KR20230064430A - 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법 - Google Patents

탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법 Download PDF

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김미정
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서선희
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정승열
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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.

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}
본 발명은 탄소나노소재 및 탄화수소를 포함하는 치환기를 갖는 아민-금속 착화합물로 이루어진 콜로이드 서스펜션, 이의 제조방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
국내 등록특허공보 제10-0667958호, 2007.01.05.자 등록. 국내 등록특허공보 제10-1202405호, 2012.11.12.자 등록. 국내 등록특허공보 제10-1835223호, 2018.02.27.자 등록.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
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.
본 발명에 있어서, 상기 탄화수소를 포함하는 치환기에는, 하이드록실, 카르보닐, 카르복실, 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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.
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.
본 발명에 있어서, 상기 콜로이드 서스펜션은, 상기 아민-금속 착화합물이 정전기적 상호작용을 유도하여 상기 탄소나노소재와 분자간 비공유 상호작용하여 분산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 배합액을 제조하는 단계는, 상기 금속 전구체와 상기 아민 함유 용액을 1 : 1 내지 20의 몰 비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
[화학식 1]
Figure pat00004
[화학식 2]
Figure pat00005
[화학식 3]
Figure pat00006
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상술한 제조방법에 따르면 먼저, 아민 함유 용액에 탄소나노소재 및 금속 전구체를 첨가하여 배합액을 제조한다(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.
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.
다음으로, 배합액을 교반하여 아민-금속 착화합물을 형성하고, 아민-금속 착화합물이 탄소나노소재와 결합되어 콜로이드 서스펜션을 제조한다(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.
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.
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.
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.
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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<실시예 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.
<비교예 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.
<비교예 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.
<비교예 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.
<시험예 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.
구분 CNT Cu precursor amine 몰 비
(Cu P : amine)		 서스펜션 전체 중량 중 CNT의 중량% 용매 분산
유지
기간
실시예
1		 SWCNT Cu(HCOO)2·4H2O Hexylamine 1 : 2 1 - 6
months
실시예
2		 1 : 3
실시예
3		 1 : 4
실시예
4		 1 : 5
실시예
5		 1 : 6
실시예
6		 SWCNT Cu(HCOO)2·4H2O Hexylamine 1 : 5 2 - 6
months
실시예
7		 1 : 5 3
실시예
8		 functionalized-SWCNT Cu(HCOO)2·4H2O Hexylamine 1 : 5 1 - 6
months
비교예
1		 SWCNT - Hexylamine - 1 - 10
minutes
비교예
2		 - 1 NMP
(N-Methyl-2-pyrrolidone)
비교예
3		 - 1 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
100: 탄소나노소재
200: 아민-금속 착화합물
210: 금속
220: 탄화수소 치환 아민
221: 아민
222: 탄화수소

Claims (10)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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]
    Figure pat00007

    [화학식 2]
    Figure pat00008

    [화학식 3]
    Figure pat00009

    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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101202405B1 (ko) 2008-05-28 2012-11-23 (주)바이오니아 탄소나노튜브 및 금속으로 이루어진 나노복합체 및 이의제조방법
KR101835223B1 (ko) 2016-08-04 2018-03-07 중앙대학교 산학협력단 항바이오필름 구리―탄소나노소재 복합체의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100667958B1 (ko) 2005-04-14 2007-01-11 주식회사 잉크테크 은 잉크 조성물
KR101202405B1 (ko) 2008-05-28 2012-11-23 (주)바이오니아 탄소나노튜브 및 금속으로 이루어진 나노복합체 및 이의제조방법
KR101835223B1 (ko) 2016-08-04 2018-03-07 중앙대학교 산학협력단 항바이오필름 구리―탄소나노소재 복합체의 제조방법

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