KR20130015719A - A complex comprising a mesoporous silicon oxide and a graphene, and method for preparing the same - Google Patents

A complex comprising a mesoporous silicon oxide and a graphene, and method for preparing the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A composite comprising mesoporous silicon oxide/graphene composite, and a manufacturing method thereof are provided to reduce the manufacturing time of the composite by using microwaves. CONSTITUTION: A manufacturing method of composite comprising a mesoporous silicon oxide/graphene composite comprises the following steps. Graphite oxide power and a surfactant are dispersed into a solvent. The dispersed solution is controlled to have the pH less than 2. The dispersed solution in pH 2 or less is mixed with silicon salt. The solution is maintained at 30-150 deg. C to manufacture the mesoporous silicon oxide/graphene composite. To raise the temperature of solution, microwaves are applied.

Description

메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체 및 그 제조 방법{A complex comprising a mesoporous silicon oxide and a graphene, and method for preparing the same}A complex comprising a mesoporous silicon oxide and a graphene, and method for preparing the same

본 발명은 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to mesoporous structure silicon oxide / graphene composite and a method of manufacturing the same.

그래핀(graphene)은 sp2 탄소 원자들이 6각형의 벌집 (honeycomb) 격자를 이룬 형태의 2차원 나노시트(2-D nanosheet) 단일층의 탄소 구조체를 의미하며, 2004년에 영국 Geim 연구진의 기계적 박리법으로 흑연에서 그래핀을 분리한 이후 그래핀에 관한　보고들이 지속되고 있다. 그래핀은 체적 대비 매우 큰 비표면적(이론치 2600 m2/g )과 우수한 전자전도 특성(양자역학적 관점에서의 전형치 8×105 S/cm) 및 물리적, 화학적 안정성으로 인해 획기적인 신소재로 각광받고 있는 물질이다. Graphene refers to a single-layered 2-D nanosheet carbon structure in which sp 2 carbon atoms form a hexagonal honeycomb lattice. Since the separation of graphene from graphite by exfoliation, reports on graphene continue. Graphene is in the spotlight as a groundbreaking new material due to its very specific surface area (volume 2600 m2 / g), excellent electroconductivity (8 × 10 5 S / cm from a quantum mechanical perspective) and physical and chemical stability. It is a substance.

특히 그래핀은 높은 비표면적, 우수한 전기전도도 및 물리적, 화학적 안정성으로 인해 나노 크기의 금속 산화물을 증착할 수 있는 효율적인 주형(template)으로 작용할 수 있으며, 전이금속과의 나노 복합화 시 각종 장치의 에너지 저장 소재(리튬이온 2차전지, 수소저장 연료전지 또는 초고용량 캐패시터의 전극), 가스 센서, 의공학용 미세부품 및 고기능 복합체 등에서 무한한 응용 가능성을 가지고 있다. In particular, graphene can serve as an efficient template for depositing nano-sized metal oxides due to its high specific surface area, excellent electrical conductivity and physical and chemical stability, and energy storage of various devices when nanocomposites with transition metals. It has unlimited application potential in materials (electrodes of lithium ion secondary batteries, hydrogen storage fuel cells or ultra high capacity capacitors), gas sensors, medical micro components and high performance composites.

하지만 그래핀의 경우 표면에서의 sp2 탄소 결합에 의한 그래핀 층간의 반데르발스(van der Waals) 작용 때문에 용액상에서 쉽게 박리되지 못하고 단일층 그래핀(single layer graphene)이 아니라 대부분 두꺼운 복층 그래핀(multilayer graphene)으로 존재하며, 설사 박리되었다 하더라도 다시 재적층되는(restacking) 성질을 가지고 있다. 따라서 그래핀을 전구체로 이용하여 용액상에서 금속 산화물과의 복합소재를 합성 할 경우 단층 그래핀이 가지고 있는 높은 비표면적을 활용하지 못하며 균일한 복합구조를 형성하기 힘든 문제점이 있으며, 이는 금속 산화물의 활용도를 저해시키는 요인으로 작용한다. However, in the case of graphene, due to the van der Waals action between graphene layers due to sp 2 carbon bonds on the surface, the graphene is not easily peeled off in solution and is mostly thick layered graphene rather than single layer graphene. It exists as a multilayer graphene and has the property of being re-stacked even if exfoliated. Therefore, when synthesizing a composite material with a metal oxide in solution using graphene as a precursor, there is a problem in that it cannot use a high specific surface area of single layer graphene and it is difficult to form a uniform composite structure. It acts as a factor to inhibit.

이에 반해 그라파이트 옥사이드(graphite oxide)는 그라파이트를 강한 산화 처리를 통해 그라파이트 층상구조를 이루고 있는 그래핀 층의 표면에 다양한 산소 작용기가 도입된 물질로서 화학적 환원법 혹은 열적 박리법을 통해 그래핀을 대량으로 합성할 때 전구체로 사용되는 물질이다. 그라파이트 옥사이드의 경우 그래핀과는 달리 표면에 존재하는 다양한 산소 작용기 때문에 수계를 포함한 다른 용액에 도포 후 초음파 처리를 할 경우 그라파이트 옥사이드 단일층 또는 그래핀 옥사이드(single layer graphite oxide or graphene oxide)로 쉽게 분산이 되는 성질을 갖고 있다. 따라서 용액상에 균일하게 분산된 그래핀 옥사이드를 전구체로 이용하여 금속 산화물과의 복합소재를 합성할 경우 그래핀 옥사이드는 나노 크기의 금속 산화물을 균일하게 증착할 수 있는 주형(template)으로 작용할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, graphite oxide is a substance in which various oxygen functional groups are introduced on the surface of the graphene layer having a graphite layer structure through a strong oxidation treatment of graphite, and a large amount of graphene is synthesized through chemical reduction or thermal exfoliation. When used as a precursor. Unlike graphene, graphite oxide is easily dispersed in graphite layer or single layer graphite oxide or graphene oxide when sonicated after application to other solutions including water based on various oxygen functional groups on the surface. It has the property to become. Therefore, when synthesizing a composite material with metal oxide using graphene oxide uniformly dispersed in a solution as a precursor, graphene oxide may act as a template for uniformly depositing nano-sized metal oxide. There is an advantage.

그러나, 산화 처리를 통해 도입된 그래핀 옥사이드 표면의 다양한 산소 작용기는 그래핀이 가지는 sp2 결합을 부분적으로 끊으며 생성되기 때문에 전기 전도도를 저하시키는 문제점이 있다. 따라서 그래핀 옥사이드를 이용하여 나노 크기의 금속 산화물과의 복합화 시 그래핀이 가지고 있는 우수한 전기 전도도를 이용하기 위해서는 나노 크기의 금속 산화물과의 복합소재가 형성된 후 환원제를 이용하거나 또는 고온 열처리를 통해 다시 그래핀 옥사이드 표면의 산소 작용기를 제거하여 그래핀이 갖는 sp2 결합을 복원시키는 후처리가 반드시 필요한 문제점이 있다. However, various oxygen functional groups on the graphene oxide surface introduced through the oxidation treatment have a problem of lowering electrical conductivity because they are generated by partially breaking sp 2 bonds of graphene. Therefore, in order to use the excellent electrical conductivity of graphene when complexing with nano-sized metal oxide using graphene oxide, a composite material with nano-sized metal oxide is formed and then using a reducing agent or high temperature heat treatment again. There is a problem that a post-treatment that restores sp 2 bonds of graphene by removing oxygen functional groups on the graphene oxide surface is necessary.

한편, Mobil 사의 연구원들에 의해서 M41S군의 메조동공구조 물질이 처음 합성된 이래로 나노 기술(Nano technology, NT) 분야에서는 메조동공구조 물질에 대한 많은 관심과 함께 연구가 진행되어 왔다. 메조동공구조 물질이란 2 nm 내지 50 nm크기의 동공구조를 갖는 물질을 말하며, 제조 방법에 따라 다양한 구조 및 균일한 크기의 동공을 갖는 것이 특징이다. 이러한 구조 및 동공의 크기가 갖고 있는 특징 때문에 정밀 화학 촉매, 센서, 태양전지, 에너지 저장 소재와 같은 다양한 분야에서 그 응용이 기대되고 있다. 메조동공구조 물질에 대한 연구 방향을 살펴보면 초기에는 실리콘 산화물 계열의 물질을 중심으로 연구가 진행되었다. 그러나, 실리콘 산화물의 경우 촉매 활성이 없고, 열적, 화학적으로 불안정한 단점을 갖고 있으면서 전기적, 자기적, 광학적 특징이 없거나 미약하기 때문에 이로 이루어진 메조동공구조 물질의 활용은 기능성 물질의 담체로서의 역할이 주를 이루고 있으며, 그 응용 분야가 제한적이다. 이의 극복을 위해 다양한 탄소 물질과의 복합화에 관한 연구가 진행 중이나, 그 연구가 부진한 실정이다. 이에 따라 메조동공구조 실리콘 산화물 및 탄소의 복합체를 제조하기 위한 가장 효과적인 합성 방법의 필요성이 증대되고 있다. Meanwhile, since the M41S family of mesoporous materials was first synthesized by Mobil researchers, research has been conducted with much interest in mesoporous materials in the field of nanotechnology (NT). Mesoporous material refers to a material having a pupil structure of 2 nm to 50 nm in size, and is characterized by having various structures and uniformly sized pupils according to the manufacturing method. Due to the characteristics of the structure and the size of the pupil, applications are expected in various fields such as fine chemical catalysts, sensors, solar cells, and energy storage materials. Looking at the research direction of mesoporous structure material, the research was mainly focused on silicon oxide-based materials. However, in the case of silicon oxide, there is no catalytic activity, thermal, chemically unstable disadvantages, and there are no electrical, magnetic, or optical characteristics, or the mesoporous structure of the silicon oxide is mainly used as a carrier of the functional material. And its application is limited. In order to overcome this problem, studies on complexation with various carbon materials are underway, but the research is poor. Accordingly, there is an increasing need for the most effective synthetic method for producing a composite of mesoporous silicon oxide and carbon.

