KR20230064430A - A colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and a amine-metal complex having a substituent containing a hydrocarbon, and a method for producing the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 탄소나노소재와, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어지는 콜로이드 서스펜션으로서, 탄소나노소재, 아민 함유 용액 및 금속 전구체가 교반을 통하여 아민-금속 착화합물이 형성되고, 이러한 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용함으로써, 분산성을 갖는 것을 기술적 요지로 한다.The present invention relates to a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon, and a method for preparing the same.
The present invention is a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon, wherein the carbon nanomaterial, an amine-containing solution, and a metal precursor are stirred to form an amine-metal complex compound. The technical point is that the amine-metal complex compound has dispersibility by inducing electrostatic interactions and non-covalent interactions between carbon nanomaterials and molecules.

Description

탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법{A COLLOIDAL SUSPENSION COMPOSED OF A CARBON NANOMATERIAL AND A AMINE-METAL COMPLEX HAVING A SUBSTITUENT CONTAINING A HYDROCARBON, AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}A colloidal suspension made of an amine-metal complex compound having a substituent containing carbon nanomaterials and hydrocarbons, and a method for producing the same THE SAME}

본 발명은 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon, and a method for preparing the same.

차세대 전기전자, 디스플레이 및 전장 부품에서는 다양한 기능을 갖는 부품의 수가 점차 증가하고 있으며, 더욱 미세화됨에 따라 이를 구성하는 전극의 경량화 및 전기전도성이 더욱 중요하게 대두되고 있다.In next-generation electric/electronic, display, and electric components, the number of parts having various functions is gradually increasing, and as they are further miniaturized, weight reduction and electrical conductivity of electrodes constituting them are becoming more important.

탄소나노소재는 경량성 및 유연성을 가지면서도 전기전도성이 우수하여 차세대 전극용 전도성 소재로 널리 활용될 가능성이 있으며, 최근에는 응용 제품의 기계적 강도 개선과 금속에 준하는 전기전도성을 위해 금속 입자와 복합체를 형성하는 탄소나노소재 복합화 연구 분야로 범위가 확장되고 있다.Carbon nanomaterials have the possibility of being widely used as a conductive material for next-generation electrodes due to their light weight and flexibility and excellent electrical conductivity. The scope is expanding to the field of composite research of carbon nanomaterials.

탄소나노소재는 소재들 간에 작용하는 반데르발스 힘이 커서 번들 형태 혹은 판상이 두껍게 겹쳐진 형태로 뭉쳐있는 현상이 발생하는데, 이러한 응집 현상은 복합화되는 금속의 고밀도화 및 균일성을 저해하여 복합체의 전도 특성이 감소하는 주요 요인으로 작용하므로 번들에서 개별 탄소나노소재로의 분산이 필수적이다.Carbon nanomaterials have a large van der Waals force acting between them, resulting in a phenomenon in which bundles or plate-like thickly overlapped forms agglomerate. Since this acts as a major factor in reducing carbon nanomaterials, dispersion from bundles to individual carbon nanomaterials is essential.

이러한 탄소나노소재를 이용한 금속 복합화의 종래기술로는 '은 잉크 조성물(등록번호: 10-0667958)'이 있으며, 이는 은과 암모늄 화합물 및 산화제를 포함하는 은 잉크 조성물에 관한 것으로, 도전성 필러 중 하나로 탄소나노튜브를 사용할 수 있다고 기술하고 있으나, 탄소나노튜브의 분산 공정을 수행하지 않고 은 잉크에 단순 혼합, 교반함으로써 탄소나노튜브의 응집 현상으로 인해 오히려 도전성이 감소하고 경제성이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.As a prior art of metal complexation using carbon nanomaterials, there is a 'silver ink composition (registration number: 10-0667958)', which relates to a silver ink composition containing silver, an ammonium compound, and an oxidizing agent, and is one of the conductive fillers. Although it is described that carbon nanotubes can be used, by simple mixing and stirring in silver ink without performing a dispersion process of carbon nanotubes, the phenomenon of aggregation of carbon nanotubes may rather reduce conductivity and reduce economic feasibility. .

또한 '탄소나노튜브 및 금속으로 이루어진 나노복합체 및 이의 제조방법(등록번호: 10-1202405)'에는 탄소나노튜브를 계면활성제와 비극성 용매를 이용하여 분산하고 금속 전구체와 폴리올 환원제를 투입, 가열하여 탄소나노튜브와 금속으로 이루어진 나노복합분말을 제조하는 방법을 기술하고 있다. 상기 계면활성제를 통해 탄소나노소재의 분산성이 향상되고, 상기 폴리올 환원제를 통해 형성되는 금속 입자의 크기와 형태는 제어할 수 있으나, 일반적으로 계면활성제는 전도성을 띄지 않기 때문에 이를 제거하기 위한 추가 공정이 필수적이고 폴리올 환원제의 경우 금속 입자의 생성 속도를 느리게 하여 제조 시간이 길어지는 단점이 있다.In addition, in 'Nanocomposite made of carbon nanotubes and metals and their preparation method (registration number: 10-1202405)', carbon nanotubes are dispersed using a surfactant and a non-polar solvent, and a metal precursor and a polyol reducing agent are added and heated to obtain carbon nanotubes. A method for preparing a nanocomposite powder composed of nanotubes and metals is described. The surfactant improves the dispersibility of carbon nanomaterials, and the size and shape of metal particles formed through the polyol reducing agent can be controlled. This is essential, and in the case of a polyol reducing agent, there is a disadvantage in that the production time is increased by slowing down the production rate of metal particles.

다른 방법으로, '항바이오필름 구리―탄소나노소재 복합체의 제조방법(등록번호: 10-1835223)'과 같이 탄소나노소재의 표면에 하이드록실기와 카르복실기와 같은 산소 함유 관능기를 도입하고 금속 이온과 선택적으로 결합시켜 복합체를 형성하는 방법이 있다. 탄소나노소재의 화학적 산화법에 따라 산소 관능기의 밀도가 조절되는데, 이때 탄소나노소재 고유의 sp² 육각형 탄소 고리 구조가 파괴되고 전기적 특성이 현저히 감소하는 문제점이 있으며 형성되는 금속 입자의 양이 제한적인 단점이 있다.As another method, oxygen-containing functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups are introduced to the surface of carbon nanomaterials as in the 'Method of Manufacturing Anti-Biofilm Copper-Carbon Nano Material Composite (Registration No.: 10-1835223)', and metal ions and There is a method of selectively combining them to form a complex. The density of oxygen functional groups is controlled according to the chemical oxidation method of carbon nanomaterials. At this time, the sp ² hexagonal carbon ring structure inherent in carbon nanomaterials is destroyed and the electrical properties are significantly reduced, and the amount of metal particles formed is limited. there is

따라서 전기적 응용에 바람직한 특성을 갖는 금속-탄소나노소재 복합체 구현을 위하여 과도한 화학적 산화법 또는 계면활성제의 사용 없이도 탄소나노소재를 분산시키고, 복합화되는 금속 입자의 고밀도화 및 균일성을 도모할 수 있는 새로운 콜로이드 서스펜션에 대한 기술이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to implement a metal-carbon nanomaterial composite with desirable properties for electrical applications, a new colloidal suspension can disperse carbon nanomaterials without excessive chemical oxidation or use of surfactants, and promote high density and uniformity of metal particles to be composited. The technology for this is in demand.

