KR100996883B1 - Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets - Google Patents

Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets Download PDF

Info

Publication number
KR100996883B1
KR100996883B1 KR1020100001918A KR20100001918A KR100996883B1 KR 100996883 B1 KR100996883 B1 KR 100996883B1 KR 1020100001918 A KR1020100001918 A KR 1020100001918A KR 20100001918 A KR20100001918 A KR 20100001918A KR 100996883 B1 KR100996883 B1 KR 100996883B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
graphene sheet
microwave irradiation
layer binder
graphene layer
Prior art date
Application number
KR1020100001918A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오일권
바다하남비 스리다
전진한
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020100001918A priority Critical patent/KR100996883B1/en
Priority to PCT/KR2010/002552 priority patent/WO2011083896A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100996883B1 publication Critical patent/KR100996883B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/126Microwaves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/184Preparation
    • C01B32/19Preparation by exfoliation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/184Preparation
    • C01B32/19Preparation by exfoliation
    • C01B32/192Preparation by exfoliation starting from graphitic oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0879Solid

Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a graphene sheet processing the ultrasonic wave after irradiating microwave is provided to obtain the grapheme sheet at low cost and in a short manufacturing time without overusing the organic solvent for the use of the strong oxidized and the additional desquamation. CONSTITUTION: A manufacturing method of a graphene sheet comprises next steps. The graphitic structure having the arrangement in which the graphene layer oxidizes the AB laminating structure. The microwave in the graphitic structure is examined. The graphene layer combination is split by the ultrasonic wave. The graphitic structure is dipped in the hydrogen peroxide and processed with ultrasonic wave. The ammonium sulfate is added more in the hydrogen peroxide.

Description

그라핀시트 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 그라핀시트 {Method of Green Synthesis of Graphene Nano-sheets and Graphene Nano-sheets}Graphene sheet manufacturing method and the graphene sheet prepared by the method {Method of Green Synthesis of Graphene Nano-sheets and Graphene Nano-sheets}

본 발명은 그라핀 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 친환경적이면서도 대규모 합성에 적합한 그라핀시트 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 그라핀시트에 관한 것이다.
The present invention relates to a graphene manufacturing method, and more particularly, to a graphene sheet manufacturing method and environmentally friendly and suitable for large-scale synthesis and a graphene sheet prepared by the above method.

그라핀(Graphene)은 탄소원자들이 벤젠 고리 구조에 조밀하게 압축된 단층이고 카본 블랙, 카본 섬유, 나노튜브 및 플러린(fullerene)과 같은 다양한 구조들의 블록을 만들고 있다. Graphene is a monolayer of carbon atoms densely compacted in the benzene ring structure and forms blocks of various structures such as carbon black, carbon fiber, nanotubes and fullerene.

이와 같이 그라핀(Graphene)은 단층 탄소 원자로 구성된 흥미로운 2D 플랫 물질로서, 유리되어 고정된 개별적인 그라핀 시트들은 독특한 특성들을 갖고 나노스케일 엔지니어링 및 나노스케일 장비들의 제작에 유망한 물질이다. As such, graphene is an interesting 2D flat material composed of single-walled carbon atoms, with individual graphene sheets freed and immobilized with unique properties and promising for the production of nanoscale engineering and nanoscale equipment.

즉 그라핀의 독특한 특성들은 고 성능 고분자 나노복합재료 등에서 충전제를 강화함으로써 필드효과 트랜지스터, 리튬이온배터리, 수소 스토리지, 분자센서, 액추에이터에서 매우 유망한 적용가능성을 갖고 있기 때문이다. This is because graphene's unique properties make it very promising in field-effect transistors, lithium-ion batteries, hydrogen storage, molecular sensors and actuators by enhancing fillers in high-performance polymer nanocomposites.

기계적인 박리(필링방법)에 의해 그라핀을 생산한다는 첫 번째 보고 이래로 많은 기술들이 넓은 범위로 탑 다운공법 및 바텀업공법 하에서 분류되고 개발되어 왔다. Since the first report of producing graphene by mechanical peeling (pilling method), many techniques have been classified and developed under the top down method and the bottom up method.

열화학적 증기 증착법(thermal chemical vapor deposition : CVD)과 같은 바텁업공법에서, 그라핀은 원자 또는 분자 종들(species)로부터 프리커서 입자들이 점진적으로 사이즈가 자라도록 함으로써 즉, 기판상에서 그라핀의 에피성장(epitaxial growth) 또는 CVD에 의한 그라핀 작은판들(platelets)의 성장시킴으로써 합성된다. 이론적으로 바텁업공법은 사이즈, 형상, 사이즈분포, 응괴(agglomeration) 등을 제어할 수 있는 능력을 갖지만 실질적으로는 이것이 실현되기는 매우 어렵다. 또한 CVD가 고품질 그라핀들을 생산할 수 있음에도 불구하고 PAH(폴리아로마틱 하이드로카본)(캘리포니아의 환경 보호 에이전시(EPA) 명령 참조)의 방출에 대한 환경적인 염려가 있다. In barb-up techniques such as thermal chemical vapor deposition (CVD), graphene allows the precursor particles to grow gradually in size from atomic or molecular species, i.e., the epigrowth of graphene on a substrate. It is synthesized by growth of graphene plateslets by epitaxial growth or CVD. In theory, the barb-up method has the ability to control size, shape, size distribution, agglomeration, etc., but in practice this is very difficult to realize. There are also environmental concerns about the release of PAH (polyaromatic hydrocarbon) (see California's Environmental Protection Agency (EPA) Order), although CVD can produce high quality graphenes.

보다 보편적인 탑다운 공법은 팽창된 그라파이트 및 카본 나노튜브들과 같은 흑연성구조들로부터 개별적인 그라핀 시트들의 스트립핑(stripping)을 포함한다. 스카치 테이프를 이용한 개별적인 그라핀층들의 손으로 하는 스트립핑에 의한 물리적인 방법, 용제로서 이온성 액체를 이용하는 전기화학적 방법 및 팽창된 그라파이트 산화물의 열적 및 화학적 박리를 포함하는 많은 테크닉들이 그라핀 단층을 얻기 위해 개발되어 왔다.More common top-down techniques include stripping of individual graphene sheets from graphite structures such as expanded graphite and carbon nanotubes. Many techniques, including physical methods by hand stripping of individual graphene layers with Scotch tape, electrochemical methods using ionic liquids as solvents, and thermal and chemical exfoliation of expanded graphite oxide, have been achieved to obtain graphene monolayers. Has been developed for this purpose.

