KR20100090551A - 그라펜 중공 나노구 제조방법 - Google Patents

그라펜 중공 나노구 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그라펜 중공 나노구 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조하는 단계와, 상기 냉각 고체화된 탄화수소의 저온 열분해 반응을 통해 단일상 카벤 전구체를 생성시키는 단계와, 상기 단일상 카벤 전구체와 마이크로 나노입자를 주형 상에서 증기압 기상으로 증착하여 마이크로 나노입자 상부에 그라펜 물질을 형성시키는 단계 및 상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계를 포함한다.
그라펜, 그라펜-X 복합체, 그라펜 다층 구조, 탄소나노튜브, 나노구, 나노입자, 팔라듐(Pd)

Description

그라펜 중공 나노구 제조방법{Method of maufacturing graphene hollow nanospheres}
본 발명은 그라펜 중공 나노구 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 온화한 조건과 친환경적 재료들로 물리적, 화학적 특성이 우수한 그라펜 중공 나노구 제조방법에 관한 것이다.
현재, 디스플레이(display) 업계에서는 원가 및 공정 절감의 요구가 증대되고 있다. 이런 상황을 해결하기 위한 방안 중의 하나로 거론되고 있는 것이 나노 기술의 도입이다. 실제로 나노 기술은 반도체 업계와 디스플레이 업계에서 이미 연구가 진행되어 왔다. 예를 들면, TET-LCD 제조 공정과 반도체 공정의 상당 부분을 차지하는 리소그라피(Lithography) 공정을 대체할 수 있는 나노 임프린팅 기술이 있으며, PDP 전극용으로 쓰이는 나노 잉크에도 역시 나노 기술이 적용되고 있다. 그 중 가장 많은 주목을 받고 있는 것이 이른 바 '꿈의 소재', '21세기 나노 기술의 보석'이라 불리는 탄소나노튜브(Cabon Nano Tube: CNT)이다.
한편, 균일 토폴로지(homogeneous topology)를 갖는 탄소계 나노 구조를 만들기 위한 이론적, 물질적 및 화학적 형성방법에 있어서 중요한 진보가 있었다. 특 히, 저독성 및 우수한 생체 적합성에 기인한 생화학적 유용성 때문에 탄소 전구체로부터 콜로이드 형태의 그라펜 다층 물질(graphene multilayer materials)로의 형태학적(morphological) 조절 또는 표면 변형은 많은 연구에서 주요한 주제가 되어 왔다.
상기 그라펜은 탄소 원자 한 층으로 만들어진 벌집 구조의 2차원 박막을 말한다. 탄소 원자는 sp2혼성 궤도에 의해 화학 결합시 이차원 구조를 가지는 탄소 육각망면을 형성한다. 이 평면 구조를 가지는 탄소 원자의 집합체가 그라펜인데, 그 두께가 단지 탄소 원자 한 개에 불과한 0.3nm이다. 2005년 영국 맨체스터대학의 A.K.Geim 연구 그룹이 흑연에서 원자 하나 두께의 탄소 박막을 만드는 방법을 소개한 이래 그래핀은 물리학 분야에서 가장 뜨거운 관심 주체 중 하나가 되었다.
그 이유는, 그라펜 안에서는 전자의 유효질량이 없어서 초속 1천 킬로미터로 움직이는 상대성 입자로 거동한다는 사실에 근거하여 그라펜 만의 독특한 양자홀효과에 대한 연구 뿐만 아니라 기존의 입자물리학 분야에서 수행할 수 없었던 입자 물리 실험을 그라펜을 통해 간접적으로 구현할 있게 되었기 때문이다.
종래의 실리콘 기반 반도체 공정 기술로는 30nm 급 이하의 고집적도를 갖는 반도체 소자를 제조할 수 없다. 왜냐하면, 기판에 증착된 금이나 알루미늄과 같은 금속 원자층의 두께가 30nm 이하에서는 열역학적으로 불안정해서 금속원자들이 서로 엉겨붙어 균일한 박막을 얻을 수 없기 때문이며, 또한 실리콘에 도핑된 불순물의 농도가 이와 같은 나노 크기에서는 불균일해지기 때문이다.