또한 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체에 대한 연구가 일부 진행되었으나, 본 발명과 같이 장범위 규칙성 및 3차원 기공(3D-pore)을 갖는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체에 대한 연구는 전무한 실정이다.
In addition, although some studies on mesoporous silicon oxide / graphene composite have been conducted, the study on mesoporous structured silicon oxide / graphene composite having long range regularity and three-dimensional pores (3D-pore) as in the present invention There is no situation.

본 발명은 장범위 규칙성 및 3차원 기공(3D-pore)을 가지는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체, 그 제조 방법, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 이용한 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법 및 그 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention provides mesoporous structured silicon oxide / graphene composite having long range regularity and three-dimensional pores (3D-pore), a method of manufacturing the same, mesoporous structured transition metal oxide / mesoporous structured silicon oxide / graphene composite An object of the present invention is to provide a method for producing a graphene composite and a composite thereof.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, (a) 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 분산시키는 단계; (b) 상기 분산 용액의 pH를 2 이하로 조절하는 단계; (c) 상기 pH 2 이하인 분산 용액 및 실리콘 염을 혼합하는 단계; 및 (d) 상기 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃로 유지시켜 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법을 제공한다.
The present invention as a means for solving the above problems, (a) dispersing a graphite oxide powder and a surfactant in a solvent; (b) adjusting the pH of the dispersion solution to 2 or less; (c) mixing the dispersion solution and the silicone salt having a pH of 2 or less; And (d) maintaining the temperature of the mixed solution at 30 ° C. to 150 ° C. to produce a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite. .

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제공한다.
The present invention provides another mesoporous structured silicon oxide / graphene composite prepared by the method for producing a mesoporous structured silicon oxide / graphene composite according to the present invention.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 정밀 화학 촉매를 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a fine chemical catalyst comprising a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite according to the present invention.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조용 주형을 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a template for producing a mesoporous structured transition metal oxide / graphene composite including a mesoporous structured silicon oxide / graphene composite according to the present invention.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체 제조용 주형을 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a mold for producing a mesoporous carbon / graphene composite including a mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, (1) 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 침지시키는 단계; (2) 상기 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 열처리하여 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체에서 실리콘 산화물을 제거하여 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법을 제공한다.
The present invention as another means for solving the above problems, (1) the step of immersing the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite according to the present invention in a transition metal salt solution; (2) heat treating the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite to prepare a mesoporous structure transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite; And (3) removing the silicon oxide from the prepared mesoporous structured transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite to produce a mesoporous transitional metal oxide / graphene composite. It provides a method for producing a graphene composite.

본 발명은 또한, 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제공한다.
The present invention also provides a mesoporous structured transition metal oxide / graphene composite prepared by the method for producing a mesoporous structured transition metal oxide / graphene composite according to the present invention as another means for solving the above problems. .

본 발명은 또한, 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 에너지 저장 소재를 제공한다.
The present invention also provides an energy storage material including the mesoporous transition metal oxide / graphene composite according to the present invention as another means for solving the above problems.

본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법은 장범위 규칙성이 있는 3차원 기공(3D-pore) 구조를 가지는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조할 수 있다. The method for producing a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention can produce a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite having a three-dimensional pore (3D-pore) structure with long range regularity.

또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법은 마이크로파를 이용함으로써, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 실리콘 산화물의 입자의 크기가 매우 작고 균일하며, 장범위 규칙성이 있는 3차원 기공(3D-pore)을 통하여 물질 이동성 및 표면적이 극대화된 구조이므로, 정밀 화학 촉매 등에 적용할 수 있고, 특히 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조용 주형 또는 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체 제조용 주형으로 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 주형으로 하여 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 또한 장범위 규칙성이 있는 3차원 기공(3D-pore) 구조를 가지고 있어, 물질 이동성 및 표면적이 극대화된 구조이므로, 2차 전지, 연료 전지 또는 슈퍼 캐퍼시터 등과 같은 에너지 저장 소재에 적용할 수 있다.
In addition, in the method for producing the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention, the production time of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite can be shortened. In addition, the mesoporous silicon oxide / graphene composite prepared according to the production method of the present invention is very small, uniform, and long-range regular three-dimensional pores of the mesoporous silicon oxide particles (3D-pore) Since the structure of the material mobility and surface area is maximized through, it can be applied to a fine chemical catalyst, etc., in particular, can be used as a template for preparing a meso-cavity transition metal oxide / graphene composite or a template for producing a meso-cavity carbon / graphene composite. . In addition, the mesoporous transition metal oxide / graphene composite prepared by using the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention also has a three-dimensional pore (3D-pore) structure having a long range regularity, Because of its structure of maximized material mobility and surface area, it can be applied to energy storage materials such as secondary cells, fuel cells or supercapacitors.

도 1은 본 발명의 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따라 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체, 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 질소 기체(N2)에 대한 흡착/탈착 거동을 나타내는 그래프이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a mesoporous silicon oxide / graphene composite prepared in an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite prepared in an embodiment of the present invention.
3 is an adsorption / desorption of nitrogen gas (N 2 ) of mesoporous silicon oxide / graphene composite, mesoporous silicon oxide (KIT-6) and graphene (RGO) prepared according to one embodiment of the present invention. It is a graph showing the desorption behavior.

본 발명은 (a) 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 분산시키는 단계; (b) 상기 분산 용액의 pH를 2 이하로 조절하는 단계; (c) 상기 pH 2 이하인 분산 용액 및 실리콘 염을 혼합하는 단계; 및 (d) 상기 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃로 유지시켜 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention comprises the steps of (a) dispersing the graphite oxide powder and the surfactant in a solvent; (b) adjusting the pH of the dispersion solution to 2 or less; (c) mixing the dispersion solution and the silicone salt having a pH of 2 or less; And (d) maintaining the temperature of the mixed solution at 30 ° C. to 150 ° C. to produce a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite. .

이하, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of this invention is demonstrated concretely.

본 발명의 제조 방법은 단계 (a)를 포함한다. 상기 단계 (a)는 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 분산시키는 단계이다. 본 발명에서는 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 첨가하고, 초음파 처리를 통해 상기 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매 내에서 균일하게 분산시킴으로써, 단계 (a)를 수행할 수 있다. 상기 단계 (a)에서 초음파 처리는 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 첨가하면서 동시에 수행될 수 도 있고, 상기 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 첨가한 이후 수행될 수 도 있다. 또한, 본 발명의 단계 (a)에서 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 분산시키는 것은 상기 초음파 처리 이외에 단순히 교반(stirring)을 통해 수행될 수도 있다. The preparation method of the invention comprises step (a). Step (a) is a step of dispersing the graphite oxide powder and the surfactant in a solvent. In the present invention, step (a) may be performed by adding graphite oxide powder and a surfactant to a solvent and uniformly dispersing the graphite oxide powder and the surfactant in a solvent through ultrasonication. In the step (a), the sonication may be simultaneously performed while adding the graphite oxide powder and the surfactant to the solvent, or may be performed after adding the graphite oxide powder and the surfactant to the solvent. In addition, dispersing the graphite oxide powder and the surfactant in the solvent in step (a) of the present invention may be performed by simply stirring in addition to the sonication.

본 발명의 단계 (a)에서 계면 활성제는 용매 내에서 그라파이트 옥사이드 분말과 함께 균일하게 분산되면서, 상기 그라파이트 옥사이드의 표면에 결합하여 후술할 실리콘 염이 코팅될 수 있는 주형(template)으로 사용될 수 있다. In step (a) of the present invention, the surfactant may be used as a template in which a silicon salt to be described below may be coated by binding to the surface of the graphite oxide while being uniformly dispersed together with the graphite oxide powder in a solvent.

본 발명의 단계 (a)에서 사용되는 용매의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 증류수을 사용할 수 있다. The kind of the solvent used in step (a) of the present invention is not particularly limited, but distilled water may be preferably used.

본 명세서에서 사용되는 용어 『중량부』는 중량 비율을 의미한다.The term "parts by weight" as used herein refers to a weight ratio.

본 발명의 단계 (a)에서 상기 그라파이트 옥사이드 분말은 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 2 중량부, 바람직하게는 0.5 중량부 내지 1 중량부로 사용될 수 있다. 본 발명의 제조 방법에서는 그라파이트 옥사이드 분말의 함량을 조절하여 메조동공구조 실리콘 산화물의 로딩량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 그라파이트 옥사이드 분말의 함량이 0.5 중량부 미만이면, 메조동공구조 실리콘 산화물 및 그래핀 복합체의 제조 후, 상기 복합체 내에서의 그래핀 첨가에 의한 전기 전도도 향상을 달성하기 어려울 수 있고, 2 중량부를 초과하면, 그라파이트 옥사이드 분말이 균일하게 분산되기 어려울 수 있다.In the step (a) of the present invention, the graphite oxide powder may be used in an amount of 0.5 parts by weight to 2 parts by weight, preferably 0.5 parts by weight to 1 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solvent. In the production method of the present invention, the amount of graphite oxide powder may be adjusted by adjusting the content of graphite oxide powder. Specifically, when the content of the graphite oxide powder is less than 0.5 parts by weight, it may be difficult to achieve the electrical conductivity improvement by the addition of graphene in the composite, after the preparation of mesoporous structure silicon oxide and graphene composite, 2 If it exceeds the weight part, it may be difficult for the graphite oxide powder to be uniformly dispersed.

또한, 본 발명의 단계 (a)에서 상기 계면 활성제는 상기 용매 100 중량부에 대하여 3 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 3 중량부 내지 6 중량부로 사용될 수 있다. 상기 계면 활성제의 함량이 3 중량부 미만이면, 계면 활성제의 함량이 불충분하여 그라파이트 옥사이드 분말의 불균일한 분산이 발생하거나, 메조동공구조를 형성하지 못할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 용액의 점도가 높아져 그라파이트 옥사이드 분말의 불균일한 분산이 발생할 우려가 있다. Further, in the step (a) of the present invention, the surfactant may be used in 3 parts by weight to 20 parts by weight, preferably 3 parts by weight to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solvent. If the content of the surfactant is less than 3 parts by weight, the content of the surfactant is insufficient to cause non-uniform dispersion of the graphite oxide powder, or may not form a meso pupil structure, and if it exceeds 20 parts by weight, the viscosity of the solution There is a fear that nonuniform dispersion of the graphite oxide powder occurs.

