KR20140070329A - Reduction method of graphene oxide and graphene oxide reduction apparatus - Google Patents

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KR20140070329A
KR20140070329A KR1020130062695A KR20130062695A KR20140070329A KR 20140070329 A KR20140070329 A KR 20140070329A KR 1020130062695 A KR1020130062695 A KR 1020130062695A KR 20130062695 A KR20130062695 A KR 20130062695A KR 20140070329 A KR20140070329 A KR 20140070329A
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김학성
박성현
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a graphene oxide reduction method and a graphene oxide reduction apparatus. The graphene oxide reduction method and the graphene oxide reduction apparatus according to the present invention can reduce graphene oxide into graphene via a simple method. The graphene oxide can be reduced into graphene without using a high-priced reducing agent or a complex manufacturing process. Therefore, the present invention significantly reduces reduction costs and simplifies a complex reduction process.

Description

그래핀 옥사이드의 환원방법 및 그래핀 옥사이드의 환원장치{Reduction method of graphene oxide and graphene oxide reduction apparatus}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a reduction method of graphene oxide and a graphene oxide reduction apparatus,

본 발명은 그래핀 옥사이드의 환원방법 및 그래핀 옥사이드의 환원장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a reduction method of graphene oxide and a reduction apparatus of graphene oxide.

현재 그래핀은 이것이 가지고 있는 기계적, 전기적 특성으로 인해 전세계적으로 주목 받고 있는 물질로서, 투명 전도막, 가스센서, 슈퍼캐패시터, 연료전지 등에 그래핀 기반의 복합재료의 형태로 많은 주목을 받고 있으며 많은 연구가 진행 중에 있다. At present, graphene is attracting attention as a graphene-based composite material for transparent conductive film, gas sensor, supercapacitor, fuel cell and the like because of its mechanical and electrical properties. Research is underway.

하지만 그래핀은 그래핀 옥사이드 상태로 존재하기 때문에 이를 대량으로 환원시키는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 현재까지 개발된 방법(Chemical exfoliation, Mechanical exfoliation, Epitaxial growth, Chemical vapor deposition, High temperature thermal annealing)들은 상용화에는 한계가 있는 실정이다. 특히 이들은 고가의 환원제를 사용하여 제조단가가 지나치게 상승할 뿐만 아니라환원 공정이 지나치게 복잡한 문제점이 있었다.However, since graphene is present in the state of graphene oxide, studies on reduction of the graphene in a large amount have been actively carried out. However, there have been a lot of studies on the chemical exfoliation, mechanical exfoliation, epitaxial growth, high temperature thermal annealing, There is a limit to commercialization. In particular, they have a problem in that the production cost is excessively increased by using an expensive reducing agent and the reduction process is excessively complicated.

또한 이러한 방법들은 그래핀의 대량 환원에는 부적합하다는 문제점이 있다. In addition, these methods have a problem in that they are not suitable for mass reduction of graphene.

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술문헌인 대한민국 공개특허 10-2012-0008902호(특허문헌 1)는 그래핀 산화물막에 열 에너지를 가하여 부분적으로 구조를 이루는 친수성의 기능성 막 제조방법에 관한 것이다. 또 다른 선행기술문헌으로 대한민국 공개특허 10-2012-0039799호(특허문헌 2)는 용액 내에서 환원그래핀의 분산 안정성을 유지시키는 분산 용액의 제조방법 및 이에 의해 제조된 환원그래핀 분산 용액에 관한 것이다.
In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0008902 (Patent Document 1) relates to a hydrophilic functional film production method that partially forms a structure by applying thermal energy to a graphene oxide film. As another prior art document, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0039799 (Patent Document 2) discloses a method for producing a dispersion solution for maintaining the dispersion stability of reduced graphene in a solution and a method for producing a reduced graphene dispersion solution will be.

특허문헌 1. 대한민국 공개특허 10-2012-0008902호Patent Document 1. Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0008902 특허문헌 2. 대한민국 공개특허 10-2012-0039799호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-2012-0039799

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 방법으로도 그래핀 옥사이드로부터 그래핀을 환원하는 그래핀 옥사이드의 환원방법 및 그래핀 환원장치를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a graphene reduction method and a graphene reduction apparatus which reduce graphene from graphene oxide by a simple method.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법은 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for reducing graphene oxide by irradiating ultrafine white light to reduce graphene oxide to graphene.

