[go: up one dir, main page]

KR100801192B1 - 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법 - Google Patents

나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100801192B1
KR100801192B1 KR1020050129888A KR20050129888A KR100801192B1 KR 100801192 B1 KR100801192 B1 KR 100801192B1 KR 1020050129888 A KR1020050129888 A KR 1020050129888A KR 20050129888 A KR20050129888 A KR 20050129888A KR 100801192 B1 KR100801192 B1 KR 100801192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanotubes
pores
size
gas
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020050129888A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070068126A (ko
Inventor
강정구
이재영
김현석
양성호
한규성
김세윤
이정우
신원호
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020050129888A priority Critical patent/KR100801192B1/ko
Publication of KR20070068126A publication Critical patent/KR20070068126A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100801192B1 publication Critical patent/KR100801192B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
    • B82B3/0066—Orienting nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C01B32/162—Preparation characterised by catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/08—Aligned nanotubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 나노크기 이하의 기공을 가지는카본나이트라이드(Carbonnitride, C1-xNx) 나노튜브, 이의 제조방법 및 C1 - xNx 나노튜브의 기공 크기와 양을 조절하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브 및 이의 제조방법 제공을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브 제조시 1nm 이하의 크기를 지니는 기공의 크기와 양을 조절하는 방법을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 금속촉매 입자 존재하에서 탄화수소가스와 질소가스를 플라즈마 화학기상증착법(plasma CVD)으로 반응시켜 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1 - xNx 나노튜브를 제조할 수 있다. 상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.

