Optical properties and application for nanocomposites of exfoliated graphene and MoS2 flakes using the intercalation compound method = 층간 화합물 방법을 통하여 제조된 그래핀과 이황화 몰리브데늄의 나노복합재료 응용 및 광 특성 연구

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 569
  • Download : 0
그래핀은 탄소 단원자 층으로 벌집구조로 구성되어 있다. 그래핀탄소와 탄소가 0.142 nm이다. 특히 그래핀은 상대적 질량이 없어 평균 자유 이동 거리가 크고 높은 전자 이동도를 가지고 있다. 또한 그래핀은 높은 기계적 강도와 우수한 열적, 화학적 안정성을 지니고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 그래핀은 여전히 그래핀과 그래핀 층간 사이에 강한 반데르 발스 힘과 넓은 표면적으로 인해 서로 뭉쳐져 응용에 큰 제약을 받고 있다. 더욱이 그래핀 박리는 기계적으로 박리하는 경우 생산성에 제약이 있고, 기판에 증착하거나 합성하는 경우는 고온이며 특정한 장비를 필요한 단점을 가지고 있다. 따라서 간단하면서 대량생산이 가능한 박리법이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 다른 계면활성제나 기능기화 없이 유기 용매에 안정적으로 박리와 분산이 가능한 간단하면서 가격이 저렴한 방법을 통해 고품질의 그래핀을 제조하는 방법을 제안하였다. 즉 KCl-NaCl-ZnCl2 의 염을 사용하여 층간 화합물을 만들고 이를 XRD와 XPS를 통해 확인하였고, 피리딘 유기용매를 통해 박리를 진행하였다. 분석결과 화학적 조성 및 morphology 분석을 통해 손상없이 그 고유한 특성을 잘 유지하고 있음을 확인하였다. 또한 이러한 고품질 그래핀을 적용하여 midified langmuir blodgett 방법으로 투명 전극을 제조하여 투명도 ~75%에서 ~ 930 Ω/□ 라는 우수한 특성을 확인하였다. 즉 전체적으로 1g 이상의 경제적이면 대량생산을 할 수 있는 고품질 그래핀을 제조할 수 있었다. 그러나 고 품질의 그래핀의 경우 염과 유기용매를 제거할 경우 기능기화가 되어있지 않아 서로 응집되기 때문에 기능기화가 필요하다. 그래핀은 강한 시그마 결합으로 인해 높은 ~1Ta에 가까운 높은 기계적 물성과 ~5,000 W/mK에 가까운 높은 열전도도 특성을 보인다. 이러한 고유한 그래핀 특성을 유지하면서 polymer내에 고르게 분산을 시키면 복합체 응용에 큰 효과를 보일 수 있다. 따라서 그래핀의 고유한 특성을 유지하기 위해 Pyrenebutyric acid (PBA) 비공유 기능기화를 진행하였고 이를 이용하여 에폭시 복합체를 제조하였다. 우선 기능기화를 바탕으로 유기 용매 및 polarity가 높은 용매에서도 분산특성을 확인할 수 있었으며, 다양한 응용을 가능케 하였다. 이러한 우수한 특성을 가지는 그래핀을 기능기화를 통해 에폭시 레진에 고르게 분산을 시켜 ~ 1.03GPa의 높은 기계적 강도와 10wt% 적용 시 1.53W/mK의 높은 열전도도 특성을 확인할 수 있었다. 그래핀은 우수한 기계적, 전기적 및 열적 특성을 가져 다양한 분야에 응용을 진행하고 있지만, 밴드갭이 없어 광전자 소자에 응용이 제한적이다. 따라서 그래핀의 밴드갭을 열고자 연구자들이 많은 노력을 기울이고 있으며, 일반적으로 나노리본을 만들거나, 크기가 작은 그래핀 양자점을 만들어 응용을 하고 있다. 본 연구에서는 층간화합물을 통해 제조된 그래핀 양자점을 제조하여 응용하는 연구를 진행하였다. 그래핀 양자점은 발광특성을 조절할 수 있으며, 독성이 없으며, 광특성이 안정적이어서 새로운 발광 물질로 각광을 받고 있다...
Advisors
전석우researcherJeon, Seokwooresearcher
Description
한국과학기술원 :신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2015.2 ,[136 :]

Keywords

그래핀; 이황화몰리브덴; 그래핀 양자점; 복합체; 층간화합물; graphene; MoS2; graphene quantum dot; composite; intercalation compound

URI
http://hdl.handle.net/10203/206301
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=615636&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Ph.D.(박사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0