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KR102120377B1 - Metal nanowire and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102120377B1
KR102120377B1 KR1020190127914A KR20190127914A KR102120377B1 KR 102120377 B1 KR102120377 B1 KR 102120377B1 KR 1020190127914 A KR1020190127914 A KR 1020190127914A KR 20190127914 A KR20190127914 A KR 20190127914A KR 102120377 B1 KR102120377 B1 KR 102120377B1
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metal nanowire
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최영민
류병환
이수연
조예진
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한국화학연구원
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Abstract

본 발명은 아민기와 카르복실산으로 이중표면 기능화된 탄소나노구조체를 템플레이트로 이용하여 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 금속나노와이어의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a metal nanowire capable of improving economic efficiency and productivity by using a carbon nanostructure double-functionalized with an amine group and a carboxylic acid as a template.

Description

금속나노와이어 및 이의 제조방법{METAL NANOWIRE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Metal nanowire and its manufacturing method{METAL NANOWIRE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 아민기와 카르복실산으로 이중표면 기능화된 탄소나노구조체를 템플레이트로 이용하여 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 금속나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal nanowire capable of improving economic efficiency and productivity by using a carbon nanostructure double-functionalized with an amine group and a carboxylic acid as a template.

금속의 단결정으로 이루어진 구조체인 금속나노와이어는 화학적 안정성이 높고, 전기전도도 및 열전도도가 우수하여 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성이 요구되는 다양한 분야에 활용가치가 매우 높다.Metal nanowires, which are structures made of single crystals of metal, have high chemical stability, excellent electrical conductivity and thermal conductivity, and are highly useful in various fields requiring electrical, optical, mechanical, and thermal properties.

금속나노와이어는 형태가 균일하고, 표면상태가 양호하며, 높은 종횡비를 갖는 등의 여러 물성이 충족되어야 하는데, 이를 위하여 제조 시 다수의 공정 단계를 필요로 하며, 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있어왔다.Metal nanowires must have various properties such as uniform shape, good surface condition, and high aspect ratio. To this end, a number of process steps are required during manufacturing, and there are problems such as long time. come.

금속나노와이어로, 주로 은(Ag)나노와이어가 사용되고 있다. 이는 여러 금속전구체 중에서 여러 단계를 거쳐야하는 복잡한 제조공정상의 이유로 제한적으로 은 염이 선택되고 있기 때문이며, 일반적으로 질산은(AgNO3) 에 한정되어 사용되고 있는 것이 실정이다. 이를 제외하고는 만족할만한 물성이나 수율을 얻지 못하고 있으며, 제조비용 상승에 따른 부담이 크다. 다른 금속으로는 구리가 높은 산화도를 갖고 있어 이용되고 있으나 나노와이어를 제조 시 표면 산화막 제거를 위한 후처리 공정을 추가로 실시해야하는 문제점이 있다. As a metal nanowire, silver (Ag) nanowire is mainly used. This is because silver salt is limitedly selected for a complicated manufacturing process that requires several steps among various metal precursors, and it is generally used that is limited to silver nitrate (AgNO 3 ). Except for this, satisfactory properties or yields are not obtained, and the burden of rising manufacturing costs is high. Copper is used as another metal because it has a high degree of oxidation, but there is a problem in that a post-treatment process for removing a surface oxide film must be additionally performed when manufacturing nanowires.

금속나노와이어는 주로 폴리올 용액 상에서의 결정방향 선택적인 화학환원법을 기반으로 합성되고 있다. 하지만, 생산 비용이 높고 합성 공정상 반응이 매우 민감하여 실질적인 응용 측면에서 제약이 따르고 있다. Metal nanowires are mainly synthesized on the basis of the crystallographic selective chemical reduction method in a polyol solution. However, the production cost is high and the reaction is very sensitive in the synthetic process, which limits the practical application.

따라서, 제조비용을 절감할 수 있으며, 공정의 단순화를 도모할 수 있도록 우수한 저가형 금속 소재를 기반으로 하되, 결정방향 선택적인 화학환원법에 제한되지 않고 보다 손쉬운 금속나노와이어의 제조방법에 대한 연구개발이 필요한 실정이다. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost, and it is based on an excellent low-cost metal material to simplify the process, but it is not limited to the selective chemical reduction method of the crystal direction, and research and development of the manufacturing method of the metal nanowire is easier. It is necessary.

1)한국등록특허 제10-1465467호(2014.11.20.)1) Korean Registered Patent No. 10-1465467 (2014.11.20.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 제조비용을 획기적으로 절감할 수 있으면서 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 금속나노와이어의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a metal nanowire capable of improving productivity by simplifying a process while dramatically reducing manufacturing costs.

또한, 본 발명은 탄소나노튜브를 템플레이트로 활용하여 높은 전도도, 높은 광투과율 등의 전기적, 광학적 특성의 상승효과를 구현할 수 있는 금속와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a metal wire capable of realizing a synergistic effect of electrical and optical properties such as high conductivity and high light transmittance by utilizing carbon nanotubes as a template.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 The present invention for achieving the above object

(a) 탄소나노튜브, 아민계 화합물 및 산무수물을 포함하는 탄소나노튜브 함유 용액을 반응시켜 아민화 탄소나노튜브를 제조하는 단계,(a) reacting a carbon nanotube-containing solution containing a carbon nanotube, an amine compound, and an acid anhydride to produce an amidated carbon nanotube,

(b) 상기 아민화 탄소나노튜브, 수용성 고분자 및 물을 혼합한 수분산액을 초음파 처리하는 단계 및 (b) ultrasonicating the aqueous dispersion of the amidated carbon nanotubes, water-soluble polymer and water, and

(c) 상기 초음파 처리된 아민화 탄소나노튜브를 템플레이트로 하고, 상기 초음파 처리된 아민화 탄소나노튜브, 금속전구체 및 용매를 비활성분위기 하에서 혼합한 후 환원제를 넣고 반응시키는 단계(c) mixing the sonicated amidated carbon nanotubes as a template, mixing the sonicated amidated carbon nanotubes, a metal precursor and a solvent under an inert atmosphere, and reacting with a reducing agent.