이와 같이 탑다운공법에서는 그라파이트, 카본 섬유, 카본 나노튜브 등과 같은 흑연성(graphitic) 미세구조들이 시작물질들이고, 개별적인 그라핀 층들이 물리적, 전기화학적 또는 화학적 루트들에 의해 잘라내지거나 벗겨진다. As such, in the top-down process, graphitic microstructures such as graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, etc. are starting materials, and individual graphene layers are cut or peeled off by physical, electrochemical or chemical routes.

특히 그라핀 산화물로부터 개별적인 그라핀 시트들을 박리하는 것은 가장 보편적인 방법이며 단층 그라핀들을 성공적으로 얻을 수 있는 많은 테크닉들이 보고되고 있으나, 그라파이트로부터 그라핀 작은판들을 제조하기 위한 이러한 방법은 황산/과망간산칼륨(KMnO4)과 같은 산화제를 사용하여 수행되고 하이드라진 또는 알칼리 중 어느 하나에 의한 환원 또는 용제 에칭이 후속된다. In particular, peeling individual graphene sheets from graphene oxide is the most common method and many techniques have been reported for obtaining monolayer graphene successfully, but this method for producing graphene platelets from graphite is known as sulfuric acid / permanganic acid. It is carried out using an oxidizing agent such as potassium (KMnO 4) followed by reduction or solvent etching with either hydrazine or alkali.

그 결과 지금까지 알려진 대부분의 화학적 방법들은 황산/과망간산칼륨(KMnO4) 또는 카르복실산, 포름산과 같은 강산화제의 사용 및 추가적인 박리작용을 위한 환경에 유해한 유기용매의 과다한 사용에 심각하게 의존한다. As a result, most of the chemical methods known to date rely heavily on the use of sulfuric acid / potassium permanganate (KMnO 4) or strong oxidizers such as carboxylic acid, formic acid, and overuse of organic solvents that are harmful to the environment for further exfoliation.

또한, 화학적 또는 전기화학적 방법들 중 어느 하나에 의한 그라핀산화물의 환원에 대한 몇 몇 친환경적인 연구결과가 있음에도 불구하고, 현재까지 그라핀 합성의 모든 공정에 대해 통합적으로 친환경적인 접근방법이 아직까지 개발되어 있지 않다.
In addition, despite several environmentally-researched studies of the reduction of graphene oxide by either chemical or electrochemical methods, an integrated environmentally friendly approach has not yet been established for all processes of graphene synthesis. It is not developed.

본 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 연구 노력한 결과 대규모 합성에 적합하면서도 친환경적인 그라핀시트 제조방법을 개발하게 되어 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by developing a graphene sheet manufacturing method suitable for large-scale synthesis and eco-friendly as a result of research efforts to solve the above problems.

따라서, 본 발명의 목적은 황산/과망간산칼륨(KMnO4) 또는 카르복실산, 포름산과 같은 강산화제의 사용 및 추가적인 박리작용을 위한 환경에 유해한 유기용매의 과다한 사용 없이 그라핀 합성의 모든 공정에 대해 통합적으로 친환경적인 그라핀시트 제조방법 및 그 방법으로 제조된 그라핀시트를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a process for the preparation of a process for the preparation of an integrated < RTI ID = 0.0 > acidic < / RTI > To provide an environment-friendly graphene sheet manufacturing method and the graphene sheet prepared by the method.

본 발명의 다른 목적은 낮은 코스트 및 짧은 제조시간을 통해 대규모 합성에 적합한 그라핀시트 제조방법 및 그 방법으로 제조된 그라핀시트를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a graphene sheet manufacturing method suitable for large scale synthesis and a graphene sheet prepared by the method through low cost and short production time.

본 발명의 또 다른 목적은 과도한 산화와 연관된 문제들을 최소화할 수 있어 고품질의 그라핀시트를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 더 높은 수율을 갖는 그라핀시트 제조방법 및 그 방법으로 제조된 그라핀시트를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a graphene sheet manufacturing method and a graphene sheet prepared by the method that can minimize the problems associated with excessive oxidation to obtain a high quality graphene sheet as well as a higher yield will be.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계; 상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및 상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는 그라핀시트 제조방법을 제공한다. Oxidation step of the invention the oxidation of graphitizing the structure Gras pinned layer having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking) in order to attain the object; A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; It provides a graphene sheet manufacturing method comprising; and an ultrasonic treatment step of sonicating the graphene layer binder consisting of several layers obtained after the irradiation step.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화단계는 상기 흑연성구조체를 과산화수소에 침지시켜 초음파처리한다. In a preferred embodiment, the oxidation step is sonicated by immersing the graphite structure in hydrogen peroxide.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화단계는 상기 과산화수소에 암모늄 퍼옥시 디설페이트를 더 첨가시키고 상기 흑연성구조체를 침지시켜 2 내지 6분 동안 초음파처리된다.In a preferred embodiment, the oxidation step is sonicated for 2 to 6 minutes by further adding ammonium peroxy disulfate to the hydrogen peroxide and immersing the graphite structure.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 암모늄 퍼옥시 디설페이트는 과산화수소에 대해 0.05 내지 2 중량비로 첨가된다.In a preferred embodiment, the ammonium peroxy disulfate is added in a weight ratio of 0.05 to 2 relative to hydrogen peroxide.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 마이크로파조사단계는 마이크로웨이브오븐에 상기 산화된 흑연성구조체를 위치시킨 후 50 내지 100초 동안 150 내지 550W로 수행된다.In a preferred embodiment, the microwave irradiation step is performed at 150 to 550 W for 50 to 100 seconds after placing the oxidized graphite structure in the microwave oven.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 초음파처리단계는 상기 그라핀층결합체를 알코올용매에 분산시켜 15 내지 25분 동안 초음파처리된다.In a preferred embodiment, the sonication step is sonicated for 15 to 25 minutes by dispersing the graphene layer binder in an alcohol solvent.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 초음파처리단계 후에 얻어진 그라핀시트로부터 잔여 산화물 그룹을 제거하는 제거단계를 더 포함한다.In a preferred embodiment, the method further includes a removal step of removing residual oxide groups from the graphene sheet obtained after the sonication step.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제거단계는 상기 그라핀시트를 하이드라진 용액에 분산시켜 수행된다.In a preferred embodiment, the removing step is performed by dispersing the graphene sheet in a hydrazine solution.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 흑연성구조체는 흑연 또는 카본나노튜브이다.In a preferred embodiment, the graphite structure is graphite or carbon nanotubes.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 그라핀층결합체는 상기 조사단계 후에 드라이 초음파처리하여 얻어진다.In a preferred embodiment, the graphene layer binder is obtained by dry sonication after the irradiation step.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 그라핀층결합체는 굴곡 또는 컬링된 구조를 갖는다.In a preferred embodiment, the graphene layer binder has a curved or curled structure.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 그라핀층결합체는 산소 함량이 1.41%이다.In a preferred embodiment, the graphene layer binder has an oxygen content of 1.41%.