Description

나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드 나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의 기공 크기와 양을 조절하는 방법{Carbonnitride nanotubes with nano-sized pores on their stems, their preparation method and control method of size and quantity of pore thereof}
도 1은 약 6Å 크기의 기공을 가지는 C1-XNX 나노튜브의 SEM 사진이다.
도 2는 4mM 의 Ni acetate 가 녹아있는 에탄올 용액을 사용하여 일반 카본나노튜브의 표면에 Ni을 분산시킨 후의 전자현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 4mM 의 Ni acetate 가 녹아있는 에탄올 용액을 본 발명의 C1-XNX 나노튜브의 표면에 Ni을 분산시킨 후의 전자현미경(TEM) 사진이다.
도 4는 본 개발에서 제조한 C1-XNX 나노튜브의 BJH adsorption pore volume plot을 나타낸 그래프이다.
도 5는 나노기공의 양을 조절하기 위하여 C1-XNX 나노튜브 성장시 4％의 O2를 첨가하여 제조한 시편에 대한 BJH adsorption pore volume plot을 O2를 첨가하기 전과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 O2 를 첨가시켜 제조한 C1-XNX 나노튜브와 O2를 첨가시키지 않고 제조한 C1 - XNX 나노튜브의 BJH adsorption linear plot을 5∼10Å의 범위에서 나타낸 그래프이다.
본 발명은 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드(Carbonnitride, C1-xNx) 나노튜브, 이의 제조방법 및 C1 - xNx 나노튜브의 기공 크기와 양을 조절하는 방법에 관한 것이다.
나노튜브는 관의 지름이 수∼수십 나노미터인 튜브 또는 실린더 형태를 지닌 소재를 나타낸다.
이러한 나노튜브의 일예로서 널리 알려진 것이 탄소나노튜브 이다.
탄소나노튜브는 1991년 일본전기회사(NEC) 부설 연구소의 이지마 스미오 박사가 전기방전법을 사용하여 흑연의 음극상에 형성시킨 탄소덩어리를 분석하는 과정에서 발견된 것이다.
탄소나노튜브는 형태는 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있으며, 관의 지름이 수∼수십 나노미터에 불과하여 탄소나노튜브라고 일컬어지게 되었다.
탄소나노튜브가 발견된 이래 이 소재에 대한 여러 가지 물리화학적 특성이 발견되어 있다.
이러한 탄소나노튜브의 특성으로서 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다. 탄소섬유는 1％만 변형시켜도 끊어지는 반면 탄소나노튜브는 15％가 변형되어도 견딜 수 있다.
이 물질이 발견된 이후 과학자들은 합성과 응용에 심혈을 기울여왔는데, 반도체와 평판 디스플레이, 배터리, 초강력 섬유, 생체 센서, 텔레비전 브라운관 등 탄소나노튜브를 이용한 장치가 수없이 개발되고 있으며, 나노 크기의 물질을 집어 옮길 수 있는 나노집게로도 활용되고 있다.
본 발명은 탄소와 질소를 주재료로 하는 나노 크기 이하의 기공을 지니는 C1-xNx 나노튜브 및 이의 제조방법을 나타낸다.
특히 본 발명의 C1-xNx 나노튜브 제조시 불순물을 첨가하여 나노 크기 이하의 기공의 양을 조절할 수 있는 C1-xNx 나노튜브를 얻을 수 있다.
본 발명의 우리가 원하는 나노크기의 기공을 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브는 실제 금속 분산 시 일반 카본나노튜브에 비해 같은 조건에서 더욱 고르고 작게 금속이 분산되는 특성을 가지고 있었으며 구조전체에 존재하는 나노크기의 기공은 가스의 흡착에너지를 크게 하여(Han et al., Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 213113) 가스검출 센서 물질로도 응용이 가능하다.
한편 본 발명과 관련된 종래기술로서 엑스. 마(X. Ma, Appl. Phys. Lett 75(20), (1999) 3105)나 지. 와이. 장(G. Y. Zhang, Journal of Applied Physics, 91(11), (2002) 9324) 등이 발표한 결과는 본 발명과 비슷한 구조인 C1-XNX 나노튜브를 제조한 결과를 보이고 있다.
그러나 본 발명의 나노 크기 이하의 기공을 가지는 C1-XNX 나노튜브와 같이 엑스. 마 또는 지. 와이. 장이 발표한 결과의 나노튜브에 나노 크기 이하의 기공이 존재하는지 알 수 없으며 본 발명과 같이 C1-XNX 나노튜브에 대하여 나노 크기 이하의 기공의 크기와 양을 조절하는 내용에 대해서는 알려져 있지 않다.
본 발명자들은 플라즈마 화학기상증착법(plasma enhanced CVD)으로 제조한 C1-XNX 나노튜브가 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 것을 발견하였고, 이러한 나노기공의 양, 크기를 조절할 수 있는 기술을 발명하게 되었다.
따라서 본 발명은 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브의 제조방법 제공을 다른 목적으로 한다.
한편, 본 발명은 1nm 이하의 크기를 지니는 기공을 나노튜브 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브 제조시, 1nm 이하의 크기를 지니는 기공의 크기와 양을 조절하는 방법을 또 다른 목적으로 한다.
상기에서 언급한 본 발명은 금속촉매 존재하에서 탄화수소가스와 질소가스를 플라즈마 화학기상증착법(plasma CVD)으로 반응시켜 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 제조할 수 있다. 상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