를 포함하는 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법을 제공한다. It provides a method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template comprising a.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (a)단계의 산무수물은 다환 방향족 고리형 산무수물인 것일 수 있다. 이때, 상기 다환 방향족 고리형 산무수물은 피렌계 고리형 산무수물, 크리센계 고리형 산무수물, 페릴렌계 고리형 산무수물, 트리페닐렌계 고리형 산무수물 및 코로넨계 고리형 산무수물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, the acid anhydride of step (a) may be a polycyclic aromatic cyclic acid anhydride. In this case, the polycyclic aromatic cyclic acid anhydride is any one selected from pyrene-based cyclic acid anhydrides, chrysene-based cyclic acid anhydrides, perylene-based cyclic acid anhydrides, triphenylene-based cyclic acid anhydrides, and coronene-based cyclic acid anhydrides. Or it may be a mixture of two or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (b) 단계의 수용성 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 염 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 이때, 상기 수용성 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 20,000g/mol인 것일 수 있다. In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, the water-soluble polymer of step (b) is any one selected from polyacrylic acid, polymethacrylic acid, carboxymethyl cellulose and salts thereof, or It may be a mixture of two or more. In this case, the water-soluble polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 to 20,000 g/mol.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브인 것일 수 있다.In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, the carbon nanotube may be a multi-walled carbon nanotube.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (a) 단계는 용액을 반응시킨 후 원심분리하여 세척 및 건조하는 것을 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, step (a) may further include washing and drying by reacting the solution followed by centrifugation.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (b) 단계는 수분산액을 반응시킨 후 원심분리하여 세척 및 건조하는 것을 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, step (b) may further include washing and drying by reacting the aqueous dispersion with centrifugation.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (c) 단계에서 비활성분위기 하에서 혼합은 110 내지 150℃에서 실시할 수 있다. In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, mixing under an inert atmosphere in step (c) may be carried out at 110 to 150°C.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (c) 단계에서 금속전구체는 적어도 하나이상의 카르복실기를 포함하는 C2~C24의 직쇄형 또는 분지형의 지방족, 지방족 고리 또는 방향족 카르복실산 또는 그 유도체인 에스테르 화합물로부터 유래되는 금속의 카르복실산염인 것일 수 있다. In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, in step (c), the metal precursor comprises C2 to C24 linear or branched aliphatic of at least one carboxyl group, It may be a carboxylic acid salt of a metal derived from an ester compound that is an aliphatic ring or aromatic carboxylic acid or a derivative thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 있어서, (c) 단계에서 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 소듐포스페이트계 및 아스크로브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. In the method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention, the reducing agent in step (c) is selected from the group consisting of hydrazine-based, hydride-based, sodium phosphate-based and ascorbic acid Can be any one or a mixture of two or more.

본 발명에 따른 금속나노와이어의 제조방법은 제조비용을 현저히 줄일 수 있으며, 공정을 단순화하여 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있어 경제적인 이점이 있다.The manufacturing method of the metal nanowire according to the present invention can significantly reduce the manufacturing cost, and simplifies the process, thereby dramatically improving productivity, which is an economical advantage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성된 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어의 주사전자현미경사진(SEM: 100,000배)을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성된 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어의 주사전자현미경사진(SEM: 30,000배)을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성된 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어의 X선 회절 패턴(XRD)를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows a scanning electron micrograph (SEM: 100,000 times) of a metal nanowire prepared on a synthesized carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a scanning electron micrograph (SEM: 30,000 times) of a metal nanowire prepared on a synthesized carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the X-ray diffraction pattern (XRD) of the metal nanowires prepared on the synthesized carbon nanotube template according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법에 대하여 바람직한 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 다만, 이는 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 설명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, a preferred embodiment of the method for producing a metal nanowire using the carbon nanotube template of the present invention will be described in detail. However, this is not intended to limit the protection scope limited by the claims. In addition, technical terms and scientific terms used in the description of the present invention have meanings that are commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined.

본 발명의 발명자들은 아민기와 카르복실산으로 표면 기능화가 이중으로 된 탄소나노구조체를 템플레이트로 활용하여 상기 이중표면 기능화된 탄소나노구조체와 수용성 고분자를 함유한 수분산액을 초음파 처리하는 것을 포함함으로써 금속전구체 화합물을 이용한 환원반응으로 공정을 단순화하고 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention utilize a carbon nanostructure having a double functionalized surface with an amine group and a carboxylic acid as a template, and sonicating the aqueous dispersion containing the double surface functionalized carbon nanostructure and a water-soluble polymer to metal precursor. The present invention was completed by discovering that it is possible to provide a method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template that can simplify the process and significantly reduce costs through a reduction reaction using a compound.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 템플레이트를 이용한 금속나노와이어의 제조방법은 (a) 탄소나노튜브, 아민계 화합물 및 산무수물을 포함하는 탄소나노튜브 함유 용액을 반응시켜 아민화 탄소나노튜브를 제조하는 단계,A method of manufacturing a metal nanowire using a carbon nanotube template according to the present invention comprises the steps of (a) reacting a carbon nanotube-containing solution containing a carbon nanotube, an amine-based compound and an acid anhydride to produce an aminated carbon nanotube. ,

(b) 상기 아민화 탄소나노튜브, 수용성 고분자 및 물을 혼합한 수분산액을 초음파 처리하는 단계 및 (b) ultrasonicating the aqueous dispersion of the amidated carbon nanotubes, water-soluble polymer and water, and

(c) 상기 초음파 처리된 아민화 탄소나노튜브를 템플레이트로 하고, 상기 초음파 처리된 아민화 탄소나노튜브, 금속전구체 및 용매를 비활성분위기 하에서 혼합한 후 환원제를 넣고 반응시키는 단계를 포함한다.(c) using the sonicated amidated carbon nanotube as a template, and mixing the sonicated amidated carbon nanotube, a metal precursor, and a solvent under an inert atmosphere, followed by reacting with a reducing agent.

