[논문]후처리 조건에 따른 탄소나노튜브 특성의 변화

최성헌; 이재형; 양종석; 박대희; 허정구

doi:10.4313/jkem.2006.19.10.930

후처리 조건에 따른 탄소나노튜브 특성의 변화
Study of Carbon Nanotubes Properties by Post-treatment Conditions 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.19 no.10, 2006년, pp.930 - 934

최성헌 (군산대학교 전자정보공학부) , 이재형 (군산대학교 전자정보공학부) , 양종석 (원광대학교 전기전자 및 정보공학부) , 박대희 (원광대학교 전기전자 및 정보공학부) , 허정구 (나노카본)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper reports a change of carbon nanotubes(CNTs) properties by post-treatment process after growth of CNTs. CNTs were treated by thermal method and solution method, and then investigated in detail using field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), high resolution transmission scanning electron microscopy(HR-TEM), RAMAN spectroscopy, and Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR). FT-IR spectra showed that the amount of hydroxyl generated on surface of CNTs were changed with post-treatment condition. FE-SEM and TEM images were shown CNTs diameter and density variations were dependent with their treatment conditions. RAMAN spectroscopy was shown that carbon nanotubes structure vary with treatment conditions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 기상합성에 의하여 성장된 탄소 나노튜브를 열처리와 화학처리를 사용하여 처리하 였으며 그에 따른 효과를 분석하였다.

제안 방법

Field Emission Scanning Electronic Microscope (FE-SEM, Jeol JSM-6700F)과 High Resolution Transmission Scanning Electronic Microscope(HR-TEM, Phlips Tecnai Ge 200 kV) 을 통하여 탄소나노튜브의 미세구조와 분산 형태를 관찰 하였다 RAMAN 스펙트럼 분석을 이용하여 구조의 변화를 관찰하였고 Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR, PerkinElmer GX) 를 이용하여 화학적 변화를 관찰하였다.
열처리 공정은 대기 중에서 진행하였으 며 대기 중의 산소에 의하여 비정질 탄소덩어리가 제거하였다. 또한 수용액 처리는 탄소나노튜브의 개별적인 침전을 유도하여 탄소나노튜브의 밀도를 증가 하였다. 이때 각 시료간의 비교를 위해서 후 처리를 거치지 않은 시료는 LD라고 하였고 열처리 후 수용액 처리를 한 시료는 MD라고 하였다.
본 실험에서는 hollow type(nanokarbon 사 제 조)의 탄소나노튜브를 이용하여 후처리 조건의 변화에 따른 특성을 관찰하였다. 탄소나노튜브는 고 분산성 탄소나노튜브 제조 방법에 의한 기상 합성 법으로 제조되었으며 탄소나노튜브의 내부의 잘 정렬된 탄소벽과 외부의 비정질 탄소나노튜브 층 이 존재하는 형태를 취하고 있다.
이때 각 시료간의 비교를 위해서 후 처리를 거치지 않은 시료는 LD라고 하였고 열처리 후 수용액 처리를 한 시료는 MD라고 하였다. 수 용액 처리 후 열처리를 한 시료를 HD라 하고 실험을 진행하였다.
5 g)을 가지고 있는 탄 소나노튜브이며 LD, MD, HD 순으로 그 부피가 적어지며 그에 따라서 탄소나노튜브의 밀도가 높 아지는 것을 알 수 있다. 열처리는 약 700 ℃ 이상의 온도에서 실시하였으며 이러한 공정은 탄소나 노튜브 외부에 붙어있는 비정질 탄소 층이나 탄소 덩어리의 제거를 위하여 실시하였다. 탄소나노튜브 간의 결합력이 약해지며 분산의 효과를 기대할 수 있다.
탄소나노튜브에 대한 후처리는 700 ℃ 이상의 온도에서의 열처리와 수용액 처리로 나누어서 실시하였다. 열처리 공정은 대기 중에서 진행하였으 며 대기 중의 산소에 의하여 비정질 탄소덩어리가 제거하였다.

대상 데이터

그림 4는 각각의 시료에 대한 HR-TEM 관찰 사진이다. 실험에 사용된 탄소나노튜브의 구조는 다중벽 구조를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 각 사진의 왼쪽이 탄소나노튜브의 외부이고 오른쪽이 내부를 보여준다.

성능/효과

액상 처리는 탄소나노튜브의 집적도를 높여주며 동일한 질량의 탄소나노튜브의 보관과 시료 처리에서의 유용성을 가져온다. LD의 경우 FE- SEM에서 후처리를 한 경우보다 높은 밀도를 나타나는 것처럼 확인되나 이는 FE-SEM 을 위한 시료 제작 시 외부로 부터의 압력이 가해져서 밀도 가 증가된 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 탄소나노튜브의.분산을 위하여 후처리를 하였으며 이에 따른 변화를 관찰하였다 FE-SEM 과 TEM 으로 관찰한 결과 후처리 후 탄소나노튜브 사이의 결합이 감소되는 것이 확인되며 탄소나노튜브의 격벽 사이에 뚜렷한 결합이 발견되지 않았다. 하지만 후처리 후 탄소나노튜브 표면에。二H결합과 C-0 결합이 남아 있는 것을 FT-IR 분석으로 확인할 수 있었다.
하지만 후처리 후 탄소나노튜브 표면에。二H결합과 C-0 결합이 남아 있는 것을 FT-IR 분석으로 확인할 수 있었다. 열처리 공정과 액상공정을 진행하여도 탄소나노튜브의 구조적 변화는 나타나지 않았지만 외부의 비정질 탄소층 과 덩어리가 감소하는 것을 알 수 있었으며 용매에 처리하였을 경우 높은 분산성을 가지는 것을 확인하였다.

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