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KR101568145B1 - Graphitization of nanodiamonds by photochemical reaction and carbon nano materials fabricated by the same - Google Patents

Graphitization of nanodiamonds by photochemical reaction and carbon nano materials fabricated by the same Download PDF

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KR101568145B1
KR101568145B1 KR1020140025889A KR20140025889A KR101568145B1 KR 101568145 B1 KR101568145 B1 KR 101568145B1 KR 1020140025889 A KR1020140025889 A KR 1020140025889A KR 20140025889 A KR20140025889 A KR 20140025889A KR 101568145 B1 KR101568145 B1 KR 101568145B1
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carbon
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박정희
박기동
임영록
임형순
장동명
정찬수
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

고가의 진공 장비와 큰 에너지 소모없이 나노다이아몬드를 흑연화하는 간단한 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 나노다이아몬드의 흑연화 방법에서는 나노다이아몬드를 용매에 분산시켜 콜로이드 용액을 형성한 후, 상기 콜로이드 용액에 펄스 레이저를 조사하여 광화학 반응을 유도함으로써 상기 나노다이아몬드를 흑연화한다. 본 발명에 따르면, 콜로이드 용액 상에서 나노다이아몬드와 용매의 광화학적 반응으로 다이아몬드 구조를 흑연 구조로 변환시킨다. 용매와 레이저를 이용할 뿐 고가의 진공 장비와 큰 에너지 소모가 없이 진행할 수 있으므로 간단하고 저비용으로 나노다이아몬드의 흑연화가 가능해진다. It provides a simple way to graphitize nanodiamonds without expensive vacuum equipment and high energy consumption. In the graphitization method of the present invention, the nanodiamond is dispersed in a solvent to form a colloid solution, and the colloidal solution is irradiated with a pulsed laser to induce a photochemical reaction to graphitize the nanodiamond. According to the present invention, a diamond structure is converted to a graphite structure by photochemical reaction of a nanodiamond and a solvent on a colloid solution. Because it can be carried out without using expensive vacuum equipment and large energy consumption by using solvent and laser, it is possible to graphitize nano diamond simply and at low cost.

Description

광화학 반응을 이용한 나노다이아몬드의 흑연화 방법 및 이 방법으로 제조된 탄소 나노소재{Graphitization of nanodiamonds by photochemical reaction and carbon nano materials fabricated by the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for graphitizing nanodiamonds using a photochemical reaction, and a method for producing graphitization of nanodiamonds by photochemical reaction and carbon nano materials fabricated by the same method,

본 발명은 나노다이아몬드의 흑연화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노다이아몬드의 일부 혹은 전부를 흑연으로 변화시켜 일부 혹은 전부 흑연 구조를 갖는 탄소 나노소재로 변환시키는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for graphitizing a nano-diamond, and more particularly, to a method for converting part or all of nano-diamond into graphite to convert it into a carbon nanomaterial having a part or all of graphite structure.

탄소 기반의 나노소재 기술은 물리학, 신소재 재료 공학, 생명공학, 전기, 전자, 에너지 변환 및 저장 등 넓은 분야에 적용 가능한 기술이다. 특히 저렴한 원재료의 가격, 화학적 변화를 통한 다양한 응용 가능성, 우수한 전기적 특성을 기반으로, 에너지 고갈 및 환경 오염 문제에서 탄소 기반의 나노소재 기술의 중요성이 높게 평가되고 있다.Carbon-based nanomaterial technology is applicable to a wide range of fields such as physics, advanced materials engineering, biotechnology, electricity, electronics, energy conversion and storage. In particular, the importance of carbon-based nanomaterials technology in energy depletion and environmental pollution is highly evaluated based on price of cheap raw materials, various application possibilities through chemical change, and excellent electrical characteristics.

탄소의 결정체로는 종래 다이아몬드 및 흑연의 2 종류가 알려져 있다. C60(통칭 풀러렌)이 발견된 후의 지속적인 연구에 의해 나노튜브, 그래핀, 양파 라이크 카본(onion-like carbon)과 같은 다양한 흑연 구조의 탄소나노물질이 발견되었다. 이들 흑연 구조의 탄소나노물질은 초전도, 도전성, 반도체적 성질, 절연성, 강자성, 초원자적 성질 등의 다양한 특성을 나타내는 것부터, 나노 트랜지스터ㅇ 다이오드, 전자 방출체, 단일 전자 디바이스, 광센서, 전자사진 감광체, 초고속 디바이스, 초전도 마그넷, 태양전지, 고체 윤활체, 삼차원 비선형 광학소자, 초고속 광스위칭 소자, 경량 영구자석, 기체 저장체(산소, 수소, 아르곤 등), 초원자 구조체 등 다양한 용도에 적용 가능성이 있다. As a crystal of carbon, two types of diamond and graphite are known. Continued research after the discovery of C60 (aka fullerene) has found carbon nanomaterials of various graphite structures, such as nanotubes, graphene, and onion-like carbon. Since these graphitic carbon nanomaterials exhibit various properties such as superconductivity, conductivity, semiconducting properties, insulating properties, ferromagnetism, super-atomic properties, and the like, it is possible to use nanotransistors o Diodes, electron emitters, single electronic devices, It can be applied to various applications such as super high speed devices, superconducting magnets, solar cells, solid lubricants, three dimensional nonlinear optical devices, ultra high speed optical switching devices, lightweight permanent magnets, gas storage materials (oxygen, hydrogen and argon) have.