본 발명에서 (a) 단계는 아민화 탄소나노튜브의 제조단계로서, 본 발명에서 아민화 탄소나노튜브는 아민기로 표면이 기능화된 탄소나노튜브를 의미한다. In the present invention, step (a) is a production step of an aminated carbon nanotube, and in the present invention, the aminated carbon nanotube means a carbon nanotube whose surface is functionalized with an amine group.

상기 아민화 탄소나노튜브는 탄소나노튜브, 아민계 화합물 및 산무수물을 포함하는 탄소나노튜브 함유 용액을 반응시켜 제조된다. The aminated carbon nanotube is prepared by reacting a carbon nanotube-containing solution containing a carbon nanotube, an amine compound, and an acid anhydride.

본 발명에서 탄소나노튜브는 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube) 및 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 다중벽 탄소나노튜브인 것이 벽 두께가 두꺼워 구조적으로 더욱 안정적이면서 길이가 길기 때문에 본 발명에 따른 복합재를 합성하기에 좋고, 재료의 원가절감면에서 경제적이다. 이때, 상기 탄소나노튜브는 길이, 직경, 밀도에 크게 제한되지 않고 사용될 수 있다. In the present invention, the carbon nanotube is not particularly limited, but is preferably a single-walled carbon nanotube (SWCNT; single-walled carbon nanotube), a double-walled carbon nanotube (DWCNT; double-walled carbon nanotube) and a multi-walled carbon nanotube. (MWCNT; multi-walled carbon nanotube) may be any one or two or more selected from. More preferably, the multi-walled carbon nanotube is good for synthesizing the composite material according to the present invention because it is structurally more stable and has a longer wall thickness, and is economical in terms of cost reduction of the material. At this time, the carbon nanotubes can be used without being greatly limited in length, diameter, and density.

상기 아민계 화합물은 아민기 도입을 위한 것으로, 산무수물과 반응하여 아민기의 도입이 용이한 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 두 개의 아민기를 함유하는 디아민계 화합물을 사용하는 것이 더욱 좋다. 상기 디아민계 화합물은 방향족 디아민과 지방족 디아민을 들 수 있으며, 일예로, 방향족 디아민은 ρ-페닐렌디아민 등일 수 있으며, 지방족 디아민은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민 등의 알킬렌디아민 또는 ρ-사이클로헥산디아민 등의 사이클로알칸디아민 등일 수 있다.The amine-based compound is for introducing an amine group, and can be used without limitation as long as it is easy to introduce an amine group by reacting with an acid anhydride. More preferably, a diamine-based compound containing two amine groups is used. The diamine-based compound may include an aromatic diamine and an aliphatic diamine, for example, the aromatic diamine may be ρ-phenylenediamine, and the like, and the aliphatic diamine may be alkylenediamine such as ethylenediamine, propylenediamine, butylenediamine, or ρ-. And cycloalkanediamines such as cyclohexanediamine.

본 발명에서 산무수물은 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 다환 방향족 고리형 산무수물을 사용하여 보다 용이하게 탄소나노튜브의 표면에 아민기를 도입할 수 있다. 다환 방향족 고리형 산무수물은 탄소나노튜브와 π-π 상호작용에 의해 탄소나노튜브의 표면에 다환 방향족 화합물이 쉽게 흡착될 수 있도록 하는 것으로, 탄소나노튜브에 결함이 발생하는 것을 방지하면서 아민기로 표면을 개질할 수 있는 상승효과를 구현할 수 있는 장점이 있다. In the present invention, the acid anhydride is not particularly limited, but preferably, a polycyclic aromatic cyclic acid anhydride may be used to more easily introduce an amine group on the surface of the carbon nanotube. The polycyclic aromatic cyclic acid anhydride allows the polycyclic aromatic compound to be easily adsorbed on the surface of the carbon nanotube by π-π interaction with the carbon nanotube, and prevents defects in the carbon nanotube while surfaced with an amine group. There is an advantage that can realize a synergistic effect that can be modified.

상기 다환 방향족 고리형 산무수물은 크게 제한되는 것은 아니지만, 다수개의 벤젠고리 및 아민기 도입을 위한 고리형 산무수물기를 함유하고 있는 것일 수 있다. 바람직하게는, 탄소나노튜브와 다환 방향족 고리형 산무수물 간의 흡착력 향상을 위해 4개 이상의 벤젠고리를 함유한 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 4~10개의 벤젠고리를 함유한 것이 더욱 좋다. 일예로, 다환 방향족 고리형 산무수물은 피렌계(pyrene) 고리형 산무수물, 크리센계(chrysene) 고리형 산무수물, 페릴렌계(perylene) 고리형 산무수물, 트리페닐렌계(triphenylene) 고리형 산무수물 및 코로넨계(coronene) 고리형 산무수물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.The polycyclic aromatic cyclic acid anhydride is not particularly limited, but may include a cyclic acid anhydride group for introducing a plurality of benzene rings and amine groups. Preferably, to improve the adsorption between carbon nanotubes and polycyclic aromatic cyclic acid anhydrides, it may contain 4 or more benzene rings, more preferably 4 to 10 benzene rings. For example, the polycyclic aromatic cyclic acid anhydride includes pyrene cyclic acid anhydride, chrysene cyclic acid anhydride, perylene cyclic acid anhydride, and triphenylene cyclic acid anhydride. And a coronene cyclic acid anhydride.

상기 탄소나노튜브 함유 용액은 탄소나노튜브, 아민계 화합물 및 무수물을 메틸렌클로라이드와 함께 혼합할 수 있다. 이때, 메틸렌클로라이드는 유기분자들의 용해성과 탄소나노튜브의 분산성을 향상시킬 수 있는 것으로, 반드시 메틸렌클로라이드에 한정될 필요는 없고 이를 대체하여 사용할 수 있는 용매라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.The carbon nanotube-containing solution may mix a carbon nanotube, an amine-based compound, and anhydride with methylene chloride. At this time, methylene chloride is to improve the solubility of organic molecules and dispersibility of carbon nanotubes, and is not necessarily limited to methylene chloride, and can be used without limitation as long as it can be used as a substitute.