본 발명에서 금속촉매는 C1-xNx 나노튜브 생성시 촉매 역할을 하여 탄화수소가스와 질소가스가 촉매반응에 인해 성장하여 C1-xNx 나노튜브를 얻을 수 있다.
금속촉매는 C1-xNx 나노튜브를 형성시 촉매 반응을 실시할 수 있는 것이라면 어떠한 금속이라도 사용할 수 있다.
금속촉매의 일예로서 금속은 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 금속이 포함된 금속화합물 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
금속촉매는 시중에서 상품화되어 있는 것을 사용할 수 있으며, 직접 제조하여 사용할 수 있다.
금속촉매는 기판에 금속층을 증착하고, 이 금속층을 플라즈마처리하여 금속 촉매 입자를 형성할 수 있다.
기판은 실리콘 기판(Si substrate), 실리콘산화막이 형성된 실리콘 기판(SiO2/Si substrate), 알루미나 기판, 유리 기판 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
기판에 금속층은 금속촉매 입자의 크기에 맞추어 증착방법을 조절하여 기판에 증착되는 금속층의 두께를 조절할 수 있다.
기판에 금속층 증착의 일예로서 마그네트론 RF 스퍼터링(magnetron RF sputting), 플라즈마 증착법(plasma CVD method)을 사용하여 금속층을 5∼10nm 두께로 증착할 수 있다. 이때 플라즈마 증착법은 발생원으로서 마이크로웨이브(microwave), RF, 또는 DC 파워 소스(DC power source)를 사용할 수 있다.
마그네트론 RF 스퍼터링 방법을 이용하여 기판에 금속층을 소정의 두께로 증착한 후 질소 플라즈마(Nitrogen plasma) 처리를 실시하여 기판의 금속층을 금속촉매 입자로 형성할 수 있다. 이때 질소 플라즈마 처리는 200∼1,500W의 세기로 10초∼10분 동안 실시할 수 있다.
본 발명에서 금속촉매 존재하에 반응가스로서 탄화수소가스와 질소가스를 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 나노튜브를 성장시킬 수 있다.
이때 탄화수소가스와 질소가스는 금속촉매 존재하에서 탄화수소가스 10∼90％, 질소가스 10∼90％가 되도록 하여 반응시킬 수 있다.
상기에서 탄화수소가스와 질소가스는 각각 개별적으로 금속촉매에 공급하여 금속촉매 존재하에서 반응시 탄화수소가스와 질소가스의 전체 가스중에서 탄화수소가스 10∼90％, 질소가스 10∼90％가 되도록 금속촉매에 공급할 수 있다.
상기에서 금속촉매 입자 존재하에 탄화수소가스와 질소가스를 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 성장시킬 수 있다.
상기에서 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브 제조의 일예로서 기판에 형성된 금속촉매 입자에 탄화수소가스 10∼90sccm, 질소가스 10∼90sccm을 공급하고, 5∼30토르(torr)의 압력, 350∼1100℃의 온도에서 1∼60분 동안 50∼1500W의 플라즈마 화학기상증착법으로 직경이 5∼10Å인 기공을 지니는 나노튜브를 성장시킬 수 있다.
한편 본 발명은 상기에서 제조한 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 적용한 가스검출센서를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 적용한 나노필터를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 적용한 수소저장매체를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 나노크기 이하의 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브를 적용한 연료전지용 촉매담지체를 포함한다.
본 발명은 금속촉매 존재하에 탄화수소가스, 질소가스 및 산소가스를 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 C1-xNx 나노튜브의 기공 크기와 기공의 양을 조절하는 방법을 포함한다. 상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
상기에서 금속촉매 존재하에 탄화수소가스 9∼90％, 질소가스 10∼90％, 산소가스 1∼50％가 되도록 반응가스를 공급하고 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 C1-xNx 나노튜브 제조시 C1-xNx 나노튜브의 기공 크기와 기공의 양을 조절할 수 있다. 이때 C1-xNx 나노튜브내의 기공은 직경이 5∼10Å이 되도록 형성할 수 있다.
본 발명은 금속촉매 존재하에 반응가스로서 탄화수소가스 9∼89％, 질소가스 10∼90％, 산소가스 1∼50％를 플라즈마 화학기살증착법으로 반응시켜 C1-xNx 나노튜브의 기공 크기와 기공의 양을 조절할 수 있다. 이때 상기의 반응조건으로 5∼30토르(torr)의 압력, 350∼1100℃의 온도에서 1∼60분 동안 50∼1500W의 플라즈마 화학기상증착법을 실시할 수 있다.
본 발명의 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브 제조시 반응가스의 하나로 사용할 수 있는 탄화수소가스는 탄소수가 1∼10인 탄화수소가스를 사용할 수 있다.
상기에서 탄화수소가스의 일예로 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 아세틸렌 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기에서 산소가스는 질소가스의 농도를 낮추어 C1-xNx 나노튜브에서 기공의 크기와 양을 조절하는 역할을 하며, 이때 산소가스 대신 수소가스를 사용하여 C1-xNx 나노튜브의 기공 크기와 기공의 양을 조절할 수 있다.