또한 상기 극단파 백색광은 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되며, 파장은 160 nm-2.5 mm인 것을 특징으로 한다.The extreme-wave white light is irradiated by a xenon flash lamp and has a wavelength of 160 nm-2.5 mm.

또한 상기 제논플래쉬 램프에 의해 조사되는 극단파 백색광의 펄스폭(Pulse width)은 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1000 번인 것을 특징으로 한다.Also, the pulse width of the extreme ultraviolet light irradiated by the xenon flash lamp is 0.1-100 ms, the pulse gap is 0.1-100 ms, the pulse number is 1-1000 times .

또한 상기 제논 플래쉬 램프의 강도(Intensity)는 1 J/㎠-100 J/㎠인 것을 특징으로 한다.The intensities of the xenon flash lamps are 1 J / cm 2 -100 J / cm 2.

또한 상기 그래핀옥사이드의 환원방법은 Further, the reduction method of graphene oxide

1) 그래핀 옥사이드와 분산제를 혼합하는 단계;1) mixing graphene oxide with a dispersant;

2) 상기 혼합물을 피착물에 도포한 후 건조시키는 단계; 및 2) applying the mixture to the adherend and drying; And

3) 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계;3) reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet white light;

를 포함한다. .

또한 상기 분산제는 물, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, DMF(N-dimethylformamide), NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone) 및 THF(Tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
The dispersant may be at least one selected from the group consisting of water, ethylene glycol, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and tetrahydrofuran (THF).

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지는 본 발명에 따른 상기 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함한다.
A fuel cell according to another aspect of the present invention includes reduced graphene through a reduction method of the graphene oxide according to the present invention.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 투명캐패시터는 본 발명에 따른 상기 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a transparent capacitor comprising graphene reduced through a reduction method of the graphene oxide according to the present invention.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 투명전극은 본 발명에 따른 상기 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함한다.
The transparent electrode according to another aspect of the present invention includes graphene reduced through the reduction method of graphene oxide according to the present invention.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 그래핀 옥사이드의 환원장치는 극단파 백색광 조사부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The apparatus for reducing graphene oxide according to another aspect of the present invention includes an extreme ultraviolet ray irradiation unit.

또한 상기 극단파 백색광은 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 것을 특징으로 한다.
And the extreme ultraviolet white light is irradiated by a xenon flash lamp.

본 발명에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법 및 그래핀 옥사이드의 환원장치는 간단한 방법을 통해 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 것에 관한 발명으로서 고가의 환원제나 복잡한 생산 공정을 거치지 않고서도 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 것이 가능하다. 그러므로 환원 비용을 현저히 절감시키며, 복잡한 환원 공정을 단순화 시키게 된다.
The method for reducing graphene oxide and the apparatus for reducing graphene oxide according to the present invention are methods for reducing graphene oxide to graphene by a simple method and, as an invention for reducing graphene oxide to graphene without using an expensive reducing agent or a complicated production process, It is possible to reduce to graphene. Thus significantly reducing the cost of the reduction and simplifying the complex reduction process.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 개략도를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 바람직한 일실시예를 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 과정에 관한 바람직한 일실시예를 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 경우 극단파 백색광의 조사로 그래핀 옥사이드가 그래핀으로 환원되는지를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 경우 그래핀 옥사이드가 그래핀으로 환원되는지를 Raman shift에 의해 보여주는지를 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic view of an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a preferred embodiment of reducing graphene oxide according to the present invention to graphene.
FIG. 3 is a diagram illustrating a preferred embodiment of a process of reducing graphene oxide to graphene according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing that graphene oxide is reduced to graphene by irradiation of extreme ultraviolet-white light according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing whether Raman shift shows whether graphene oxide is reduced to graphene according to an embodiment of the present invention. FIG.

이에 본 발명자들은 그래핀 옥사이드의 환원방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made extensive efforts to develop a reducing method of graphene oxide, and as a result, discovered a method for reducing graphene oxide according to the present invention and completed the present invention.

구체적으로 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법은 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계를 포함한다. Specifically, the method of reducing graphene oxide according to the present invention includes a step of reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet-white light.