상기 혼합된 용액은 초음파 처리(sonication)를 실시한다. 초음파 처리는 초음파 진동(ultrasonic vibration)으로 반응물들의 분산을 통해 탄소나노튜브의 표면을 아민기로 기능화할 수 있다. The mixed solution is subjected to sonication. The ultrasonic treatment is capable of functionalizing the surface of the carbon nanotube with an amine group through dispersion of reactants by ultrasonic vibration.

상기 탄소나노튜브 함유 용액은 크게 제한되는 것은 아니지만, 탄소나노튜브 0.1 내지 5 중량%, 아민계 화합물 1 내지 10 중량% 및 산무수물 0.1 내지 5 중량%으로 이루어질 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 탄소나노튜브가 응집되거나 침전되는 현상이 발생하지 않고 반응을 원활하게 실시할 수 있다. The carbon nanotube-containing solution is not particularly limited, but may be made of 0.1 to 5% by weight of carbon nanotubes, 1 to 10% by weight of amine compounds, and 0.1 to 5% by weight of acid anhydride. When the above range is satisfied, the phenomenon that carbon nanotubes aggregate or precipitate does not occur and the reaction can be carried out smoothly.

아민화 탄소나노튜브의 제조에 대한 일 실시예로, 상기 탄소나노튜브 함유 용액은 메틸렌클로라이드에 혼합한 뒤 초음파 처리를 통해 분산용액을 만든 후, 추가 교반한다. 이후, 원심분리를 통해 침전물을 얻고, 이를 다시 물을 이용하여 재분산시킨 후 원심분리를 통해 다시 침전물을 얻는다. 이 침전물을 메탄올을 이용하여 재분산시키고 이를 원심분리를 통해 다시 침전물을 얻는다. 원심분리 공정은 크게 제한되는 것은 아니지만, 반복 실시할 수 있으며, 바람직하게는 10,000rpm 정도에서 15분 정도, 2회 정도 실시하는 것이 좋다. 최종 수득된 침전물은 진공오븐을 이용하여 상온에서 24시간 동안 건조한다. In one embodiment for the production of aminated carbon nanotubes, the carbon nanotube-containing solution is mixed with methylene chloride, followed by ultrasonic treatment to make a dispersion solution, followed by further stirring. Subsequently, a precipitate is obtained through centrifugation, and redispersed again with water to obtain a precipitate again through centrifugation. The precipitate is redispersed with methanol and centrifuged again to obtain a precipitate. The centrifugal separation process is not particularly limited, but may be repeated, and preferably performed at about 10,000 rpm for 15 minutes or twice. The final obtained precipitate was dried at room temperature for 24 hours using a vacuum oven.

본 발명에서 (b) 단계는 수용성 고분자를 이용한 수분산액을 초음파 혼합하는 단계이다. 상기 (a) 단계에서 제조된 아민화 탄소나노튜브를 이용하여 수용성 고분자 및 물과 혼합된 수분산액을 제조하고, 이를 초음파 처리한 후 원심분리하여 침전물을 수득한다. 이때, 초음파 처리된 수분산액은 C1~C4의 알코올 화합물과 혼합하는 데, 에탄올과 상기 수분산액의 부피비는 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 1.5:1 내지 1:1.5인 것이 보다 바람직하게는 1:1에 가까운 것이 더욱 좋다. 바람직하게는 에탄올을 용매로 이용하여 침전물을 원심분리를 2회 실시하여 침전물을 얻을 수 있다. In the present invention, step (b) is a step of ultrasonically mixing the aqueous dispersion using a water-soluble polymer. An aqueous dispersion mixed with a water-soluble polymer and water is prepared using the aminated carbon nanotube prepared in the step (a), and ultrasonically centrifuged to obtain a precipitate. At this time, the ultrasonicated aqueous dispersion is mixed with an alcohol compound of C 1 to C 4 , but the volume ratio of ethanol and the aqueous dispersion is not particularly limited, but is preferably 1.5:1 to 1:1.5. It is better to be close to 1:1. Preferably, the precipitate may be obtained by centrifuging the precipitate twice using ethanol as a solvent.

이때, 상기 수용성 고분자는 금속 입자들의 응집 또는 성장을 위한 것으로, 크게 제한되는 것은 아니지만 카르복실산을 포함하는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로, 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 염 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 바람직하게 수용성 고분자는 고분자 사슬 중에 해리기가 존재하여 물에 녹아 해리되는 특성을 갖는 것일 수 있다. 고분자 사슬 중에 존재하는 해리기로는 카르복시네이트기(-COO-), 설포네이트기(-SO3-), 설페이트기(-OSO3-), 포스페이트기(-OPO3-), 및 포스포네이트기(-PO3-) 등이 있을 수 있으며, 반드시 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 해리기와 결합하여 염을 형성하는 양이온으로 나트륨 등의 금속 양이온, 암모늄 양이온, 아민 양이온 등이 포함될 수 있다. At this time, the water-soluble polymer is for aggregation or growth of metal particles, and is not limited, but may be used without limitation as long as it contains carboxylic acid. Specifically, it may be any one or a mixture of two or more selected from polyacrylic acid, polymethacrylic acid, carboxymethyl cellulose and salts thereof. Preferably, the water-soluble polymer may have a dissociating group present in the polymer chain, thereby dissolving and dissolving in water. Dissociation groups present in the polymer chain include carboxylate groups (-COO-), sulfonate groups (-SO 3 -), sulfate groups (-OSO 3 -), phosphate groups (-OPO 3 -), and phosphonate groups (-PO 3 -) and the like, but is not necessarily limited thereto. In addition, metal cations such as sodium, ammonium cations, amine cations, etc. may be included as cations that form salts by combining with the dissociating group.

본 발명에서 보다 바람직한 수용성 고분자는 폴리아크릴산 나트륨염일 수 있다. In the present invention, a more preferable water-soluble polymer may be sodium polyacrylate salt.