본 발명에서 사용될 수 있는 계면 활성제의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 주 계면활성제 및 부 계면활성제의 혼합물일 수 있다. The type of surfactant that can be used in the present invention is not particularly limited, but may preferably be a mixture of primary and secondary surfactants.

본 발명에서 상기 주 계면활성제는 양이온성 계면 활성제, 음이온성 계면 활성제 및 고분자성 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있고, 구체적으로, SDS 및 AOT 등과 같은 양이온성 계면 활성제; CTAB 및 CTACI 등과 같은 음이온성 계면 활성제; 및 P123, F127, Brij56, Brij78 등과 같은 고분자성 계면 활성제를 들 수 있으나, 바람직하게는 상대적으로 큰 분자 구조를 갖는 P123, F127, Brij56 및 Brij78 등의 고분자성 계면활성제를 사용할 수 있다. In the present invention, the main surfactant may be at least one selected from the group consisting of cationic surfactants, anionic surfactants and polymeric surfactants, specifically, cationic surfactants such as SDS and AOT; Anionic surfactants such as CTAB and CTACI and the like; And polymeric surfactants such as P123, F127, Brij56, Brij78, and the like, but preferably, polymeric surfactants such as P123, F127, Brij56, and Brij78 having a relatively large molecular structure can be used.

본 발명에서 상기 부 계면활성제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 에탄올 및 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. In the present invention, the type of the subsurfactant is not particularly limited, and for example, may be one or more selected from the group consisting of ethanol and butanol.

본 발명의 제조 방법에서는 상기 계면 활성제가 후술할 메조동공구조 실리콘 산화물의 주형으로 사용되기 때문에, 계면 활성제의 종류에 따라, 다양한 구조의 메조동공구조 실리콘 산화물을 그래핀 표면에 코팅할 수 있다. In the production method of the present invention, since the surfactant is used as a template of mesoporous silicon oxide, which will be described later, it is possible to coat mesoporous silicon oxide of various structures on the graphene surface according to the type of the surfactant.

본 발명의 제조 방법은 단계 (b)를 포함한다. 상기 단계 (b)는 상기 단계 (a)를 통하여 제조된 분산 용액의 pH를 2 이하로 조절하는 단계이다. 본 발명에서는 상기 단계 (a)의 분산 용액 및 강산 용액을 혼합함으로써, 단계 (b)를 수행할 수 있다. The preparation method of the present invention comprises step (b). Step (b) is to adjust the pH of the dispersion solution prepared through step (a) to 2 or less. In the present invention, step (b) may be performed by mixing the dispersion solution and the strong acid solution of step (a).

본 발명의 제조 방법에서는 단계 (b)를 통해 상기 분산 용액의 pH를 2 이하로 조절함으로써, 후술할 실리콘 염이 상기 분산 용액과 혼합되어 반응을 통해, 메조동공구조 실리콘 산화물 및 그래핀의 복합체를 형성하는 과정에서 상기 반응이 느리게 진행되도록 함으로써, 장범위의 규칙성을 가지는 메조동공구조 실리콘 산화물이 그래핀 상에 형성되도록 할 수 있다. 즉, 분산 용액의 pH가 2를 초과하는 경우에는 메조동공구조 실리콘 산화물이 장범위의 규칙성을 가지기 어려울 수 있다. In the preparation method of the present invention, by adjusting the pH of the dispersion solution to 2 or less through step (b), a silicon salt to be described later is mixed with the dispersion solution to react to form a complex of mesoporous structure silicon oxide and graphene. By the slow progress of the reaction in the formation process, it is possible to allow the mesoporated silicon oxide having a long range of regularity is formed on the graphene. That is, when the pH of the dispersion solution exceeds 2, it may be difficult for mesoporous silicon oxide to have long range regularity.

본 발명의 단계 (b)에서 사용될 수 있는 강산 용액의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 황산, 염산, 질산 및 인산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. The kind of strong acid solution that can be used in step (b) of the present invention is not particularly limited, but may include at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid.

본 발명의 단계 (b)에서 상기 강산 용액이 함량은 특별히 제한되지 않고, 사용되는 강산의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. The content of the strong acid solution in step (b) of the present invention is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of strong acid used.

본 발명의 제조 방법은 단계 (c)를 포함한다. 상기 단계 (c)는 상기 단계 (b)를 통하여 제조된 pH 2 이하의 분산 용액 및 실리콘 염을 혼합하는 단계이다. 본 발명에서는 상기 단계 (b)의 분산 용액 및 실리콘 염을 혼합하여 균일하게 교반함으로써, 단계 (c)를 수행할 수 있다. The production method of the present invention comprises step (c). Step (c) is a step of mixing the dispersion solution and the silicon salt of pH 2 or less prepared through step (b). In the present invention, step (c) may be performed by mixing the dispersion solution and the silicon salt of step (b) and stirring uniformly.

본 발명에서 상기 실리콘 염은 그라파이트 옥사이드 분말 1 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부, 바람직하게는 10 중량부 내지 26 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 실리콘 염의 함량이 5 중량부 미만이면, 제조되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 내에서 상기 실리콘 산화물의 로딩량이 너무 적은 문제가 생길 수 있고, 30 중량부를 초과하면, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체 이외에 실리콘 산화물이 별도로 석출될 우려가 있다. In the present invention, the silicon salt may be mixed in an amount of 5 parts by weight to 30 parts by weight, preferably 10 parts by weight to 26 parts by weight, based on 1 part by weight of graphite oxide powder. If the content of the silicon salt is less than 5 parts by weight, there may be a problem that the loading amount of the silicon oxide is too small in the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite to be produced, if it exceeds 30 parts by weight, mesoporous structure silicon oxide In addition to the / graphene composite, silicon oxide may be precipitated separately.

본 발명에서 메조동공구조 실리콘 산화물의 전구체인 실리콘 염으로는 TEOS(tetraethoxysilane), TMOS(tetramethylorthosilicate), 규산 나트륨(Na2SiO3), 규산 리튬(Li2SiO3) 및 규산 칼륨(K2SiO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the silicon salt which is a precursor of mesoporous silicon oxide is tetraethoxysilane (TEOS), tetramethylorthosilicate (TMOS), sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), lithium silicate (Li 2 SiO 3 ) and potassium silicate (K 2 SiO 3). One or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

본 발명의 제조 방법은 단계 (d)를 포함한다. 상기 단계 (d)는 상기 단계 (c)를 통하여 제조된 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃로 유지시켜 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계이다. 본 발명에서는 상기 단계 (c)의 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃, 바람직하게는 100℃ 내지 150℃로 유지시켜 주형 역할을 하는 계면 활성제의 표면에 실리콘 염이 결합되어 그래핀 표면에 코팅되도록 한 후, 상기 계면 활성제를 제거함으로써, 단계 (d)를 수행할 수 있다. The preparation method of the present invention comprises step (d). Step (d) is a step of maintaining the temperature of the mixed solution prepared through step (c) at 30 ° C to 150 ° C to prepare a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite. In the present invention, the temperature of the mixed solution of step (c) is maintained at 30 ° C to 150 ° C, preferably 100 ° C to 150 ° C, and a silicon salt is bonded to the surface of the surfactant serving as a mold and coated on the graphene surface. After the removal of the surfactant, step (d) may be performed.

본 발명의 단계 (d)에서는 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃, 바람직하게는 100℃ 내지 150℃로 유지시키기 위하여, 마이크로파를 인가하거나 또는 리플럭스(reflux) 법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 마이크로파를 인가할 수 있다. 상기 마이크로파 가열법은 마이크로파를 이용한 가열법으로 환류 장치를 이용하는 리플럭스 법에 비해 빠른 승온률을 가지며, 혼합 용액 전체가 균일하게 가열되는 특징이 있어, 반응 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. In step (d) of the present invention, in order to maintain the temperature of the mixed solution at 30 ° C to 150 ° C, preferably 100 ° C to 150 ° C, microwaves may be applied or a reflux method may be used. May apply microwaves. The microwave heating method is a heating method using microwaves and has a faster temperature increase rate than the reflux method using a reflux device, and the entire mixture solution is uniformly heated, thereby reducing the reaction time.

특히, 마이크로파를 이용한 가열법의 경우, 혼합 용액 중의 그라파이트 옥사이드가 그래핀 형태로 환원됨과 동시에 상기 그래핀의 표면에 결합되어 있는 계면 활성제의 표면에서 실리콘 염이 단시간 내에 선택적 불균일 핵 생성 및 성장을 야기하여 그래핀-계면 활성제-실리콘 산화물의 복합 구조체가 형성될 수 있다. In particular, in the case of the microwave heating method, the graphite oxide in the mixed solution is reduced to the graphene form and at the same time, the silicon salt on the surface of the surfactant bonded to the surface of the graphene causes selective heterogeneous nucleation and growth in a short time. A composite structure of graphene-surfactant-silicon oxide can be formed.

본 발명의 단계 (d)에서는 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃, 바람직하게는 100℃ 내지 150℃로 유지시킴으로써, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체 내의 상기 메조동공구조 실리콘 산화물이 장범위의 규칙성 및 3차원 기공 구조(3D-pore)를 가지도록 할 수 있다. In step (d) of the present invention, by maintaining the temperature of the mixed solution at 30 ° C to 150 ° C, preferably 100 ° C to 150 ° C, the mesoporous silicon oxide in the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite has a long range It can have a regularity and a three-dimensional pore structure (3D-pore) of.