한편 본 발명은 상기에서 제조한 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브를 적용한 가스검출센서를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브를 적용한 나노필터를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브를 적용한 수소저장매체를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제조한 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브를 적용한 연료전지용 촉매담지체를 포함한다.
본 발명은 나노크기 이하의 기공이 형성된 C1-xNx 나노튜브를 포함한다.
본 발명의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
본 발명의 나노크기 이하의 기공이 형성된 C1-xNx 나노튜브는 직경이 5∼10Å인 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브 이다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
마그네트론 RF 스퍼터링(magnetron rf sputtering)방법으로 C1-XNX 나노튜브 성장용 촉매(catalyst)를 제조하였다.
이때 기판은 SiO2/Si 기판을 사용하였으며, 증착온도를 200℃로 하고, 압력은 아르곤(Ar) 분위기로 15토르(Torr)에서 코발트(Co)를 증착하였다. 증착시 RF 파워(RF power)는 100W로 하였고 기판 위의 코발트 증착두께는 7nm로 하였다.
상기에서 기판에 증착시킨 코발트 층(Co layer)을 촉매 입자(catalyst particle)로 형성시키기 위하여 마이크로웨이프 화학기상증착법(Microwave enhanced CVD) 장비 내에서 750W의 마이크로웨이프 파워(microwave power)로 1분간 플라즈마(plasma) 처리를 행하였다.
기판에 코발트 입자가 형성되면 챔버(chamber)내에 코발트 입자가 형성된 기판을 놓고 15％의 메탄(CH4), 85％의 질소(N2)를 각각 챔버내에 공급하고 플라즈마 반응을 실시하여 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)를 제조하였다.
이때 챔버내의 온도는 850℃, 압력은 21토르(Torr)으로 유지하였으며 플라즈 마 반응시 마이크로웨이브 파워는 800W으로 20분간 실시하였다.
<실시예 2>
마그네트론 RF 스퍼터링 방법으로 C1-XNX 나노튜브 성장용 촉매를 제조하였다.
이때 기판은 SiO2/Si 기판을 사용하였으며, 증착온도를 200℃로 하고, 압력은 아르곤(Ar) 분위기로 15토르(Torr)에서 코발트(Co)를 증착하였다. 증착시 RF 파워(RF power)는 100W로 하였고 기판 위의 코발트 증착두께는 7nm로 하였다.
상기에서 기판에 증착시킨 코발트 층을 촉매 입자로 형성시키기 위하여 마이크로웨이프 화학기상증착법 장비 내에서 750W의 마이크로웨이프 파워로 1분간 플라즈마 처리를 행하였다.
기판에 코발트 입자가 형성되면 챔버(chamber)내에 코발트 입자가 형성된 기판을 놓고 15％의 메탄(CH4), 81％의 질소(N2), 산소 4％를 각각 챔버내에 공급하고 플라즈마 반응을 실시하여 기공 크기와 기공이 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)를 제조하였다.
이때 챔버내의 온도는 850℃, 압력은 21토르(Torr)으로 유지하였으며 플라즈마 반응시 마이크로웨이브 파워는 800W으로 20분간 실시하였다.
<시험예 1>
상기 실시예 1의 방법으로 나노튜브를 제조한바, 기공크기가 6Å인 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)를 얻었고 이의 사진을 도 1에 나타내었다.
도 1에서 나노튜브들이 수직으로 잘 배향되어 성장한 것을 확인할 수 있다.
<시험예 2>
4mM의 니켈 아세테이트(Ni acetate)가 용해되어 있는 에탄올 용액을 일반 탄소나노튜브의 표면과 상기 실시예 1의 방법으로 제조한 기공크기가 6Å인 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 표면에 각각 분산시킨 후 이들의 전자현미경 사진을 도 2와 도 3에 나타내었다.
도 2와 도 3은 Ni을 분산시키는 조건이 같지만 도 2에서 일반 카본나노튜브에 분산된 Ni에 비해 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)에 분산된 Ni이 더 고르게 분산되었으며 또한 분산된 Ni의 크기가 더 작은 것을 확인할 수 있다.
<시험예 3>
본 발명에서 제조한 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)가 1nm 이하 크기의 기공을 가지는지와 그 기공의 크기가 변하는 것을 확인하기 위하여 BJH Pore size distribution 측정을 행하였다. 실험을 행한 장비는 Quantachrome 사의 Autosorb- 3B 장비를 사용하여 분석하였으며 흡착 가스(gas)는 질소(N2)를 사용하였다.
도 4는 발명의 실시예 1에서 제조한 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 BJH adsorption linear plot을 나타내고 있으며, 도 4에서 6Å의 기공(pore) 크기에서 큰 피크(peak)를 관찰할 수 있었다.
<시험예 4>
본 발명에서 제조한 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)가 1nm 이하 크기의 기공을 가지는지와 그 기공의 크기가 변하는 것을 확인하기 위하여 BJH Pore size distribution 측정을 행하였다. 실험을 행한 장비는 Quantachrome 사의 Autosorb-3B 장비를 사용하여 분석하였으며 흡착 가스(gas)는 질소(N2)를 사용하였다.