그 중에서 양파 라이크 카본은 동심 구상의 탄소 구조로서 양파 구조 탄소 나노구라고도 불리는데, 그 크기는 수 ㎚ 정도로 매우 작고 경량이며, 방사선 및 고온에의 내성이 우수하고, 고탄성이 기대되어 고체 윤활제와 같은 나노미터 레벨의 기계 재료에의 응용 측면에서 연구되어 왔다. 또한, 의약품, 화장품, 연료전지용 수소 흡장 탄소재료로서의 용도로 연구되고 있다. 최근에 툴루스 대학(프랑스), 드렉셀 대학(미국)의 공동연구팀은 양파 라이크 카본을 이용한 수퍼커패시터 전극을 제작하여 주목할 만한 에너지와 전력 특성 향상을 확인하고 Nature nanotechnology (Brunet et al., Vol.5, 651-654쪽)에 보고하였다. Of these, onion-like carbon has a concentric spherical carbon structure, which is also called an onion-structure carbon nano-spheres. Its size is very small and light on the order of several nanometers and is excellent in resistance to radiation and high temperature. High elasticity is expected, Have been studied in terms of application to meter-level mechanical materials. Further, it has been studied for use as a hydrogen storage carbon material for medicines, cosmetics, and fuel cells. Recently, a team of researchers from the University of Toulouse (France) and Drexel University (USA) has produced a super capacitor electrode using onion-like carbon to confirm notable improvements in energy and power characteristics. 5, pp. 651-654).

양파 라이크 카본의 합성법으로서는 글래시카본(glassy carbon)으로 이루어진 성형체를 열간 정수압 가압법(HIP)으로, 1000 ~ 3000 기압하, 2000 ~ 3000℃의 열처리를 실시해 제조하는 방법, 다이아몬드 미분말을 불활성 가스 분위기 중에서 1600 ~ 1800℃로 가열하여 흑연화시키는 방법 등이 개시되고 있다. 특히 폭발법으로 형성한 나노다이아몬드(detonation nanodiamond)의 안정적인 공급에 힘입어 나노다이아몬드의 열 어닐링에 의한 흑연화 방법이 양파 라이크 카본의 합성의 주류가 되고 있다.As a method for synthesizing onion-like carbon, there is a method of producing a molded body made of glassy carbon by heat treatment at 2000 to 3000 占 폚 under a pressure of 1000 to 3000 atm by hot isostatic pressing (HIP) A method of graphitizing by heating at 1600 to 1800 占 폚 has been disclosed. In particular, due to the stable supply of detonation nanodiamonds formed by the explosion method, graphitization by thermal annealing of nano-diamonds is becoming the mainstream of the synthesis of onion-like carbon.

그러나, 지금까지 알려진 나노다이아몬드의 흑연화 반응은 약 1600 ~ 1800 ℃의 높은 반응온도를 필요로 하므로 고가의 진공 장비뿐만 아니라 큰 에너지가 소모된다. 따라서 이러한 경제적이지 못한 방법을 대체할 수 있는 방법 개발이 필요하다. However, the graphitization reaction of nanodiamonds as known so far requires a high reaction temperature of about 1600 to 1800 ° C, so that not only expensive vacuum equipment but also a large energy is consumed. Therefore, it is necessary to develop a method that can replace such an uneconomical method.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고가의 진공 장비와 큰 에너지 소모없이 나노다이아몬드를 흑연화하는 간단한 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a simple method for graphitizing nanodiamonds without expensive vacuum equipment and large energy consumption.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 흑연화 정도가 제어된 나노다이아몬드 유래 탄소 나노소재를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a carbon nanomaterial derived from a nanodiamond having controlled degree of graphitization.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 나노다이아몬드의 흑연화 방법에서는 나노다이아몬드를 용매에 분산시켜 콜로이드 용액을 형성한 후, 상기 콜로이드 용액에 펄스 레이저(pulse laser)를 조사하여 광화학 반응을 유도함으로써 상기 나노다이아몬드를 흑연화한다. In order to solve the above problems, in the method of graphitizing nanodiamonds according to the present invention, a nanodiamond is dispersed in a solvent to form a colloid solution, and then a pulse laser is irradiated to the colloid solution to induce a photochemical reaction, Graphitize nanodiamonds.

상기 펄스 레이저의 파장은 1064 nm, 532 nm, 또는 355 nm일 수 있다. 상기 펄스 레이저는 Nd-YAG 펄스 레이저일 수 있다. 상기 펄스 레이저 조사 시간은 10 분 내지 5 시간일 수 있다. 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 헥산올, 아세톤, 부탄온, 아세토나이트릴, 헥산, 벤젠 또는 톨루엔일 수 있다. The wavelength of the pulsed laser may be 1064 nm, 532 nm, or 355 nm. The pulsed laser may be an Nd-YAG pulsed laser. The pulse laser irradiation time may be 10 minutes to 5 hours. The solvent may be water, methanol, ethanol, propanol, hexanol, acetone, butanone, acetonitrile, hexane, benzene or toluene.

상기 펄스 레이저의 조사 시간과 용매의 종류를 달리하면 상기 나노다이아몬드 안의 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율을 조절할 수 있다. The ratio of the diamond structure to the graphite structure in the nanodiamonds can be controlled by varying the irradiation time of the pulse laser and the type of the solvent.

흑연화된 나노다이아몬드를 상기 용매로부터 분리한 후 질소(N)나 황(S) 원소 도핑을 위한 열처리를 더 수행하면 산소 환원 촉매를 제조할 수 있다. 상기 질소나 황 원소 도핑은 상기 흑연화된 나노다이아몬드를 NH3나 H2S 가스 분위기 중에서 열처리하여 실시한다. After the graphitized nanodiamonds are separated from the solvent, an oxygen reduction catalyst can be prepared by further performing a heat treatment for doping nitrogen (N) or sulfur (S) elements. The nitrogen or sulfur element doping is performed by heat treating the graphitized nanodiamond in an NH 3 or H 2 S gas atmosphere.

본 발명에 따라 흑연화된 나노다이아몬드는 전기 촉매로서의 활용도 가능한 새로운 탄소 나노소재이다. 이 탄소 나노소재는 상기 나노다이아몬드 안의 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율에 따라, 다이아몬드-흑연 코어-쉘(core-shell) 나노구조, 양파 라이크 카본 또는 다공성(mesoporous) 탄소구의 형태일 수 있다. The graphitized nanodiamonds according to the present invention are new carbon nanomaterials that can be utilized as an electrocatalyst. The carbon nanomaterial may be in the form of a diamond-graphite core-shell nanostructure, an onion-like carbon, or a mesoporous carbon sphere depending on the ratio of the diamond structure and the graphite structure in the nanodiamond.