본 발명의 단계 (d)에서 혼합 용액의 온도를 승온시키기 위하여 마이크로파를 인가하는 경우, 상기 인가되는 마이크로파의 진동수는 2.45 GHz 내지 60 GHz, 일 수 있고, 상기 마이크로파의 인가 시간은 10 분 내지 60분, 바람직하게는 30 분 내지 60 분 일 수 있다. 본 발명의 제조 방법에서는 상기 마이크로파의 진동수 및 인가 시간을 상기 범위로 제어함으로써, 장범위 규칙성 및 3차원 기공 구조를 가지는 메조동공구조 실리콘 산화물이 그래핀의 표면에 형성될 수 있다. When microwave is applied to raise the temperature of the mixed solution in step (d) of the present invention, the frequency of the applied microwave may be 2.45 GHz to 60 GHz, the microwave application time is 10 minutes to 60 minutes , Preferably from 30 minutes to 60 minutes. In the manufacturing method of the present invention, by controlling the frequency and the application time of the microwave in the above range, mesoporated silicon oxide having a long range regularity and a three-dimensional pore structure can be formed on the surface of the graphene.

본 발명의 단계 (d)에서 혼합 용액의 온도를 승온시키기 위하여 리플럭스 법을 사용하는 경우, 상기 리플럭스 법을 통한 가열 시간은 12 시간 내지 24 시간, 바람직하게는 12 시간 내지 18 시간일 수 있다. When using the reflux method to raise the temperature of the mixed solution in step (d) of the present invention, the heating time through the reflux method may be 12 hours to 24 hours, preferably 12 hours to 18 hours. .

본 발명의 단계 (d)에서 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃, 바람직하게는 100℃ 내지 150℃로 유지시키면, 혼합 용액 중의 실리콘 염은 그래핀 표면에 결합되어 주형 역할을 하는 계면 활성제와 반응하여 계면 활성제의 표면에 실리콘 산화물이 형성될 수 있다. In step (d) of the present invention, if the temperature of the mixed solution is maintained at 30 ° C to 150 ° C, preferably 100 ° C to 150 ° C, the silicon salt in the mixed solution is bound to the surface of the graphene with a surfactant that acts as a template. The reaction may form silicon oxide on the surface of the surfactant.

상기와 같이, 그래핀/계면활성제/실리콘 산화물의 복합 구조체가 형성된 후, 상기 계면 활성제를 제거하는 공정을 수행하게 되면, 계면 활성제가 차지하고 있던 공간이 실리콘 산화물 내에서 기공으로 자리 잡게 되어, 비로소 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 형성할 수 있다. As described above, after the composite structure of graphene / surfactant / silicon oxide is formed, the step of removing the surfactant is performed, and the space occupied by the surfactant becomes a pore in the silicon oxide. It is possible to form a pupil structured silicon oxide / graphene composite.

본 발명에서 상기 그래핀/계면활성제/실리콘 산화물의 복합 구조체로부터 계면 활성제를 제거하는 하기 위하여 열처리를 수행할 수 있고, 상기 열처리 수단은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단을 제한 없이 채용할 수 있다. 특히, 열처리 조건에 따라 계면 활성제의 제거는 물론, 그라파이트 옥사이드의 환원 정도를 제어할 수도 있다. 상기 그라파이트 옥사이드의 환원 정도가 높아질수록, 전기 전도도 등과 같은 그래핀의 물성이 우수해질 수 있고, 상기 그라파이트 옥사이드의 환원 정도를 높이기 위해서는 열처리 온도를 더욱 높여야 한다. 그러나, 일반적으로 탄소계 재료의 경우, 대기 분위기하에서는 400℃를 초과하는 온도에서 타버리기 때문에, 그라파이트 옥사이드의 환원 정도를 높이는데 한계가 있다. In the present invention, heat treatment may be performed to remove the surfactant from the composite structure of the graphene / surfactant / silicon oxide, and the heat treatment means is not particularly limited, and any means commonly used in the art is not limited. It can be adopted. In particular, depending on the heat treatment conditions, as well as the removal of the surfactant, the degree of reduction of the graphite oxide may be controlled. As the degree of reduction of the graphite oxide increases, the physical properties of the graphene, such as electrical conductivity, may be excellent, and in order to increase the degree of reduction of the graphite oxide, the heat treatment temperature should be further increased. In general, however, carbon-based materials are burned at temperatures exceeding 400 ° C. in an air atmosphere, and thus there is a limit to increasing the degree of reduction of graphite oxide.

이에 따라, 본 발명에서는 대기 분위기하에서 열처리 온도를 400℃로 유지하여, 계면 활성제를 제거할 수 있고, 그라파이트 옥사이드의 환원 정도를 높이기 위해서, 아르곤(Ar) 및 수소(H2)의 혼합 가스 분위기하에서 추가 열처리를 수행할 수 있다. 상기 혼합 가스 분위기하에서는 900℃의 온도까지 열처리 온도를 승온할 수 있다. 상기 혼합 가스에서 수소 기체의 부피는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 부피% 내지 10 부피%, 보다 바람직하게는 3 부피 % 내지 7 부피%일 수 있다. 상기 혼합 가스 분위기 하에서는 열처리 온도를 400℃를 초과하여 승온하더라도, 그라파이트 옥사이드가 타지 않고, 환원 정도를 높일 수 있다. Accordingly, in the present invention, the heat treatment temperature is maintained at 400 ° C. in the air atmosphere to remove the surfactant, and in order to increase the reduction degree of the graphite oxide, in the mixed gas atmosphere of argon (Ar) and hydrogen (H 2 ). Further heat treatment can be performed. In the mixed gas atmosphere, the heat treatment temperature may be increased to a temperature of 900 ° C. The volume of hydrogen gas in the mixed gas is not particularly limited, but may be preferably 1% by volume to 10% by volume, more preferably 3% by volume to 7% by volume. In the mixed gas atmosphere, even if the heat treatment temperature is raised above 400 ° C., the graphite oxide does not burn and the degree of reduction can be increased.

본 발명에서는 상기 열처리 온도를 조절하면서, 계면 활성제를 제거할 뿐만 아니라, 그라파이트 옥사이드의 환원 정도를 조절할 수 있다. In the present invention, while controlling the heat treatment temperature, as well as remove the surfactant, it is possible to control the degree of reduction of graphite oxide.

본 발명의 제조 방법은 단계 (e)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 단계 (e)는 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 세척 후 건조하는 단계이다. 본 발명에서는 단계 (d)에서 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조한 후, 혼합 용액에 남아 있는 용매 또는 부가적으로 형성될 수 있는 유기 화합물을 제거하기 위하여, 세척 과정을 수행할 수 있다. 상기 세척을 위해 사용될 수 있는 세척 용액으로는 에탄올, 아세톤 또는 증류수 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 세척 과정은 상기 복합체에 잔존하는 용매 또는 부가적인 유기 화합물이 모두 제거될 때까지 반복하여 수행될 수 있다. The preparation method of the present invention may further comprise step (e). Step (e) is a step of washing and drying the prepared mesoporous silicon oxide / graphene composite. In the present invention, after preparing the mesoporous structure of the silicon oxide / graphene composite in step (d), it is possible to perform a washing process to remove the solvent or additionally formed organic compounds remaining in the mixed solution. . Washing solutions that can be used for the washing may include, but are not limited to, ethanol, acetone or distilled water. The washing process may be performed repeatedly until all solvents or additional organic compounds remaining in the complex are removed.

한편, 상기 세척 과정이 끝난 후, 상온 내지 70℃의 온도 조건에서 건조시키는 것이 바람직하며, 상기 건조 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 건조 방법을 제한 없이 채용할 수 있다.
On the other hand, after the washing process is finished, it is preferable to dry at a temperature condition of room temperature to 70 ℃, the drying method is not particularly limited, it is possible to employ a drying method that can be commonly used in this field without limitation.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체에 관한 것이다. The invention also relates to mesoporous structure silicon oxide / graphene composites produced by the production process according to the invention.

본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 그래핀 표면에 실리콘 산화물이 골고루 코팅되어 있고, 상기 실리콘 산화물은 장범위의 규칙성 및 3차원 기공 구조를 가지는 메조동공 구조를 가지며, 상기 기공 크기(pore size)는 1 nm 내지 10 nm일 수 있다. 또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 700 m2/g 이상, 바람직하게는 750 m2/g 이상의 비표면적을 가지고 있다. The mesoporous structure silicon oxide / graphene composite prepared by the manufacturing method of the present invention is coated with silicon oxide evenly on the graphene surface, and the silicon oxide is mesoporous structure having a long range of regularity and three-dimensional pore structure. It has a pore size (pore size) may be 1 nm to 10 nm. In addition, the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention has a specific surface area of 700 m 2 / g or more, preferably 750 m 2 / g or more.

상기 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 비표면적의 상한은 특별히 제한되지 않고, 비표면적이 높을수록 에너지 저장 소재 또는 정밀 화학 촉매에 적용시 우수한 물성을 발휘할 수 있으나, 바람직하게는 2000 m2/g 이하, 보다 바람직하게는 1500 m2/g 이하일 수 있다.The upper limit of the specific surface area of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite is not particularly limited, and the higher the specific surface area, the better the physical properties when applied to an energy storage material or a fine chemical catalyst, but preferably 2000 m 2 / g or less, more preferably 1500 m 2 / g or less.

상기와 같이, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 높은 비표면적을 가지며, 상기 메조동공구조가 장범위의 규칙성 및 3차원 기공 구조를 가지고 있어, 물질 이동성이 매우 우수하다.
As described above, the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite prepared according to the production method of the present invention has a high specific surface area, the mesoporous structure has a long range of regularity and three-dimensional pore structure, material mobility This is very excellent.

본 발명은 또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 정밀 화학 촉매에 관한 것이다. The present invention also relates to a fine chemical catalyst comprising the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention.

본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 상기와 같이, 높은 비표면적 및 장범위 규칙성과 3차원 기공 구조를 가지는 메조동공구조를 통하여 물질의 반응 면적을 최대화하므로, 정밀 화학 촉매로 적용될 수 있다. The mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention can be applied as a fine chemical catalyst because it maximizes the reaction area of the material through the mesoporous structure having a high specific surface area and long range regularity and a three-dimensional pore structure as described above. have.