도 5는 나노 기공의 양을 조절하기 위하여 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2) 성장시 4％의 O2를 첨가하여 성장시킨 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 시편(실시예 2)에 대한 BJH adsorption linear plot을 O2를 첨가하지 않고 성장시킨 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 시편(실시예 1)과 비교하여 나타내었다.
도 6은 O2를 첨가시켜 제조한 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)(실시예 2)와 O2를 첨가시키지 않고 제조한 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)(실시예 1)의 BJH adsorption pore volume plot을 나타내고 있다. 5∼10Å의 범위에서 5.5∼8Å 사이 에 O2를 첨가하여 성장시킨 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 기공(pore) 부피가 O2를 첨가하지 않고 성장시킨 C1-xNx 나노튜브(x는 0.001∼0.2)의 기공 부피에 비해 증가한 것을 확인할 수 있으며 또한 7.5Å의 기공크기를 가지는 새로운 기공이 형성되었음을 확인할 수 있었다.
즉, 탄화수소가스와 질소가스를 촉매금속 존재하에서 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 C1-XNX 나노튜브 제조시 탄화수소가스와 질소가스 이외에 산소가스를 첨가함으로써 C1-XNX 나노튜브에 형성된 기공의 크기와 양을 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 실시예 및 시험예의 결과에서처럼 본 발명은 원하는 나노크기의 이하의 기공을 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브를 얻을 수 있으며, 본 발명의 나노크기의 이하의 기공을 구조전체에 가지는 C1-XNX 나노튜브는 실제 금속 분산 시 일반 카본나 노튜브에 비해 같은 조건에서 더욱 고르고 작게 금속이 분산되는 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
본 발명은 C1-xNx 나노튜브 구조전체에 존재하는 나노크기의 기공에 의해 가스의 흡착에너지를 크게 하여 가스검출 센서, 나노필터, 연료전지용 촉매의 담체, 수소저장매체 이외에 많은 응용분야에 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 기공의 크기와 기공의 양이 조절된 C1-xNx 나노튜브를 가스검출 센서, 나노필터, 연료전지용 촉매의 담체, 수소저장매체 이외에 많은 응용분야에 적용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 직경이 5∼10Å인 기공을 가지는 C1-xNx 나노튜브.
    상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
  2. 삭제
  3. 금속촉매 존재하에 탄화수소가스와 질소가스를 반응시켜 직경이 5∼10Å인 기공을 지니는 C1-xNx 나노튜브의 제조방법.
    상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
  4. 제3항에 있어서, 탄화수소가스 10∼90％, 질소가스 10∼90％를 금속촉매 존재하에 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시켜 나노튜브를 성장시킴을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 금속촉매는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 금속이 포함된 금속화합물 중에서 선택된 어느 하나 임을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제3항에 있어서, 탄화수소가스는 탄소수가 1∼10인 탄화수소가스 임을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 삭제
  8. 금속촉매 존재하에 탄화수소가스, 질소가스, 산소가스를 반응시켜 C1-xNx 나노튜브의 기공 크기와 기공의 양을 조절하는 방법.
    상기의 C1-xNx 나노튜브에서 x는 0.001∼0.2이다.
  9. 제8항에 있어서, 탄화수소가스 9∼89％, 질소가스 10∼90％, 산소가스 1∼50％를 금속촉매 존재하에 플라즈마 화학기상증착법으로 반응시키는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 산소가스 대신 수소가스를 첨가하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 조절방법.
KR1020050129888A 2005-12-26 2005-12-26 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법 Expired - Fee Related KR100801192B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050129888A KR100801192B1 (ko) 2005-12-26 2005-12-26 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050129888A KR100801192B1 (ko) 2005-12-26 2005-12-26 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070068126A KR20070068126A (ko) 2007-06-29
KR100801192B1 true KR100801192B1 (ko) 2008-02-11