또한, 본 발명은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 그라핀 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 그라핀시트를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a graphene sheet, characterized in that produced by the graphene manufacturing method of any one of claims 1 to 12.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 그라핀시트는 보이는 두께를 증가시키는 굽이침(undulation)을 갖는다.
In a preferred embodiment, the graphene sheet has an undulation that increases the visible thickness.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명의 그라핀시트 제조방법및 그 방법으로 제조된 그라핀시트에 의하면 황산/과망간산칼륨(KMnO4) 또는 카르복실산, 포름산과 같은 강산화제의 사용 및 추가적인 박리작용을 위한 환경에 유해한 유기용매의 과다한 사용이 필요 없어 그라핀시트 합성의 모든 공정에 대해 통합적으로 친환경적이다. First, according to the graphene sheet manufacturing method of the present invention and the graphene sheet prepared by the method, organic acids harmful to the environment for the use of sulfuric acid / potassium permanganate (KMnO 4) or strong oxidizing agents such as carboxylic acid and formic acid and further peeling action No excessive use of solvents is integrated and environmentally friendly for all processes of graphene sheet synthesis.

본 발명의 그라핀시트 제조방법 및 그 방법으로 제조된 그라핀시트에 의하면 낮은 코스트 및 짧은 제조시간을 통해 대규모 그라핀시트의 합성에 적합하다. According to the graphene sheet manufacturing method of the present invention and the graphene sheet produced by the method is suitable for the synthesis of large-scale graphene sheet through low cost and short manufacturing time.

본 발명의 그라핀시트 제조방법 및 그 방법으로 제조된 그라핀시트에 의하면 과도한 산화와 연관된 문제들을 최소화할 수 있어 고품질의 그라핀시트를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 더 높은 수율을 갖는다.
According to the graphene sheet manufacturing method of the present invention and the graphene sheet produced by the method can minimize the problems associated with excessive oxidation to obtain a high quality graphene sheet as well as have a higher yield.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서 제안한 순수 그라핀 제조 과정을 보여주는 대표도,
도 2은 본 발명의 일 실시예에서 마이크로파 조사로 인해 얻어진 그라핀웜들을 SEM으로 관찰한 사진들,
도 3 및 도 4은 본 발명의 일 실시예에서 마이크로파 조사로 인해 얻어진 그라핀 웜들의 XPS 스펙트로미터 및 라만스펙트로미터를 통해 분석된 각각의 스펙트라 결과그래프,
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 얻어진 그라핀층결합체를 SEM 및 TEM으로 관찰하여 얻어진 그 결과 사진들,
도 6는 본 발명의 일 실시예에서 얻어진 그라핀시트를 SEM 및 TEM으로 관찰하여 얻어진 결과 사진들,
도 7는 본 발명의 일 실시예에서 얻어진 그라핀시트를 원자력 현미경(atomic force microscope : AFM)으로 관찰하여 얻어진 나노프로필로미트리 이미지,
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 얻어진 그라핀시트를 라만 스펙트로미터를 통해 분석하고 그 분석된 스펙트라 결과그래프.
1 is a representative view showing a pure graphene manufacturing process proposed in an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a SEM observation of the graphene worms obtained by microwave irradiation in one embodiment of the present invention,
3 and 4 are graphs of the respective spectra results analyzed by XPS spectrometer and Raman spectrometer of graphene worms obtained by microwave irradiation in one embodiment of the present invention,
5 is a photograph of the results obtained by observing the graphene layer binder obtained in an embodiment of the present invention by SEM and TEM,
6 is a photograph of the results obtained by observing the graphene sheet obtained in an embodiment of the present invention by SEM and TEM,
FIG. 7 is a nanopropyllomitry image obtained by observing a graphene sheet obtained in one embodiment of the present invention with an atomic force microscope (AFM),
FIG. 8 is a graph showing the spectra of the graphene sheets obtained in one embodiment of the present invention through a Raman spectrometer and the analyzed spectra results. FIG.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

먼저, 본 발명은 그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계; 상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하여 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 얻는 마이크로파 조사단계; 및 상기 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는 그라핀시트 제조방법에 대한 것으로, 그 기술적 특징은 특히 마이크로파 조사를 통해 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 손쉽게 얻는데 있다. 여기서 마이크로파조사단계는 마이크로웨이브오븐을 이용하여 50 내지 100초 동안 150 내지 550W로 수행되는데, 85 내지 95초 동안 450 내지 550W로 수행되는 것이 바람직하다. First, the present invention is an oxidation step of oxidizing graphitizing structure having an array of pinned Gras a complete laminate structure AB (AB stacking); A microwave irradiation step of obtaining microwave graphene bonded to several layers by performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And a sonication step of sonicating the graphene layer binder; and a technical feature of the graphene sheet including a graphene layer binder of several layers is easily obtained through microwave irradiation. The microwave irradiation step is performed at 150 to 550 W for 50 to 100 seconds using a microwave oven, preferably at 450 to 550 W for 85 to 95 seconds.