상기 극단파 백색광을 조사하는 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 제논 플래쉬 램프에 의해 조사될 수 있다. 상기 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp)는 실린더 형상의 밀봉된 석영튜브 안에 주입된 제논 가스를 포함하여, 적어도 하나가 구비된다. 이러한 제논 가스는 입력 받은 전기에너지로부터 광에너지를 출력하며, 50 %가 넘는 에너지 변환율을 갖는다. 또한, 상기 제논 플래시 램프는 내부 양쪽에 양극 및 음극 형성을 위해 텅스텐과 같은 금속전극이 형성된다. 이러한 제논 플래시 램프는 상기 전원부로부터 발생된 높은 전원 및 전류를 인가받으면, 내부에 주입된 제논 가스가 이온화되고, 이때, 상기 양극과 음극 사이로 스파크가 발생된다. 이때, 상기 축전부에 집적된 전하가 상기 제논 플래시 램프로 인가되고, 이에 따라 상기 스파크를 통해 약 1000 A의 1 내지 10 ms 동안 전류가 흐르면서 상기 제논 플래시 램프 내부에는 아크 플라즈마 형상이 발생하고, 결국 강한 세기의 빛이 발생된다. 특히, 발생된 상기 빛은 160 nm-2.5 mm 사이의 자외선부터 적외선까지의 넓은 파장대역의 광 스펙트럼을 갖는 극단파 백색광이다. 이때, 상기 극단파 백색광의 에너지는 약 1 J/㎠-100 J/㎠를 갖는다. 또한, 추가적으로 구비되는 제어부(미도시)를 통해 상기 기판으로의 광조사 시간을 0.1 내지 10 ms까지 조절할 수 있다. The method of irradiating the extreme ultraviolet-white light is not particularly limited, but can be preferably irradiated by a xenon flash lamp. The Xenon flash lamp includes at least one of xenon gas injected into a cylinder-shaped sealed quartz tube. This xenon gas outputs light energy from the input electrical energy and has an energy conversion rate of more than 50%. In addition, the xenon flash lamp is formed with metal electrodes such as tungsten for forming an anode and an anode on both sides of the inside thereof. When the high power and current generated from the power source unit are applied, the xenon flash lamp is ionized and the spark is generated between the anode and the cathode. At this time, an electric charge accumulated in the power storage unit is applied to the xenon flash lamp, and an electric arc plasma shape is generated in the xenon flash lamp while current flows for about 1 to 10 ms through the spark, A strong intensity of light is generated. Particularly, the generated light is extreme-wave white light having an optical spectrum in a wide wavelength band from ultraviolet ray of 160 nm-2.5 mm to infrared ray. At this time, the energy of the extreme-wave white light has about 1 J / cm 2 -100 J / cm 2. Further, the light irradiation time to the substrate can be adjusted to 0.1 to 10 ms through a control unit (not shown), which is additionally provided.

또한 상기 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 극단파 백색광의 펄스폭(Pulse width)은 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1000 번인 것을 특징으로 한다. Also, the pulse width of the extreme ultraviolet light irradiated by the xenon flash lamp is 0.1-100 ms, the pulse gap is 0.1-100 ms, the pulse number is 1-1000 times .

또한 상기 제논 플래쉬 램프의 강도는 1 J/㎠-100 J/㎠인 것을 특징으로 한다. The intensity of the Xenon flash lamp is 1 J / cm 2 -100 J / cm 2.

상기 극단파 백색광에 의해 그래핀옥사이드가그래핀으로 환원되게 된다. 상기 극단파 백색광에 의해 조사되는 과정에서 어떠한 추가적인 물질이 필요하지 않으며, 제조공정 상에 있어서 열처리 등의 추가 공정도 필요하지 않아 제조 단가를 현저히 절감시키면서 복잡한 제조 과정을 단순화시킬 수 있다. Graphene oxide is reduced to graphene by the extreme ultraviolet-white light. No additional material is required in the process of being irradiated by the extreme ultraviolet light, and further processing such as heat treatment is not necessary in the manufacturing process, so that a complicated manufacturing process can be simplified while remarkably reducing the manufacturing cost.