국내 등록특허공보 제10-0667958호, 2007.01.05.자 등록.Korean Registered Patent Publication No. 10-0667958, registered on 2007.01.05. 국내 등록특허공보 제10-1202405호, 2012.11.12.자 등록.Korean Registered Patent Publication No. 10-1202405, registered on November 12, 2012. 국내 등록특허공보 제10-1835223호, 2018.02.27.자 등록.Korean Registered Patent Publication No. 10-1835223, registered on February 27, 2018.

본 발명은 강한 반데르발스 힘에 의해 응집되어 뭉쳐져서 존재하는 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 탄소나노소재와 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성이 우수하면서도, 복합화되는 금속 입자의 고밀도화 및 균일성이 확보되는, 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.The present invention was invented to solve the above problems that exist due to aggregation and aggregation by strong van der Waals forces, and the carbon nanomaterial and the amine-metal complex interact non-covalently between molecules, resulting in excellent dispersibility and complex metal A technical challenge is to provide a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a hydrocarbon-containing substituent, which ensures high density and uniformity of particles, and a manufacturing method thereof.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 탄소나노소재; 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물;로 이루어지고, 상기 탄소나노소재와 상기 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성을 갖는 것을 특징으로 하는, 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention, carbon nanomaterial; And an amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon; characterized in that the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound have dispersibility through non-covalent interactions between molecules, including a carbon nanomaterial and a hydrocarbon. A colloidal suspension composed of an amine-metal complex compound having a substituent is provided.

본 발명에 있어서, 상기 콜로이드 서스펜션은, 탄소나노소재, 아민 함유 용액 및 금속 전구체가 교반을 통하여 상기 아민-금속 착화합물이 형성되고, 상기 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 상기 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 분산되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the colloidal suspension, the amine-metal complex is formed by stirring the carbon nanomaterial, the amine-containing solution, and the metal precursor, and the amine-metal complex induces an electrostatic interaction to form the carbon nanomaterial. It is characterized in that it is dispersed by non-covalent interaction between molecules.

본 발명에 있어서, 상기 아민-금속 착화합물은, 상기 금속 전구체와 상기 아민 함유 용액이 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the amine-metal complex compound is formed by mixing the metal precursor and the amine-containing solution at a molar ratio of 1:1 to 20.

본 발명에 있어서, 상기 금속 전구체의 금속은, 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네듐(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 수은(Hg), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 납(Pb) 및 비스무트(Bi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the metal of the metal precursor is copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), scandium (Sc ), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technedium (Tc), ruthenium ( Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Cadmium (Cd), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Rhenium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir), Platinum 1 selected from the group consisting of (Pt), mercury (Hg), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), thallium (Tl), lead (Pb) and bismuth (Bi) It is characterized by more than one species.

본 발명에 있어서, 상기 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민은, 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the amine having a substituent containing a hydrocarbon is characterized in that it is selected from Formula 1 below, Formula 2 below, Formula 3 below, or mixtures thereof.

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 3][Formula 3]

상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 R¹, R² 및 R³은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 알릴, (C₁~C₁₈) 알킬, (C₄~C₂₀) 아릴 또는 (C₆~C₃₀) 아르알킬이다.In Formulas 1 to 3, R ¹ , R ² and R ³ are the same as or different from each other, and each independently represent hydrogen or allyl, (C ₁ ~ C ₁₈ ) alkyl, (C ₄ ~ C ₂₀ ) aryl, or (C ₆ ~C ₃₀ ) aralkyl.

본 발명에 있어서, 상기 탄화수소를 포함하는 치환기에는, 하이드록실, 카르보닐, 카르복실, 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the substituent containing the hydrocarbon is characterized in that it further comprises at least one member selected from the group consisting of hydroxyl, carbonyl, carboxyl, ester and ether.

본 발명에 있어서, 상기 탄소나노소재는, 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube, SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube, DWCNT) 및 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT), 표면이 기능화된 탄소나노튜브, 그라파이트, 카본블랙, 나노다이아몬드, 그래핀 및 산화그래핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the carbon nanomaterial is a single-walled carbon nanotube (SWCNT), a double-walled carbon nanotube (DWCNT), and a multi-walled carbon nanotube (multi-walled carbon nanotube). nanotube, MWCNT), surface functionalized carbon nanotube, graphite, carbon black, nanodiamond, graphene, and at least one selected from the group consisting of graphene oxide.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 아민 함유 용액에 탄소나노소재 및 금속 전구체를 첨가하여 배합액을 제조하는 단계; 및 상기 배합액을 교반하여 아민-금속 착화합물을 형성하고, 상기 아민-금속 착화합물이 상기 탄소나노소재와 혼합되어 콜로이드 서스펜션을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 콜로이드 서스펜션은, 상기 탄소나노소재와 상기 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성을 갖는 것을 특징으로 하는, 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above other technical problems, the present invention comprises the steps of preparing a blended solution by adding a carbon nanomaterial and a metal precursor to an amine-containing solution; and stirring the mixed solution to form an amine-metal complex compound, and preparing a colloidal suspension by mixing the amine-metal complex compound with the carbon nanomaterial, wherein the colloidal suspension comprises the carbon nanomaterial and the Provided is a method for preparing a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a hydrocarbon-containing substituent, characterized in that the amine-metal complex compound has dispersibility through non-covalent interactions between molecules.

본 발명에 있어서, 상기 콜로이드 서스펜션은, 상기 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 상기 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 분산되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the colloidal suspension is characterized in that the amine-metal complex is dispersed by inducing an electrostatic interaction and intermolecularly non-covalently interacting with the carbon nanomaterial.

본 발명에 있어서, 상기 배합액을 제조하는 단계는, 상기 금속 전구체와 상기 아민 함유 용액을 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of preparing the blended solution, the metal precursor and the amine-containing solution are mixed in a molar ratio of 1:1 to 20.

상기 과제의 해결 수단에 따르면, 기존 뭉쳐지는 성질을 갖는 탄소나노소재를 화학적 산화법 또는 계면활성제 도입을 통해 분산시킨 후 환원제를 사용하여 금속 입자를 형성했던 것과 달리, 본 발명에서는 화학적 산화 처리를 하지 않은 비산화 탄소나노소재, 결정성이 좋은 저결함 탄소나노소재 및 기능화된 탄소나노소재에 응용이 가능하므로, 과도한 산화 공정이 필요로 하지 않게 되는 효과가 있다.According to the means for solving the above problems, unlike conventional methods in which carbon nanomaterials having agglomeration properties are dispersed through chemical oxidation or surfactant introduction and then metal particles are formed using a reducing agent, in the present invention, chemical oxidation treatment is not performed. Since it can be applied to non-oxidized carbon nanomaterials, low-defect carbon nanomaterials with good crystallinity, and functionalized carbon nanomaterials, an excessive oxidation process is not required.

또한, 탄소나노소재에 정전기적 상호작용을 유도하는 탄화수소 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물을 도입함으로써 추가적인 분산제 및 환원제의 사용 없이 콜로이드 서스펜션을 제조할 수 있으므로, 공정을 축소할 수 있어 콜로이드 서스펜션에 필요로 하는 에너지를 가해주는 것만으로 탄소나노소재-금속 입자 복합체를 효율적으로 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, by introducing an amine-metal complex compound having a hydrocarbon substituent that induces electrostatic interaction into the carbon nanomaterial, a colloidal suspension can be prepared without using an additional dispersant or reducing agent, so the process can be reduced, which is necessary for colloidal suspension. There is an effect of efficiently forming a carbon nanomaterial-metal particle complex only by applying energy to the nanoparticles.