이와 같이 매우 단순하면서도 간편한 마이크로파 조사단계를 도입함으로써 산화 단계에서 황산/과망간산칼륨(KMnO4) 또는 카르복실산, 포름산과 같은 강산화제를 사용할 필요가 없고, 추가적인 박리작용을 위해 환경에 유해한 유기용매의 과다한 사용을 배제할 수 있다.By introducing such a simple and simple microwave irradiation step, it is not necessary to use a strong oxidizing agent such as sulfuric acid / potassium permanganate (KMnO 4) or carboxylic acid or formic acid in the oxidation step, and an excessive amount of an organic solvent harmful to the environment Use may be excluded.

또한, 낮은 코스트와 짧은 제조시간을 통해 대규모로 고품질 그라핀시트를 합성하는 것이 가능해진다. In addition, low cost and short manufacturing time make it possible to synthesize high quality graphene sheets on a large scale.

본 발명에서 흑연성구조체는 그 구성원소가 탄소로만으로 이루어진 모든 물질을 의미하는데 그라파이트(흑연), 카본블랙, 카본섬유, 카본나노튜브 등을 포함하며, 본 발명은 특히 흑연성구조체를 구성하는 그라핀층의 적층구조가 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체로부터 그라핀시트를 제조하기 위한 최적의 제조조건을 제공할 수 있다.
In the present invention, the graphite structure means all materials whose members are composed only of carbon, and include graphite (graphite), carbon black, carbon fiber, carbon nanotube, and the like. the stacked structure of a pinned layer can be provided at the best conditions for producing from the non-graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking) the preparation of a graphene sheet.

실시예 Example

그라파이트(흑연)로부터의 그라핀시트 제조Graphene Sheet Preparation from Graphite (Graphite)

그라핀 층들이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)로 배열된 그라파이트로부터 그라핀시트를 하기와 같은 방법으로 얻었다.Graphite from the graphene layers are arranged to complete a laminated structure AB (AB stacking) was obtained in the same way as to the graphene sheet.

1. 산화단계1. Oxidation stage

천연 그라파이트(graphite: 순도 99%, 평균입도 200um), 암모늄 퍼옥시 디설페이트 및 과산화수소를 준비하여, 글래스 튜브에 준비된 천연 그라파이트, 과산화수소 (농도 35%) 및 암모늄 퍼옥시 디설페이트를 2:1:0.1의 중량비로 넣어 그라파이트를 상기 용제에 침지시켰다.Natural graphite, hydrogen peroxide (concentration 35%) and ammonium peroxydisulfate prepared in a glass tube were prepared at a ratio of 2: 1: 0.1 (concentration: 35%) and natural peroxide prepared with natural graphite (purity: 99%, average particle size: 200um), ammonium peroxydisulfate and hydrogen peroxide The graphite was immersed in the solvent in a weight ratio of.

상기 글래스 튜브는 공지된 구성의 초음파장치에서 3분 동안 초음파처리되었다. The glass tube was sonicated for 3 minutes in an ultrasonic apparatus of known construction.

2. 마이크로파 조사단계 2. Microwave irradiation stage

그 다음 상기 글래스 튜브를 마이크로웨이브 오븐에 위치시킨 후 90초 동안 500W로 조사하였다. 이 때 마이크로파 조사 하에서, 급속한 박리현상이 관찰되었으며, 반짝임(lightening)이 수반되었다.The glass tube was then placed in a microwave oven and irradiated at 500 W for 90 seconds. At this time, under the microwave irradiation, a rapid peeling phenomenon was observed, accompanied by lightening (lightening).

3. 초음파 처리단계3. Ultrasonic Treatment Step

상기 마이크로파 조사로 인해 형성된 그라핀웜들(Graphene worms)으로부터 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 얻기 위해 그라핀웜들을 30, 60, 60 분간 드라이 초음파처리하였다. 90분간 드라이 초음파 처리한 경우 가장 우수한 결과를 얻었다. 경우에 따라서는 마이크로파 조사만으로 그라핀층결합체가 얻어질 수도 있을 것이다. 그 후 얻어진 그라핀층결합체를 에틸알코올에 분산시켜 20분간 초음파 처리하여 개별적으로 분리된 그라핀시트를 얻었다. Graphene worms were subjected to dry sonication for 30, 60, and 60 minutes to obtain a graphene layer binder composed of several layers from graphene worms formed by the microwave irradiation. The best results were obtained when dry sonication for 90 minutes. In some cases, the graphene layer binder may be obtained only by microwave irradiation. Thereafter, the obtained graphene layer binder was dispersed in ethyl alcohol and sonicated for 20 minutes to obtain individually separated graphene sheets.

여기서, 에틸알코올 대신 다른 알코올용매가 사용될 수 있으며, 초음파 처리 시간은 15 내지 25분 사이의 범위에 위치하는 것이 바람직하다.Here, another alcohol solvent may be used instead of ethyl alcohol, and the sonication time is preferably located in the range of 15 to 25 minutes.

이상의 전체적인 과정은 도 1과 같다. The overall process is as shown in FIG.

한편, 초음파처리단계 후에 얻어진 그라핀시트로부터 잔여 산화물 그룹을 제거하는 제거하는 단계가 더 수행될 수 있는데, 예를 들어 얻어진 그라핀시트를 하이드라진 용액에 분산시키는 것이다. Meanwhile, a step of removing residual oxide groups from the graphene sheet obtained after the sonication step may be further performed, for example, dispersing the obtained graphene sheet in a hydrazine solution.

실험예 1Experimental Example 1

실시예에서 마이크로파 조사로 인해 얻어진 그라핀웜들을 SEM으로 관찰하여 그 형상사진들을 도 2에 나타내었고, XPS 스펙트로미터 및 라만스펙트로미터를 통해 분석된 스펙트라 결과그래프를 각각 도 3 및 도 4에 나타내었다.The graphene worms obtained by the microwave irradiation in the embodiment was observed by SEM and the shape photographs thereof are shown in FIG.