그러나, 그라펜은 이러한 실리콘 기반 반도체 소자 기술의 집적도 한계를 극복할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 그라펜은 그 특성이 금속성이면서도 그 두께가 전자차폐 두께에 해당하는 수 nm 이하로 매우 얇아서 게이트 전압에 따라 전하 밀도가 바뀜으로 인해 전기저항이 변하는 특성을 갖고 있다. 이를 이용해 금속 트랜지스터를 구현할 수 있으며, 전하수송체의 모빌리티(mobility)가 커서 고속 전자소자를 구현할 수 있기 때문에 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다.
종래의 그라펜을 얻는 방법은 다음의 세 가지로 분류되고 있다. 첫째, 셀로판 테이프를 사용하는 초미세 흑연층 분리방법(micro cleavage method) 이다. 상기 방법은 흑연을 셀로판 테이프를 사용해서 연속적으로 분리되도록 함으로써 흑연의 두께를 감소시킬 수 있고, 이렇게 얻어진 얇은 흑연 박막을 기판 위로 옮기거나, 또는 칠판에 분필로 그리는 것처럼 흑연을 기판에 문지름으로서 얇은 흑연 박막을 얻는 방법이다.
그러나, 상기 방법은 고배향 열분해 그라파이트(Highly Oriented Pyrolytic Graphite: HOPG)의 접착성 테이프의 품질에 의존한다는 점, 무용하고 두꺼운 흑연 입자가 많아 전자 빔 리소그라피에 의하여 전극을 패턴화하기가 어려운 점에서 문제가 있다.
두 번째 방법은, 고 진공(high vacuum) 하에서 SiC의 열 분해를 통한 에피텍셜 성장(epitaxial growth) 기법으로 만드는 방법이다. 이러한 방법은 분자빔 에피택시(Moluclar Beam Epitaxy: MBE) 같은 고 진공 및 고온에서 SiC의 표면에 있는 Si를 승화시켜 표면에 남아있는 탄소 원자들이 그라펜을 형성하도록 하는 기술이 다.
그러나, 상기 두번째 방법은 SiC 자체가 기판으로 사용되어야 하는데, 이 기판은 SiO2 만큼 전자 소재로 사용하기에 성능이 좋지 않다는 심각한 문제점이 있다.
세 번째 방법은, 흑연 화합물의 화학적 박리 작용을 이용하는 방법이다. 그러나, 상기 세번째 방법은 단지 수백 nm 두께의 흑연 조각을 얻을 수 있을 뿐 그라펜을 얻는데 성공하지 못했을 뿐만 아니라, 흑연층 간에 삽입된 화학 물질이 완벽하게 제거되지 않아 많은 결점을 유발할 수도 있다는 문제점이 있다.
한편, 별도의 물리적, 화학적 처리 없이도 매우 온화한 열적 조건과 친환경적인 나노 규모의 전자재료를 이용하여 그라펜을 제조하는 방법에 대해서는 알려진 바가 없다.
이에, 본 발명자들은 온화한 조건과 친환경적 재료들로 인하여 물리적, 화학적 특성이 우수한 그라펜 중공 나노구를 제조할 수 있는 그라펜 중공 나노구 제조방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 별도의 물리적, 화학적 처리 없이도 매우 온화한 열적 조건과 친환경적인 나노 규모의 전자재료를 이용한 그라펜 중공 나노구 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조하는 단계; 상기 냉각 고체화된 탄화수소의 저온 열분해 반응을 통해 단일상 카벤 전구체를 생성시키는 단계; 상기 단일상 카벤 전구체와 마이크로 나노입자를 주형 상에서 증기압 기상으로 증착하여 마이크로 나노입자 상부에 그라펜 물질을 형성시키는 단계; 및 상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계;를 포함하는 그라펜 중공 나노구 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 탄화수소는 아세톤, 프로판올, 이소프로필알코올 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 저온 열분해 반응은 500 내지 650°C에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 나노입자는 평균직경 200nm 실리카 나노입자인 것을 특징으로 한다.