Family

ID=38366619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050129888A Expired - Fee Related KR100801192B1 (ko) 2005-12-26 2005-12-26 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100801192B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9181091B2 (en) 2009-12-08 2015-11-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Porous nanostructure and method of manufacturing the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100794386B1 (ko) * 2006-10-31 2008-01-15 한국과학기술원 질소를 매개로 한 전이금속-탄소나노튜브 혼성재료의제조방법
KR100947832B1 (ko) * 2009-06-05 2010-03-18 한국과학기술원 마그네타이트 나노입자와 카본나이트라이드 나노튜브의 혼성체의 제조방법
KR101408136B1 (ko) * 2012-10-26 2014-06-17 한국과학기술연구원 나노 다공성 물질의 제조방법 및 나노 다공성 물질
CN105236364A (zh) * 2015-08-27 2016-01-13 常州大学 一种管状氮化碳的制备方法
CN109317176A (zh) * 2018-09-20 2019-02-12 吉林大学 一种Fe(Ⅲ)修饰的氮化碳纳米片及其在光催化固氮中的应用
CN115301267A (zh) * 2021-09-08 2022-11-08 南京工业大学 一种适用于可见光催化的多孔管状氮化碳催化剂及其制备方法和应用
CN118579726B (zh) * 2024-08-07 2024-11-19 上海超高环保科技股份有限公司 一种氮化碳纳米管复合储氢材料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6346303B1 (en) 1999-01-11 2002-02-12 Han-Chang Shih Process for synthesizing one-dimensional nanosubstances by electron cyclotron resonance chemical vapor deposition
JP2004210564A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 National Institute For Materials Science 表層が窒化ホウ素で被覆されたホウ素・炭素・窒素からなるナノチューブとその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6346303B1 (en) 1999-01-11 2002-02-12 Han-Chang Shih Process for synthesizing one-dimensional nanosubstances by electron cyclotron resonance chemical vapor deposition
JP2004210564A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 National Institute For Materials Science 表層が窒化ホウ素で被覆されたホウ素・炭素・窒素からなるナノチューブとその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9181091B2 (en) 2009-12-08 2015-11-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Porous nanostructure and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070068126A (ko) 2007-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7563425B2 (en) Carbonnitride nanotubes with nano-sized pores on their stems, their preparation method and control method of size and quantity of pore thereof
Wang et al. Facile growth of vertically-aligned graphene nanosheets via thermal CVD: The experimental and theoretical investigations
Xie et al. Carbon nanotube arrays
CN101966987B (zh) 具有负电子亲和势的分形石墨烯材料及其制备方法和应用
US20110097631A1 (en) Organic/inorganic composite comprising three-dimensional carbon nanotube networks, method for preparing the organic/inorganic composite and electronic device using the organic/inorganic composite
Soin et al. Sputter deposition of highly dispersed platinum nanoparticles on carbon nanotube arrays for fuel cell electrode material
CN103303904B (zh) 非金属氧化硅为催化剂优先生长金属性单壁碳纳米管方法
Thapa et al. Direct growth of vertically aligned carbon nanotubes on stainless steel by plasma enhanced chemical vapor deposition
Govindaraj et al. Organometallic precursor route to carbon nanotubes
Chang et al. Iron and cobalt silicide catalysts-assisted carbon nanostructures on the patterned Si substrates
Chen et al. Low-temperature synthesis multiwalled carbon nanotubes by microwave plasma chemical vapor deposition using CH4–CO2 gas mixture
WO2010147191A1 (ja) カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
Yuan et al. Direct growth of vertically well-aligned carbon nanotube arrays on atomic layer deposition of ZnO films
KR100801192B1 (ko) 나노크기 이하의 기공을 가지는 카본나이트라이드나노튜브, 이의 제조방법 및 카본나이트라이드 나노튜브의기공 크기와 양을 조절하는 방법
Huang et al. Nanostructures of mixed-phase boron nitride via biased microwave plasma-assisted CVD
Dong et al. Effects of hydrogen on the formation of aligned carbon nanotubes by chemical vapor deposition
CN111943172A (zh) 一种金属丝辅助化学气相沉积制备碳纳米管阵列的方法
US10336618B1 (en) Apparatus and method for synthesizing vertically aligned carbon nanotubes
Mammana et al. Field emission properties of porous diamond-like films produced by chemical vapor deposition
Maruyama Carbon nanotube growth mechanisms
CN116024545B (zh) 一种单晶β-氧化镓纳米片的制备方法
US11236419B2 (en) Multilayer stack for the growth of carbon nanotubes by chemical vapor deposition
Grimm et al. Catalytic decomposition of n-heptane for the growth of high quality single wall carbon nanotubes
JP2007063034A (ja) 線状炭素材料の製造方法及び機能デバイスの製造方法
CN104785777A (zh) 制备碳纳米管/石墨包覆的铁纳米颗粒的复合物的一种方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

AMND Amendment
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

AMND Amendment
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

St.27 status event code: N-2-6-B10-B15-exm-PE0601

AMND Amendment
E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

J201 Request for trial against refusal decision
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PJ0201 Trial against decision of rejection

St.27 status event code: A-3-3-V10-V11-apl-PJ0201

PB0901 Examination by re-examination before a trial

St.27 status event code: A-6-3-E10-E12-rex-PB0901

B701 Decision to grant
PB0701 Decision of registration after re-examination before a trial

St.27 status event code: A-3-4-F10-F13-rex-PB0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130108

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131231

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151229

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 10

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 10

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 11

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 12

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 12

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20200130

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20200130

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000