[논문]흑연 종류에 따른 산화 그래핀의 제조 및 정제를 통한 특성연구

정겸; 김영호

doi:10.7464/ksct.2021.27.2.132

흑연 종류에 따른 산화 그래핀의 제조 및 정제를 통한 특성연구
A Study on the Preparation and Purification Characteristics of Graphene Oxide by Graphite Type 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.27 no.2, 2021년, pp.132 - 138

정겸 (국립한경대학교 화학공학과) , 김영호 (국립한경대학교 화학공학과)

초록
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우수한 물리적, 전기적 특성과 독특한 물성의 특성을 갖고 있는 그래핀의 연구가 활발히 진행되면서, 대표적인 화학적 박리방법인 Hummer's 방법을 응용하여 고품질의 산화 그래핀의 대량생산 가능성을 검토하였다. 본 연구에서는 산화 그래핀의 제조에 있어서 천연흑연, 결정성 흑연, 팽창흑연을 사용하였으며, 과망간산칼륨의 첨가량, 반응온도, 반응시간을 달리하였다. 또한, 제조된 산화 그래핀의 품질을 알기위해 푸리에 변환 적외선 분광분석(fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR), 라만분광기(raman spectroscopy), 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하였으며, 결정성 흑연이 가장 좋은 품질을 나타내었다. 제조된 산화 그래핀 정제를 위해 유기용매를 사용하였으며, 에너지분산형 분광분석법(energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS)를 이용하여 분석한 결과 사이클로헥세인을 이용한 정제가 산 폐액과 폐수의 잔류가 거의 없었다. 본 연구에서 제시한 산화 그래핀 제조방법과 유기용매를 이용한 정제는 보다 친환경적인 방법으로 필름, 방열, 코팅제 등 다양한 산업분야에 응용이 가능할 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Research is being conducted on graphene to provide graphene having both excellent physical as well as electrical properties in addition to unique physical properties. In this study, Hummer's method, which is a representative method for chemical exfoliation, was applied in order to investigate the possibility of the mass production of high-quality graphene oxide. Three types of graphite (graphite, crystalline graphite, and expanded graphite) were used in the preparation of graphene oxide with variations in the amount of potassium permanganate added, reaction temperature, and reaction time. Then a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), a Raman spectrometer, and a transmission electron microscope (TEM) were used to measure the quality of the prepared graphene oxide. Of the three types of graphite used in this experiment, crystalline graphite showed the highest quality. The prepared graphene oxide was then purified with an organic solvent, and an analysis conducted using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). From the results of the residual values, we were able to confirm that both acid wastewater and wastewater were best purified using cyclohexane. The method for manufacturing graphene oxide as well as the method of purification using organic solvents that are presented in this study are expected to have less of an environmental impact, making them environmentally friendly. This makes them suitable for use in various industrial fields such as the film industry and for heat dissipation and as coating agents.

주제어

표/그림 (10)

그림 Figure 1. Optical images of graphene oxide solution by (a) graphite@GO, (b) crystalline graphite@GO and (c) expanded graphite@GO at different reaction time.
그림 Figure 2. FT-IR spectrum of graphene oxide: (a) Graphite@GO, (b) Crystalline graphite@GO and (c) Expanded graphite @GO.
표 Table 1. Synthesizing conditions of graphene oxide preparation
그림 Figure 3. Raman spectrum of graphene oxide: (a) Graphite@GO, (b) Crystalline graphite@GO and (c) Expanded graphite@GO.
그림 Figure 4. TEM images of graphene oxide: (a) Graphite@GO, (b) Crystalline graphite@GO and (c) Expanded graphite@ GO.
표 Table 2. Intensity ratio of D-, 2D- and G-bands obtained from Raman spectra of graphene oxide
그림 Figure 5. Optical images of organic solvent purification：(a) Dimethylformamide, (b) Tetrahydrofuran (c)1-butanol, (d) Cyclohexane, (e) n-hexane and (f) Methyl ethyl ketone.
그림 Figure 6. EDS spectrum of organic solvent purification: (a) Dimethylformamide, (b) Tetrahydrofuran (c) 1-butanol, (d) Cyclohexane, (e) n-hexane and (f) Methyl ethyl ketone.
표 Table 3. Relative polarities and density of solvents
표 Table 4. Elemental analysis of organic solvent purification

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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