여기서, 그라핀층결합체 얻기 위한 전단계인 그라핀웜들이 형성되는 원리를 살펴보면 마이크로파 조사로 인해 암모늄 퍼옥시디설페이트가 그라파이트 시트들의 커팅이 유발되는 래디칼을 발생시키는 방출(releasing) 산화 래디칼들로 분해시키는데, 상기 래디칼들은 상기 그라파이트 표면상의 흠(defect)을 공격하게 되고, 그 후 반응 절차들로서, 상기 산화 래디칼들이 과산화수소의 분해로부터 생성되며 상기 층간 그라파이트 층들사이로 삽입되어 급속한 팽창을 유발하여 그라핀웜들이 형성된다. The principle of formation of graphene worms as a preliminary step for obtaining a graphene layer-bonded body is as follows. The microwave irradiation decomposes ammonium peroxydisulfate into releasing oxidation radicals which generate radicals that cause cutting of graphite sheets. Attack the defects on the graphite surface and then as reaction procedures the oxidized radicals are generated from the decomposition of hydrogen peroxide and inserted between the interlayer graphite layers to cause rapid expansion to form the graphene worms.

상기 그라핀웜들의 SEM 사진들이 도시된 도 2는 그라핀웜들의 벌룬(balloon)들 사이에 균일한 거리를 보여주는데, 그라파이트의 c-축을 따라 균일한 팽창이 있었음을 암시한다. 이 때 박리율(exfoliation coefficient : 그라파이트의 부피 VEG에 대해 그라파이트 삽입된 화합물의 부피 VGIC 의 비)은 150인 것으로 나타난다. 포어 구조, 다공성, 포어들의 구형도(sphericity), 프랙탈 차원들(fractal dimensions) 등과 같은 그라핀 웜들의 특성들이 이미지J, 이미지 분석 소프트웨어에 의해 분석되었다.FIG. 2, in which SEM pictures of the graphene worms are shown, shows a uniform distance between the balloons of the graphene worms, suggesting that there was a uniform expansion along the c-axis of the graphite. At this time, the exfoliation coefficient (ratio of the volume V GIC of the graphite-inserted compound to the volume V EG of the graphite) is 150. Characteristics of graphene worms such as pore structure, porosity, pore sphericity, fractal dimensions, etc. were analyzed by Image J, image analysis software.

도 3가 XPS 스펙트라는 대부분의 산소분(oxygen moieties)이 마이크로파 처리동안 없어져서 상기 웜들에서 산소함량이 1.41%정도로 낮음을 보여주는 것을 알 수 있다. It can be seen from FIG. 3 that most of the oxygen moieties of the XPS spectra are lost during microwave treatment, indicating that the oxygen content in the worms is as low as 1.41%.

도 4에서 라만 스펙트라는 거의 균등한 FWHM(Full width half maximum)의 돌출된 D 및 G의 밴드들 및 상기 그라핀 웜들에서 그라핀 나노시트의 잘 적층된 특징을 지시하는 명암도 (intensity)를 보여준다.
In FIG. 4 Raman spectra show nearly equal full width half maximum (FWHM) of protruding D and G bands and intensity indicating the well-laminated characteristics of graphene nanosheets in the graphene worms.

실험예 2Experimental Example 2

실시예에서 그라핀 웜들을 드라이 초음파처리하여 얻어진 솜털같은(fluffy) 그라핀 나노 시트들의 몇 안 되는 층들로 구성된 그라핀층결합체를 SEM 및 TEM(도 5의 d)으로 관찰하여 그 결과 사진들을 도5에 나타내었는데, 특히 SEM 마이크로그래프들(도 5의 a,b,c)은 말아 올려진(curled up) 또는 양파 같은 구조들의 존재를 보여준다. 날카로운 모서리들과 각면들(facets)이 부드러운 굴곡 및 컬링을 가진 구조들보다 덜 안정하거나 구의 형성이 표면적을 최소화하기 위한 필요성에 의해 유발되는 것이 잘 알려져 있다. 그러므로 마이크로웨이브 조사하에 그라핀 시트의 굴곡은 약하게 부착된 그라핀 시트들로 구성된 타원체모양 구조의 형성을 유도하는 표면 스트레스 유발 압력 현상임을 알 수 있다.In Example, the graphene layered binder composed of few layers of fluffy graphene nanosheets obtained by dry sonication of the graphene worms was observed by SEM and TEM (FIG. In particular, SEM micrographs (a, b, c in FIG. 5) show the presence of curled up or onion-like structures. It is well known that sharp edges and facets are less stable than structures with smooth bends and curls or that the formation of a sphere is caused by the need to minimize surface area. Therefore, it can be seen that the bending of the graphene sheet under microwave irradiation is a surface stress-induced pressure phenomenon that leads to the formation of an ellipsoidal structure composed of weakly attached graphene sheets.

한편, 그라핀웜들 및/또는 그라핀층복합체를 초음파처리하는 것은 표면 근처에서 음파공동화(acoustic cavitation)를 유발하고, 그에 의해 작은판들(platelets)의 찢김(ripping) 및 전단(shearing)을 이끄는 부분적인 침식(erosion)을 생성하기 때문이다. 또한 버블의 격렬한 붕괴 때문에 일어난 관성적인 공동화(inertial cavitation)는 작은판들을 멀리 찢어지게 하고 그 결과 해방된 그라핀 나노시트들은 인접하는 작은판들을 더 활성화시킬 수 있다. 또한 미세흐름(micro streaming)이 안정된 공동화를 견딘 버블들의 표면에 인접하여 일어날 수 있고 부근에 있는 작은판들이 깎아지거나 멀리 찢어지게 할 수 있다. 박리된 그라파이트 입자들의 연약한 본성 때문에 초음파 조사를 제안했던 첸 등에 의한 다른 설명은 대부분의 입자들이 짧아진 아코디언 같은 입자들을 유발한다고 하는데, 상기 짧아진 입자들은 충분히 작고, 하위 입자들(sub-particles)로부터 상기 성분을 이루는 그라파이트 플레이트들의 분리가 지배적이고 또한, 조사시간의 증가는 상기 엽상의 그라파이트 나노시트들의 깨뜨림을 가져올 것이기 때문이다. On the other hand, ultrasonication of graphene worms and / or graphene layer composites may cause acoustic cavitation near the surface, thereby causing ripping and shearing of small platelets This creates an erosion. Inertial cavitation, also caused by the violent collapse of the bubble, causes the plates to tear away and the released graphene nanosheets can further activate adjacent plates. Micro streaming can also occur adjacent to the surface of the bubbles that withstand stable cavitation and cause nearby plaques to be shaved or torn away. Another explanation by Chen et al., Who proposed ultrasonic irradiation due to the fragile nature of exfoliated graphite particles, suggests that most of the particles cause shortened accordion-like particles, which are small enough and from sub-particles. This is because the separation of the graphite plates constituting the component is dominant, and the increase in irradiation time will result in the breaking of the graphite nanosheets on the leaf.