본 발명에 따르면, 콜로이드 용액 상에서 나노다이아몬드와 용매의 광화학적 반응으로 다이아몬드 구조를 흑연 구조로 변환시킨다. 용매와 레이저를 이용할 뿐 고가의 진공 장비와 큰 에너지 소모가 없이 진행할 수 있으므로 간단하고 저비용으로 나노다이아몬드의 흑연화가 가능해진다. According to the present invention, a diamond structure is converted to a graphite structure by photochemical reaction of a nanodiamond and a solvent on a colloid solution. Because it can be carried out without using expensive vacuum equipment and large energy consumption by using solvent and laser, it is possible to graphitize nano diamond simply and at low cost.

용매의 종류를 달리하거나 레이저 조사 시간을 조절함으로써 화학반응속도를 제어하면, 흑연층의 두께를 조절하여 나노다이아몬드를 흑연화할 수 있고, 이에 따라 전부 혹은 일부가 흑연층으로 구성된 다양한 형태의 탄소 나노소재를 합성할 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율이 조절된 구형의 다이아몬드-흑연 코어-쉘 나노입자 뿐만 아니라 모두 흑연층으로 변환된 양파 라이크 카본, 다공성 탄소구 등 다양한 형태의 탄소 나노소재를 합성할 수 있다. If the chemical reaction rate is controlled by changing the type of solvent or controlling the laser irradiation time, the thickness of the graphite layer can be controlled to graphitize the nanodiamonds, and thus, all or a part of the carbon nanomaterials Can be synthesized. For example, it is possible to synthesize various types of carbon nanomaterials such as onion-like carbon and porous carbon spheres converted to graphite layers as well as spherical diamond-graphite core-shell nanoparticles with controlled ratio of diamond structure and graphite structure have.

이에 따라, 응용하고자 하는 분야에 적합한 형태로 흑연화 정도가 조절된 탄소 나노소재를 환경 친화적으로 합성할 수 있다. 특히 본 발명에 따라 흑연화된 나노다이아몬드이면서 황이나 질소로 도핑된 탄소 나노소재는 산소 환원 반응에 있어 활성이 우수한 전기 촉매로 사용할 수 있다. Accordingly, carbon nanomaterials having controlled graphitization degree in a form suitable for the application field can be environmentally synthesized. According to the present invention, graphitized nanodiamonds and carbon nanomaterials doped with sulfur or nitrogen can be used as an electrocatalyst having excellent activity in an oxygen reduction reaction.

도 1은 본 발명에 따른 광화학 반응을 이용한 나노다이아몬드의 흑연화 방법에 대한 개략도이다.
도 2는 실험에 사용된 나노다이아몬드의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 3 내지 도 5는 펄스 레이저 조사 시간 경과에 따른 나노다이아몬드 분산용액의 색변화를 보여주는 사진들로서, 도 3의 용매는 물, 도 4의 용매는 에탄올, 그리고 도 5의 용매는 헥산올이다.
도 6은 물을 용매로 사용하였을 때 시간별 용액의 색 변화를 자외선-가시광선 분광법(UV-Vis spectrum)으로 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7과 도 8은 에탄올 용매에서 레이저 조사 시간 경과에 따른 나노다이아몬드의 투과전자현미경 사진들이다.
도 9는 용매로 에탄올을 사용한 경우 시간에 따른 나노다이아몬드의 흑연화 진행단계의 모식도이다.
도 10은 본 발명에 따라 흑연화시킨 나노다이아몬드의 전기 촉매로서의 성능을 평가하기 위한 그래프이다.
1 is a schematic view of a graphitization method of a nanodiamond using a photochemical reaction according to the present invention.
2 is a transmission electron microscope (TEM) image of a nanodiamond used in the experiment.
FIGS. 3 to 5 are photographs showing the color change of the nanodiamond dispersed solution with the elapse of the pulse laser irradiation time, wherein the solvent of FIG. 3 is water, the solvent of FIG. 4 is ethanol, and the solvent of FIG. 5 is hexanol.
FIG. 6 is a graph showing the change in color of the solution with UV-Vis spectroscopy when water is used as a solvent.
FIGS. 7 and 8 are transmission electron micrographs of nanodiamonds in the ethanol solvent according to the laser irradiation time. FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a step of progressing graphitization of nanodiamonds over time when ethanol is used as a solvent. FIG.
10 is a graph for evaluating the electrocatalytic performance of graphitized nanodiamonds according to the present invention.

이하, 첨부 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation.

본 발명에 따른 방법은 나노다이아몬드를 물 또는 에탄올과 같은 단순한 다양한 용매에 분산시키고 실온에서 펄스 레이저를 조사하여 용매와 나노다이아몬드간의 광화학 반응을 통한 흑연화를 유도하는 방법이므로, 기존 1600 ℃ 이상의 고온 열 어닐링에 의한 양파 라이크 카본 합성 방법과 차별화된다. 뿐만 아니라, 용매의 종류와 레이저 조사 시간의 변화를 통하여 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율을 조절하는 단계를 포함함으로써 다양한 구조의 탄소 나노소재를 합성할 수 있다는 점에서도 기존 방법들과 차별화된다. The method according to the present invention is a method of dispersing nano-diamonds in various simple solvents such as water or ethanol and inducing graphitization through photochemical reaction between solvent and nano diamond by irradiating pulsed laser at room temperature, And is differentiated from the onion-like carbon synthesis method by annealing. In addition, it includes a step of adjusting the ratio of the diamond structure and the graphite structure through the change of the solvent type and the laser irradiation time, thereby differentiating it from the conventional methods in that it can synthesize carbon nanomaterials having various structures.

