염석법을 이용한 비공유 기능기화된 그래핀 나노플레이트렛의 분리 공정 연구
Separation of Non-covalently Functionalized Graphene Nanoplatelets via Salting-out Process
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그래핀 나노플레이트렛(GNP)은 현시점에서 가장 산업화 적용에 가까운 그래핀으로 알려져 있다. 하지만 현재 GNP는 그 우수한 생산량에도 불구하고 응집현상과 물리화학적 불균질성으로 인해 복합재에서의 강화재로 사용되기에는 제한이 존재한다. 본 연구에서는 이러한 GNP의 문제 해결을 위해 산업화 레벨의 대량생산 공정으로 확장 가능한 비공유 기능기화공정을 이용하여 GNP를 기능기화하였다. 본 기능기화 공정은 저렴한 물질로 알려진 멜라민을 사용하여 GNP의 응집현상을 방지하는 동시에 극성 용매내에서의 분산성을 향상시켰다. 뿐만 아니라 기능기화된 GNP의 분산성의 차이를 이용한 염석법 공정을 적용, GNP를 크기 별로 정제하였다. 이처럼 본 연구는 언급한 기능기화와 분리 공정을 기반으로 하여 GNP의 복합소재/부품 산업 응용을 위한 전략을 제시하였다.
Abstract
Graphene nanoplatelets (GNP), one of the graphene derivatives is famous as the most proper candidate for industrial applications. However, current performance of GNPs as reinforcing filler in composites is limited by their agglomeration and physicochemical heterogeneity. Herein, an approach to produce non-covalently functionalized GNPs (F-GNPs) is reported which possesses potential to be extended as the industrial level of mass production. The one-step functionalization process uses melamine, a low-cost chemical, to prevent agglomeration and dispersion in polar solvents. Furthermore, a purification strategy called salting-out process based on differences in the dispersibility of the individual F-GNP flakes is reported to separate F-GNPs. The functionalization and separation process developed in this paper provides a strategy to use GNPs at the industrial level in composite applications.
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