상기 수용성 고분자는 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 중량평균분자량(Mw)이 1,000 내지 20,000g/mol인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 금속 나노와이어 생성이 원활하고, 제조되는 탄소나노튜브-금속나노와이어의 물성, 전도성 및 기계적 물성에 있어 우수한 성능을 구현할 수 있다. The water-soluble polymer is not particularly limited, but may preferably have a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 20,000 g/mol. When the above range is satisfied, it is possible to smoothly generate metal nanowires, and to realize excellent performance in physical properties, conductivity, and mechanical properties of the manufactured carbon nanotube-metal nanowires.

본 발명에서 상기 수분산액은 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 아민화 탄소나노튜브 0.05 내지 0.3중량%, 수용성 고분자 0.01 내지 0.1중량% 및 물 99.94 내지 99.6중량%을 혼합한 것이 더욱 좋다. 아민화 탄소나노튜브 대비 수용성 고분자의 양이 부족할 경우 충분하게 카르복실산으로 기능화가 되지 않으며, 수분산액 중 아민화 탄소나노튜브가 상기 범위를 초과하면 분산성이 떨어져 균일한 카르복실산 기능화가 어렵다. In the present invention, the aqueous dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 0.3% by weight of an aminated carbon nanotube, 0.01 to 0.1% by weight of a water-soluble polymer, and 99.94 to 99.6% by weight of water. When the amount of the water-soluble polymer is insufficient compared to the amidated carbon nanotube, it does not sufficiently function as a carboxylic acid, and when the aminized carbon nanotube in the aqueous dispersion exceeds the above range, dispersibility is poor and uniform carboxylic acid functionalization is difficult .

또한, 상기 수분산액은 pH 가 5 이상인 것이 더욱 좋다. 이는 금속 전구체로부터 금속의 환원반응 시 금속나노와이어 형성 수율을 향상시키기 위한 것으로, pH 조절을 위해 염기를 첨가할 수 있다. 용액 내 염기는 NaOH, KOH, 트리에틸아민 등을 사용할 수 있다.Further, it is more preferable that the aqueous dispersion has a pH of 5 or more. This is to improve the metal nanowire formation yield during the reduction reaction of the metal from the metal precursor, a base may be added to adjust the pH. NaOH, KOH, triethylamine and the like can be used as the base in the solution.

본 발명에서 (c) 단계는 탄소나노튜브 템플레이트 상에 금속전구체로부터 금속을 환원시켜 금속나노와이어를 제조하는 단계이다. In the present invention, step (c) is a step of manufacturing a metal nanowire by reducing metal from a metal precursor on a carbon nanotube template.

상기 수용성 고분자와 함께 초음파 처리된 아민화 탄소나노튜브는 금속전구체 및 용매와 혼합된다. 혼합은 비활성분위기 하에서 실시하며, 혼합이 충분이 이루어지면 환원제를 넣고 반응시킨다. 이때, 상기 혼합은 110 내지 150℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 반응시간은 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 1분 내지 30분, 3분 내지 10분 정도 실시하는 것이 좋다. 반응이 완료된 후, 반응물은 원심분리를 이용하여 침전된 침전물로 수득한다. 이때, 원심분리 시 사용하는 용매는 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 톨루엔을 사용할 수 있다. The aminated carbon nanotube sonicated with the water-soluble polymer is mixed with a metal precursor and a solvent. Mixing is performed under an inert atmosphere, and when mixing is sufficiently achieved, a reducing agent is added and reacted. At this time, the mixing is preferably carried out at 110 to 150 ℃. In addition, the reaction time is not particularly limited, but is preferably carried out for about 1 to 30 minutes, 3 to 10 minutes. After the reaction is completed, the reaction product is obtained as a precipitate precipitated by centrifugation. At this time, the solvent used for centrifugation is not particularly limited, but toluene may be preferably used.

본 발명에서 금속전구체는 구리, 은, 금, 니켈, 주석, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속의 유기산염, 무기산염 또는 할로겐화물을 비롯한 다양한 형태의 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나이상의 카르복실기를 포함하는 C2~C24의 직쇄형 또는 분지형의 지방족, 지방족 고리 또는 방향족 카르복실산 또는 그 유도체인 에스테르 화합물로부터 유래되는 금속의 카르복실산염인 것일 수 있다. 일 구체예로, 상기 금속전구체는 금속 아세테이트, 금속 벤조에이트, 금속 락테이트, 금속 시트레이트, 금속 시클로헥산부티레이트, 금속 에틸헥사노에이트, 금속 트리플루오로아세테이트, 금속 헵타플루오로부티레이트 등을 들 수 있다. 바람직하게는 금속 아세테이트를 사용할 수 있다.In the present invention, the metal precursor may be used in various forms including organic acid salts, inorganic acid salts or halides of any one metal selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, tin, aluminum and alloys thereof. Preferably, it may be a carboxylic acid salt of a metal derived from an ester compound that is a C 2 to C 24 straight-chain or branched aliphatic, aliphatic ring, or aromatic carboxylic acid or derivative thereof containing at least one carboxyl group. . In one embodiment, the metal precursor includes metal acetate, metal benzoate, metal lactate, metal citrate, metal cyclohexanebutyrate, metal ethylhexanoate, metal trifluoroacetate, metal heptafluorobutyrate, and the like. have. Preferably metal acetate can be used.

본 발명에서 보다 바람직한 금속전구체는 구리아세테이트일 수 있다. 구리는 산화문제를 안고 있으며, 나노구조체를 형성하는 경우 부피당 표면적 비율 때문에 더욱 산화문제에 취약하다. 이러한 문제점으로 종래 금속나노와이어 분야에서 구리를 적용하는 것이 용이하지 않았으나, 한편으로, 산화구리는 은이나 금과 달리 환원 포텐셜 에너지가 낮아 쉽게 환원이 되는 특징을 가지고 있어, 본 발명에서는 구리를 사용함으로써 은에 비해 저비용의 금속나노와이어를 제조할 수 있게 되어 경제성이 뛰어난 효과를 구현할 수 있다. A more preferred metal precursor in the present invention may be copper acetate. Copper suffers from oxidation problems and, when forming nanostructures, is more susceptible to oxidation problems due to the ratio of surface area per volume. Due to these problems, it was not easy to apply copper in the field of metal nanowires. On the other hand, unlike silver or gold, copper has a characteristic of being easily reduced due to its low reduction potential energy, so in the present invention, copper is used. Compared to silver, it is possible to manufacture metal nanowires at a lower cost, thereby realizing an excellent economic effect.