또한 상기 극단파 백색광 조사에 있어서, 강도가 증가시킬수록 그래핀 옥사이드에서 그래핀으로 환원률이 높아지며, 바람직하게는 강도가 40 J/㎠ 이상인 경우 그래핀 옥사이드에서 그래핀으로의 환원률이 100 %가 될 수 있다. In addition, the reduction ratio from graphene oxide to graphene increases as the strength is increased in the extreme ultraviolet-white light irradiation, and the reduction ratio from graphene oxide to graphene is preferably 100% when the intensity is 40 J / .

또한,펄스수 및 펄스폭이 감소할수록 그래핀으로의 환원률이 증가한다. Also, as the number of pulses and the pulse width decrease, the reduction rate to graphene increases.

한편 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법은 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계를 포함하는 것이라면 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 Meanwhile, the method of reducing graphene oxide according to the present invention is not particularly limited as long as it includes a step of reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet-white light,

1) 그래핀 옥사이드와 분산제를 혼합하는 단계;1) mixing graphene oxide with a dispersant;

2) 상기 혼합물을 피착물에 도포한 후 건조시키는 단계; 및 2) applying the mixture to the adherend and drying; And

3) 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계;3) reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet white light;

를 포함한다. .

상기 그래핀 옥사이드의 분산에 사용되는 분산제는 분산의 효과를 달성하는 것이라면 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 상기 분산제는 물, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, DMF(N-dimethylformamide), NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone) 및 THF(Tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. The dispersant used in the dispersion of the graphene oxide is not particularly limited as long as it achieves the effect of dispersion, but the dispersant may be water, ethylene glycol (DMF), N-methyl-2- Pyrrolidone) and THF (Tetrahydrofuran).

또한 상기 피착물은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 기판인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 유리, 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer), 폴리이미드 필름(Polyimide film), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 필름 일 수 있다.
Further, the adherend is not particularly limited, but is preferably a substrate, more preferably a glass, a silicon wafer, a polyimide film, or a polyethylene terephthalate (PET) film. have.

본 발명의 특징에 따른 상기 그래핀 옥사이드의 환원방법으로 환원된 그래핀은 각종 산업분야에 광범위하게 적용될 수 있다. 그리하여 간편한 방법으로 그래핀이 환원되기 때문에 이들의 생산 및 제조 단가를 현저히 절감시키는 효과가 있다. 특히 본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지, 슈퍼캐패시터 및 투명전극에 적용하게 되면 생산 비용을 현저하게 감소시키게 되고 제조 과정을 단순화하는데 크게 기여하게 된다.
The graphene reduced by the reduction method of graphene oxide according to the feature of the present invention can be widely applied to various industrial fields. Thus, since graphene is reduced by a simple method, there is an effect of remarkably reducing the production and production cost of the graphene. Particularly, when the present invention is applied to a fuel cell, a supercapacitor, and a transparent electrode according to another aspect of the present invention, the production cost is remarkably reduced and the manufacturing process is simplified.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 그래핀 옥사이드의 환원장치는 극단파 백색광 조사부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The apparatus for reducing graphene oxide according to another aspect of the present invention includes an extreme ultraviolet ray irradiation unit.

또한 상기 극단파 백색광은 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 것을 특징으로 한다.
And the extreme ultraviolet white light is irradiated by a xenon flash lamp.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example

물 45 ml에 그래핀 옥사이드 5 mg를 첨가하여 1 시간 동안 Ultra sonication bath에 넣고 분산을 하였다. 이후, 분산된 그래핀 옥사이드 용매를 슬라이드 글라스 (Slide glass)에 스포이드를 이용하여 도포하였다. 도포된 그래핀 옥사이드는 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 건조시켰다. 이 패턴에 제논 플래쉬 램프를 이용한 극단파 백색광을 조사하면 그래핀 옥사이드가 환원이 되어 그래핀이 된다. 극단파 백색광의 자세한 조사조건은 하기 표 1에 제시되어 있는데로 펄스폭(Pulse width)는 5 ms, 펄스갭(Pulse gap)은 5 ms, 펄스수(Pulse number)는 3 번, 강도(Intensity)는 40 J/cm2이다. 하기 표 1은 이러한 조건을 정리한 것이다.5 mg of graphene oxide was added to 45 ml of water, and the mixture was dispersed in an ultra sonication bath for 1 hour. Thereafter, the dispersed graphene oxide solvent was applied to a slide glass using a syringe. The applied graphene oxide was dried using a hot plate. When this pattern is irradiated with extreme ultraviolet white light using a xenon flash lamp, graphene oxide is reduced and becomes graphene. The detailed irradiation condition of extreme ultraviolet light is shown in Table 1 below. The pulse width is 5 ms, the pulse gap is 5 ms, the pulse number is 3, Is 40 J / cm < 2 & gt ;. Table 1 below summarizes these conditions.

