그래핀은 뛰어난 전기적, 물리적, 기계적 성질로 인해 새로운 소재로 주목 받으며 다양한 분야에서 연구 및 응용 되고 있다. 그래핀을 합성하는 방법으로는 화학기상증착법, 기계적 박리법, 에피텍셜 성장법, 화학적 박리법이 있으며 이 중 화학적 박리법은 고 품질의 그래핀을 합성 하기 어렵고 별도의 환원 공정이 요구된다는 단점이 있지만 대량 생산이 가능하고 환원 방법에 따라 특성을 달리하여 적용하고자 하는 응용분야에서 요구되는 특성에 따라 적절하게 그래핀의 특성을 달리 할 수 있다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 효율적인 그래핀의 활용을 위해 다양한 환원공정에 따른 ...
그래핀은 뛰어난 전기적, 물리적, 기계적 성질로 인해 새로운 소재로 주목 받으며 다양한 분야에서 연구 및 응용 되고 있다. 그래핀을 합성하는 방법으로는 화학기상증착법, 기계적 박리법, 에피텍셜 성장법, 화학적 박리법이 있으며 이 중 화학적 박리법은 고 품질의 그래핀을 합성 하기 어렵고 별도의 환원 공정이 요구된다는 단점이 있지만 대량 생산이 가능하고 환원 방법에 따라 특성을 달리하여 적용하고자 하는 응용분야에서 요구되는 특성에 따라 적절하게 그래핀의 특성을 달리 할 수 있다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 효율적인 그래핀의 활용을 위해 다양한 환원공정에 따른 산화그래핀의 특성에 대하여 연구하였다. 환원 공정은 열에너지를 활용한 환원 공정, 환원제를 활용한 환원 공정, 광 에너지를 활용한 환원 공정에 대한 연구를 진행 하였다. 열에너지를 활용한 환원 공정은 600 ℃ 이상에서 효율적 환원이 가능하며 다른 환원 공정과 비교하여 효율적 환원이 가능하나 높은 열에너지와 파우더 형태의 그래핀이 얻어져 응용에 한계를 가진다. 환원제를 활용한 환원공정은 사용하는 환원제에 따라 그 특성이 크게 달라지며 L-ascorbic acid를 사용하였을 때 가장 효율적인 환원 반응이 일어남을 확인 할 수 있었다. 화학적 환원 공정은 그래핀의 형태와 특성의 제어가 용이하다는 장점을 가지나 화학약품의 활용으로 비 친화적인 단점을 가진다. 마지막으로, 광에너지를 활용한 환원 공정은 광-열 에너지 변환 효과를 활용한 방법으로 광에너지를 조사 하였을 때 순간적으로 열에너지가 발생하여 산화그래핀이 환원된다. 광에너지를 활용한 환원 공정은 다른 환원 공정과 비교하여 매우 짧은 공정 시간이 요구되며, 1회 조사되는 광에너지와 총 조사되는 광에너지에 때라 그래핀의 특성이 달라진다. 광촉매를 활용했을 때 보다 효율적인 환원이 가능하나 광촉매와 그래핀의 열팽창 계수로 인해 표면의 추가적 결함이 발생하는 한계가 있다. 이와 같은 환원 방법에 따른 그래핀 특성의 변화에 이해는 향후 그래핀 응용에 있어서 적합한 특성의 그래핀을 합성하는데 활용 될 수 있을 것으로 예상된다.
그래핀은 뛰어난 전기적, 물리적, 기계적 성질로 인해 새로운 소재로 주목 받으며 다양한 분야에서 연구 및 응용 되고 있다. 그래핀을 합성하는 방법으로는 화학기상증착법, 기계적 박리법, 에피텍셜 성장법, 화학적 박리법이 있으며 이 중 화학적 박리법은 고 품질의 그래핀을 합성 하기 어렵고 별도의 환원 공정이 요구된다는 단점이 있지만 대량 생산이 가능하고 환원 방법에 따라 특성을 달리하여 적용하고자 하는 응용분야에서 요구되는 특성에 따라 적절하게 그래핀의 특성을 달리 할 수 있다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 효율적인 그래핀의 활용을 위해 다양한 환원공정에 따른 산화그래핀의 특성에 대하여 연구하였다. 환원 공정은 열에너지를 활용한 환원 공정, 환원제를 활용한 환원 공정, 광 에너지를 활용한 환원 공정에 대한 연구를 진행 하였다. 열에너지를 활용한 환원 공정은 600 ℃ 이상에서 효율적 환원이 가능하며 다른 환원 공정과 비교하여 효율적 환원이 가능하나 높은 열에너지와 파우더 형태의 그래핀이 얻어져 응용에 한계를 가진다. 환원제를 활용한 환원공정은 사용하는 환원제에 따라 그 특성이 크게 달라지며 L-ascorbic acid를 사용하였을 때 가장 효율적인 환원 반응이 일어남을 확인 할 수 있었다. 화학적 환원 공정은 그래핀의 형태와 특성의 제어가 용이하다는 장점을 가지나 화학약품의 활용으로 비 친화적인 단점을 가진다. 마지막으로, 광에너지를 활용한 환원 공정은 광-열 에너지 변환 효과를 활용한 방법으로 광에너지를 조사 하였을 때 순간적으로 열에너지가 발생하여 산화그래핀이 환원된다. 광에너지를 활용한 환원 공정은 다른 환원 공정과 비교하여 매우 짧은 공정 시간이 요구되며, 1회 조사되는 광에너지와 총 조사되는 광에너지에 때라 그래핀의 특성이 달라진다. 광촉매를 활용했을 때 보다 효율적인 환원이 가능하나 광촉매와 그래핀의 열팽창 계수로 인해 표면의 추가적 결함이 발생하는 한계가 있다. 이와 같은 환원 방법에 따른 그래핀 특성의 변화에 이해는 향후 그래핀 응용에 있어서 적합한 특성의 그래핀을 합성하는데 활용 될 수 있을 것으로 예상된다.