본 발명의 정밀 화학 촉매는 전술한 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 한, 그 조성이 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 다른 성분도 포함할 수 있다.
The fine chemical catalyst of the present invention is not particularly limited in composition as long as it includes the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention described above, and may also include other components generally used in the art.

본 발명은 또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조용 주형에 관한 것이다. The present invention also relates to a template for producing a mesoporous transition metal oxide / graphene composite including the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention.

본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 상기와 같이, 장범위 규칙성 및 3차원 기공 구조를 가지고 있으므로, 상기 복합체 중 메조동공구조 실리콘 산화물의 기공 내로 전이금속 산화물의 전구체를 침투시킨 후, 상기 전구체를 전이금속 산화물로 합성할 경우, 메조동공구조 실리콘 산화물의 3차원 기공 내부를 전이금속 산화물로 가득 채울 수 있다. 이 때, 메조동공구조 실리콘 산화물을 제거하게 되면, 메조동공구조 전이금속 산화물 및 그래핀만 남게 되어, 결국 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하기 위한 주형으로 용이하게 사용될 수 있다.Since the mesoporous silicon oxide / graphene composite of the present invention has a long range regularity and a three-dimensional pore structure as described above, after injecting the precursor of the transition metal oxide into the pores of the mesoporous silicon oxide of the composite When synthesizing the precursor with a transition metal oxide, the inside of the three-dimensional pores of the mesoporous silicon oxide may be filled with the transition metal oxide. At this time, when the mesoporous structure silicon oxide is removed, only the mesoporous structure transition metal oxide and graphene remain, and thus the mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite can be prepared. Therefore, the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention can be easily used as a template for producing the mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite.

상기 메조동공구조 실리콘 산화물을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단을 제한 없이 채용할 수 있으며, 예를 들면, 불산(불화수소산) 용액 또는 고농도의 수산화나트륨 용액 등을 이용하여 메조동공구조 실리콘 산화물을 쉽게 제거할 수 있다. The method for removing the mesoporous silicon oxide is not particularly limited, and any means commonly used in this field may be employed without limitation, and for example, a hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) solution or a high concentration of sodium hydroxide solution may be employed. Mesoporous silicon oxide can be easily removed.

본 발명에서 상기 그래핀과 복합체를 구성하는 전이금속 산화물의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, MnO2, Mn3O4 또는 Mn2O3과 같은 망간 산화물; Co3O4와 같은 코발트 산화물; Fe2O3 또는 Fe3O4과 같은 철 산화물; SnO2과 같은 주석 산화물; NiO과 같은 니켈 산화물; WO3과 같은 텅스텐 산화물; LiMn2O4과 같은 리튬 망간 산화물; 또는 LiCoO2과 같은 리튬 코발트 산화물 등을 들 수 있다. In the present invention, the type of the transition metal oxide constituting the composite with the graphene is not particularly limited and includes, for example, manganese oxides such as MnO 2 , Mn 3 O 4 or Mn 2 O 3 ; Cobalt oxides such as Co 3 O 4 ; Iron oxides such as Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 ; Tin oxides such as SnO 2 ; Nickel oxides such as NiO; Tungsten oxides such as WO 3 ; Lithium manganese oxides such as LiMn 2 O 4 ; Or lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 .

상기 전이금속 산화물의 전구체로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 망간, 코발트, 철, 주석, 니켈, 텅스텐 및 리튬 각각의 질산염(nitrate), 황산염(sulfate), 아황산염(sulfite), 아세트산염(acetate) 및 염화물(chloride)을 들 수 있다.
The precursor of the transition metal oxide is not particularly limited, and for example, manganese, cobalt, iron, tin, nickel, tungsten and lithium, respectively, nitrate, sulfate, sulfite and acetate ( acetate) and chlorides.

본 발명은 또한, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체 제조용 주형에 관한 것이다. The present invention also relates to a template for producing a mesoporous carbon / graphene composite comprising the mesoporous silicon oxide / graphene composite of the present invention.

본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 상기와 같이, 장범위 규칙성 및 3차원 기공 구조를 가지고 있으므로, 상기 복합체 중 메조동공구조 실리콘 산화물의 기공 내로 탄소 전구체를 침투시킨 후, 상기 전구체를 탄소로 합성할 경우, 메조동공구조 실리콘 산화물의 3차원 기공 내부를 탄소로 가득 채울 수 있다. 이 때, 메조동공구조 실리콘 산화물을 제거하게 되면, 메조동공구조 탄소 및 그래핀만 남게 되어, 결국 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체를 제조하기 위한 주형으로 용이하게 사용될 수 있다.Since the mesoporous silicon oxide / graphene composite of the present invention has a long range regularity and a three-dimensional pore structure as described above, after injecting a carbon precursor into the pores of the mesoporous silicon oxide of the composite, the precursor When synthesized with carbon, the inside of the three-dimensional pores of mesoporous silicon oxide can be filled with carbon. At this time, when the mesoporous silicon oxide is removed, only mesoporous carbon and graphene remain, so that the mesoporous carbon / graphene composite may be prepared. Therefore, the mesoporous silicon oxide / graphene composite of the present invention can be easily used as a template for producing the mesoporous carbon / graphene composite.

상기 메조동공구조 실리콘 산화물을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단을 제한 없이 채용할 수 있으며, 예를 들면, 불산(불화수소산) 용액 또는 고농도의 수산화나트륨 용액 등을 이용하여 메조동공구조 실리콘 산화물을 쉽게 제거할 수 있다. The method for removing the mesoporous silicon oxide is not particularly limited, and any means commonly used in this field may be employed without limitation, and for example, a hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) solution or a high concentration of sodium hydroxide solution may be employed. Mesoporous silicon oxide can be easily removed.

본 발명에서 상기 그래핀과 복합체를 구성하는 탄소의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유(platelet type 또는 herringbone type), 활성탄, 슈퍼 탄소(super-C) 또는 케첸 블랙(Ketchen black) 등을 들 수 있다. In the present invention, the type of carbon constituting the composite with the graphene is not particularly limited. For example, carbon nanotubes, carbon nanofibers (platelet type or herringbone type), activated carbon, super carbon (Che-C) or Ketjen Ketchen black etc. are mentioned.

상기 탄소의 전구체로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 수크로오스(sucrose); 알코올; 또는 SDS, AOT, CTAB, CTACl, P123, F127, Brij56 및 Brij78 등과 같은 각종 계면활성제를 들 수 있다.
It does not specifically limit as a precursor of carbon, For example, sucrose; Alcohol; Or various surfactants such as SDS, AOT, CTAB, CTACl, P123, F127, Brij56, Brij78 and the like.

본 발명은 또한, (1) 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 침지시키는 단계; (2) 상기 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 열처리하여 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체에서 실리콘 산화물을 제거하여 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention also comprises: (1) immersing a mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention in a transition metal salt solution; (2) heat treating the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite to prepare a mesoporous structure transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite; And (3) removing the silicon oxide from the prepared mesoporous structured transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite to produce a mesoporous transitional metal oxide / graphene composite. It relates to a method for producing a graphene composite.

본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하기 위해, 우선 단계 (1)을 수행할 수 있다. 상기 단계 (1)은 메조동공구조 실리콘 산화물의 기공 내로 전이금속 염을 침투시키기 위하여, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 침지시키는 단계이다. To prepare the mesoporous transition metal oxide / graphene composite of the present invention, first step (1) may be performed. Step (1) is a step of immersing the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention in the transition metal salt solution in order to infiltrate the transition metal salt into the pores of the mesoporous silicon oxide.

상기 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 침지시킬 경우, 전이금속 염 용액이 메조동공구조 실리콘 산화물의 3차원 기공 내부를 채우고, 메조동공구조 실리콘 산화물의 표면에 코팅될 수도 있다. When the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention is immersed in the transition metal salt solution, the transition metal salt solution fills the three-dimensional pores of the mesoporous silicon oxide, and the surface of the mesoporous silicon oxide It may be coated.

상기 단계 (1)에서 사용되는 전이금속 염은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 루테늄, 바나듐, 티타늄, 망간, 코발트, 철, 주석, 니켈 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속의 염일 수 있고, 보다 바람직하게는 전술한 전이금속의 질산염, 황산염, 아황산염, 아세트산염 또는 염화물일 수 있다. The transition metal salt used in step (1) is not particularly limited, but may be a salt of at least one transition metal selected from the group consisting of ruthenium, vanadium, titanium, manganese, cobalt, iron, tin, nickel and tungsten. More preferably, nitrate, sulfate, sulfite, acetate or chloride of the above-described transition metals.

상기 단계 (1)의 전이금속 염 용액은 전술한 전이금속 염을 용매인 증류수; 또는 증류수 및 알코올의 혼합물에 첨가하고, 균일하게 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 용매로서, 증류수 및 알코올의 혼합물을 사용하는 경우에는 증류수를 단독으로 사용하는 경우보다 용매의 증발이 용이하도록 할 수 있다. 상기 증류수 및 알코올의 혼합물에서 알코올의 함량은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 80 중량% 이하, 보다 바람직하게는 50 중량% 이하일 수 있다. 상기 알코올의 함량이 80 중량%를 초과하면, 전이금속 염의 용해도가 저하될 우려가 있다. 상기 알코올의 함량의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 중량% 이상, 보다 바람직하게는 10 중량% 이상일 수 있다. The transition metal salt solution of step (1) is distilled water as a solvent for the transition metal salt described above; Or by adding to a mixture of distilled water and alcohol and dispersing uniformly. As the solvent, when a mixture of distilled water and alcohol is used, the solvent may be more easily evaporated than when distilled water is used alone. The content of alcohol in the mixture of distilled water and alcohol is not particularly limited, but may be preferably 80% by weight or less, more preferably 50% by weight or less. When the content of the alcohol exceeds 80% by weight, the solubility of the transition metal salt may be lowered. The lower limit of the content of the alcohol is not particularly limited, but may be preferably 1% by weight or more, more preferably 10% by weight or more.