그러나, 본 발명은 이러한 음파 공동들의 소실(dissipation) 및 형성의 정도에 영향을 주는 상기 그라핀 웜들의 벌룬크기, 상기 매체의 점도, 입자 크기 분포 등과 같은 다양한 파라미터들 때문에 상술된 모든 공정들이 동시에 일어날 수 있는 가능성을 예측한데서 비롯된 것이고, 그러한 가능성을 실현시켜 신속하고 친환경적으로 그라핀시트의 대량생산을 가능하게 하였다.
However, the present invention does not allow any of the above-mentioned processes to occur simultaneously due to various parameters such as balloon size of the graphene worms, viscosity of the medium, particle size distribution, etc., which affect the degree of dissipation and formation of these acoustic cavities. It is based on the prediction of the possibility, and it is possible to realize mass production of graphene sheet quickly and eco-friendly.

실험예 3Experimental Example 3

실시예에서 얻어진 그라핀시트를 SEM 및 TEM으로 관찰하여 그 결과 사진들을 도6에 나타내었다.The graphene sheets obtained in the examples were observed by SEM and TEM, and the photographs are shown in FIG. 6.

상기 도 6의 SEM 사진(a)은 상기 시트들의 스크롤링을 보여주는 반면 이 스크롤링 현상은 TEM 사진(b)에서는 관찰되지 않는다. 그라핀 시트들이 모여진 기판(substrate)이 상기 형태에 영향을 미치는 것처럼 보인다.
The SEM photograph (a) of FIG. 6 shows the scrolling of the sheets while this scrolling phenomenon is not observed in the TEM photograph (b). The substrate in which the graphene sheets are gathered appears to affect the shape.

실험예 4Experimental Example 4

실시예에서 얻어진 그라핀시트를 원자력 현미경(atomic force microscope : AFM)으로 관찰하여 나노프로필로미트리 이미지를 도 7에 나타내었다. The graphene sheet obtained in the example was observed with an atomic force microscope (AFM), and the nanopropylomimitri image is shown in FIG. 7.

도 7에 도시된 것과 같은 AFM이미지들은 전통적으로 분리된 흑연성 시트의 디멘전들을 측정하기 위해 사용되어 왔다. 그러나 얇은 필름들의 원자력 현미경(AFM)에서의 이미지 왜곡은 상기 AFM팁의 한정된 크기에 의한 것일 수 있다. 이미지에서 왜곡 정도는 상기 팁의 상대적인 예리함( sharpness ) 및 상기 표면 특성에 좌우된다. 그라핀은 평평함에도 불구하고 그것의 얇은 크기 때문에 매우 물결모양이고, 측정된 두께로 왜곡을 가져옴으로써 쌍안정(bistability)을 이룬다. 그래서 상기 그라핀 층들의 두께를 테스트하기 위해 사용되는 단색성 광(monochromatic optical light)을 사용하는 비침입 테크닉이 여기서 사용되었다. AFM images such as those shown in FIG. 7 have traditionally been used to measure dimensions of discrete graphite sheets. However, image distortion in atomic force microscopy (AFM) of thin films may be due to the limited size of the AFM tip. The degree of distortion in the image depends on the relative sharpness of the tip and the surface properties. Although graphene is flat, it is very wavy due to its thin size and is bistable by bringing distortion to the measured thickness. So a non-invasive technique using monochromatic optical light used to test the thickness of the graphene layers was used here.

또한 상기 그라핀시트는 몇 마이크로미터의 측면 차원과 AFM에 의해 측정된 두께에 필적하는 2nm의 두께를 갖고, 완전히 박리된 그라핀 산화물 시트의 특성을 갖는다. 기판 상에서 건조된 그라핀 표면의 굽이침(undulation)은 AFM에 의해 측정된 것처럼 그것의 보이는 두께를 증가시킨다. 또한 구멍 난 기판(AAO)이 본 발명에서 사용되었음에도 불구하고, 상기 굽이침들은 최소화되지 않았음을 알 수 있었다.
The graphene sheet also has a lateral dimension of several micrometers and a thickness of 2 nm comparable to the thickness measured by AFM, and has the properties of a fully peeled graphene oxide sheet. The undulation of the graphene surface dried on the substrate increases its visible thickness as measured by AFM. Also, although the perforated substrate (AAO) was used in the present invention, it was found that the bending needles were not minimized.

실험예 5Experimental Example 5

실시예에서 얻어진 그라핀시트를 라만 스펙트로미터를 통해 분석하고 그 분석된 스펙트라 결과그래프를 도 8에 나타내었다.The graphene sheet obtained in the example was analyzed by Raman spectrometer and the analyzed spectra result graph is shown in FIG. 8.

라만 스펙트라는 탄소를 함유하는 물질들의 특성을 파악하기 위한 필수적인 툴로써, 그것의 형태는 단일층 및 다층 샘플들을 구분하게 하기 때문이다. 도 8에 도시된 바와 같이 D밴드의 거의 전체적인 부재(D밴드지역에서 작은 혹이 관찰됨에도 불구하고)외에도 G밴드가 날카롭게 보였고, 고순도 그라핀이 얻어질 수 있다고 제안하는 4개의 피크(도 8에 삽입)에 뒤얽히지 않을 수 있는 단일의 G피크가 보였다.
Raman spectra is an essential tool for characterizing carbon-containing materials, because its shape makes it possible to distinguish between monolayer and multilayer samples. In addition to the almost total absence of the D band (although nodules were observed in the D band region) as shown in Fig. 8, the G bands appeared sharp, suggesting that four peaks suggesting that high purity graphene can be obtained (Fig. 8). Lt; RTI ID = 0.0 > G) < / RTI >

상기 실험예들은 그라파이트로부터 신속하고 친환경적이며, 단순하고 대량생산이 가능할 수 있는 본 발명의 실시예와 같은 제조방법을 통해 고품질의 그라핀(나노)시트를 얻을 수 있음을 보여준다.
The experimental examples show that a high-quality graphene (nano) sheet can be obtained from the graphite through a manufacturing method such as the embodiment of the present invention, which can be fast, eco-friendly, simple and mass production.