또한, 콜로이드 서스펜션을 이용하여 탄소나노소재-금속 입자 복합체 형성이 용이하므로, 전기적 응용이 가능한 차폐제, 방열 및 발열 전극, 전도성 접착제, 배선전극, 유연·신축 전극, 전도성 섬유, 경량 전도성 와이어, 고분자 복합체 및 에너지 저장 소자용 전극 등 다양한 분야에 활용 가능한 효과가 있다.In addition, since it is easy to form a carbon nanomaterial-metal particle complex using a colloidal suspension, electrically applicable shielding agents, heat dissipation and heating electrodes, conductive adhesives, wiring electrodes, flexible/stretchable electrodes, conductive fibers, lightweight conductive wires, and polymer composites And there is an effect that can be used in various fields such as electrodes for energy storage devices.

도 1은 본 발명에 따른 콜로이드 서스펜션을 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 콜로이드 서스펜션이 형성되는 과정을 나타낸 사진.
도 3은 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진.
도 4는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 용액을 나타낸 사진.1 is a schematic diagram showing a colloidal suspension according to the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the process of forming a colloidal suspension according to the present invention.
Figure 3 is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Examples 1 to 8.
4 is a photograph showing solutions prepared according to Comparative Examples 1 to 3;

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

일 양태로서, 본 발명은 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션에 관한 것이다. 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 콜로이드 서스펜션을 구성하는 탄소나노소재와, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물을 모식도로 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면 본 발명의 콜로이드 서스펜션은 탄소나노소재(100)와, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물(200)로 이루어지되, 탄소나노소재(100)와 아민-금속 착화합물(200)이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성을 갖는 것을 특징으로 한다.In one aspect, the present invention relates to a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a substituent including a hydrocarbon. In relation to this, FIG. 1 is a schematic diagram showing a carbon nanomaterial constituting a colloidal suspension according to the present invention and an amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon. Referring to FIG. 1, the colloidal suspension of the present invention is a carbon nanomaterial It is composed of the material 100 and the amine-metal complex compound 200 having a substituent containing hydrocarbon, characterized in that the carbon nano material 100 and the amine-metal complex compound 200 have dispersibility through non-covalent interactions between molecules. to be

이러한 특징을 갖는 콜로이드 서스펜션은 아민을 함유하는 용액, 탄소나노소재 및 금속 전구체가 교반을 통하여 아민-금속 착화합물(200)을 형성하고, 탄소나노소재(100)와 아민-금속 착화합물(200)이 정전기적 상호작용에 의하여 번들 사이로 삽입됨으로써 형성될 수 있다.In the colloidal suspension having these characteristics, a solution containing amine, a carbon nanomaterial, and a metal precursor form an amine-metal complex (200) through stirring, and the carbon nanomaterial (100) and the amine-metal complex (200) are electrostatically charged. It can be formed by being inserted between bundles by miracle interaction.

도 1(a)에서와 같이 탄소나노소재(100)에 아민-금속 착화합물(200)이 상호작용될 수 있으며, 이러한 도 1(a)처럼 아민-금속 착화합물(200)의 아민에 치환된 탄화수소가 정전기적 상호작용을 형성하여 아민-금속 착화합물(200)이 탄소나노소재(100)에 분자간 비공유 상호작용함으로써 용매 상에서 뭉쳐지는 성질을 갖는 탄소나노소재의 분산이 잘 되도록 할 수 있다. 아민-금속 착화합물에 있어서, 탄소나노소재에 상호작용이 이루어지는 영역은 탄화수소 치환기를 갖는 아민 영역일 수도 있으며, 금속 영역이 될 수도 있는데, 금속 전구체에서 소수성 인터렉션을 일으키고, 금속 이온이 극성이기 때문에, 이로부터 유발되는 정전기적 상호작용에 의해서 탄소나노소재와 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용을 함으로써 탄소나노소재의 분산이 이루어지게 되는 것이다.As shown in FIG. 1(a), the amine-metal complex 200 may interact with the carbon nanomaterial 100, and as shown in FIG. 1(a), the hydrocarbon substituted for the amine of the amine-metal complex 200 By forming an electrostatic interaction, the amine-metal complex compound 200 has a non-covalent interaction between molecules with the carbon nano material 100, so that the carbon nano material having the property of being aggregated in a solvent can be well dispersed. In the amine-metal complex compound, the region where the interaction occurs with the carbon nanomaterial may be an amine region having a hydrocarbon substituent or a metal region. Since hydrophobic interactions occur in the metal precursor and metal ions are polar, this Dispersion of the carbon nanomaterial is achieved by non-covalent interaction between the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound by the electrostatic interaction induced from the intermolecular.

도 1(b)를 참조하면 금속(210)과, 금속(210)에는 아민(221)에 탄화수소(222)를 포함하는 치환기가 결합되어 형성되는 아민-금속 착화합물(200)을 확인할 수 있다. 이때 탄화수소(222)를 포함하는 치환기를 갖는 아민(221)은 탄화수소 치환 아민(220)이라 할 수 있다.Referring to FIG. 1(b), it can be confirmed that the metal 210 and the metal 210 are amine-metal complexes 200 formed by bonding amines 221 to substituents including hydrocarbons 222. In this case, the amine 221 having a substituent including the hydrocarbon 222 may be referred to as a hydrocarbon-substituted amine 220.

도 2는 본 발명에 따른 콜로이드 서스펜션이 형성되는 과정을 사진으로 나타낸 것이다. 도 2(a)는 탄소나노소재 중 단일벽 탄소나노튜브를 아민-금속 착화합물이 첨가되지 않은 아민 함유 용액에 혼합한 모습을 사진으로 나타낸 것으로, 일반적으로 용매에 탄소나노소재(특히, 단일벽 탄소나노튜브)가 첨가되면 탄소나노소재들끼리 뭉쳐지기 때문에, 분산제를 도입하지 않으면 도 2(a)에서와 같이 고체 분말 상태의 단일벽 탄소나노튜브가 아민 함유 용액 상에서 분산되지 못하고 침전물로 가라 앉으면서 뭉쳐져 있는 상태로 아민 함유 용액과 층 분리가 생김이 확인된다.Figure 2 is a photograph showing the process of forming a colloidal suspension according to the present invention. FIG. 2(a) shows a photograph of mixing single-walled carbon nanotubes among carbon nanomaterials with an amine-containing solution to which no amine-metal complex compound is added. In general, carbon nanomaterials (in particular, single-walled carbon nanotube) is added, carbon nanomaterials are aggregated, so if a dispersant is not introduced, as shown in FIG. It is confirmed that layer separation occurs with the amine-containing solution in an agglomerated state.

반면 도 2(b)는 탄소나노소재 중 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 아민-금속 착화합물과 함께 아민 함유 용액에 혼합한 모습을 사진으로 나타낸 것으로, 도 2(a)에서와는 달리, 용액상에서 단일벽 탄소나노튜브 분말이 층 분리를 이루지 않고 분산이 잘된 콜로이드 서스펜션이 형성됨을 알 수 있다.On the other hand, FIG. 2(b) shows a photograph of mixing single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with an amine-metal complex in an amine-containing solution among carbon nanomaterials. It can be seen that the wall carbon nanotube powder does not form a layer separation and a well-dispersed colloidal suspension is formed.

콜로이드 서스펜션을 이루는 탄소나노소재(100)는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브, 표면이 산소 함유 관능기와 같이 기능화된 탄소나노튜브, 그라파이트, 카본블랙, 나노다이아몬드, 그래핀 및 산화그래핀으로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택된 것일 수 있다.The carbon nanomaterials 100 constituting the colloidal suspension include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes, carbon nanotubes whose surfaces are functionalized such as oxygen-containing functional groups, graphite, carbon black, nanodiamond, and graphite. It may be one or more selected from the group consisting of pin and graphene oxide.

탄소나노소재의 함량에 있어서, 콜로이드 서스펜션 전체 중량 중에서 0.01 내지 6중량% 포함될 수 있는데, 0.01중량% 미만이면 아민-금속 착화합물과 복합화되기에 너무 작은 양이고, 6중량%를 초과하면 용액 중에서 분산되지 못하고 남은 탄소나노소재가 뭉쳐진 상태로 침전하게 되어 오히려 상 분리 현상이 일어날 수 있어 바람직하지 않다. 탄소나노소재는 콜로이드 서스펜션 전체 중량 중에서 0.01 내지 3중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.Regarding the content of the carbon nanomaterial, it may be included in 0.01 to 6% by weight of the total weight of the colloidal suspension. If it is less than 0.01% by weight, it is too small to be complexed with the amine-metal complex compound, and if it exceeds 6% by weight, it is not dispersed in the solution. It is undesirable because the remaining carbon nanomaterials precipitate in an agglomerated state, which may rather cause phase separation. The carbon nanomaterial is most preferably included in an amount of 0.01 to 3% by weight of the total weight of the colloidal suspension.

콜로이드 서스펜션을 이루는 아민-금속 착화합물(200)은 탄화수소 치환 아민(220)과 금속의 결합으로 이루어진 액체로서, 탄화수소를 치환기로 갖는 아민-금속 착화합물이라 할 수 있으며, 고체 분말 상태의 탄소나노소재와 복합화되어 아민 함유 용액에서 층 분리되지 않고 분산이 잘 되는 콜로이드 서스펜션 상태로 용이하게 만들어줄 수 있다.The amine-metal complex compound 200 constituting the colloidal suspension is a liquid composed of a bond between a hydrocarbon-substituted amine 220 and a metal, and can be referred to as an amine-metal complex compound having a hydrocarbon as a substituent. It can be easily made into a colloidal suspension state that is well dispersed without layer separation in an amine-containing solution.

아민-금속 착화합물을 구성함에 있어, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민은 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.In constituting the amine-metal complex compound, the amine having a hydrocarbon-containing substituent may be selected from Formula 1 below, Formula 2 below, Formula 3 below, or mixtures thereof.

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 3][Formula 3]

상기 화학식 1은 1차 아민계 물질이고, 화학식 2는 2차 아민계 물질이며, 화학식 3은 3차 아민계 물질로서, 화학식 1 내지 화학식 3에서 R¹, R² 및 R³은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 수소 또는 알릴, (C₁~C₁₈) 알킬, (C₄~C₂₀) 아릴 또는 C₆~C₃₀의 아르알킬기와 같이 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민을 의미한다. 이때 R¹, R² 및 R³은 경우에 따라 탄화수소를 포함하는 치환기에는 하이드록실, 카르보닐, 카르복실, 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 추가로 더 포함될 수도 있다.Formula 1 is a primary amine-based material, Formula 2 is a secondary amine-based material, Formula 3 is a tertiary amine-based material, and in Formulas 1 to 3, R ¹ , R ² and R ³ are the same as or different from each other , and each independently means an amine having a substituent containing a hydrocarbon such as hydrogen or allyl, (C ₁ ~ C ₁₈ ) alkyl, (C ₄ ~ C ₂₀ ) aryl or C ₆ ~ C ₃₀ aralkyl group. . In this case, R ¹ , R ² , and R ³ may further include one or more selected from the group consisting of hydroxyl, carbonyl, carboxyl, ester, and ether in the substituent containing a hydrocarbon.

아민과 착화합물을 구성하는 금속은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네듐(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 수은(Hg), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 납(Pb) 및 비스무트(Bi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.Metals constituting complexes with amines are copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), scandium (Sc), titanium ( Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technedium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), cadmium (Cd), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), It may be at least one selected from the group consisting of mercury (Hg), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), thallium (Tl), lead (Pb), and bismuth (Bi). .

상세히 아민 함유 용액에는 상술한 금속을 포함하는 전구체가 첨가되는데, 금속 전구체로는 예를 들어 구리(Cu) 전구체, 니켈(Ni) 전구체, 은(Ag) 전구체 또는 아연(Zn) 전구체일 수 있다.In detail, a precursor containing the above-described metal is added to the amine-containing solution, and the metal precursor may be, for example, a copper (Cu) precursor, a nickel (Ni) precursor, a silver (Ag) precursor, or a zinc (Zn) precursor.

예로, 구리(Cu) 전구체 화합물로는 구리폼산염(Cu(HCOO)₂), 시안화동(Cu(CN)₂), 구리옥살산(Cu(COO)₂), 구리아세트산(CH₃COOCu), 구리탄산염(CuCO₃), 염화제2구리(CuCl₂), 염화제1구리(CuCl), 황산구리(CuSO₄), 질산구리(Cu(NO₃)₂), 수산화구리(Cu(OH)₂) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택될 수 있다.For example, copper (Cu) precursor compounds include copper formate (Cu(HCOO) ₂ ), copper cyanide (Cu(CN) ₂ ), copper oxalic acid (Cu(COO) ₂ ), copper acetate (CH ₃ COOCu), copper Carbonate (CuCO ₃ ), cupric chloride (CuCl ₂ ), cuprous chloride (CuCl), copper sulfate (CuSO ₄ ), copper nitrate (Cu(NO ₃ ) ₂ ), copper hydroxide (Cu(OH) ₂ ) and One or more can be selected from the group consisting of these hydrates.

또 한 예로, 니켈(Ni) 전구체 화합물로는 육수화질산화니켈(nickel nitrate hexahydrate), 육수화황산화니켈(nickel sulfate hexahydrate), 염화니켈(nickel chloride), 탄산니켈(nickel carbonate), 산화니켈(nickel oxide), 아황화니켈(nickel subsulfide) 또는 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택될 수 있다.As another example, nickel (Ni) precursor compounds include nickel nitrate hexahydrate, nickel sulfate hexahydrate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel oxide ( nickel oxide), nickel subsulfide, or one or more types may be selected from the group consisting of hydrates thereof.

다른 예로, 은(Ag) 전구체 화합물로는 질산은(silver nitrate), 실버 아세틸아세토네이트(silver acetylacetonate), 실버 아세테이트(silver acetate), 실버 카보네이트(silver carbonate) 및 실버 클로라이드(silver chloride)로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택된 것일 수 있다.In another example, the silver (Ag) precursor compound is from the group consisting of silver nitrate, silver acetylacetonate, silver acetate, silver carbonate and silver chloride. One or more may be selected.

또 다른 예로, 아연(Zn) 전구체 화합물로는 아연 클로라이드(zinc chloride), 니트레이트(zinc nitrate), 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 아세틸아세토네이트(zinc acetylacetonate) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 단, 상기 금속 전구체들은 반드시 상술한 종류에만 한정되는 것은 아니며, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민과 결합할 수 있는 금속 전구체라면 다양하게 사용 가능하다.As another example, the zinc (Zn) precursor compound is selected from the group consisting of zinc chloride, nitrate, zinc acetate, zinc acetylacetonate, and hydrates thereof It may be one or more species. However, the metal precursors are not necessarily limited to the above-mentioned types, and various metal precursors capable of bonding with an amine having a hydrocarbon-containing substituent may be used.