구분division 기판Board 펄스폭Pulse width 펄스갭Pulse gap 펄스수Number of pulses 강도burglar 그래핀 옥사이드Graphene oxide 슬라이드 글라스Slide glass 5 ms5 ms 5 ms5 ms 33 40 J/cm2 40 J / cm 2

한편 하기 도 1은 본 실시예에 따른 실시 과정의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸 그림이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예의 과정을 묘사한 그림이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a process of a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.

또한 상기 극단파 백색광의 조사 조건을 나타낸 표 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸 것일 뿐 본 실시예의 극단파 백색광 조사 조건이 상기 표 1로 제한되는 것은 아니다.
Table 1, which shows irradiation conditions of the extreme ultraviolet-white light, shows only one preferred embodiment of the present invention, and the extreme ultraviolet-white light irradiation conditions of this embodiment are not limited to the above Table 1. [

비교예Comparative Example

제논 플래쉬 램프를 사용한 것 대신에 환원제를 사용하여 일반적 화학 방법으로 그래핀 옥사이드를 환원시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원시켰다.
Graphene oxide was reduced to graphene in the same manner as in Example 1, except that graphene oxide was reduced by a general chemical method using a reducing agent instead of using a xenon flash lamp.

실험예Experimental Example

<< 실험예Experimental Example 1:  One: 극단파Extreme wave 백색광 조사에 따라  According to the irradiation of white light 그래핀Grapina 옥사이드가Oxide 그래핀으로With grapina 환원되는지 확인하는 실험> Experiments to see if it is reduced>

상기 실시예에서 제논 램프의 강도를 40 J/㎠, 30 J/㎠, 20 J/㎠, 10 J/㎠하여 처리(실시예)하고, 이와 비교하기 위해 제논 램프로 극단파 백색광을 처리하지 않은 경우(비교예)를 가지고 그래핀 옥사이드가 그래핀으로 환원되는지 여부를 측정하는 실험을 진행하였다(다만, 도 5는 40 J/㎠, 20 J/㎠ 및 처리하지 않은 경우만 도시). 이의 결과는 하기 도 4 및 도 5에 나타냈다. 이때 하기 도 4는 X-ray diffraction intensity에 따른 2 theta/theta의 결과를 나타낸 것이며, 도 5은 Raman shift의 결과를 나타낸 것이다.
In the above examples, the intensity of the xenon lamp was treated (Examples) at 40 J / cm 2, 30 J / cm 2, 20 J / cm 2 and 10 J / cm 2, (Comparative Example), the experiment was carried out to determine whether graphene oxide was reduced to graphene. (However, FIG. 5 shows the case of 40 J / cm 2, 20 J / cm 2 and only when not treated). The results are shown in Fig. 4 and Fig. 5 below. 4 shows the results of 2 theta / theta according to the X-ray diffraction intensity, and Fig. 5 shows the results of the Raman shift.

하기 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 특정 영역에서는 제논 램프에 의해 극단파 백색광을 조사한 경우만이 그래핀으로 확인되어 피크가 형성되는 것을 확인할 수 있었고, 극단파 백색광을 조사하지 않은 경우(비교예)에는 그래핀으로 환원되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 또한 강도가 커질수록 피크의 크기도 커져 그래핀의 환원되는 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from FIG. 4, it was confirmed that graphene was formed only in the case of irradiating extreme ultraviolet white light by a xenon lamp in a specific region, and it was confirmed that a peak was formed. In the case of not irradiating extreme ultraviolet white light (Comparative Example) And it was confirmed that it was not reduced to graphene. Also, it was confirmed that the larger the intensity, the larger the peak size, and the reduced amount of graphene was increased.

또한 상기 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 Raman shift의 결과에서도 극단파 백색광을 조사하는 경우가 그래핀으로 환원되면서, 강도를 증가시키는 것이 피크의 크기가 커지는 것으로 보아 그래핀으로 환원되는 양도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen from FIG. 5, in the case of the Raman shift, when the extreme ultraviolet-white light is irradiated to the graphene, the increase of the intensity increases the magnitude of the peak. I could confirm.