또한, 상술된 실험예에서 라만 스펙트라는 0.1mW에서 작동되어 514.5nm의 크리스탈 레이저 여기를 가진 인비아 리플렉스 마이크로 라만 스펙트로미터(레니소우사)를 사용하여 얻어졌다. SEM 결과사진들은 냉 필드 방출 스캐닝 일렉트론 현미경(S-4700, 히타치, 일본)을 사용하여 기록되었다. TEM은 구멍이 있는 탄소 코팅된 구리 그리드를 사용하여 200kV에서 동작되는 JEOL JEM 2010 현미경에서 수행되었다. TEM 및 SEM 실험들은 모두 침전 후에 매우 묽게 분산된 한 방울을 상대적인 기판들 상에 위치시키고 대기압 조건에서 건조시켰다. 나노프로필로미트리(nanoprofilometry)는 나노시스터메즈(한국)에 의해 제조된 3개의 간섭 대물 렌즈 (interfero metric objective lens) 및 0.5nm의 수직해상도(vertical resolution)를 가진 나노뷰 NV 200를 사용하여 수행되었다.
In addition, in the above experimental example, Raman spectra were obtained using an Invia reflex micro Raman spectrometer (Leniso), which was operated at 0.1 mW and had crystal laser excitation of 514.5 nm. SEM results photographs were recorded using a cold field emission scanning electron microscope (S-4700, Hitachi, Japan). TEM was performed on a JEOL JEM 2010 microscope operated at 200 kV using a perforated carbon coated copper grid. Both TEM and SEM experiments placed a very thinly dispersed drop on the relative substrates after precipitation and dried under atmospheric conditions. Nanoprofilometry was performed using a nanoview NV 200 with three interfero metric objective lenses and a vertical resolution of 0.5 nm manufactured by NanoSister Meze (Korea). .

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As described above, the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, but is not limited to the above-described embodiments, and is provided to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

Claims (14)

그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계;
상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및
상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는데,
상기 산화단계는 상기 흑연성구조체를 과산화수소에 침지시켜 초음파처리하는 것을 특징으로 하는 그라핀시트 제조방법.
Induced oxidation step of oxidizing the pinned graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking);
A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And
And a sonication step of sonicating the graphene layer binder composed of several layers obtained after the irradiation step.
The oxidation step is a graphene sheet manufacturing method characterized in that the ultrasonic treatment by immersing the graphite structure in hydrogen peroxide.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산화단계는 상기 과산화수소에 암모늄 퍼옥시 디설페이트를 더 첨가시키고 상기 흑연성구조체를 침지시켜 2 내지 6분 동안 초음파처리되는 것을 특징으로 하는 그라핀시트 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the oxidizing step further comprises adding ammonium peroxydisulfate to the hydrogen peroxide and immersing the graphitic structure in an ultrasonic treatment for 2 to 6 minutes.
제3항에 있어서,
상기 암모늄 퍼옥시 디설페이트는 과산화수소에 대해 0.05 내지 2 중량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 그라핀시트 제조방법.
The method of claim 3,
The ammonium peroxy disulfate is graphene sheet production method characterized in that the addition of 0.05 to 2 by weight relative to the hydrogen peroxide.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파조사단계는 마이크로웨이브오븐에 상기 산화된 흑연성구조체를 위치시킨 후 50 내지 100초 동안 150 내지 550W로 수행되는 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
The method of claim 1,
The microwave irradiation step is a graphene sheet manufacturing method, characterized in that carried out at 150 to 550W for 50 to 100 seconds after placing the oxidized graphite structure in the microwave oven.
그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계;
상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및
상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는데,
상기 초음파처리단계는 상기 그라핀층결합체를 알코올용매에 분산시켜 15 내지 25분 동안 초음파처리되는 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
Induced oxidation step of oxidizing the pinned graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking);
A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And
And a sonication step of sonicating the graphene layer binder composed of several layers obtained after the irradiation step.
The sonication step is a graphene sheet manufacturing method characterized in that the graphene layer binder is dispersed in an alcohol solvent and sonicated for 15 to 25 minutes.
제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파처리단계 후에 얻어진 그라핀시트로부터 잔여 산화물 그룹을 제거하는 제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀제조방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
And a removing step of removing residual oxide groups from the graphene sheet obtained after the sonication step.
제7항에 있어서,
상기 제거단계는 상기 그라핀시트를 하이드라진 용액에 분산시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
The method of claim 7, wherein
The removing step is a graphene sheet manufacturing method, characterized in that performed by dispersing the graphene sheet in a hydrazine solution.
제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흑연성구조체는 흑연 또는 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The graphitic structure is a graphene sheet manufacturing method, characterized in that the graphite or carbon nanotubes.
그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계;
상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및
상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는데,
상기 그라핀층결합체는 상기 조사단계 후에 드라이 초음파처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
Induced oxidation step of oxidizing the pinned graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking);
A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And
And a sonication step of sonicating the graphene layer binder composed of several layers obtained after the irradiation step.
The graphene layer binder is a graphene sheet manufacturing method, characterized in that obtained by the dry ultrasonic treatment after the irradiation step.
그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계;
상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및
상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는데,
상기 그라핀층결합체는 굴곡 또는 컬링된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.
Induced oxidation step of oxidizing the pinned graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking);
A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And
And a sonication step of sonicating the graphene layer binder composed of several layers obtained after the irradiation step.
The graphene layer binder is a graphene sheet manufacturing method characterized in that it has a curved or curled structure.
그라핀층이 완벽한 AB 적층구조(AB stacking)의 배열을 갖는 흑연성구조체를 산화시키는 산화단계;
상기 산화된 흑연성구조체에 대해 마이크로파 조사를 수행하는 마이크로파 조사단계; 및
상기 조사단계 후에 얻어진 몇 개 층으로 된 그라핀층결합체를 초음파분해 처리하는 초음파처리단계;를 포함하는데,
상기 그라핀층결합체는 산소 함량이 1.41%인 것을 특징으로 하는 그라핀시트제조방법.