다른 양태로서, 본 발명은 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션의 제조방법에 관한 것이다. 콜로이드 서스펜션은 아민 함유 용액에 탄소나노소재 및 금속 전구체를 첨가하여 배합액을 제조하는 단계(S10)와, 배합액을 교반하여 아민-금속 착화합물을 형성하고, 아민-금속 착화합물이 탄소나노소재와 비공유 상호작용하여 콜로이드 서스펜션을 제조하는 단계(S20)를 포함하여 제조될 수 있으며, 특히 아민-금속 착화합물의 탄화수소가 정전기적 상호작용을 유도하여 탄소나노소재와 아민-금속 착화합물이 비공유 상호작용이 이루어져 탄소나노소재의 분산성을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention relates to a method for preparing a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex compound having a hydrocarbon-containing substituent. The colloidal suspension is prepared by adding a carbon nanomaterial and a metal precursor to an amine-containing solution to prepare a mixed solution (S10), stirring the mixed solution to form an amine-metal complex, and the amine-metal complex is non-covalent with the carbon nanomaterial It can be prepared by including a step (S20) of preparing a colloidal suspension by interaction. In particular, the hydrocarbon of the amine-metal complex compound induces an electrostatic interaction so that the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound have non-covalent interactions, resulting in carbon It is characterized in that it has dispersibility of nanomaterials.

상술한 제조방법에 따르면 먼저, 아민 함유 용액에 탄소나노소재 및 금속 전구체를 첨가하여 배합액을 제조한다(S10).According to the above-described manufacturing method, first, a mixed solution is prepared by adding a carbon nanomaterial and a metal precursor to an amine-containing solution (S10).

파우더 형태의 탄소나노소재를 아민 함유 용액 즉, 액상 아민에 첨가하고, 금속 전구체를 첨가하여 배합액으로 준비한다. 탄소나노소재로는 앞서 언급한 바와 같이 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브, 표면이 산소 함유 관능기와 같이 기능화된 탄소나노튜브, 그라파이트, 카본블랙, 나노다이아몬드, 그래핀 및 산화그래핀으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.A powdered carbon nanomaterial is added to an amine-containing solution, that is, liquid amine, and a metal precursor is added to prepare a mixed solution. As mentioned above, carbon nanomaterials include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes, carbon nanotubes whose surfaces are functionalized such as oxygen-containing functional groups, graphite, carbon black, nanodiamond, and graphene. And at least one selected from the group consisting of graphene oxide may be used.

금속 전구체와 액상 아민은 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합되는 것이 바람직하다. 금속 전구체 대비 액상 아민이 1 몰 비 미만으로 첨가되면 고체상의 형태를 이루는 비중이 커져 탄소나노소재를 분산시키는데 어려움이 있으며, 20 몰 비를 초과하면 탄소나노소재에 정전기적 상호작용을 충분히 유도하지 못하는 초과물로 인해 콜로이드 서스펜션의 상태가 불안정해질 수 있으므로 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 금속 전구체와 액상 아민이 1 : 1 내지 6의 몰 비로 혼합될 수 있다.The metal precursor and the liquid amine are preferably mixed in a molar ratio of 1:1 to 20. When the liquid amine to the metal precursor is added at a molar ratio of less than 1, the specific gravity of the solid phase increases, making it difficult to disperse the carbon nanomaterial. This is undesirable because the excess may make the colloidal suspension unstable. More preferably, the metal precursor and the liquid amine may be mixed in a molar ratio of 1:1 to 6.

다음으로, 배합액을 교반하여 아민-금속 착화합물을 형성하고, 아민-금속 착화합물이 탄소나노소재와 결합되어 콜로이드 서스펜션을 제조한다(S20).Next, the mixed solution is stirred to form an amine-metal complex compound, and the amine-metal complex compound is combined with the carbon nanomaterial to prepare a colloidal suspension (S20).

교반의 경우 magnetic stirrer, shaker, 임펠러, thinky mixer, 균질기 및 초음파 처리기 중에서 어느 하나 이상을 이용한 방법으로 실시할 수 있으며, 교반 방식에 있어서 상기 종류에 한정하지 않으며, 아민-금속 착화합물을 형성하고, 이러한 아민-금속 착화합물이 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용이 이루어질 수 있도록 하는 교반 방식이라면 다양하게 적용 가능하다.In the case of stirring, it can be carried out by a method using any one or more of a magnetic stirrer, shaker, impeller, thinky mixer, homogenizer, and ultrasonic processor, and the stirring method is not limited to the above types, and forms an amine-metal complex compound, It can be applied in various ways as long as the agitation method allows non-covalent interactions between the carbon nanomaterial and the molecules of the amine-metal complex compound.

교반 속도의 경우 1,000 내지 3,000 rpm 범위로 조절하는 것이 바람직한데, 1,000 rpm 미만으로 교반하면 아민-금속 착화합물을 형성하는데 많은 시간이 소모되어 생산 효율이 좋지 않고, 3,000 rpm을 초과하여 교반할 경우 오히려 콜로이드 서스펜션의 물성 변형을 초래할 수 있어 바람직하지 않다.In the case of stirring speed, it is preferable to adjust the range of 1,000 to 3,000 rpm. When stirring at less than 1,000 rpm, a lot of time is consumed to form an amine-metal complex compound, resulting in poor production efficiency. It is undesirable because it may cause deformation of the physical properties of the suspension.

교반 시간에 있어서 1분 내지 10분 동안 진행할 수 있으며, 1분 미만으로 교반할 경우 탄소나노소재에 아민-금속 착화합물의 원활한 분자간 비공유 상호작용이 이루어지지 못하는 문제점이 있으며, 10분을 초과하여 교반하게 되면 그 이하의 시간으로 교반한 경우와 대비하여 탄소나노소재와, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물의 균일한 혼합을 만족하기 어렵다.The stirring time can be carried out for 1 minute to 10 minutes, and when stirring for less than 1 minute, there is a problem in that smooth non-covalent interactions between molecules of the amine-metal complex in the carbon nanomaterial cannot be achieved, and stirring for more than 10 minutes In this case, it is difficult to satisfy uniform mixing of the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound having a substituent including hydrocarbon, compared to the case of stirring for a shorter time.

이와 같은 방법에 의하면, 기존에 뭉쳐지는 성질을 갖는 탄소나노소재의 분산을 위하여 산화처리 과정을 거친 후 금속 입자 형성을 위해 다시 환원 처리를 하거나, 경우에 따라 탄소나노소재 분산을 위해 분산제 등을 사용했던 것과 달리, 아민 함유 용액상에서 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물을 탄소나노소재에 분자간 비공유 상호작용이 이루어지도록 하여 탄소나노소재를 분산시킬 수 있으므로, 산화제, 환원제 또는 분산제와 같은 첨가제들을 사용하지 않아도 되어 공정 효율성을 달성할 수 있게 되는 장점이 있다.According to this method, after undergoing an oxidation treatment process for the dispersion of carbon nanomaterials having conventional agglomeration properties, reduction treatment is performed again to form metal particles, or in some cases, a dispersant is used to disperse carbon nanomaterials. Unlike the previous one, since the amine-metal complex having a hydrocarbon-containing substituent can be dispersed in the amine-containing solution by allowing intermolecular non-covalent interactions with the carbon nanomaterial, additives such as oxidizing agents, reducing agents, or dispersing agents can be dispersed. It has the advantage of being able to achieve process efficiency because it does not need to be used.

이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the following examples are merely illustrative to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereby.