Graphene is attracting attention as a new material due to its excellent electrical, physical and mechanical properties and has been studied and applied in various fields. As a method of synthesizing graphene, chemical vapor deposition, mechanical exfoliation, epitaxial growth, and chemical exfoliati...
Graphene is attracting attention as a new material due to its excellent electrical, physical and mechanical properties and has been studied and applied in various fields. As a method of synthesizing graphene, chemical vapor deposition, mechanical exfoliation, epitaxial growth, and chemical exfoliation are known. Among them, chemical exfoliation is difficult to synthesize high quality graphene and requires a separate reduction process. However, since it can be mass-produced and has different characteristics depending on the reduction method, it has an advantage that graphene characteristics can be appropriately changed according to the characteristics required in the application field to be applied. In this study, we studied the characteristics of graphene oxide (GO) by various reduction method for efficient utilization of graphene. In the reduction method, the thermal-reduction using heat energy, the chemical-reduction using the reducing agent, and the photo-reduction using the light energy were carried out. The thermal-reduction method can efficiently reduce at over 600 ℃ and can be efficiently reduced compared to other reduction processes, but it has application limitations due to high thermal energy and powder type graphene. The chemical-reduction method greatly changes according to the reducing agent used, and it is confirmed that the most efficient reduction reaction occurs when L-ascorbic acid is used. It has the advantage of easy control of the shape and properties of graphene, but it has disadvantages due to the use of chemicals. Finally, the photo-reduction method utilizes the effect of photo-thermal energy conversion. When the light energy is irradiated, thermal energy is instantaneously generated and the graphene oxide is reduced. It requires a very short process time compared to other reduction processes, and the characteristics of the graphene changes with the light energy irradiated once and the total irradiated light energy. Although effective reduction is possible with the use of photocatalyst, there is a limitation in that additional defects on the surface occur due to the thermal expansion coefficient of photocatalyst and graphene. It is expected that the understanding of the change of the graphene characteristics according to the reduction method can be utilized to synthesize graphene having suitable characteristics in the future graphene application.
Graphene is attracting attention as a new material due to its excellent electrical, physical and mechanical properties and has been studied and applied in various fields. As a method of synthesizing graphene, chemical vapor deposition, mechanical exfoliation, epitaxial growth, and chemical exfoliation are known. Among them, chemical exfoliation is difficult to synthesize high quality graphene and requires a separate reduction process. However, since it can be mass-produced and has different characteristics depending on the reduction method, it has an advantage that graphene characteristics can be appropriately changed according to the characteristics required in the application field to be applied. In this study, we studied the characteristics of graphene oxide (GO) by various reduction method for efficient utilization of graphene. In the reduction method, the thermal-reduction using heat energy, the chemical-reduction using the reducing agent, and the photo-reduction using the light energy were carried out. The thermal-reduction method can efficiently reduce at over 600 ℃ and can be efficiently reduced compared to other reduction processes, but it has application limitations due to high thermal energy and powder type graphene. The chemical-reduction method greatly changes according to the reducing agent used, and it is confirmed that the most efficient reduction reaction occurs when L-ascorbic acid is used. It has the advantage of easy control of the shape and properties of graphene, but it has disadvantages due to the use of chemicals. Finally, the photo-reduction method utilizes the effect of photo-thermal energy conversion. When the light energy is irradiated, thermal energy is instantaneously generated and the graphene oxide is reduced. It requires a very short process time compared to other reduction processes, and the characteristics of the graphene changes with the light energy irradiated once and the total irradiated light energy. Although effective reduction is possible with the use of photocatalyst, there is a limitation in that additional defects on the surface occur due to the thermal expansion coefficient of photocatalyst and graphene. It is expected that the understanding of the change of the graphene characteristics according to the reduction method can be utilized to synthesize graphene having suitable characteristics in the future graphene application.
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