<< 실험예Experimental Example 2:  2: 실시예Example , , 비교예Comparative Example 1 내지  1 to 비교예Comparative Example 3의 경우  3 case 그래핀으로With grapina 환원되는 효율 비교 실험> Reduction efficiency comparison experiment>

상기 실시예, 비교예 1 내지 비교예 3의 경우를 가지고 그래핀 옥사이드가 그래핀으로 환원되는 효율을 비교하여 측정하는 실험을 진행하였다. 그 결과는 하기 도 6에 XPS로 나타냈다.
Experiments were conducted to compare the efficiency of reduction of graphene oxide to graphene in the above Examples and Comparative Examples 1 to 3. The results are shown in FIG. 6 as XPS.

하기 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 일반적인 화학적 방법을 사용하는 경우에는 산소와 관련된 피크(peak)가 남아 있어 환원이 완전히 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다. 하지만 산소와 관련된 피크가 (a)의 경우 강도 20 J/㎠에서 줄어들며 (b)의 경우는 40 J/㎠과 20 J/㎠ 모두에서 완전히 없어진 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen from FIG. 6, when the general chemical method was used, it was confirmed that the peak related to oxygen remained and the reduction was not completely performed. However, it was found that the peak related to oxygen was reduced at the intensity of 20 J / ㎠ in case (a) and completely in both cases of 40 J / ㎠ and 20 J / ㎠ in case of (b).

<< 실험예Experimental Example 3:  3: 펄스폭Pulse width , , 펄스갭Pulse gap , , 펄스수에On the number of pulses 따른  Following 그래핀으로의Graphene 환원되는 양 측정 실험> Reduction amount measurement experiment>

상기 실시예에서 제논 램프에 적용되는 펄스폭, 펄스갭, 펄스수를 변형하면서 그래핀 옥사이드가 그래핀으로 환원되는 양의 변화 양상을 측정하는 실험을 진행하였다.
Experiments were conducted to measure the amount of change in the amount of graphene oxide reduced to graphene while modifying the pulse width, pulse gap, and pulse number applied to the xenon lamp in the above embodiment.

먼저 하기 도 7 및 도 8은 강도의 변화에 따라 그래핀의 환원 여부를 XRD 패턴으로 나타낸 그래프이다. 이에 의하면 강도가 증가함에 따라 그래핀 옥사이드의 피크가 감소하고 환원된 그래핀의 피크가 증가함을 확인할 수 있었다.
FIGS. 7 and 8 are graphs showing XRD patterns of reduction of graphene according to changes in strength. As a result, it was confirmed that as the strength was increased, the peak of graphene oxide was decreased and the peak of reduced graphene was increased.

또한 하기 도 9는 펄스수의 변화에 따라 그래핀 옥사이드의 환원되는 양이 달라짐을 나타내는 결과를 확인한 그래프이다.
FIG. 9 is a graph showing the results showing that the amount of reduced graphene oxide varies with the change in the number of pulses.

또한 하기 도 10은 펄스폭의 감소에 따라 그래핀 옥사이드의 피크가 감소하며 환원된 그래핀의 피크가 커짐을 확인한 그래프이다.
10 is a graph showing that the peak of graphene oxide is decreased and the peak of reduced graphene is increased as the pulse width is decreased.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.

Claims (11)