<실시예 1><Example 1>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H2O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 1 : 2가 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H2O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:2, and the single-walled carbon nanotubes were added to be 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 2><Example 2>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 1과 달리 1 : 3이 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, unlike Example 1, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:3, and the single-walled carbon nanotubes were added to be 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 3><Example 3>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 1과 달리 1 : 4가 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, unlike Example 1, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:4, and the single-walled carbon nanotubes were added to be 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 4><Example 4>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 1과 달리 1 : 5가 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, unlike Example 1, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:5, and the single-walled carbon nanotubes were added to be 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 5><Example 5>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 1과 달리 1 : 6이 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, unlike Example 1, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:6, and the single-walled carbon nanotubes were added to be 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 6><Example 6>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 4에서와 동일하게 1 : 5가 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 2중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:5, as in Example 4, and single-walled carbon nanotubes were added at 2% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 7><Example 7>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 4에서와 동일하게 1 : 5가 되도록 하였으며, 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 3중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. At this time, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:5, as in Example 4, and single-walled carbon nanotubes were added to be 3% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<실시예 8><Example 8>

표면에 산소 함유 관능기로 기능화된 단일벽 탄소나노튜브 파우더를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하여 배합액을 제조하였다. 이때 금속 전구체와 아민의 몰 비는 실시예 4에서와 동일하게 1 : 5가 되도록 하였으며, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하여 콜로이드 서스펜션을 제조하였다.Single-walled carbon nanotube powder functionalized with an oxygen-containing functional group on the surface was added to liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ 4H ₂ O), a metal precursor, was added to prepare a mixed solution. . At this time, the molar ratio of the metal precursor and the amine was set to 1:5, as in Example 4, and functionalized single-walled carbon nanotubes were added to 1% by weight of the total weight of the suspension. Then, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer to prepare a colloidal suspension.

<비교예 1><Comparative Example 1>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하지 않고 배합액을 제조하였다. 이때 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to liquid amine (Hexylamine), and a mixed solution was prepared without adding copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ ·4H ₂ O) as a metal precursor. At this time, single-walled carbon nanotubes were added to 1% by weight of the total weight of the suspension. Subsequently, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer.

<비교예 2><Comparative Example 2>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine) 대신 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하지 않고 배합액을 제조하였다. 이때 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하였다.Single-walled carbon nanotubes in powder form are added to NMP ( N -Methyl-2-pyrrolidone) instead of liquid amine (Hexylamine), and copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ 4H ₂ O), a metal precursor, is not added. A blended solution was prepared without it. At this time, single-walled carbon nanotubes were added to 1% by weight of the total weight of the suspension. Subsequently, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer.

<비교예 3><Comparative Example 3>

파우더 형태의 단일벽 탄소나노튜브를 액상 아민(Hexylamine) 대신 DMAc(Dimethylacetamide)에 첨가하고, 금속 전구체인 구리포메이트 수화물(Cu(HCOO)₂·4H₂O)을 첨가하지 않고 배합액을 제조하였다. 이때 단일벽 탄소나노튜브를 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 배합액을 thinky mixer을 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 교반하였다.Powdered single-walled carbon nanotubes were added to DMAc (Dimethylacetamide) instead of liquid amine (Hexylamine), and a mixed solution was prepared without adding copper formate hydrate (Cu(HCOO) ₂ 4H ₂ O), a metal precursor. . At this time, single-walled carbon nanotubes were added to 1% by weight of the total weight of the suspension. Subsequently, the mixed solution was stirred at 2,000 rpm for 3 minutes using a thinky mixer.

<시험예 1><Test Example 1>

본 시험예에서는 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션과, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 용액에 있어서, 단일벽 탄소나노튜브의 분산성을 시험해 보았다. 이를 위해 우선 상기 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 3에 따른 조건들을 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.In this test example, the dispersibility of single-walled carbon nanotubes was tested in the colloidal suspensions prepared according to Examples 1 to 8 and the solutions prepared according to Comparative Examples 1 to 3. To this end, the conditions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 below.

구분division CNTCNT Cu precursorCu precursor amineamine 몰 비
(Cu P : amine)mole ratio
(CuP: amine) 서스펜션 전체 중량 중 CNT의 중량%Weight percent of CNTs in the total weight of the suspension 용매menstruum 분산
유지
기간Dispersion
maintain
period 실시예
1Example
One SWCNTSWCNTs Cu(HCOO)₂·4H₂OCu(HCOO) ₂ 4H ₂ O HexylamineHexylamine 1 : 21:2 1One -- 6
months6
months 실시예
2Example
2 1 : 31:3 실시예
3Example
3 1 : 41:4 실시예
4Example
4 1 : 51:5 실시예
5Example
5 1 : 61:6 실시예
6Example
6 SWCNTSWCNTs Cu(HCOO)₂·4H₂OCu(HCOO) ₂ 4H ₂ O HexylamineHexylamine 1 : 51:5 22 -- 6
months6
months 실시예
7Example
7 1 : 51:5 33 실시예
8Example
8 functionalized-SWCNTfunctionalized-SWCNTs Cu(HCOO)₂·4H₂OCu(HCOO) ₂ 4H ₂ O HexylamineHexylamine 1 : 51:5 1One -- 6
months6
months 비교예
1comparative example
One SWCNTSWCNTs -- HexylamineHexylamine -- 1One -- 10
minutes10
minutes 비교예
2comparative example
2 -- 1One NMP
(N-Methyl-2-pyrrolidone)NMP
( N -Methyl-2-pyrrolidone) 비교예
3comparative example
3 -- 1One DMAc
(Dimethylacetamide)DMAc
(Dimethylacetamide)

표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 5에서는 다른 조건은 동일하게 설정하고 금속 전구체인 구리포메이트 수화물과 액상 아민과의 몰 비만을 달리 하여 콜로이드 서스펜션을 제조한 것이고, 실시예 6 및 7의 경우 실시예 4에서 구리포메이트 수화물과 액상 아민의 몰 비와 동일하게 1 : 5로 설정한 상태에서, 단일벽 탄소나노튜브 분말을 실시예 1 내지 5에서와 달리 콜로이드 서스펜션 전체 중량 중에서 각각 2중량% 및 3중량%로 증가시킨 것이다. 실시예 8의 경우 실시예 4에서 구리포메이트 수화물과 액상 아민의 몰 비와 동일하게 1 : 5로 설정한 상태에서, 단일벽 탄소나노튜브가 아닌 표면이 산소 함유 관능기로 기능화된 단일벽 탄소나노튜브를 사용하고, 이러한 기능화된 단일벽 탄소나노튜브가 콜로이드 서스펜션 전체 중량 중 1중량%가 되도록 한 것이다.As shown in Table 1, in Examples 1 to 5, other conditions were set the same, and colloidal suspensions were prepared by changing the molar ratio between copper formate hydrate, which is a metal precursor, and liquid amine, and in Examples 6 and 7 Unlike Examples 1 to 5, in the state in which the molar ratio of copper formate hydrate and liquid amine was set to 1: 5, the same as the molar ratio of copper formate hydrate and liquid amine in Example 4, 2% by weight each of the total weight of the colloidal suspension and 3% by weight. In the case of Example 8, in a state where the molar ratio of copper formate hydrate and liquid amine was set to 1: 5, the same as in Example 4, single-walled carbon nanotubes whose surface was functionalized with an oxygen-containing functional group rather than single-walled carbon nanotubes A tube was used, and the functionalized single-walled carbon nanotubes accounted for 1% by weight of the total weight of the colloidal suspension.