상기 전이금속 염을 용매에 균일하게 분산시키는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 교반하거나 초음파 처리를 통해 수행될 수 있다. The method for uniformly dispersing the transition metal salt in the solvent is not particularly limited, and may be performed by, for example, stirring or ultrasonication.

상기 단계 (1)은 구체적으로, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 넣은 후, 상온 이상, 바람직하게는 25℃ 내지 60℃의 온도에서 전이금속 염 용액의 용매를 증발시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 용매의 증발은 대기 분위기 또는 진공 상태에서 수행될 수 있다. Specifically, the step (1) is carried out by putting the mesoporous silicon oxide / graphene complex into the transition metal salt solution, and then evaporating the solvent of the transition metal salt solution at a temperature of at least 25 ° C to 60 ° C. Can be performed. Evaporation of the solvent may be carried out in an atmospheric atmosphere or in a vacuum.

본 발명에서 전이금속 염 용액의 용매를 상기 조건으로 증발시킬 경우, 용매의 증발에 따른 모세관 효과에 의해 전이금속 염이 메조동공구조 실리콘 산화물의 3차원 기공 내부로 침투할 수 있다. In the present invention, when the solvent of the transition metal salt solution is evaporated under the above conditions, the transition metal salt may penetrate into the three-dimensional pores of the mesoporous silicon oxide by the capillary effect of the solvent evaporation.

본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조 방법은 단계 (1) 이후, 단계 (4)를 추가로 수행할 수 있다. 상기 단계 (4)는 잔존하는 용매를 제거하기 위하여, 상기 단계 (1)에서 침지된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 건조시키는 단계이다. Mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite manufacturing method of the present invention may be carried out after step (1), step (4) further. Step (4) is a step of drying the mesoporous silicon oxide / graphene composite immersed in step (1) to remove the remaining solvent.

상기 단계 (4)의 건조 온도는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃의 온도에서 건조시킬 수 있다.The drying temperature of step (4) is not particularly limited, but may be preferably dried at a temperature of 60 ℃ to 100 ℃.

본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조 방법은 단계 (2)를 수행할 수 있다. 상기 단계 (2)는, 상기 단계 (1)에서 전이금속 염이 담지된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 열처리하여 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계이다. Mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite manufacturing method of the present invention can perform step (2). Step (2) is a step of preparing a mesoporous transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite by heat-treating the mesoporous silicon oxide / graphene composite on which the transition metal salt is supported in step (1).

상기 단계 (1)에서 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 침지시키고, 추가로 단계 (4)에서 건조시키는 경우, 전이금속 염 용액의 용매는 제거되고, 전이금속 염이 메조동공구조 실리콘 산화물의 표면에 코팅되어 있으며, 메조동공구조 실리콘 산화물의 3차원 기공 내부에 담지 되어 있다. 따라서, 전이금속 염을 전이금속 산화물로 전환시키기 위하여 열처리를 수행할 수 있다. When the mesoporous silicon oxide / graphene complex is immersed in step (1) and further dried in step (4), the solvent of the transition metal salt solution is removed, and the transition metal salt of the mesoporous silicon oxide It is coated on the surface and is supported inside the three-dimensional pores of mesoporous silicon oxide. Thus, heat treatment may be performed to convert the transition metal salts to transition metal oxides.

본 발명에서, 건조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 열처리할 경우, 메조동공구조 실리콘 산화물의 표면 및 그 3차원 기공 내부에 있는 전이금속 염이 전이금속 산화물로 전환되어, 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 형성할 수 있다. In the present invention, when the dried mesoporous silicon oxide / graphene composite is heat-treated, the transition metal salts on the surface of the mesoporous silicon oxide and the three-dimensional pores thereof are converted into the transition metal oxide, thereby converting the mesoporous structure. Metal oxide / silicon oxide / graphene composites may be formed.

상기 단계 (2)의 열처리 온도는 특별히 제한되지 않고, 전이금속 염을 전이금속 산화물로 전환시킬 수 있는 온도 범위에서 제한 없이 채택할 수 있으나, 바람직하게는 150℃ 내지 400℃일 수 있다. 상기 열처리 온도가 150℃ 미만이면, 전이금속 염이 전이금속 산화물로 전환되지 않을 우려가 있고, 400℃를 초과하면, 그래핀이 연쇠되어 복합체를 구성할 수 없다. The heat treatment temperature of the step (2) is not particularly limited, but may be adopted without limitation in the temperature range that can convert the transition metal salt into the transition metal oxide, but may preferably be 150 ℃ to 400 ℃. If the heat treatment temperature is less than 150 ° C., there is a fear that the transition metal salt is not converted to a transition metal oxide. If it exceeds 400 ° C., graphene is softened to form a composite.

본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조 방법은 단계 (3)을 수행할 수 있다. 상기 단계 (3)은, 상기 단계 (2)에서 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체에서 실리콘 산화물을 제거하여 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계이다. Mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite manufacturing method of the present invention can perform step (3). Step (3) is to remove the silicon oxide from the mesoporous transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite prepared in step (2) to prepare a mesoporous transition metal oxide / graphene composite.

상기 단계 (2)에서 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체에서 실리콘 산화물을 제거할 경우, 메조동공구조 전이금속 산화물 및 그래핀만 남게 되어, 결국 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조할 수 있다.When the silicon oxide is removed from the mesoporous structured transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite prepared in step (2), only mesoporous transition metal oxide and graphene remain, resulting in mesoporous transition metal oxide / Graphene composites can be prepared.

상기 단계 (3)에서 실리콘 산화물을 제거하는 공정은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 수단을 제한 없이 채용할 수 있으며, 예를 들면, 불산(HF) 용액 또는 고농도의 수산화나트륨(NaOH) 용액 등을 이용하여 실리콘 산화물을 쉽게 제거할 수 있다. The step of removing the silicon oxide in the step (3) is not particularly limited, and means commonly employed in this field can be employed without limitation, for example, a hydrofluoric acid (HF) solution or a high concentration of sodium hydroxide (NaOH). ), The silicon oxide can be removed easily.

본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조 방법은 단계 (3) 이후, 단계 (5)를 추가로 수행할 수 있다. 상기 단계 (5)는, 상기 단계 (3) 에서 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 세척 및 건조하는 단계이다. Mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite manufacturing method of the present invention may be carried out after step (3), step (5) further. Step (5) is a step of washing and drying the mesoporous transition metal oxide / graphene composite prepared in step (3).

상기 단계 (3)에서 제조된 전이금속 산화물/ 그래핀 복합체에는 불산 용액 또는 수산화나트륨 용액으로부터 잔존하는 용매 또는 부가적으로 형성될 수 있는 불순물이 존재할 수 있으므로, 이를 제거하기 위하여 세척 및 건조 단계를 추가로 수행할 수 있다. In the transition metal oxide / graphene composite prepared in step (3), there may be a residual solvent or additional impurities that may be formed from the hydrofluoric acid solution or the sodium hydroxide solution. It can be done with

상기 세척 단계에서 사용되는 세척 용액의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 에탄올 및 메탄올 등과 같은 알코올, 증류수 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.The kind of the washing solution used in the washing step is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as ethanol and methanol, distilled water and mixtures thereof.

상기 세척 단계 이후, 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체는 상온 내지 70℃의 온도 조건에서 건조시키는 것이 바람직하며, 건조 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 통상적인 건조 방법을 사용할 수 있다.
After the washing step, the mesoporous transition metal oxide / graphene composite is preferably dried at a temperature condition of room temperature to 70 ℃, the drying method is not particularly limited, it is possible to use a conventional drying method in this field.

본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체에 관한 것이다. The present invention also relates to a mesoporous structured metal oxide / graphene composite prepared by the method for producing a mesoporous structured transition metal oxide / graphene composite according to the present invention described above.

전술한 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체는 그래핀 표면에 전이금속 산화물이 고르게 코팅되어 있고, 상기 전이금속 산화물의 기공 크기는 1 nm 내지 10 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 8 nm일 수 있다. The mesoporous transition metal oxide / graphene composite prepared by the above-described production method of the present invention is coated with a transition metal oxide evenly on the graphene surface, and the pore size of the transition metal oxide is 1 nm to 10 nm, preferably Preferably 2 nm to 8 nm.

또한, 본 발명의 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체에서는 메조동공구조 전이금속 산화물이 장범위의 규칙성이 있는 3차원의 기공 구조를 가지기 때문에, 물질 이동성 및 표면적이 극대화될 수 있고, 이러한 특성을 이용하여 에너지 저장 소재로 적용될 수 있다.
In addition, in the mesoporous transition metal oxide / graphene composite of the present invention, since the mesoporous transition metal oxide has a three-dimensional pore structure with a long range of regularity, material mobility and surface area can be maximized. It can be used as an energy storage material by using properties.

본 발명은 또한, 전술한 본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 에너지 저장 소재에 관한 것이다. The present invention also relates to an energy storage material comprising the mesoporous silicon oxide / graphene composite of the present invention described above.

본 발명의 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 상기와 같이, 높은 비표면적 및 장범위 규칙성과 3차원 기공 구조를 가지는 메조동공구조를 통하여 우수한 물질 이동성을 발휘할 수 있으므로, 에너지 저장 소재로 적용 시 우수한 충방전 특성 등을 구현할 수 있다.The mesoporous structure silicon oxide / graphene composite of the present invention can exhibit excellent material mobility through the mesoporous structure having a high specific surface area and long range regularity and a three-dimensional pore structure as described above. Excellent charge and discharge characteristics can be implemented.

본 발명의 에너지 저장 소재의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2차 전지, 연료 전지 및 수퍼 캐퍼시터로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. The kind of the energy storage material of the present invention is not particularly limited, but preferably at least one selected from the group consisting of secondary cells, fuel cells and supercapacitors.

본 발명에서 에너지 저장 소재의 구조는 특별히 제한되지 않고, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 한, 이 분야에서 일반적으로 통용되는 구조를 제한 없이 채택할 수 있다.
In the present invention, the structure of the energy storage material is not particularly limited, and as long as it includes the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite according to the present invention, a structure generally used in the art may be adopted without limitation.