상기 금속전구체는 음이온 치환을 가능하게 하는 산을 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 일예로, 금속 아세테이트를 사용하는 경우, 전구체에 포함된 음이온(COOCH3 -)의 짝산인 COOCH3 보다 강한 산인 질산을 사용할 수 있다. 즉, 강산의 짝염기로 하여금 금속전구체의 음이온이 치환되게 함으로써 용매에 대한 용해도가 낮은 금속전구체를 사용하는 경우에도 금속의 환원 반응을 가능하게 한다. As the metal precursor, a solution in which an acid capable of anion substitution is dissolved may be used. As an example, when using metal acetate, nitric acid, which is a stronger acid than COOCH 3, which is a pair acid of an anion (COOCH 3 ) included in the precursor, may be used. That is, by allowing the strong base of the strong acid to replace the anion of the metal precursor, a metal reduction reaction is possible even when a metal precursor having low solubility in a solvent is used.

본 발명에서 환원제는 금속을 금속 형태로 환원시키기 위하여 사용되는 것으로, 하이드라진계, 하이드라이드계, 소듐포스페이트계 및 아스크로브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 하이드라진, 하이드라진무수물, 염산하이드라진, 황산하이드라진, 하이드라진 하이드레이트 및 페닐하이드라진을 포함하는 하이드라진계 환원제에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 또한, 상기 하이드라진계 환원제 이외에 하이드라이드계 화합물, 보다 바람직하게는 테트라부틸암모늄보로하이드라이드, 테트라메틸암모늄보로하이드라이드, 테트라에틸암모늄보로하이드라이드 및 소듐보로하이드라이드 등을 포함하는 보로하이드라이드계 환원제를 사용할 수 있다. 또한, 소듐포스페이트계 환원제 및 아스크로브산 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 이에 크게 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the reducing agent is used to reduce the metal to the metal form, and may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of hydrazine-based, hydride-based, sodium phosphate-based and ascorbic acid. It may be one or two or more selected from hydrazine-based reducing agents including hydrazine, hydrazine anhydride, hydrazine hydrochloride, hydrazine sulfate, hydrazine hydrate, and phenylhydrazine. Further, in addition to the hydrazine-based reducing agent, a hydride-based compound, more preferably, a borohydride containing tetrabutylammonium borohydride, tetramethylammonium borohydride, tetraethylammonium borohydride, sodium borohydride, etc. Hydride-based reducing agents can be used. In addition, one or more of sodium phosphate-based reducing agent and ascorbic acid may be selected and used, but the present invention is not limited thereto.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following will be described as an example for a detailed description of the present invention, the present invention is not limited to the following examples.

이하 본 발명의 물성은 다음과 같이 측정하였다.Hereinafter, the physical properties of the present invention were measured as follows.

(실시예 1)(Example 1)

다중벽카본나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)[Applied Carbon Nano Technology Co. Ltd, A-Tube-AM97, 카본함량 97 중량%] 1.4g, 페릴렌테트라카르복실릭 다이안하이드라이드(perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, PTD) 0.35g, 에틸렌디아민(ethylene diamine) 14mL 및 트리에틸아민(trimethylamine) 70mL를 메틸렌클로라이드(methylene chloride) 350mL에 섞어주고 1시간 동안 초음파(sonication) 처리를 통해 분산용액을 만들어준다. 24시간 동안 추가로 교반한 다음, 원심분리(10,000rpm, 15분)시켜 침전물을 얻는다. 물을 용매로 이용하여 침전물을 재분산시킨 후 다시 원심분리하여 침전물을 얻는다. 메탄올을 용매로 이용하여 침전물을 재분산시킨 후 원심분리하여 침전물을 얻는 공정을 2회 반복 실시한다. 최종 얻어진 침전물을 진공오븐(25℃)에서 24시간 동안 건조하여 아민처리된 다중벽카본나노튜브를 얻는다.Multi-walled carbon nanotube (MWCNT) [Applied Carbon Nano Technology Co. Ltd, A-Tube-AM97, carbon content 97% by weight] 1.4g, perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride (PTD) 0.35g, ethylene diamine ) Mix 14mL and 70mL of triethylamine in 350mL of methylene chloride and make dispersion solution through sonication for 1 hour. After further stirring for 24 hours, centrifugation (10,000 rpm, 15 minutes) yields a precipitate. The precipitate is redispersed using water as a solvent, and then centrifuged again to obtain a precipitate. After redispersing the precipitate using methanol as a solvent, the process of centrifugation to obtain the precipitate is repeated twice. The final obtained precipitate was dried in a vacuum oven (25° C.) for 24 hours to obtain an amine-treated multi-walled carbon nanotube.

35wt% 폴리아크릴산 나트륨염(polyacrylic acid sodium salt, Mw: 15,000 g/mol) 0.006g를 증류수 13.313g에 넣은 후 아민처리된 다중벽카본나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT) 0.02g을 넣고 초음파 혼합을 실시하여 분산용액을 만든다. 상기 분산용액과 에탄올을 1:1 부피비로 혼합한 후, 원심분리하여 침전물을 얻는다. 세척을 위하여, 에탄올을 용매로 이용하여 침전물을 재분산시킨 후 원심분리하여 침전물을 얻는 공정을 2회 반복 실시한 후 얻어진 최종 침전물을 진공오븐(25℃)에서 24시간 동안 건조하여 폴리아크릴산으로 후처리한 아민처리된 다중벽카본나노튜브를 얻는다.0.006 g of 35 wt% polyacrylic acid sodium salt (Mw: 15,000 g/mol) was added to 13.313 g of distilled water, and then 0.02 g of amine-treated multi-walled carbon nanotube (MWCNT) was added. Mixing is carried out to make a dispersion solution. The dispersion solution and ethanol are mixed in a 1:1 volume ratio, and then centrifuged to obtain a precipitate. For washing, after redispersing the precipitate using ethanol as a solvent, centrifuging and repeating the process twice to obtain the precipitate, the final precipitate obtained is dried in a vacuum oven (25°C) for 24 hours and post-treated with polyacrylic acid. One amine-treated multi-walled carbon nanotube is obtained.