비교예 1은 금속 전구체인 구리포메이트 수화물을 첨가하지 않고 헥실아민을 첨가하고, 단일벽 탄소나노튜브 분말을 용액 전체 중량 중에서 1중량%가 되도록 한 것이다. 비교예 2는 구리포메이트 수화물과 헥실아민 모두 첨가하지 않고, 단일벽 탄소나노튜브와 NMP 용매를 혼합한 것이고, 비교예 1과 마찬가지로 단일벽 탄소나노튜브 분말은 용액 전체 중량 중에서 1중량%가 되게 하였다. 비교예 3의 경우 비교예 2와 유사하게 구리포메이트 수화물과 헥실아민을 첨가하지 않고, 비교예 2의 NMP 용매와 다른 DMAc 용매를 혼합하였으며, 단일벽 탄소나노튜브는 용액 전체 중량 중에서 1중량% 포함되도록 한 것이다.In Comparative Example 1, hexylamine was added without adding copper formate hydrate, which is a metal precursor, and the single-walled carbon nanotube powder was 1% by weight in the total weight of the solution. In Comparative Example 2, neither copper formate hydrate nor hexylamine was added, and single-walled carbon nanotubes and NMP solvent were mixed. As in Comparative Example 1, the single-walled carbon nanotube powder was 1% by weight of the total weight of the solution did In the case of Comparative Example 3, similar to Comparative Example 2, copper formate hydrate and hexylamine were not added, and the NMP solvent of Comparative Example 2 and another DMAc solvent were mixed, and the single-walled carbon nanotubes were 1% by weight of the total weight of the solution that was included.

도 3은 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 사진으로 나타낸 것으로, 도 3(a)는 실시예 1에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이고, 도 3(b)는 실시예 2에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이고, 도 3(c)는 실시예 3에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이고, 도 3(d)는 실시예 4에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이고, 도 3(e)는 실시예 5에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이고, 도 3(f)는 실시예 6에 따라 제조된 콜로이드 서스펜션을 나나탠 사진이고, 도 3(g)는 실시예 7에 따란 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이며, 도 3(h)의 경우 실시예 8에 따란 제조된 콜로이드 서스펜션을 나타낸 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Examples 1 to 8, Figure 3 (a) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 1, Figure 3 (b) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 2 A photograph showing the colloidal suspension prepared according to, Figure 3 (c) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 3, Figure 3 (d) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 4, Figure 3 (e) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 5, Figure 3 (f) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 6, Figure 3 (g) is Example 7 It is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to, and in the case of FIG. 3 (h) is a photograph showing the colloidal suspension prepared according to Example 8.

도 4는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 용액을 사진으로 나타낸 것으로, 도 4(a)는 비교예 1에 따라 제조된 용액을 사진으로 나타낸 것이고, 도 4(b)는 비교예 2에 따라 제조된 용액을 사진으로 나타낸 것이며, 도 4(c)는 비교예 3에 따라 제조된 용액을 사진으로 나타낸 것이다.Figure 4 is a photograph showing the solution prepared according to Comparative Examples 1 to 3, Figure 4 (a) is a photograph showing the solution prepared according to Comparative Example 1, Figure 4 (b) is according to Comparative Example 2 The prepared solution is shown as a photograph, and FIG. 4 (c) is a photograph showing the solution prepared according to Comparative Example 3.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 8에서 제조된 콜로이드 서스펜션과, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 용액 각각을 바이알에 보관하여 층 분리가 일어나지 않는 분산성이 얼마 만큼 유지되는지 확인해 보았다.As shown in FIGS. 3 and 4, the colloidal suspension prepared in Examples 1 to 8 and the solutions prepared according to Comparative Examples 1 to 3 were stored in a vial to determine how much dispersibility was maintained without layer separation. I checked.

표 1과 함께 도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 8의 경우 금속 전구체와 액상 아민의 몰 비가 1 : 2에서부터 시작하여 1 : 6으로 변화하여도 단일벽 탄소나노튜브의 층 분리가 일어나지 않아 6개월 정도 분산성이 유지되고 있음을 확인할 수 있었으며, 또한 실시예 6 및 실시예 7에서 단일벽 탄소나노튜브의 함량을 콜로이드 서스펜션 전체 중량 중에서 2중량% 및 3중량%으로 늘리더라도 상 분리가 일어나지 않음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 together with Table 1, in Examples 1 to 8, even when the molar ratio of the metal precursor and the liquid amine was changed from 1:2 to 1:6, layer separation of the single-walled carbon nanotubes did not occur, resulting in 6 It was confirmed that the dispersibility was maintained for about a month, and phase separation did not occur even if the content of the single-walled carbon nanotubes was increased to 2% by weight and 3% by weight of the total weight of the colloidal suspension in Examples 6 and 7. can confirm.

또한 도 3(h)에서와 같이 탄소나노소재 중 산소 함유 관능기로 표면이 기능화된 단일벽 탄소나노튜브의 경우에 있어서도 헥실아민과 층 분리 일어나지 않고 분산이 6개월 유지되어, 단일벽 탄소나노튜브의 표면에 도입되는 관능기의 유무에 상관없이 콜로이드 서스펜션의 형상이 유지됨을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in FIG. 3(h), even in the case of single-walled carbon nanotubes whose surfaces are functionalized with oxygen-containing functional groups among carbon nanomaterials, layer separation from hexylamine does not occur and dispersion is maintained for 6 months, so that single-walled carbon nanotubes It was confirmed that the shape of the colloidal suspension was maintained regardless of the presence or absence of functional groups introduced to the surface.

반면, 금속 전구체가 첨가되지 않은 비교예 1과, 금속 전구체와 헥실아민이 첨가되지 않고 NMP 용매가 첨가된 비교예 2와, 비교예 2에서와 마찬가지로 금속 전구체와 헥실아민이 첨가되지 않고 NMP 용매 대신 DMAc 용매가 첨가된 비교예 3의 경우, 초기 10분 동안 용액 상에서 단일벽 탄소나노튜브가 분산되어 있다가, 10분 경과 후 단일벽 탄소나노튜브가 바이알 저면에 침전물 형태로 가라 앉게 되어 헥실아민, NMP 용매 또는 DMAc 용매 모두와 층 분리가 일어나게 됨을 확인할 수 있었다. 즉 비교예 1 내지 3에서와 같이 탄소나노소재에 금속 전구체를 첨가하지 않게 되면 시간이 지남에 따라 탄소나노소재가 다시 뭉치는 현상이 일어나 용액과 층 분리가 생기고, 이에 의해 탄소나노소재의 분산성이 저하됨을 알 수 있다.On the other hand, Comparative Example 1 in which no metal precursor was added, Comparative Example 2 in which NMP solvent was added without metal precursor and hexylamine, and Comparative Example 2 in which metal precursor and hexylamine were not added and instead of NMP solvent, as in Comparative Example 2 In the case of Comparative Example 3 to which the DMAc solvent was added, the single-walled carbon nanotubes were dispersed in the solution for the first 10 minutes, and after 10 minutes, the single-walled carbon nanotubes settled on the bottom of the vial in the form of a precipitate, and hexylamine, It was confirmed that layer separation occurred with both the NMP solvent and the DMAc solvent. That is, as in Comparative Examples 1 to 3, when the metal precursor is not added to the carbon nanomaterial, the carbon nanomaterial reaggregates over time, resulting in solution and layer separation, thereby improving the dispersibility of the carbon nanomaterial. This degradation can be seen.