그래핀 옥사이드의 환원방법에 있어서,
극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계를 포함하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
In the reduction method of graphene oxide,
And reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet-white light.
제 1항에 있어서,
상기 극단파 백색광은 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되며, 파장은 160 nm-2.5 mm인 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
The method according to claim 1,
Wherein the extreme ultraviolet light is irradiated by a xenon flash lamp and has a wavelength of 160 nm to 2.5 mm.
제 2항에 있어서,
상기 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 극단파 백색광의 펄스폭(Pulse width)은 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1000 번인 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
3. The method of claim 2,
The pulse width of the extreme ultraviolet light irradiated by the xenon flash lamp is 0.1-100 ms, the pulse gap is 0.1-100 ms, and the pulse number is 1-1000 times Characterized in that graphene oxide is reduced.
제 2항에 있어서,
상기 제논 플래쉬 램프의 강도(Intensity)는 1 J/㎠-100 J/㎠인 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the xenon flash lamp has an intensity of 1 J / cm 2 -100 J / cm 2.
제 1항에 있어서,
상기 그래핀 옥사이드의 환원방법은
1) 그래핀 옥사이드와 분산제를 혼합하는 단계;
2) 상기 혼합물을 피착물에 도포한 후 건조시키는 단계; 및
3) 극단파 백색광을 조사하여 그래핀 옥사이드를 그래핀으로 환원하는 단계;
를 포함하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
The method according to claim 1,
The reduction method of graphene oxide
1) mixing graphene oxide with a dispersant;
2) applying the mixture to the adherend and drying; And
3) reducing graphene oxide to graphene by irradiating extreme ultraviolet white light;
&Lt; / RTI &gt;
제 5항에 있어서,
상기 분산제는 물, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, DMF(N-dimethylformamide), NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone) 및 THF(Tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the dispersant is at least one selected from the group consisting of water, ethylene glycol, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and tetrahydrofuran (THF) Way.
제 1항 내지 제 6항에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함하는 연료전지.
A fuel cell comprising graphene reduced through a reduction method of graphene oxide according to any one of claims 1 to 6.
제 1항 내지 제 6항에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함하는 슈퍼캐패시터.
A super capacitor comprising graphene reduced through the reduction method of graphene oxide according to any one of claims 1 to 6.
제 1항 내지 제 6항에 따른 그래핀 옥사이드의 환원방법을 통해 환원된 그래핀을 포함하는 투명전극.
A transparent electrode comprising graphene reduced through a reduction method of graphene oxide according to any one of claims 1 to 6.
그래핀 옥사이드의 환원 장치에 있어서,
극단파 백색광 조사부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원장치.
In the reduction device of graphene oxide,
And an extreme ultraviolet-white light irradiating unit.
제 10항에 있어서,
상기 극단파 백색광은 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드의 환원장치.

11. The method of claim 10,
Wherein the extreme ultraviolet light is irradiated by a xenon flash lamp.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180014135A (en) * 2018-01-26 2018-02-07 가천대학교 산학협력단 Flexible micro supercapacitor and method of manufacturing the same
KR20180079234A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 한국화학연구원 Method and Device for healing defect of graphene oxide in fluid
CN108517048A (en) * 2018-04-28 2018-09-11 吉林建筑大学 A kind of nano silver wire grid-redox graphene combination electrode and preparation method thereof
WO2018174455A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 한양대학교에리카산학협력단 Gas sensor and method for manufacturing same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101733861B1 (en) * 2015-04-28 2017-05-08 성균관대학교산학협력단 Method of manufacturing a reduced-graphene oxide
KR101878759B1 (en) * 2016-05-31 2018-07-17 가천대학교 산학협력단 Method of manufacturing porous graphene and porous graphene electrode for elecrochemical device
KR102321641B1 (en) * 2016-05-31 2021-11-04 가천대학교 산학협력단 Apparatus for three dimensional structuring and reducing graphene oxide
KR102049098B1 (en) * 2016-12-23 2019-11-28 가천대학교 산학협력단 Leak detecting sensor for organic solvent using reduced graphene oxide and method of manufacturing the same
KR102416232B1 (en) * 2017-11-10 2022-07-06 한국전자통신연구원 Manufacturing apparatus and manufacturing method of reduced graphene oxide

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180079234A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 한국화학연구원 Method and Device for healing defect of graphene oxide in fluid
WO2018174455A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 한양대학교에리카산학협력단 Gas sensor and method for manufacturing same
KR20180107491A (en) * 2017-03-22 2018-10-02 한양대학교 에리카산학협력단 Gas sensor, and method for manufacturing same
US11056559B2 (en) 2017-03-22 2021-07-06 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus Gas sensor and method for manufacturing same
KR20180014135A (en) * 2018-01-26 2018-02-07 가천대학교 산학협력단 Flexible micro supercapacitor and method of manufacturing the same
CN108517048A (en) * 2018-04-28 2018-09-11 吉林建筑大学 A kind of nano silver wire grid-redox graphene combination electrode and preparation method thereof
CN108517048B (en) * 2018-04-28 2020-12-25 吉林建筑大学 Silver nanowire grid-reduced graphene oxide composite electrode and preparation method thereof

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