상기 실리카 나노입자는 사이클로헥산 용매와 헥산 용매에 분산시킨 금속, 금속산화물 나노입자, 암모니아수 및 테트라알킬 오소실리케이트를 반응시켜서 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 증기압 기상 증착은 10-2torr 이하의 진공도에서 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 증기압 기상 증착은 비활성 캐리어 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)인 것을 특징으로 한다.
상기 캐리어 가스는 1∼50㎤/min의 유량을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 수용액은 산성 수용액인 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계 후, 극성(polarity)이 조절된 용매에 분산하여 상기 나노구의 균일 분산과 상기 분산도에 따른 광 여기-방출(photo exitation-emission) 감도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 혼합액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조하는 단계; 상기 냉각 고체화된 탄화수소의 저온 열분해 반응을 통해 복합상 카벤-X 전구체를 생성시키는 단계; 상기 복합상 카벤-X 전구체와 마이크로 나노입자를 주형 상에서 증기압 기상으로 증착하여 마이크로 나노입자 상부에 그라펜-X 복합체 물질을 형성시키는 단계; 및 상기 마이크로 나노입자/그라펜-X 복합체 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계;를 포함하는 그라펜 중공 나노구 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 탄화수소는 아세톤, 프로판올, 이소프로필알코올 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 복합상 카벤-X 전구체에서, 상기 X는 붕소,질소, 황, 실리콘 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 저온 열분해 반응은 500 내지 650°C에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 나노입자는 평균직경 200nm 실리카 나노입자인 것을 특징으로 한다.
상기 실리카 나노입자는 사이클로헥산 용매와 헥산 용매에 분산시킨 금속, 금속산화물 나노입자, 암모니아수 및 테트라알킬 오소실리케이트를 반응시켜서 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 증기압 기상 증착은 10-2torr 이하의 진공도에서 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 증기압 기상 증착은 비활성 캐리어 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)인 것을 특징으로 한다.
상기 캐리어 가스는 1∼50㎤/min의 유량을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 수용액은 산성 수용액인 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계 후, 극성(polarity)이 조절된 용매에 분산하여 상기 나노구의 균일 분산과 상기 분산도에 따른 광 여기-방출(photo exitation-emission) 감도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 온화한 조건에서 친환경적인 나노 규모의 재료들을 사용함으로써, 물리적 및 화학적 특성이 우수한 그라펜 중공 나노구를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 화학적으로 폭넓은 응용이 가능한 그라펜 중공 나노구를 얻는 효과를 얻는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 그라펜 중공 나노구 제조방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 그라펜 중공 나노구 제조방법을 다양한 다른 방법으로 구현할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 그라펜 중공 나노구 제조방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
단일액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조한 후, 저온 열 분해를 통해 단일상 카벤 전구체를 형성한다. 구체적으로, 200ml 비이커에 아세톤을 100ml 넣고, 진공 상에서 저온 열분해를 수행한다. 바람직하게는, 500∼650℃의 온도에서 운용되도록 한다. 이와 같이, 액상을 아세톤의 단일액으로 구성하는 경우에는 590℃에서 그라펜 형성의 전구 물질인 카벤이 형성된다.
한편, 아세톤, 프로판올, 이소프로필알코올 중 어느 하나의 물질을 주요 물질로 사용하고, 붕산, 황화탄소 및 실란클로라이드 중 어느 하나의 물질이 포함된 혼합액상을 사용하여 복합상 카벤-X 전구체를 형성할 수 있다. 구체적으로, 200ml 비이커에 요구되어지는 물성에 따라 액상 혼합물의 비율을 조정하여 혼합액상을 100∼150ml 넣고, 진공 상에서 저온 열분해를 수행한다. 바람직하게는, 500∼650℃ 의 온도에서 운용되도록 한다. 만약, 전도성이 향상된 황화처리된 그라펜 물질을 얻기 위해서는 전도성에 따라 아세톤:황화탄소의 비율을 조절하며, 광학적 감응도를 높일 경우에는 아세톤:암모니아의 비율을 조절하도록 한다.