옥틸아민(octylamine) 58.902g, 폴리아크릴산으로 로 후처리한 아민처리된 다중벽카본나노튜브 0.02g, 올레익산(oleic acid) 2.511g 및 구리아세테이트(Cu acetate) 1.038g을 비활성가스 분위기에서 혼합한다. 반응기를 130℃로 승온시킨 후 페닐하이드라진(phenylhydrazine)을 주입하고 5분간 반응시킨 후, 반응물을 원심분리를 통해 추출하고 톨루엔으로 세척하여 합성된 구리나노와이어를 제조하였다. 58.902 g of octylamine, 0.02 g of amine-treated multiwall carbon nanotubes post-treated with polyacrylic acid, 2.511 g of oleic acid and 1.038 g of copper acetate are mixed in an inert gas atmosphere. . After heating the reactor to 130° C., phenylhydrazine was injected and reacted for 5 minutes, and then the reactant was extracted through centrifugation and washed with toluene to prepare a synthesized copper nanowire.

도 1 및 2는 실시예 1에 의해 합성된 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어의 주사전자현미경사진(SEM, 100,000 / 30,000배)을 나타낸 것으로, 직경이 약 50nm이며, 길이가 20㎛인 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어가 형성됨을 확인할 수 있다.1 and 2 show a scanning electron micrograph (SEM, 100,000 / 30,000 times) of the metal nanowires prepared on the carbon nanotube template synthesized in Example 1, having a diameter of about 50 nm and a length of 20 µm. It can be seen that the metal nanowires prepared on the phosphorus carbon nanotube template are formed.

또한, 도 3은 탄소나노튜브 템플레이트 상에 제조된 금속나노와이어의 X선 회절 패턴(XRD)를 나타낸 것으로서, 이중 기능화처리된 탄소나노튜브 표면에 구리나노와이어가 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있으며, 미미한 구리산화물의 존재로 인해 구리금속층 표면에 얇은 산화막이 존재함을 확인할 수 있었다.In addition, Figure 3 shows the X-ray diffraction pattern (XRD) of the metal nanowires prepared on the carbon nanotube template, and it can be confirmed that copper nanowires were uniformly coated on the surface of the double functionalized carbon nanotubes. It was confirmed that a thin oxide film was present on the surface of the copper metal layer due to the presence of insignificant copper oxide.

(실시예 2)(Example 2)

산무수물로 다환 방향족 고리형 산무수물을 사용하는 것을 대신하여, cyclobutane-1,2,3,4-tetrcarboxylic dianhydride (CBDA), 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4’-oxydiphthalic dianhydride (ODA)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과, 탄소나노튜브 템플레이트 상에 금속나노와이어가 형성됨을 확인할 수 있다.Instead of using polycyclic aromatic cyclic acid anhydrides as acid anhydrides, cyclobutane-1,2,3,4-tetrcarboxylic dianhydride (CBDA), 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4' It was carried out in the same manner as in Example 1, except that -oxydiphthalic dianhydride (ODA) was used. As a result, it can be confirmed that a metal nanowire is formed on the carbon nanotube template.

(실시예 3)(Example 3)

폴리아크릴산 나트륨염을 사용하는 것을 대신하여, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(아쿠알릭 DL-40, 니혼쇼쿠바이사)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과, 탄소나노튜브 템플레이트 상에 금속나노와이어가 형성됨을 확인할 수 있다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that sodium carboxymethylcellulose (Aquaali DL-40, Nihon Shokubai Co., Ltd.) was used instead of using sodium polyacrylate salt. As a result, it can be confirmed that a metal nanowire is formed on the carbon nanotube template.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

옥틸아민(octylamine) 58.902g, 다중벽카본나노튜브 0.02g, 올레익산(oleic acid) 2.511g 및 구리아세테이트(Cu acetate) 1.038g을 비활성가스 분위기에서 혼합한다. 130℃로 승온시킨 후 페닐하이드라진(phenylhydrazine)을 주입하고 5분간 반응시킨다. 합성된 금속 나노와이어를 원심분리를 통해 추출하고 톨루엔을 용매로 이용하여 2회 세척을 실시하였다. 그 결과, 탄소나노튜브 템플레이트 상에 금속나노와이어가 형성되지 않았다. 58.902 g of octylamine, 0.02 g of multi-walled carbon nanotubes, 2.511 g of oleic acid and 1.038 g of copper acetate are mixed in an inert gas atmosphere. After heating to 130° C., phenylhydrazine is injected and reacted for 5 minutes. The synthesized metal nanowires were extracted through centrifugation, and washed twice using toluene as a solvent. As a result, no metal nanowire was formed on the carbon nanotube template.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

다중벽카본나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT) 1.4g, 페릴렌 테트라카르복실릭 다이안하이드라이드(perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, PTD) 0.35g, 에틸렌디아민(ethylene diamine) 14mL 및 트리에틸아민(trimethylamine) 70mL를 메틸렌클로라이드(methylene chloride) 350mL에 섞어주고 1시간 동안 초음파(sonication) 처리를 통해 분산용액을 만들어준다. 24시간 동안 추가로 교반한 다음, 원심분리(10,000rpm, 15분)시켜 침전물을 얻는다. 물을 용매로 이용하여 침전물을 재분산시킨 후 다시 원심분리하여 침전물을 얻는다. 메탄올을 용매로 이용하여 침전물을 재분산시킨 후 원심분리하여 침전물을 얻는 공정을 2회 반복 실시한다. 최종 얻어진 침전물을 진공오븐(25℃)에서 24시간 동안 건조하여 아민처리된 다중벽카본나노튜브를 얻는다.Multi-walled carbon nanotube (MWCNT) 1.4g, perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride (PTD) 0.35g, ethylene diamine ) Mix 14mL and 70mL of triethylamine in 350mL of methylene chloride and make dispersion solution through sonication for 1 hour. After further stirring for 24 hours, centrifugation (10,000 rpm, 15 minutes) yields a precipitate. The precipitate is redispersed using water as a solvent, and then centrifuged again to obtain a precipitate. After redispersing the precipitate using methanol as a solvent, the process of centrifugation to obtain the precipitate is repeated twice. The final obtained precipitate was dried in a vacuum oven (25° C.) for 24 hours to obtain an amine-treated multi-walled carbon nanotube.