정리하면, 상술한 실시예 및 시험예의 결과로부터 본 발명은 탄소나노소재와, 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션에 있어서, 탄소나노소재, 아민 함유 용액 및 금속 전구체가 교반을 통하여 아민-금속 착화합물이 형성되고, 이러한 아민-금속 착화합물의 탄화수소가 정전기적 상호작용을 유도함으로써 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 결국 탄소나노소재의 번들이나 겹쳐진 판상 형태, 혹은 응집 현상을 약화시켜 분산성을 갖게 되는 특징이 있음을 알 수 있다.In summary, from the results of the above-described examples and test examples, the present invention is a colloidal suspension composed of a carbon nanomaterial and an amine-metal complex having a substituent containing a hydrocarbon, in which the carbon nanomaterial, the amine-containing solution, and the metal precursor are stirred Through this, an amine-metal complex is formed, and the hydrocarbon of this amine-metal complex induces an electrostatic interaction, thereby inducing non-covalent interactions between carbon nanomaterials and molecules, eventually weakening the bundle or overlapping plate-shaped form or aggregation of carbon nanomaterials It can be seen that it has the characteristic of having dispersibility.

이러한 특징에 따르면, 탄소나노소재와 아민-금속 착화합물의 혼합으로 이루어진 콜로이드 서스펜션을 제공함으로써, 산화제, 분산제 및 환원제 필요 없이도 정전기적 상호작용을 유도하는 탄화수소 치환기를 포함하는 아민-금속 착화합물을 이용하여 탄소나노소재와의 상호작용을 할 수 있으므로, 기계적 특성이 개선되면서도 경량성 및 전기전도성이 우수한 탄소나노소재-금속 복합체를 형성할 수 있는데 의미가 있으며, 전기적 응용이 가능한 차폐제, 방열 및 발열 전극, 전도성 접착제, 배선전극, 유연·신축 전극, 전도성 섬유, 경량 전도성 와이어, 고분자 복합체 및 에너지 저장 소자용 전극 등 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.According to this feature, by providing a colloidal suspension composed of a mixture of carbon nanomaterials and amine-metal complexes, carbon nanomaterials containing hydrocarbon substituents that induce electrostatic interactions without the need for oxidizing agents, dispersing agents, and reducing agents are used. Since it can interact with nanomaterials, it is meaningful to form a carbon nanomaterial-metal composite with improved mechanical properties and excellent lightness and electrical conductivity. It is expected to be used in various fields such as adhesives, wiring electrodes, flexible/stretchable electrodes, conductive fibers, lightweight conductive wires, polymer composites, and electrodes for energy storage devices.

100: 탄소나노소재
200: 아민-금속 착화합물
210: 금속
220: 탄화수소 치환 아민
221: 아민
222: 탄화수소100: carbon nano material
200: amine-metal complex
210: metal
220: hydrocarbon substituted amine
221: amine
222 hydrocarbon

Claims (10)

탄소나노소재; 및
탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물;로 이루어지고,
상기 탄소나노소재와 상기 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성을 갖는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.carbon nanomaterial; and
An amine-metal complex compound having a substituent containing a hydrocarbon;
Characterized in that the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound have dispersibility through non-covalent interactions between molecules,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 제1항에 있어서,
상기 콜로이드 서스펜션은,
탄소나노소재, 아민 함유 용액 및 금속 전구체가 교반을 통하여 상기 아민-금속 착화합물이 형성되고, 상기 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 상기 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 분산되는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.According to claim 1,
The colloidal suspension,
The carbon nanomaterial, the amine-containing solution, and the metal precursor are stirred to form the amine-metal complex, and the amine-metal complex induces an electrostatic interaction to cause a non-covalent interaction between the carbon nanomaterial and the molecules to be dispersed. to do,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 제2항에 있어서,
상기 아민-금속 착화합물은,
상기 금속 전구체와 상기 아민 함유 용액이 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.According to claim 2,
The amine-metal complex compound,
Characterized in that the metal precursor and the amine-containing solution are mixed at a molar ratio of 1: 1 to 20,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 제2항에 있어서,
상기 금속 전구체의 금속은,
구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네듐(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 수은(Hg), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 납(Pb) 및 비스무트(Bi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.According to claim 2,
The metal of the metal precursor,
Copper (Cu), Gold (Au), Silver (Ag), Zinc (Zn), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Iron (Fe), Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Chromium (Cr), Manganese (Mn), Yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb), Molybdenum (Mo), Technedium (Tc), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd) , Cadmium (Cd), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Rhenium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir), Platinum (Pt), Mercury (Hg), Aluminum (Al ), characterized in that at least one selected from the group consisting of gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), thallium (Tl), lead (Pb) and bismuth (Bi),
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 제1항에 있어서,
상기 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민은,
하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션:
[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 R¹, R² 및 R³은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 알릴, (C₁~C₁₈) 알킬, (C₄~C₂₀) 아릴 또는 (C₆~C₃₀) 아르알킬이다.According to claim 1,
The amine having a substituent containing the hydrocarbon,
Characterized in that it is selected from Formula 1, Formula 2, Formula 3, or a mixture thereof,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents containing hydrocarbons:
[Formula 1]

[Formula 2]

[Formula 3]

In Formulas 1 to 3, R ¹ , R ² and R ³ are the same as or different from each other, and each independently represent hydrogen or allyl, (C ₁ ~ C ₁₈ ) alkyl, (C ₄ ~ C ₂₀ ) aryl, or (C ₆ ~C ₃₀ ) aralkyl. 제5항에 있어서,
상기 탄화수소를 포함하는 치환기에는,
하이드록실, 카르보닐, 카르복실, 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.According to claim 5,
In the substituent containing the hydrocarbon,
Characterized in that it further comprises at least one selected from the group consisting of hydroxyl, carbonyl, carboxyl, ester and ether,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 제1항에 있어서,
상기 탄소나노소재는,
단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube, SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube, DWCNT) 및 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT), 표면이 기능화된 탄소나노튜브, 그라파이트, 카본블랙, 나노다이아몬드, 그래핀 및 산화그래핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션.According to claim 1,
The carbon nanomaterial,
Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), carbon nanotubes whose surfaces are functionalized Characterized in that at least one selected from the group consisting of tube, graphite, carbon black, nanodiamond, graphene and graphene oxide,
A colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents including hydrocarbons. 아민 함유 용액에 탄소나노소재 및 금속 전구체를 첨가하여 배합액을 제조하는 단계; 및
상기 배합액을 교반하여 아민-금속 착화합물을 형성하고, 상기 아민-금속 착화합물이 상기 탄소나노소재와 혼합되어 콜로이드 서스펜션을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 콜로이드 서스펜션은,
상기 탄소나노소재와 상기 아민-금속 착화합물이 분자간 비공유 상호작용하여 분산성을 갖는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션의 제조방법.preparing a blended solution by adding a carbon nanomaterial and a metal precursor to an amine-containing solution; and
Stirring the mixed solution to form an amine-metal complex compound, and mixing the amine-metal complex compound with the carbon nanomaterial to prepare a colloidal suspension; Including,
The colloidal suspension,
Characterized in that the carbon nanomaterial and the amine-metal complex compound have dispersibility through non-covalent interactions between molecules,
A method for preparing a colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents containing hydrocarbons. 제8항에 있어서,
상기 콜로이드 서스펜션은,
상기 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 상기 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 분산되는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션의 제조방법.According to claim 8,
The colloidal suspension,
Characterized in that the amine-metal complex compound is dispersed by inducing an electrostatic interaction and intermolecularly non-covalently interacting with the carbon nanomaterial.
A method for preparing a colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents containing hydrocarbons. 제8항에 있어서,
상기 배합액을 제조하는 단계는,
상기 금속 전구체와 상기 아민 함유 용액을 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합하는 것을 특징으로 하는,
탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션의 제조방법.According to claim 8,
The step of preparing the blended solution is,
Characterized in that the metal precursor and the amine-containing solution are mixed in a molar ratio of 1: 1 to 20,
A method for preparing a colloidal suspension composed of carbon nanomaterials and amine-metal complexes having substituents containing hydrocarbons.

Images