그 후, 상기 카벤 전구체 또는 카벤-X 전구체와 함께 마이크로 나노입자인 평균 200nm 실리카 나노입자와 함께 증기압 기상 증착을 수행한 후, 상기 마이크로 나노입자/카벤 전구체 또는 마이크로 나노입자/카벤-X 전구체를 수용액으로 에칭하고, 이로써, 본 발명의 실시예에 따른 그라펜 중공 나노구를 제조한다.
한편, 상기 마이크로 나오입자/카벤 전구체 또는 마이크로 나노입자/카벤-X 전구체를 에칭한 후에 극성이 조절된 용매에 분산하여 나노구의 균일 분산과 상기 분산도에 따른 광 여기-방출 감도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그라펜 물질을 통해 생성물 1 및 생성물 2을 얻는 방법에 대한 개략적인 설명도이고, 도 2는 본 발명에 따른 그라펜 중공 나노구를 제조하는 반응 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 생성물 1의 형성방법은, 평균 직경 200nm 실리카 나노입자(100), 바람직하게는, 사이클로헥산 용매와 헥산 용매에 분산시킨 금속, 금속산화물 나노입자, 암모니아수 및 테트라알킬 오소실리케이트를 반응시켜서 형성된 마이크로 나노입자를 제조한다. 그 후, 상기 실리카 나노입자와 저온 냉각 고체화된 아세톤의 진공 열 분해로 얻어진 복합물(실리카/GM,101)을 HF 용액으로 산세하여 그라펜 기저의 평균 직경 200nm GM 나노구(102)인 생성물 1을 얻는다.
한편, 상기 그라펜 중공 나노구(102)에 팔라듐 나노입자를 부착하여 나노구 /Pd(103)으로 기능화시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 200nnm 실리카 나노입자는 공지된 스퇴버법에 의거하여 에탄올:증류수:암모니아수=75:30:3의 부피비로 넣고 1시간 동안 선분산 후, TEOS(tetraethoxysilane)를 적하하여 교반한다. 24시간 반응 후 생성된 입자 분산물을 300rpm에서 30분간 원심 분리하여 여액을 제거하고, 증류수로 수세하여 최종 수세된 실리카 분산액을 200ml 비이커에 누어 담고 70∼90℃의 건조용 오븐에 넣고 12시간 동안 건조시켜 비이커 내벽에 실리카 적층 구조를 형성한다. 상기 실리카 최종 분산액을 원심분리하면 실리카 나노입자 단독의 그라펜 복합물 형성에 사용할 수 있다.
이처럼, 상기 실리카 나노입자를 알루미나 용기에 넣고 도 2에 도시된 반응 장치의 석영관(210)에 수평에 대하여 기판(200)에 경사각 30°로 정치하고, 반응기 내부의 진공도는 MFC로부터 캐리어 가스의 주입없이 10-2torr 이하로 유지하고, 최대한 그라펜 물질의 산화물상을 억제하도록 하면서 증기압 기상 증착을 수행하여 상기 실리카 나노입자의 상부에 다층 그라펜 또는 다층 그라펜-X 복합체를 얻게 된다.
상기 증기압 기상 증착시 캐리어 가스(291)는 비활성 기체로 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등을 사용하고, 상기 비활성 기체는 1∼50㎤/min의 유량을 갖도록 조절하여 운용하고, 10분 경과 후에 가열로를 분당 20도의 속도로 590℃에서 정치하고, 미리 액화질소로 냉각되어 고체화된 아세톤(292) 기체를 유입하고, 이를 통해, 상기 실 리카 나노입자의 상부에 그라펜 물질이 형성된다. 이원자 기체로는 질소(293)가 대표적으로 사용될 수 있다. 특수한 목적을 위하여 반응성 기체를 사용할 수도 있으나, 반응기 및 부속물의 재질 선택에 유의하면서 사용하도록 한다.
상기 캐리어 가스의 양 및 반응시간을 조절함으로써, 얻어지는 그라펜 물질의 두께 및 결정질 그레인(grain)의 크기 조절이 가능하다. 그라펜 물질의 그레인 결정질은 캐리어 가스의 유량에 의존하고, 결정질의 두께는 반응기 운용 시간에 선형으로 의존한다.
그 후, 상기 실리카 나노입자/그라펜 물질 또는 실리카 나노입자/그라펜-X 복합체 물질을 수용액으로 에칭한다. 상기 수용액은 산성 수용액이며, 잔류하는 다공성 실리카 또는 미반응 금속 이온을 용해 또는 세척하는 역할을 한다. 바람직하게는, 5∼9M, 더 바람직하게 7M의 산성 수용액을 사용하여 상온에서 3∼10시간 동안 그라펜 물질을 담근다. 효과적인 처리를 위하여 교반을 할 경우 처리효과는 증대될 수 있다. 상기 처리를 위한 pH는 강산성을 유지하여야 하고, pH의 범위는 0∼3이 바람직하다. 상기 산성 수용액은 비소산 계열의 HF, HCl 또는 이들의 혼합물이 유리하며, 산소산 계열의 황산이나 질산을 사용할 경우, 그라펜 산화물이 증가하여 전기, 광학적 물성에 영향을 줄 수 있기 때문에 HF를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 나노입자/그라펜 물질 또는 실리카 나노입자/그라펜-X 복합체 물질의 흡습을 방지하기 위하여 Ar, N2의 비활성 분위기하에서 보관되기를 권장하고, 상온까지의 냉각 후 즉시 산세에 의한 기판의 분리가 권고된다. 상기 산세의 경우 공지된 방법의 일환인 48％ HF 용액을 50ml PP(polypropylene) 용기에 20ml를 넣고 형성된 복합체를 침적시킨 후, 12시간 후 산세 용액의 상부에 그라펜 다층 물질을 회수하여 2회 수세 후 대기 중에 건조하여 에탄올에서 2회 세척 후 헥산에 보관한다.
한편, 상기 생성물 2의 형성방법은, 실리카 오팔 주형(silica opal template,110)에 의해 제조된 실리카 나노입자를 공지된 공정에 따라 제조하고, 반응장치(10)를 통해서 3차원 축조물(111)을 만들어서 산세하여 그라펜 기저의 다공성 물질(112)인 생성물 2을 얻는다. 더불어, 상기 그라펜 기저의 다공성 물질(112)은 쉽게 팔라듐(Pd) 나노입자를 부착하여 GM-replica/Pd(113)으로 기능화시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 그라펜 중공 나노구는 70℃의 5M HNO3 용액에서 5시간 교반처리하는 것으로 소수성 표면이 친수성 표면 특성으로 전화되고, 중공을 형성하는 내부 곡면은 소수성을 갖도록 제조될 수 있다.
도 3은 상온에서 찍은 200nm GM 나노구에 대한 마이크로 라만 스펙트럼이고, 도 4는 상온에서 찍은 GM-replica/Pd에 대한 마이크로 라만 스펙트럼이다.
도 5는 GM replica/Pd의 확대된 HRTEM 이미지이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 중공의 그라펜 다층 플러렌이 형성된 것을 알 수 있다.
도 6은 다양한 원자 및 원자단으로 처리된 중공 나노구의 라만 스펙트럼 D/G 밴드 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, D/G 밴드 밀도의 비율은 2∼3배를 나타내며, 다층 그라펜이 형성됨을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 온화한 조건에서 친환경적 재료들을 사용하여 물리적, 화학적 특성이 우수한 그라펜 중공 나노구를 제조할 수 있고, 그래서, 화학적으로 폭넓은 응용이 가능한 그라펜 중공 나노구를 얻게 된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그라펜을 통해 생성물 1 및 생성물 2을 얻는 방법에 대한 개략적인 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그라펜 중공 나노구를 제조하는 반응 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 상온에서 찍은 200nm GM ball에 대한 마이크로 라만 스펙트럼이다.
도 4는 상온에서 찍은 GM-replica/Pd에 대한 마이크로 라만 스펙트럼이다.
도 5는 GM replica/Pd의 확대된 HRTEM 이미지이다.
도 6은 중공 나노구의 라만 스펙트럼 D/G 밴드 밀도를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 반응 장치
100: 실리카 나노입자 101: 복합물(silica/GM)
102: 그라펜 중공 나노구 103: 나노구/Pd
110: 실리카 오팔 주형(opal template)
111: 3차원 축조물 112:그라펜 기저의 다공성 물질(GM-모형)
113: GM-replica/Pd 200: 기판
210: 석영관 291: 비활성 기체
292: 아세톤 293: 질소(N)

Claims (23)

  1. 액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조하는 단계;
    상기 냉각 고체화된 탄화수소의 저온 열분해 반응을 통해 단일상 카벤 전구체를 생성시키는 단계;
    상기 단일상 카벤 전구체와 마이크로 나노입자를 주형 상에서 증기압 기상으로 증착하여 마이크로 나노입자 상부에 그라펜 물질을 형성시키는 단계; 및
    상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계;
    를 포함하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화수소는 아세톤, 프로판올, 이소프로필알코올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저온 열분해 반응은 500 내지 650°C에서 진행되는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 나노입자는 평균직경 200nm 실리카 나노입자인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자는 사이클로헥산 용매와 헥산 용매에 분산시킨 금속, 금속산화물 나노입자, 암모니아수 및 테트라알킬 오소실리케이트를 반응시켜서 형성된 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기압 기상 증착은 10-2torr 이하의 진공도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기압 기상 증착은 비활성 캐리어 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 1∼50㎤/min의 유량을 갖는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용액은 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계 후, 극성(polarity)이 조절된 용매에 분산하여 상기 나노구의 균일 분산과 상기 분산도에 따른 광 여기-방출(photo exitation-emission) 감도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  12. 혼합액상으로부터 냉각 고체화된 탄화수소를 제조하는 단계;
    상기 냉각 고체화된 탄화수소의 저온 열분해 반응을 통해 복합상 카벤-X 전구체를 생성시키는 단계;
    상기 복합상 카벤-X 전구체와 마이크로 나노입자를 주형 상에서 증기압 기상으로 증착하여 마이크로 나노입자 상부에 그라펜-X 복합체 물질을 형성시키는 단 계; 및
    상기 마이크로 나노입자/그라펜-X 복합체 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계;
    를 포함하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 탄화수소는 아세톤, 프로판올, 이소프로필알코올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 복합상 카벤-X 전구체에서, 상기 X는 붕소,질소, 황, 실리콘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 저온 열분해 반응은 500 내지 650°C에서 진행되는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 마이크로 나노입자는 평균직경 200nm 실리카 나노입자인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자는 사이클로헥산 용매와 헥산 용매에 분산시킨 금속, 금속산화물 나노입자, 암모니아수 및 테트라알킬 오소실리케이트를 반응시켜서 형성된 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 증기압 기상 증착은 10-2torr 이하의 진공도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 증기압 기상 증착은 비활성 캐리어 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 1∼50㎤/min의 유량을 갖는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 수용액은 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 마이크로 나노입자/그라펜 물질을 수용액으로 에칭하여 그라펜 기저의 중공구를 얻는 단계 후, 극성(polarity)이 조절된 용매에 분산하여 상기 나노구의 균일 분산과 상기 분산도에 따른 광 여기-방출(photo exitation-emission) 감도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라펜 중공 나노구 제조방법.
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