옥틸아민(octylamine) 58.902g, 아민처리된 다중벽카본나노튜브 0.02g, 올레익산(oleic acid) 2.511g 및 구리아세테이트(Cu acetate) 1.038g을 비활성가스 분위기에서 혼합한다. 130도로 승온시킨 후 페닐하이드라진(phenylhydrazine)을 주입하고 5분간 반응시킨다. 합성된 금속 나노와이어를 원심분리를 통해 추출하고 톨루엔을 용매로 이용하여 2회 세척을 실시하였다. 그 결과, 탄소나노튜브 템플레이트 상에 금속나노와이어가 형성되지 않았다. 58.902 g of octylamine, 0.02 g of amine-treated multi-walled carbon nanotubes, 2.511 g of oleic acid and 1.038 g of copper acetate are mixed in an inert gas atmosphere. After heating up to 130 degrees, phenylhydrazine is injected and reacted for 5 minutes. The synthesized metal nanowires were extracted through centrifugation, and washed twice using toluene as a solvent. As a result, no metal nanowire was formed on the carbon nanotube template.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by a limited embodiment, but this is provided only to help a more comprehensive understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and general knowledge in the field to which the present invention pertains Various modifications and variations can be made by those who have this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the spirit of the invention. .

Claims (10)

(a) 탄소나노튜브 0.1 내지 5 중량%, 아민계 화합물 1 내지 10 중량%, 및 다환 방향족 고리형 산무수물 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 탄소나노튜브 함유 용액을 반응시키고, 원심분리한 후 건조하여, 표면에 아민기를 가지는 탄소나노튜브를 제조하는 단계,
(b) 상기 표면에 아민기를 가지는 탄소나노튜브 0.05 내지 0.3 중량%, 수용성 고분자 0.01 내지 0.1 중량%, 및 물을 혼합한 수분산액을 초음파 처리하여 아민기와 카르복실산으로 표면 기능화가 이중으로 된 복합체를 제조하는 단계 및
(c) 상기 복합체를 템플레이트로 하고, 상기 복합체, 금속전구체 및 용매를 비활성분위기 하에서 혼합한 후 환원제를 넣고 반응시키는 단계를 포함하며,
상기 수용성 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 염 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
(a) reacting a carbon nanotube-containing solution containing 0.1 to 5% by weight of carbon nanotubes, 1 to 10% by weight of amine compounds, and 0.1 to 5% by weight of polycyclic aromatic cyclic acid anhydrides, centrifuging and drying By, the step of producing a carbon nanotube having an amine group on the surface,
(b) A composite having a double functionalization of surfaces with amine groups and carboxylic acids by ultrasonically treating an aqueous dispersion of 0.05 to 0.3% by weight of carbon nanotubes having an amine group on the surface, 0.01 to 0.1% by weight of a water-soluble polymer, and water. Manufacturing steps and
(c) using the complex as a template, and mixing the complex, a metal precursor and a solvent under an inert atmosphere, and adding a reducing agent to react,
The water-soluble polymer is polyacrylic acid, polymethacrylic acid, carboxymethyl cellulose and any one or two or more mixtures selected from salts thereof, the method of manufacturing a metal nanowire using the complex.
제1항에 있어서,
상기 다환 방향족 고리형 산무수물은 피렌계 고리형 산무수물, 크리센계 고리형 산무수물, 페릴렌계 고리형 산무수물, 트리페닐렌계 고리형 산무수물 및 코로넨계 고리형 산무수물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The polycyclic aromatic cyclic acid anhydride is any one or two selected from pyrene-based cyclic acid anhydride, chrysene-based cyclic acid anhydride, perylene-based cyclic acid anhydride, triphenylene-based cyclic acid anhydride and coronene-based cyclic acid anhydride Method of manufacturing a metal nanowire using the composite, which is the above mixture.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수용성 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 20,000g/mol인 것을 특징으로 하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The water-soluble polymer is characterized in that the weight average molecular weight of 1,000 to 20,000g / mol, the method of manufacturing a metal nanowire using the composite.
제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube, characterized in that, the method of manufacturing a metal nanowire using the composite.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 수분산액을 반응시킨 후 원심분리한 후 건조하는 것을 더 포함하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
The step (b) further comprises drying after reacting the aqueous dispersion with centrifugation, and then manufacturing the metal nanowires using the complex.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 비활성분위기 하에서 혼합은 110 내지 150℃에서 실시하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
In step (c), mixing under an inert atmosphere is carried out at 110 to 150° C., a method of manufacturing a metal nanowire using the composite.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 금속전구체는 적어도 하나이상의 카르복실기를 포함하는 C2~C24의 직쇄형 또는 분지형의 지방족, 지방족 고리 또는 방향족 카르복실산 또는 그 유도체인 에스테르 화합물로부터 유래되는 금속의 카르복실산염인 것을 특징으로 하는, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
In the step (c), the metal precursor is a carboxylic acid salt of a metal derived from an ester compound that is a C2 to C24 linear or branched aliphatic, aliphatic ring, or aromatic carboxylic acid or derivative thereof containing at least one carboxyl group. Characterized in that, the method of manufacturing a metal nanowire using the composite.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 소듐포스페이트계 및 아스크로브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인, 상기 복합체를 이용한 금속나노와이어의 제조방법.
According to claim 1,
In the step (c), the reducing agent is any one or two or more mixtures selected from the group consisting of hydrazine-based, hydride-based, sodium phosphate-based, and ascorbic acid, and the method for producing metal nanowires using the complex.
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