이하, 본 발명에 따른 광화학 반응을 이용한 나노다이아몬드의 흑연화 방법에 관하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a graphitizing method of a nanodiamond using the photochemical reaction according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 광화학 반응을 이용한 나노다이아몬드의 흑연화 방법에 대한 개략도이다. 1 is a schematic view of a graphitization method of a nanodiamond using a photochemical reaction according to the present invention.

도 1을 참조하면, 나노다이아몬드를 용매에 분산시켜 콜로이드 용액(10)을 만든 후 이 콜로이드 용액(10)을 파이렉스로 제작된 반응기(20)에 넣는다.Referring to FIG. 1, a colloid solution 10 is prepared by dispersing a nanodiamond in a solvent, and the colloidal solution 10 is introduced into a pyrex-made reactor 20.

나노다이아몬드는 탄소 원자를 포함하는 폭발물의 원료 물질을 고온, 고압의 환경에서 폭발시켜 탄소 원자들이 서로 결합하여 다이아몬드 결정을 형성하는 방법으로 합성한 상용의 나노다이아몬드를 사용할 수 있다. 가장 많이 공급되어 쉽게 입수할 수 있는 상용 제품은 평균 5 nm 직경의 구 형태를 가지며 표면적 (Brunauer-Emmett-Teller, BET)은 약 300 m2/g 정도이다. The nanodiamond can be a commercial nanodiamond synthesized by a method in which a raw material of an explosive containing carbon atoms is exploded in a high-temperature and high-pressure environment to bond carbon atoms together to form diamond crystals. Commercial products that are most readily available and readily available have an average diameter of 5 nm and a surface area (Brunauer-Emmett-Teller, BET) of about 300 m 2 / g.

용매로는 물, 메탄올(CH3OH), 에탄올(C2H5OH), 프로판올(C3H7OH), 헥산올(C6H13OH), 아세톤[CH3C(O)CH3], 부탄온[CH3C(O)CH2CH3], 아세토나이트릴(CH3CN), 헥산(C6H14), 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3) 등, 쉽게 입수할 수 있으면서 저렴하고 취급이 용이한 다양한 용매가 사용될 수 있다. The solvent is water, methanol (CH 3 OH), ethanol (C 2 H 5 OH), propanol (C 3 H 7 OH), cyclohexanol (C 6 H 13 OH), acetone [CH 3 C (O) CH 3 ], butanone [CH 3 C (O) CH 2 CH 3], acetonitrile (CH 3 CN), hexane (C 6 H 14), benzene (C 6 H 6), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), And various solvents that are readily available, inexpensive, and easy to handle can be used.

다음에, 콜로이드 용액(10)에 펄스 레이저(30)를 조사하여 5.5 eV의 밴드갭을 가지는 나노다이아몬드의 다광자흡수를 유도한다. 펄스 레이저(30)는 예컨대 10 Hz, 펄스당 800 mJ의 세기로 조사하여 광화학 반응을 유도한다. 조사 세기가 너무 낮으면 흑연화가 일어나기 어렵고, 조사 세기가 너무 높으면 생성된 흑연층의 분해가 빨라지고 흑연화 정도의 조절이 어렵다. 펄스 레이저의 폭도 고려 대상이다. 펄스 폭이 너무 좁으면 투입되는 에너지가 적게 되므로 흑연화 정도가 감소한다. 펄스 폭이 너무 넓으면 투입되는 에너지가 과잉이 되므로 흑연화에 오히려 바람직하지 않다. Next, a pulsed laser 30 is irradiated on the colloidal solution 10 to induce the multiphoton absorption of the nanodiamonds having a band gap of 5.5 eV. The pulsed laser 30 induces a photochemical reaction by irradiating 10 Hz, for example, with an intensity of 800 mJ per pulse. If the irradiation intensity is too low, graphitization is difficult to occur. If the irradiation intensity is too high, the decomposition of the generated graphite layer is accelerated, and it is difficult to control the degree of graphitization. The width of the pulsed laser is also considered. If the pulse width is too narrow, the amount of energy to be injected is reduced, and the degree of graphitization is reduced. If the pulse width is too wide, the energy to be supplied is excessive, which is rather undesirable for graphitization.

콜로이드 용액(10)에 펄스 레이저(30)를 조사하면 에너지 투입에 따라 나노다이아몬드와 용매 계면에 순간적인 가열과 가압이 이루어져 흑연화가 발생한다고 생각할 수도 있다. 그러나 그보다는 다광자흡수로 인해 생성된 전자와 정공이 용매와 광화학 반응을 일으켜 흑연화가 일어나게 하는 것이 본 발명의 특징이다. 펄스 레이저(30)의 파장은 근적외선(1064 nm), 가시광선(532 nm) 또는 자외선(355 nm) 파장일 수 있다. 또한, 1064 nm 기본 파장을 조합하여 만들 수 있는 532 nm 또는 355 nm 파장을 사용할 수도 있다. 그리고 펄스 레이저(30)는 Nd-YAG 펄스 레이저일 수 있다. When the pulsed laser 30 is irradiated to the colloidal solution 10, it is conceivable that graphitization occurs due to instantaneous heating and pressurization at the interface between the nanodiamond and the solvent depending on the energy input. However, it is a feature of the present invention that electrons and holes generated due to multiphoton absorption cause a solvent and a photochemical reaction to cause graphitization. The wavelength of the pulsed laser 30 may be near-infrared (1064 nm), visible (532 nm) or ultraviolet (355 nm) wavelengths. It is also possible to use a wavelength of 532 nm or 355 nm which can be made by combining a 1064 nm fundamental wavelength. And the pulse laser 30 may be an Nd-YAG pulse laser.

펄스 레이저(30)의 조사 중 균일한 반응을 위해 자석막대를 이용한 스터러(40)를 이용해 계속 교반시킴이 바람직하다. 콜로이드 용액(10)을 적당한 온도로 가열해도 좋지만 가열이 반드시 필요하지는 않고, 펄스 레이저(30) 조사 세기가 적절하면 실온에서의 처리에 의해서도 흑연화가 가능하다. 펄스 레이저(30) 조사 시간은 10 분 내지 5 시간일 수 있고, 나노다이아몬드를 분산시키는 용매의 종류와, 펄스 레이저 조사 시간에 따라 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율 조절이 가능하다. 펄스 레이저(30)의 세기가 증가할수록 흑연화에 필요한 시간은 제곱에 반비례하여 감소한다. 또한 후술하는 실험예에서 보듯이, 용매에 따라 나노다이아몬드 흑연화 반응이 종결되는 시점이 변화한다. It is preferable to continue stirring by using a stirrer 40 using a magnet rod for uniform reaction during irradiation of the pulsed laser 30. [ The colloidal solution 10 may be heated to an appropriate temperature, but heating is not necessarily required, and graphite can be also obtained by treatment at room temperature if the pulsed laser 30 irradiation intensity is appropriate. The irradiation time of the pulsed laser 30 may be 10 minutes to 5 hours, and it is possible to control the ratio of the diamond structure and the graphite structure according to the type of the solvent for dispersing the nano diamond and the pulse laser irradiation time. As the intensity of the pulse laser 30 increases, the time required for graphitization decreases in inverse proportion to the square. Also, as shown in the experimental example to be described later, the point at which the nano diamond graphitization reaction is terminated varies depending on the solvent.

펄스 레이저(30)의 조사가 끝난 후에는 콜로이드 용액(10)을 원심분리기에 넣어 용매와 흑연화된 나노다이아몬드를 분리해낸 후, 오븐에서 건조시켜 파우더 형태의 결과물을 얻을 수 있다. After the pulsed laser 30 is irradiated, the colloidal solution 10 is put into a centrifuge to separate the solvent and the graphitized nanodiamond, and then dried in an oven to obtain a powdery product.

후속적으로, 흑연화된 나노다이아몬드를 쿼츠 튜브에 넣고 수소를 흘려주면서 800℃에서 2시간 동안 처리할 수 있다. 이 때, 질소나 황을 추가적으로 도핑하기 위하여, 수소 대신에 NH3나 H2S 가스를 흘려주면 된다. 도핑 농도는 가스 유량과 열처리 온도 조절을 통해 제어할 수 있다. 질소나 황이 도핑된 흑연화된 나노다이아몬드는 산소 환원 반응[oxygen reduction reaction (ORR)]의 전기적인 촉매로 사용될 수 있다. Subsequently, the graphitized nanodiamond can be placed in a quartz tube and treated for 2 hours at 800 ° C with flowing hydrogen. At this time, in order to further doping nitrogen or sulfur, NH 3 or H 2 S gas may be supplied instead of hydrogen. The doping concentration can be controlled by controlling the gas flow rate and the heat treatment temperature. Graphitized nanodiamonds doped with nitrogen or sulfur can be used as an electrical catalyst for an oxygen reduction reaction (ORR).

실험예Experimental Example

흑연화에 사용한 나노다이아몬드의 양은 5 mg이며, 용매는 5 mL를 사용하였다. 나노다이아몬드도 약 5 nm의 크기를 갖는 상용 제품(JSC diamond center, 99% 순도)이다. The amount of the nanodiamond used in the graphitization was 5 mg, and the solvent was 5 mL. The nanodiamond is also a commercial product (JSC diamond center, 99% purity) with a size of about 5 nm.

용매의 종류를 달리하여 흑연화 반응이 종결되는 특정 시점까지 펄스 레이저(30)를 조사하여 표 1의 결과를 얻었다. 펄스 레이저(30)는 파장이 532nm이었다. The pulsed laser 30 was irradiated to the specific point of time at which the graphitization reaction was terminated with different kinds of solvents, and the results shown in Table 1 were obtained. The pulse laser 30 had a wavelength of 532 nm.

Figure 112014021530583-pat00001
Figure 112014021530583-pat00001

표 1에서 알코올의 경우 용매의 탄소사슬의 길이가 증가함에 따라 나노다이아몬드의 흑연화 반응이 종결되는 시간이 증가함을 알 수 있으며 메탄올, 에탄올을 용매로 사용했을 때 물을 비롯한 다른 탄화수소 용매보다 빠르게 나노다이아몬드의 흑연화가 진행되어 흑연화 반응에 매우 효과적인 용매임을 알 수 있다. 메탄올, 에탄올과 같은 알코올은 물보다 흑연화 반응에 효과적이다. 그 이유는 용매의 점성, 끓는 점 등이 관련이 있다고 판단된다. 용매의 광화학적 산화 반응은 나노다이아몬드의 흑연화를 가속화한다. In Table 1, it can be seen that as the length of the carbon chain of the solvent increases, the termination time of the graphitization reaction of the nanodiamond increases, and when methanol or ethanol is used as the solvent, it is faster than other hydrocarbon solvents such as water The graphitization of the nanodiamond proceeds and is a very effective solvent for the graphitization reaction. Alcohols such as methanol and ethanol are more effective than graphite in water. The reason for this is considered to be related to the viscosity of the solvent, boiling point, and the like. Photochemical oxidation of solvents accelerates the graphitization of nanodiamonds.

이처럼 본 발명에서는 광화학 반응을 이용하여 나노다이아몬드의 흑연화를 유도하였으며, 용매 종류의 변화와 펄스 레이저 조사 시간의 조절을 통해 흑연층 두께를 조절하여 다양한 형태 제어는 물론 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율을 효과적으로 조절할 수 있다. In the present invention, the graphitization of nanodiamonds is induced by using photochemical reaction. By controlling the thickness of the graphite layer by controlling the type of solvent and controlling the pulse laser irradiation time, various types of shape control as well as the ratio of the diamond structure to the graphite structure Can be effectively controlled.

도 2는 실험에 사용된 나노다이아몬드의 투과전자현미경 이미지로, 나노다이아몬드의 크기는 약 5 nm이고, 격자분석을 통하여 (111) 면간거리가 2.1 Å인 sp3 혼성결합의 결정구조임을 알 수 있다. FIG. 2 shows a transmission electron microscope image of a nanodiamond used in the experiment. The size of the nanodiamond is about 5 nm and the crystal structure of the sp3 hybrid bond having a (111) interplanar spacing of 2.1 Å is shown by a lattice analysis.

도 3 내지 도 5는 펄스 레이저 조사 시간 경과에 따른 나노다이아몬드 분산용액의 색변화를 보여주는 사진들이다. FIGS. 3 to 5 are photographs showing the color change of the nanodiamond dispersed solution with the elapse of the pulse laser irradiation time. FIG.

도 3은 용매가 물인 경우인데, 도 3을 참조하면, 용액의 색깔이 3 시간동안 점차 검은색으로 천천히 변화함을 알 수 있다. 이것은 나노다이아몬드가 흑연화됨에 따라 용액 색깔이 천천히 검은색으로 변화함에 따른 것이다. FIG. 3 shows the case where the solvent is water. Referring to FIG. 3, it can be seen that the color of the solution slowly changes gradually to black for 3 hours. This is due to the slowly changing color of the solution as the nanodiamond is graphitized.

도 4는 용매가 에탄올인 경우이다. 도 4를 참조하면, 10 분의 레이저 조사 시간 경과 후 용액의 색깔이 검정색으로 변화하였다. 이를 통해 나노다이아몬드가 용매와 광화학 반응을 일으켜 흑연화되는 시간이 도 3의 물에 비해 매우 짧아짐을 알 수 있다. 또한 펄스 레이저 조사 시간이 40~50 분 경과하면 흑연화 반응이 종결된 후 흑연화된 구조가 파괴되어 용액의 색이 투명한 노란색으로 변함을 알 수 있다. 노란색은 폴리인(polyyne, CnH2) 분자 형성에 따른 결과이다.4 shows a case where the solvent is ethanol. Referring to FIG. 4, after 10 minutes of laser irradiation, the color of the solution changed to black. As a result, it can be seen that the time for graphitization of nanodiamonds due to a solvent and a photochemical reaction is much shorter than that in FIG. When the pulse laser irradiation time is 40 to 50 minutes, the graphitized structure is destroyed after the graphitization reaction is terminated, and the color of the solution changes to a transparent yellow. Yellow is the result of polyyne (C n H 2 ) molecule formation.

도 5는 헥산올을 용매로 사용하는 경우의 용액 변화를 나타내는 것으로, 도 5를 참조하면, 흑연화 반응이 종결되는 시점이 에탄올에 비해 증가하여 90 분이 소요됨을 알 수 있다. FIG. 5 shows the solution change when hexanol was used as a solvent. Referring to FIG. 5, it can be seen that the time point at which the graphitization reaction is terminated is longer than that of ethanol and takes 90 minutes.

도 6은 물을 용매로 사용하였을 때 시간별 용액의 색 변화를 자외선-가시광선 분광법(UV-Vis spectrum)으로 측정하여 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 시간이 경과함에 따라 흑연화가 진행되어 장파장 영역의 흡광도가 증가하고 반대로 나노다이아몬드가 흡수하는 단파장 영역의 흡광도는 감소함을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing the change in color of the solution with UV-Vis spectroscopy when water is used as a solvent. Referring to FIG. 6, it can be seen that the graphitization progresses with time and the absorbance of the long wavelength region increases, while the absorbance of the short wavelength region absorbed by the nano diamond decreases.

용매로 에탄올을 사용하여 레이저 조사 시간에 따른 나노다이아몬드의 구조 변화를 투과전자현미경으로 확인하였다. 도 7은 에탄올 용매에서 10 분의 레이저 조사 시간이 경과하였을 때의 투과전자현미경 사진이다. 도 7을 참조하면, 일부의 나노다이아몬드의 표면이 흑연층으로 변화됨을 알 수 있다. (i)과 (ii) 확대 이미지 및 FFT(Fast-Fourier Transform) 이미지 분석 결과도 도 7에 도시하였다. FFT 이미지 분석을 수행하여 결정구조의 변화를 분석한 결과, (i), (ii)에서는 나노다이아몬드 sp3 혼성구조 (111) 격자패턴이 존재한다. Structural changes of nanodiamonds with laser irradiation time were confirmed by transmission electron microscopy using ethanol as a solvent. FIG. 7 is a transmission electron microscope photograph of a 10 minutes laser irradiation time in an ethanol solvent. FIG. Referring to FIG. 7, it can be seen that the surface of a part of the nanodiamonds is changed to a graphite layer. (i) and (ii) enlarged image and FFT (Fast-Fourier Transform) image analysis results are also shown in FIG. As a result of analyzing the crystal structure change by performing FFT image analysis, there is a (111) lattice pattern of nano diamond sp3 hybrid structure in (i) and (ii).

도 8은 에탄올 용매에서 30 분의 레이저 조사 시간이 경과하였을 때의 투과전자현미경 사진이다. 도 8을 참조하면, 펄스 레이저 조사 시간이 30 분으로 증가할 경우 대부분의 나노다이아몬드가 흑연화됨을 알 수 있고, 표면의 흑연층 두께가 보다 증가하여 안쪽까지 흑연층으로 변화됨을 알 수 있다. (iii)과 (iv) 확대 이미지 및 FFT 이미지 분석 결과도 도 8에 도시하였다. FFT 이미지 분석을 수행하여 결정구조의 변화를 분석한 결과, (iii), (iv)에서는 나노다이아몬드 sp3 혼성구조 (111) 격자패턴이 사라지고 sp2 혼성구조 (002) 격자패턴이 형성된다. FIG. 8 is a transmission electron micrograph of a time when a laser irradiation time of 30 minutes has elapsed in an ethanol solvent. Referring to FIG. 8, it can be seen that when the pulse laser irradiation time is increased to 30 minutes, most of the nano-diamonds are graphitized, and the thickness of the graphite layer on the surface is further increased to the graphite layer to the inside. (iii) and (iv) enlarged image and FFT image analysis results are also shown in FIG. As a result of analyzing the crystal structure change by performing FFT image analysis, in (iii) and (iv), the lattice pattern of the nano diamond sp3 hybrid structure (111) disappears and the sp2 hybrid structure (002) lattice pattern is formed.

도 7과 도 8의 격자분해능 투과전자현미경 이미지분석을 통해 펄스 레이저 조사 시간 증가에 따라 나노다이아몬드 (i)의 흑연층 두께가 증가하며 형태가 다이아몬드-흑연 코어-쉘 나노구조 (ii)에서부터 모두 흑연층으로 변화된 양파 라이크 카본 (iii), 다공성 탄소구 (iv)까지 변화함을 알 수 있다. 이에 따라 나노다이아몬드 고유의 sp3 혼성결합이 흑연층 증가에 따라 감소하고, 반대로 흑연화로 인하여 sp2 혼성결합은 증가함을 알 수 있다. FFT 이미지 분석을 수행하여 결정구조의 변화를 분석한 결과, 펄스 레이저 조사 시간이 경과할수록 나노다이아몬드 sp3 혼성구조 (111) 격자패턴이 사라지고 sp2 혼성구조 (002) 격자패턴이 형성됨을 확인하였다. The lattice resolution transmission electron microscopic image analysis of FIGS. 7 and 8 shows that the thickness of the graphite layer of the nanodiamond (i) increases with the increase of the pulse laser irradiation time and the morphology changes from graphite core-shell nanostructure (ii) (Iii), and the porous carbon spheres (iv). As a result, it can be seen that the sp3 hybrid bond inherent in the nano-diamond decreases with an increase in the graphite layer, and conversely, the sp2 hybrid bond increases due to graphitization. As a result of analysis of the crystal structure by FFT image analysis, it was confirmed that the lattice pattern of the nano diamond sp3 hybrid structure (111) disappears and the sp2 hybrid structure (002) lattice pattern is formed as the pulse laser irradiation time passes.

도 9는 용매로 에탄올을 사용한 경우 시간에 따른 나노다이아몬드의 흑연화 진행단계의 모식도이다. 시간증가에 따라 나노다이아몬드의 흑연층 두께가 증가한다. 조사 시간이 짧을 때에는 나노다이아몬드의 표면에만 흑연층이 형성되어 다이아몬드-흑연 코어-쉘 나노구조가 만들어지고, 조사 시간이 일정 시간에 이르면 나노다이아몬드가 모두 흑연층으로 변화된 양파 라이크 카본을 얻을 수 있다. 조사 시간이 이보다 길어지면 흑연화된 구조가 파괴되어 다공성 탄소구까지 만들 수 있다. FIG. 9 is a schematic diagram showing a step of progressing graphitization of nanodiamonds over time when ethanol is used as a solvent. FIG. As the time increases, the graphite layer thickness of the nanodiamonds increases. When the irradiation time is short, a graphite layer is formed only on the surface of the nanodiamond to form a diamond-graphite core-shell nanostructure. When the irradiation time is reached within a certain time, the onion-like carbon in which the nanodiamond is changed into a graphite layer can be obtained. If the irradiation time is longer than this, the graphitized structure may be destroyed to form porous carbon spheres.

본 발명에 따른 흑연화 방법으로 얻어지는 탄소 나노소재는 산소 환원 반응의 전기적인 촉매로 사용될 수 있다. 탄소 나노소재의 흑연층은 앞에서 설명한 방법에서처럼 질소나 황과 같은 다른 원자로 쉽게 도핑이 되며 이에 따라 촉매 활성은 더욱 증가시킬 수 있다. 이러한 새로운 탄소 나노소재는 현재 연료 전지에 사용되고 있는 고가의 Pt-탄소 촉매를 대체할 수 있다.The carbon nanomaterial obtained by the graphitization method according to the present invention can be used as an electrical catalyst for an oxygen reduction reaction. The graphite layer of the carbon nanomaterial can be easily doped with other atoms such as nitrogen or sulfur, as described above, thereby further increasing the catalytic activity. These new carbon nanomaterials can replace expensive Pt-carbon catalysts currently used in fuel cells.

CV(cyclic voltammetry) 측정과 RDE(rotating disk electrode) 측정을 실시하여 ORR의 전기적인 촉매로의 특성을 평가하였다. CV (cyclic voltammetry) measurement and RDE (rotating disk electrode) measurement were performed to evaluate the characteristics of ORR as an electrical catalyst.

도 10(a)는 본 발명 방법에 따라 표면에 3 ~ 4개의 흑연층을 형성한 나노다이아몬드(이하, GND라고 함)와 질소 도핑된 GND(이하, N-GND라고 함)와 황 도핑된 GND(이하, S-GND라고 함)를 산소가 없는 0.1 M KOH와 산소 포화된 0.1 M KOH 안에서 측정한 CV 그래프이다. 산소가 없는 0.1 M KOH 경우에는 ORR 전위 구간에서 특징없는 곡선을 보이지만 산소 포화된 0.1 M KOH 경우에는 0.25V 부근에서 뚜렷한 ORR 피크를 나타낸다. 이것은 산소 환원에서의 전기적인 촉매 활성을 나타내는 것이다. 질소나 황이 도핑된 경우에는 더욱 그 피크가 크다. 10 (a) is a graph showing the relationship between a nanodiamond (hereinafter referred to as GND), nitrogen doped GND (hereinafter referred to as N-GND) and sulfur doped GND (Hereinafter referred to as S-GND) in 0.1 M KOH without oxygen and 0.1 M KOH saturated with oxygen. In the case of 0.1 M KOH without oxygen, there is a characteristic curve in the ORR potential range, but in the case of oxygen saturated 0.1 M KOH, it shows a distinct ORR peak near 0.25 V. This indicates the electrical catalytic activity in oxygen reduction. When nitrogen or sulfur is doped, the peak is further increased.

전기촉매로서의 성능을 비교하기 위하여 RDE를 이용한 LSV(linear sweep voltammetry) 측정도 실시하였다. LSV는 작업 전극의 전위를 초기 전위로부터 최종전위까지 일정한 속도로 변화를 주면서 그에 대응하는 전류를 기록하는 분석 방법이다, 속도는 400 ~ 2500 rpm으로 하였다. 도 10(b)는 속도 1600 rpm에서의 LSV 곡선들을 보여준다. 상용 20 wt% Pt/ 불칸 카본(VC)의 LSV 곡선이 레퍼런스로 사용되었다.LSV (linear sweep voltammetry) measurement using RDE was also performed to compare the performance as an electrocatalyst. The LSV is an analytical method in which the potential of the working electrode is changed from the initial potential to the final potential at a constant rate and the corresponding current is recorded. The speed is set at 400 to 2500 rpm. 10 (b) shows LSV curves at a speed of 1600 rpm. The LSV curve of commercially available 20 wt% Pt / vanadium carbon (VC) was used as a reference.

도 10(c)와 도 10(d)는 다양한 회전속도 하에서의 N-GND와 S-GND의 LSV 곡선을 도시한다. GND, N-GND, 그리고 S-GND의 ORR 온셋 전위(onset potential)는 0.19, 0.08, 0.16 V인데 이것은 Pt/VC의 0.01 V에 비하여 높다. 질소 도핑에 따라 ORR 전류가 향상되어 Pt/VC에 가까워진 것을 알 수 있다. 10 (c) and 10 (d) show the LSV curves of N-GND and S-GND under various rotational speeds. The ORR onset potentials of GND, N-GND, and S-GND are 0.19, 0.08, and 0.16 V, which is higher than 0.01 V of Pt / VC. It can be seen that the ORR current is improved due to nitrogen doping and is close to Pt / VC.

고온의 어닐링을 이용하는 종래 방법에 비하여, 펄스 레이저를 이용하는 본 발명은 간단한 방법이면서 다루기가 용이하다. 종래 방법은 고온 가열이 필수이므로 고비용일 뿐만 아니라 불활성 가스 분위기 조성을 위한 고가의 장비가 필요하다. 본 발명에서는 취급이 용이한 용매에 펄스 레이저 조사라는 단순한 친환경적인 방법을 이용하며 실온에서 지극히 단시간의 처리에 의해 흑연화를 이룰 수 있으므로 공정 비용이 감소한다. 용매의 종류와 레이저 조사 시간 변경을 통해 다이아몬드와 흑연의 비율을 쉽게 제어할 수 있는 장점도 있다. Compared with the conventional method using high temperature annealing, the present invention using a pulsed laser is a simple method and easy to handle. Since the conventional method requires heating at a high temperature, it is expensive and requires expensive equipment for forming an inert gas atmosphere. In the present invention, a simple eco-friendly method of pulsed laser irradiation is used for a solvent that is easy to handle, and the graphitization can be accomplished at a room temperature by an extremely short time treatment, so that the process cost is reduced. The ratio of diamond to graphite can be easily controlled by changing the type of solvent and laser irradiation time.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었으며, 이는 그 안에 상세한 설명 보다는 첨부된 청구범위와, 그 청구범위의 균등 범위와 수단내의 모든 변형예에 의해 나타난 본 발명의 범주를 포함시키려는 것이다. 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 many variations and modifications can be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention. Is obvious. The embodiments of the present invention are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive and cover the scope of the invention as defined by the appended claims rather than the detailed description thereto and the equivalents of the claims and all variations within the means .

Claims (10)

나노다이아몬드를 용매에 분산시켜 콜로이드 용액을 형성하는 단계; 및
상기 콜로이드 용액에 실온에서 펄스 레이저를 조사하여 광화학 반응을 유도함으로써 상기 나노다이아몬드를 흑연화하는 단계를 포함하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법.
Dispersing the nanodiamides in a solvent to form a colloid solution; And
And graphitizing the nanodiamond by irradiating the colloidal solution with a pulsed laser at room temperature to induce a photochemical reaction.
제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저의 파장은 1064 nm, 532 nm, 또는 355 nm인 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The graphitization method of claim 1, wherein the pulse laser has a wavelength of 1064 nm, 532 nm, or 355 nm. 제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저는 Nd-YAG 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The method of claim 1, wherein the pulse laser is an Nd-YAG pulse laser. 제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저 조사 시간은 10 분 내지 5 시간인 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The method for graphitizing nanodiamonds according to claim 1, wherein the pulsed laser irradiation time is from 10 minutes to 5 hours. 제1항에 있어서, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 헥산올, 아세톤, 부탄온, 아세토나이트릴, 헥산, 벤젠 또는 톨루엔인 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The method of claim 1, wherein the solvent is water, methanol, ethanol, propanol, hexanol, acetone, butanone, acetonitrile, hexane, benzene or toluene. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 펄스 레이저의 조사 시간을 달리하여 상기 나노다이아몬드 안의 다이아몬드 구조와 흑연 구조의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The method for graphitizing nanodiamonds according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of the diamond structure to the graphite structure in the nanodiamonds is controlled by varying the irradiation time of the pulse laser. 제1항에 있어서, 흑연화된 나노다이아몬드를 상기 용매로부터 분리한 후 질소나 황 원소 도핑을 위한 열처리를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The graphitization method of claim 1, wherein the graphitized nanodiamond is separated from the solvent and further subjected to a heat treatment for doping nitrogen or sulfur atoms. 제7항에 있어서, 상기 흑연화된 나노다이아몬드를 NH3나 H2S 가스 분위기 중에서 열처리하여 질소나 황 원소 도핑을 실시하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드의 흑연화 방법. The graphitization method of claim 7, wherein the graphitized nanodiamonds are annealed in an NH 3 or H 2 S gas atmosphere to perform nitrogen or sulfur element doping. 삭제delete 삭제delete
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