| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (10/08 ~ 10/09, 경북대학교) |
| 권호 | 29권 2호, p.241 |
| 발표분야 | 복합재료 |
| 제목 | Defects of the MWNTs by liquid-phase oxidations |
| 초록 | 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 합성시 CNT외에 구조가 다른 탄소성 물질과 금속 촉매 등의 불순물과 함께 존재하며, 대부분의 유기용매 및 고분자 수지와 화학적 반응성이 없다1. 따라서 CNT soot에 존재하는 불순물을 제거함과 동시에 CNT 표면에 관능기를 부여할 목적으로 액상 산화 과정을 거치게 된다. 질산, 질산/황산 (ν/ν=1:3) 혼합용액의 산농도, 산화시간 및 산화온도를 제어함으로써 CNT의 산화 조건을 달리하였으며, TEM/HRTEM, NMR 및 XRD를 이용하여 CNT의 파괴 형태를 조사하였다. 본 연구에 사용된 CNT soot의 경우, 불순물이 다량 존재하며 매우 꾸불꾸불하고 entangle이 많으며 부분적으로 결정화(Graphitization)가 덜 진행된 부분이 있으나 대부분 깨끗한 형상을 나타낸다. 그러나 산에 의한 CNT 산화는 약하게는 cap의 opening, CNT 외벽의 strip-off이나 crack을 유발할 뿐만 아니라 산화조건이 더욱 가혹해질 경우 CNT의 붕괴를 유발하였다. 질산에 의한 산화는 산처리 시간 및 온도에 의한 CNT 파괴 영향이 적은 반면, 질산/황산 혼합용액에 의한 CNT 산화는 산처리 시간 및 온도의 증가에 따라 더욱 심한 파괴가 일어났다. 산농도가 동일한 경우 질산/황산 혼합용액에 의한 CNT의 파괴가 더욱 심하며, 액상 산화에 의한 CNT의 파괴는 불가피함을 알 수 있었다. CNT soot의 불순물을 효과적으로 제거하고 CNT의 파괴를 최소화하면서 동시에 관능화를 얻을 수 있는 임계산화조건을 결정할 수 있었으며, 액상 산화에 의한 CNT 파괴는 화학적으로 약한 cap의 펜타곤(Pentagon, C5)2이나 미결정화로 인한 외벽의 결점에서 전이되는 것으로 판단된다. 즉, CNT 외벽의 결정화가 정상적으로 잘 된 경우 cap의 펜타곤에서 산에 의한 파괴전이가 진행되며, 주로 cap의 opening을 유발하고 외벽의 strip-off 현상을 유발한다. 그러나 CNT 합성시 미결정화로 인한 결점이 존재할 때 가혹한 조건의 액상 산화 과정은 cap opening 뿐만 아니라 CNT body의 전위(Dislocation)와 crack을 동시에 유발하며, 심하게는 CNT의 붕괴까지 유발한다. Figure 1(a)에서 가혹 산화 조건에서 CNT의 body에 발생한 crack을 보여주며, Figure 1(b)는 CNT가 완전히 붕괴된 모습을 나타낸다. 또한, Figure 1(c)는 임계산화조건에서 CNT의 파괴가 최소화된 깨끗한 형상의 CNT를 보여준다. 참고문헌 1. E. Unger, A. Graham, and W. Hoenlein et al., Current Appl. Phys., 2, 107 (2002). 2. P. M. Ajayan, Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, Academic press, New York, 2000, pp 375-403. |
| 저자 | 김윤진1, 안경진1, 정연춘2, 윤호규1 |
| 소속 | 1고려대, 2서경대 |
| 키워드 | MWNT; liquid-phase oxidation; defect; zeta potential; XRD |