Induced oxidation step of oxidizing the pinned graphitizing structure having an array of a complete laminate structure AB (AB stacking);
A microwave irradiation step of performing microwave irradiation on the oxidized graphite structure; And
And a sonication step of sonicating the graphene layer binder composed of several layers obtained after the irradiation step.
The graphene layer binder is a graphene sheet manufacturing method, characterized in that the oxygen content is 1.41%.

삭제delete 삭제delete
KR1020100001918A 2010-01-08 2010-01-08 Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets KR100996883B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100001918A KR100996883B1 (en) 2010-01-08 2010-01-08 Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets
PCT/KR2010/002552 WO2011083896A1 (en) 2010-01-08 2010-04-23 Method for the fabricating graphene nanosheets, and graphene nanosheets fabricated using the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100001918A KR100996883B1 (en) 2010-01-08 2010-01-08 Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100996883B1 true KR100996883B1 (en) 2010-11-26

Family

ID=43410159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100001918A KR100996883B1 (en) 2010-01-08 2010-01-08 Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100996883B1 (en)
WO (1) WO2011083896A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308967B1 (en) 2011-09-09 2013-09-17 한국과학기술연구원 Process of preparing polymer/NGPs nanocomposite films with enhanced gas barrier properties
KR101356716B1 (en) * 2011-12-15 2014-02-05 한국과학기술원 Method for manufacturing graphene
KR101554215B1 (en) 2012-04-03 2015-09-21 연세대학교 산학협력단 Carbon nanofiber having excellent electrical characteristics and method for manufacturing the carbon nano fiber
KR101565484B1 (en) 2013-08-20 2015-11-13 한국에너지기술연구원 Method for fabricating graphite oxide and method for manufacturing graphene nano seat using the graphite oxide
WO2020009421A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 전북대학교산학협력단 Method for producing graphite oxide and graphene oxide in eco-friendly manner by using hydroxylation reaction

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201505845A (en) * 2013-03-15 2015-02-16 Lockheed Corp Method of separating an atomically thin material from a substrate
GB2523154B (en) 2014-02-14 2016-04-27 Cambridge Entpr Ltd Method of producing graphene
CN114314571A (en) * 2020-10-10 2022-04-12 吴国明 Preparation method of graphene microchip
CN113735103B (en) * 2021-09-30 2022-09-16 昆明理工大学 Method for rapidly preparing large graphene sheets in large scale

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080048152A1 (en) 2006-08-25 2008-02-28 Jang Bor Z Process for producing nano-scaled platelets and nanocompsites

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002349317A1 (en) * 2001-10-08 2003-04-22 Timcal Ag Electrochemical cell
US7892514B2 (en) * 2007-02-22 2011-02-22 Nanotek Instruments, Inc. Method of producing nano-scaled graphene and inorganic platelets and their nanocomposites
US8132746B2 (en) * 2007-04-17 2012-03-13 Nanotek Instruments, Inc. Low-temperature method of producing nano-scaled graphene platelets and their nanocomposites

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080048152A1 (en) 2006-08-25 2008-02-28 Jang Bor Z Process for producing nano-scaled platelets and nanocompsites

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308967B1 (en) 2011-09-09 2013-09-17 한국과학기술연구원 Process of preparing polymer/NGPs nanocomposite films with enhanced gas barrier properties
KR101356716B1 (en) * 2011-12-15 2014-02-05 한국과학기술원 Method for manufacturing graphene
KR101554215B1 (en) 2012-04-03 2015-09-21 연세대학교 산학협력단 Carbon nanofiber having excellent electrical characteristics and method for manufacturing the carbon nano fiber
KR101565484B1 (en) 2013-08-20 2015-11-13 한국에너지기술연구원 Method for fabricating graphite oxide and method for manufacturing graphene nano seat using the graphite oxide
WO2020009421A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 전북대학교산학협력단 Method for producing graphite oxide and graphene oxide in eco-friendly manner by using hydroxylation reaction
KR20200004126A (en) * 2018-07-03 2020-01-13 전북대학교산학협력단 A method for eco-friendly production of oxidized graphite and oxidized graphene using a hydroxylation reaction
KR102072914B1 (en) * 2018-07-03 2020-02-03 전북대학교산학협력단 A method for eco-friendly production of oxidized graphite and oxidized graphene using a hydroxylation reaction

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011083896A1 (en) 2011-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100996883B1 (en) Method of green synthesis of graphene nano-sheets and graphene nano-sheets
KR100988577B1 (en) Method of fabrication of graphene nano-sheets from turbostratic structure and graphene nano-sheets
Sridhar et al. Synthesis of graphene nano-sheets using eco-friendly chemicals and microwave radiation
Kang et al. Graphene transfer: key for applications
Young et al. The mechanics of graphene nanocomposites: A review
JP5613230B2 (en) Graphene nanoribbons produced from carbon nanotubes by alkali metal exposure
JP5605650B2 (en) Method for producing graphene dispersion
US7754184B2 (en) Production of nano-structures
JP5224554B2 (en) Method for producing graphene / SiC composite material and graphene / SiC composite material obtained thereby
JP5327899B2 (en) Carbon nanotube film structure and manufacturing method thereof
Zheng et al. Synthesis, structure, and properties of graphene and graphene oxide
Sridhar et al. Microwave extraction of graphene from carbon fibers
Sim et al. Preparation of graphene nanosheets through repeated supercritical carbon dioxide process
Hofmann et al. A facile tool for the characterization of two-dimensional materials grown by chemical vapor deposition
TW201825396A (en) Method of producing graphene
JP2019099989A (en) Production method of carbon nano structure, and carbon nano structure
Raju Production and applications of graphene and its composites
Zhao Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites
Comanescu et al. Micro-Raman spectroscopy of graphene transferred by wet chemical methods
KR20110083068A (en) Method of fabrication of purified graphene sheets using pva-coagulation technique and graphene sheets
TWI410374B (en) Method for manufacturing graphene
Martynov Production and Characterization of Carbon Nanoscrolls
Irani et al. Elastomeric stamp-assisted exfoliation and transfer of patterned graphene layers
Celik Production of graphene based materials and their potential applications
Luo A study of graphene and MXene and their composites: fabrication, mechanical properties, strain sensing, and electromagnetic interference shielding application

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131108

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141024

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151029

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee