동화시키며, 이때 산소 가스 100 SSCM을 유입시켜 10분 동안 산소 플라즈마에 의한 비정질 탄소의 산화 반응을 수행하였다. 산소를 차단한 후 아르곤 가스로 염산 용액을 버블링시켜 30분 동안 촉매 금속을 에칭시켰다. 염산의 버블링을 중단하고 아르곤 가스만의 플라즈마에 5분 동안 탄소 나노구조체를 노출시켜 에칭 과정에서 부착된 작용기를 제거한 후, 실시예 1과 같은 방법으로 탄소 나노구조체를 정제하였다.Instead of the heating block of Example 1, the oxidation of amorphous carbon and the etching of the catalytic metal were carried out using a gas plasma by microwaves coming from the waveguides on the left and right of the reactor. Carbon nanostructures were fluidized into the plasma region with argon gas of 1000 SSCM. At this time, 100 SSCM of oxygen gas was introduced to perform oxidation of amorphous carbon by oxygen plasma for 10 minutes. After blocking the oxygen, the hydrochloric acid solution was bubbled with argon gas to etch the catalyst metal for 30 minutes. After stopping the bubbling of hydrochloric acid and exposing the carbon nanostructure to the plasma of argon gas for 5 minutes to remove the functional groups attached in the etching process, the carbon nanostructure was purified in the same manner as in Example 1.
본 발명의 탄소 나노구조체 정제 방법에 따르면, 미정제 탄소 나노구조체를 유동화시킨 상태에서 비정질 탄소와 촉매금속 제거 후 집진을 이용한 분급 과정을 수행하기 때문에 반응 시간을 줄이고 균일한 결과물을 얻을 수 있고, 또한 많은 에너지를 요하지 않는 낮은 온도에서 정제가 이루어지며, 연속적으로 정제 공정을 수행할 수 있다.According to the method for purifying carbon nanostructures of the present invention, since the classification process using dust collection is performed after removing amorphous carbon and catalytic metal in a state in which the crude carbon nanostructures are fluidized, the reaction time can be reduced and a uniform result can be obtained. Purification takes place at low temperatures that do not require much energy, and the purification process can be carried out continuously.
Claims (7)
Priority Applications (3)
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| KR1020030027453A KR20040093542A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Process for purifying carbon nano-structured materials using fluidization method |
| JP2004128506A JP2005001980A (en) | 2003-04-23 | 2004-04-23 | Method of treating carbon nano-structure using fluidizing system |
| US10/830,914 US20040253374A1 (en) | 2003-04-23 | 2004-04-23 | Treatment of carbon nano-structure using fluidization |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10920085B2 (en) | 2016-01-20 | 2021-02-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Alteration of carbon fiber surface properties via growing of carbon nanotubes |
-
2003
- 2003-04-30 KR KR1020030027453A patent/KR20040093542A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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