[[ 실시예Example ]]

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.

제조예Manufacturing example : : 그라파이트Graphite 옥사이드Oxide 분말의 제조 Preparation of powder

Modified Hummer 방법을 통해 그라파이트 옥사이드 분말을 제조하였다. 구체적으로, 그라파이트 옥사이드의 전구체인 그라파이트를 황산(H2SO4) 및 과망간산칼륨(KMnO4) 용액과 혼합하고, 상온에서 2 시간 이상 교반하여 상기 혼합 용액의 색이 노랗게 변할 때에 과산화수소를 첨가하여 반응을 수행하였다. 상기 반응이 완료된 후, 원심분리를 실시하고, 건조 과정을 통해 고운 분말 형태의 그라파이트 옥사이드를 얻었다.
Graphite oxide powder was prepared by Modified Hummer method. Specifically, the precursor of the graphite of the graphite oxide sulfate (H2 S O 4) and potassium permanganate (KMnO 4) solution and mixed, and by the time the mixture was stirred for more than two hours at ambient temperature changes, the color of the mixed solution was yellow was added to the hydrogen peroxide reaction Was performed. After the reaction was completed, centrifugation was performed, and graphite oxide in the form of fine powder was obtained through a drying process.

실시예Example : : 메조동공구조Meso pupil structure 실리콘 산화물/ Silicon oxide / 그래핀Grapina 복합체의 제조 Manufacture of Composites

(1) 분산 용액의 제조(1) Preparation of Dispersion Solution

상기 제조예에서 준비된 그라파이트 옥사이드 분말 0.5 중량부, 주 계면 활성제인 P123 3 중량부 및 부 계면활성제인 부탄올 3 중량부를 용매인 증류수 100 중량부에 첨가하고, 30 분 동안 초음파 처리하여 그라파이트 옥사이드 및 계면 활성제가 용매 내에서 균일하게 분산되도록 하였다.
0.5 parts by weight of graphite oxide powder prepared in the above preparation, 3 parts by weight of P123 as a main surfactant and 3 parts by weight of butanol as a subsurfactant were added to 100 parts by weight of distilled water as a solvent, followed by sonication for 30 minutes to give graphite oxide and a surfactant. Was uniformly dispersed in the solvent.

(2) 분산 용액의 (2) dispersion solution pHpH 조절 control

35% 염산 용액 5 중량부를 상기 제조된 분산 용액 100 중량부에 첨가하고, 교반함으로써, 상기 분산 용액의 pH를 2가 되도록 조절하였다.
5 parts by weight of 35% hydrochloric acid solution was added to 100 parts by weight of the prepared dispersion solution, and the pH of the dispersion solution was adjusted to 2 by stirring.

(3) 분산 용액과 실리콘 염의 혼합(3) Mixing of Dispersion Solution and Silicone Salt

상기 pH 2인 분산 용액에 실리콘 염으로서 TEOS 6 중량부를 첨가하고 혼합한 후, 교반함으로써 실리콘 염이 완전히 용해된 혼합 용액을 제조하였다.
6 parts by weight of TEOS as a silicone salt was added to the dispersion solution having a pH of 2 and mixed, followed by stirring to prepare a mixed solution in which the silicone salt was completely dissolved.

(4) 혼합 용액의 (4) of mixed solution 승온Elevated temperature

상기 제조된 혼합 용액의 온도를 100℃로 승온시키기 위해 마이크로파 합성 장치에서 진동수 2.45 GHz의 마이크로파를 60 분 동안 인가함으로써, 그라파이트 옥사이드를 그래핀으로 환원시킴과 동시에 상기 그래핀 표면에 결합된 계면 활성제의 표면에 실리콘 산화물 나노입자를 형성함으로써, 그래핀-계면 활성제-실리콘 산화물의 복합 구조체를 합성하였다.
In order to raise the temperature of the prepared mixed solution to 100 ° C., microwaves were applied at a frequency of 2.45 GHz for 60 minutes in a microwave synthesis apparatus, thereby reducing graphite oxide to graphene and simultaneously reducing the amount of surfactant bound to the graphene surface. By forming silicon oxide nanoparticles on the surface, a composite structure of graphene-surfactant-silicon oxide was synthesized.

(5) (5) 메조동공구조Meso pupil structure 실리콘 산화물/ Silicon oxide / 그래핀Grapina 복합체의 제조 Manufacture of Composites

상기 합성된 그래핀-계면 활성제-실리콘 산화물의 복합 구조체로부터 계면 활성제를 제거하고, 그라파이트 옥사이드를 환원시키기 위하여, 400℃ 대기 분위기에서 열처리를 수행하였다. 상기 계면 활성제가 제거됨으로써, 계면 활성제가 차지하고 있던 공간이 장범위의 규칙성 및 3차원의 기공(pore)을 가지는 기공 구조로 형성되면서, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하였다.
In order to remove the surfactant from the composite structure of the synthesized graphene-surfactant-silicon oxide and to reduce the graphite oxide, heat treatment was performed at 400 ° C. in an atmospheric atmosphere. By removing the surfactant, the space occupied by the surfactant was formed into a pore structure having a long range of regularity and three-dimensional pores, thereby preparing a meso-porous structure silicon oxide / graphene composite.

(6) (6) 메조동공구조Meso pupil structure 실리콘 산화물/ Silicon oxide / 그래핀Grapina 복합체의 세척 및 건조 Washing and drying of the composite

메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조한 후, 혼합 용액에 남아 있는 용매 또는 부가적으로 형성될 수 있는 유기 화합물을 제거하기 위하여, 상기 메조동공구조 실리콘 산화물/복합체를 에탄올 및 증류수로 세척한 후, 70℃의 오븐에서 건조하였다.
After preparing the mesoporous silicon oxide / graphene composite, the mesoporous silicon oxide / composite was washed with ethanol and distilled water in order to remove the remaining solvent or additionally formed organic compound in the mixed solution. Then, it dried in the oven of 70 degreeC.

실험예Experimental Example 1  One

상기 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 존재를 확인하기 위하여 투과전자현미경(TEM) 및 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 관찰하였다. In order to confirm the presence of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite prepared in the above example, it was observed using a transmission electron microscope (TEM) and a scanning electron microscope (SEM).

첨부된 도 1 은 상기 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 장범위의 규칙성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 실리콘 산화물의 메조동공구조가 매우 규칙적으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다. 1 is a transmission electron microscope (TEM) image of the mesoporous silicon oxide / graphene composite prepared in the above embodiment. As shown in FIG. 1, it can be seen that the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention has a long range of regularity. That is, it can be confirmed that the mesopores of silicon oxide are arranged very regularly.

첨부된 도 2 는 상기 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체 및 메조동공구조 실리콘 산화물의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 첨부된 도 2 에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 3차원 형상의 기공(3-D pore)을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of mesoporous silicon oxide / graphene composite and mesoporous silicon oxide prepared in the above embodiment. As shown in FIG. 2, it can be seen that the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention forms three-dimensional pores (3-D pores).

실험예Experimental Example 2  2

상기 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체, 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 질소 기체(N2) 흡착/탈착 거동, 기공 크기 및 비표면적을 알아보기 위하여 비표면적 측정기(Full Automatic Physisorption Analyzer)(ASAP ZOZO))를 사용하여 관찰하였다.
The mesoporous silicon oxide / graphene composite, mesoporous silicon oxide (KIT-6) and graphene (RGO) of nitrogen gas (N 2 ) adsorption / desorption behavior, pore size and specific surface area prepared in the above examples were In order to find out, it was observed using a Full Automatic Physisorption Analyzer (ASAP ZOZO).

첨부된 도 3 은 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체, 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 질소 기체(N2) 흡착/탈착 거동을 나타내는 그래프이다. 첨부된 도 3 에 나타난 바와 같이, 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 질소 기체(N2) 흡착/탈착 거동을 모두 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 기공 구조를 모두 가지고 있음을 확인할 수 있다.3 is a graph showing nitrogen gas (N 2 ) adsorption / desorption behavior of mesoporous silicon oxide / graphene composite, mesoporous silicon oxide (KIT-6), and graphene (RGO) prepared in Examples. to be. As shown in FIG. 3, the mesoporous silicon oxide / graphene composite prepared in Example is adsorbed / desorbed nitrogen gas (N 2 ) of mesoporous silicon oxide (KIT-6) and graphene (RGO). It can be seen that they have all the behavior. That is, it can be seen that the mesoporous silicon oxide / graphene composite prepared in the example has both pore structures of mesoporous silicon oxide (KIT-6) and graphene (RGO).

또한, 상기 실시예에서 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체, 메조동공구조 실리콘 산화물(KIT-6) 및 그래핀(RGO)의 비표면적 및 기공 크기의 측정 결과를 하기의 표 1에 기재하였다.In addition, the measurement results of the specific surface area and pore size of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite, mesoporous structure silicon oxide (KIT-6) and graphene (RGO) prepared in the above embodiment are described in Table 1 below. It was.

구분division 비표면적 (m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 기공 크기 (nm)Pore size (nm) KIT-6KIT-6 929.9929.9 5.55.5 KIT-6 / RGOKIT-6 / RGO 806.3806.3 3.7, 5.43.7, 5.4 RGORGO 310310 3.33.3 KIT-6: 메조동공구조 실리콘 산화물
KIT-6/RGO: 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체
RGO: 그래핀KIT-6: Mesoporous Structure Silicon Oxide
KIT-6 / RGO: Mesoporous structured silicon oxide / graphene composite
RGO: Graphene

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 3.7 nm 및 5.4 nm의 2 가지 기공 크기를 가지고 있다. 상기 3.7 nm 및 5.4 nm의 기공 크기는 각각 메조동공구조 실리콘 산화물의 기공 크기 및 그래핀의 기공 크기와 대응하는 것으로, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체가 메조동공구조 실리콘 산화물 및 그래핀의 기공 구조를 모두 가지고 있음을 보여준다. 즉, 본 발명에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체는 메조동공구조 실리콘 산화물 및 그래핀이라는 두 가지 소재의 물성을 모두 가지고 있어, 두 소재의 복합화가 이루어졌음을 확인 할 수 있다.As shown in Table 1, the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention has two pore sizes of 3.7 nm and 5.4 nm. The pore sizes of 3.7 nm and 5.4 nm correspond to the pore size of mesoporous silicon oxide and the pore size of graphene, respectively, and the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention is mesoporous silicon oxide and It has all the pore structures of graphene. That is, the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to the present invention has both the physical properties of mesoporous silicon oxide and graphene, it can be confirmed that the composite of the two materials.

Claims (35)

(a) 그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제를 용매에 분산시키는 단계;
(b) 상기 분산 용액의 pH를 2 이하로 조절하는 단계;
(c) 상기 pH 2 이하인 분산 용액 및 실리콘 염을 혼합하는 단계; 및
(d) 상기 혼합 용액의 온도를 30℃ 내지 150℃로 유지시켜 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는,
메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
(a) dispersing the graphite oxide powder and the surfactant in a solvent;
(b) adjusting the pH of the dispersion solution to 2 or less;
(c) mixing the dispersion solution and the silicone salt having a pH of 2 or less; And
(d) maintaining the temperature of the mixed solution at 30 ° C. to 150 ° C. to produce a mesoporated silicon oxide / graphene composite,
Method for producing mesoporous structure silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
그라파이트 옥사이드 분말 및 계면 활성제는 초음파 처리를 통해 용매 내에서 분산되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Graphite oxide powder and surfactant are dispersed in a solvent through sonication method of the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
용매는 증류수인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
A solvent is distilled water, a method for producing a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
그라파이트 옥사이드 분말은 용매 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 2 중량부로 포함되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Graphite oxide powder is 0.5 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent mesoporous structure of the silicon oxide / graphene composite manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
계면 활성제는 용매 100 중량부에 대하여 3 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Surfactant is 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent mesoporous silicon oxide / graphene composite manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
계면 활성제는 주 계면활성제 및 부 계면활성제의 혼합물인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
A surfactant is a method of producing a mesoporous silicon oxide / graphene composite, which is a mixture of a primary surfactant and a secondary surfactant.
제 6 항에 있어서,
주 계면활성제는 양이온성 계면 활성제, 음이온성 계면 활성제 및 고분자성 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 부 계면활성제는 에탄올 및 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The primary surfactant is at least one selected from the group consisting of cationic surfactants, anionic surfactants and polymeric surfactants, and the subsurfactant is at least one selected from the group consisting of ethanol and butanol. Method for the preparation of the pin composite.
제 7 항에 있어서,
주 계면활성제는 SDS, AOT, CTAB, CTACI, P123, F127, Brij56 및 Brij78로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
The main surfactant is at least one selected from the group consisting of SDS, AOT, CTAB, CTACI, P123, F127, Brij56 and Brij78 mesoporous structure of the silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
단계 (b)는 황산, 염산, 질산 및 인산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 강산을 분산 용액에 혼합함으로써 수행되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Step (b) is carried out by mixing at least one strong acid selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid into the dispersion solution mesoporous silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
실리콘 염은 그라파이트 옥사이드 분말 1 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부로 포함되는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Silicon salt is 5 to 30 parts by weight based on 1 part by weight of graphite oxide powder method for producing mesoporous structure silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
실리콘 염은 TEOS(tetraethoxysilane), TMOS(tetramethylorthosilicate), 규산 나트륨(Na2SiO3), 규산 리튬(Li2SiO3) 및 규산 칼륨(K2SiO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The silicon salt is at least one mesoporous structure selected from the group consisting of tetraethoxysilane (TEOS), tetramethylorthosilicate (TMOS), sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), lithium silicate (Li 2 SiO 3 ) and potassium silicate (K 2 SiO 3 ). Method for preparing silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
혼합 용액의 온도를 승온시키기 위하여 마이크로파를 인가하는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
A method for producing a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite to apply a microwave to raise the temperature of the mixed solution.
제 12 항에 있어서,
마이크로파의 진동수는 2.45 GHz 내지 60 GHz인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Microwave frequency is 2.45 GHz to 60 GHz method of producing a meso-cavity structure silicon oxide / graphene composite.
제 12 항에 있어서,
마이크로파의 인가 시간은 10 분 내지 60 분인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Microwave application time is 10 minutes to 60 minutes method for producing a mesoporous silicon oxide / graphene composite.
제 1 항에 있어서,
(e) 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 세척 후 건조하는 단계를 추가로 포함하는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
(e) a method for producing a mesoporous structured silicon oxide / graphene composite further comprising the step of washing and drying the prepared mesoporous structured silicon oxide / graphene composite.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체.
A mesoporous structure silicon oxide / graphene composite prepared by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 15.
제 16 항에 있어서,
메조동공구조 실리콘 산화물의 기공 크기(pore size)가 1 nm 내지 10 nm인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체.
17. The method of claim 16,
Mesoporous silicon oxide / graphene composite having a pore size of 1 nm to 10 nm of mesoporous silicon oxide.
제 16 항에 있어서,
비표면적이 700 m2/g 이상인 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체.
17. The method of claim 16,
Mesoporous silicon oxide / graphene composites with a specific surface area of at least 700 m 2 / g.
제 16 항에 있어서,
3차원 기공 구조를 가지는 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체.
17. The method of claim 16,
Mesoporous silicon oxide / graphene composite having a three-dimensional pore structure.
제 16 항에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 정밀 화학 촉매.
A fine chemical catalyst comprising the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to claim 16.
제 16 항에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체 제조용 주형.
A mold for preparing a mesoporous transition metal oxide / graphene composite comprising a mesoporous structure silicon oxide / graphene composite according to claim 16.
제 16 항에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 메조동공구조 탄소/그래핀 복합체 제조용 주형.
A mold for producing a mesoporous carbon / graphene composite comprising the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to claim 16.
(1) 제 16 항에 따른 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 침지시키는 단계;
(2) 상기 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 열처리하여 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체에서 실리콘 산화물을 제거하여 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
(1) immersing the mesoporous silicon oxide / graphene composite according to claim 16 in a transition metal salt solution;
(2) heat treating the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite to prepare a mesoporous structure transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite; And
(3) removing the silicon oxide from the prepared mesoporous structured transition metal oxide / silicon oxide / graphene composite to produce a mesoporous transitional metal oxide / graphene composite. Method for the preparation of the pin composite.
제 23 항에 있어서,
단계 (1)의 전이금속 염은 루테늄, 바나듐, 티타늄, 망간, 코발트, 철, 주석, 니켈 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속의 염인 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The transition metal salt of step (1) is prepared of mesoporous structured transition metal oxide / graphene complex which is a salt of at least one transition metal selected from the group consisting of ruthenium, vanadium, titanium, manganese, cobalt, iron, tin, nickel and tungsten. Way.
제 23 항에 있어서,
단계 (1)에서 전이금속 염 용액의 용매는 증류수; 또는 증류수 및 알코올의 혼합물인 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The solvent of the transition metal salt solution in step (1) is distilled water; Or a mixture of distilled water and alcohol.
제 23 항에 있어서,
단계 (1)은 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 전이금속 염 용액에 넣은 후, 25℃ 내지 60℃의 온도에서 전이금속 염 용액의 용매를 증발시킴으로써 수행되는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
Step (1) is carried out by placing the mesoporous silicon oxide / graphene complex into the transition metal salt solution and then evaporating the solvent of the transition metal salt solution at a temperature of 25 ° C. to 60 ° C. Method for the preparation of the pin composite.
제 23 항에 있어서,
(4) 단계 (1) 이후, 메조동공구조 실리콘 산화물/그래핀 복합체를 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
(4) After step (1), further comprising the step of drying the mesoporous structure silicon oxide / graphene composite method of producing a mesoporous structure transition metal oxide / graphene composite.
제 27 항에 있어서,
단계 (4)의 건조는 60℃ 내지 100℃의 온도에서 수행되는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
The method of claim 27,
The drying of step (4) is carried out at a temperature of 60 ℃ to 100 ℃ method for producing a mesoporous transition metal oxide / graphene composite.
제 23 항에 있어서,
단계 (2)의 열처리는 150℃ 내지 400℃의 온도에서 수행되는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The heat treatment of step (2) is carried out at a temperature of 150 ℃ to 400 ℃ method for producing a mesoporous transition metal oxide / graphene composite.
제 23 항에 있어서,
단계 (3)에서 실리콘 산화물을 제거하는 공정은 메조동공구조 전이금속 산화물/실리콘 산화물/그래핀 복합체를 불산(HF) 용액 또는 수산화나트륨(NaOH) 용액에 침지시킴으로써 수행되는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The process of removing silicon oxide in step (3) is carried out by immersing mesoporous transition metal oxide / silicon oxide / graphene complex in hydrofluoric acid (HF) solution or sodium hydroxide (NaOH) solution / Method for preparing graphene composite.
제 23 항에 있어서,
(5) 단계 (3) 이후, 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 세척 및 건조하는 단계를 추가로 포함하는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
(5) After step (3), further comprising the step of washing and drying the mesoporous transition metal oxide / graphene complex.
제 23 항의 제조 방법에 의해 제조된 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체.
A mesoporous transition metal oxide / graphene composite prepared by the method of claim 23.
제 32 항에 있어서,
3차원 기공 구조를 가지는 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체.
33. The method of claim 32,
Mesoporous transition metal oxide / graphene composite having a three-dimensional pore structure.
제 32 항에 따른 메조동공구조 전이금속 산화물/그래핀 복합체를 포함하는 에너지 저장 소재.
33. An energy storage material comprising the mesoporous transition metal oxide / graphene composite according to claim 32.
제 34 항에 있어서,
에너지 저장 소재는 2차 전지, 연료 전지 및 슈퍼 캐퍼시터로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 에너지 저장 소재.35. The method of claim 34,
The energy storage material is at least one energy storage material selected from the group consisting of secondary cells, fuel cells and supercapacitors.
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