금속-CNT 나노 복합재 제조방법 및 이를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법
Method for manufacturing metal-CNT nanocomposite and manufacturing method for water electrolysis catalyst electrode comprising the same
특허 요약
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 습식법을 사용하지 않고, 수전해 촉매 또는 리튬이온 배터리 전극 소재로도 활용이 가능한 금속-CNT(탄소나노튜브) 나노 복합재 제조방법을 제공하고, 물 전기분해 촉매로서 우수한 성능을 가지는 금속-CNT를 포함하는 수전해 촉매 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마 제트에 캐리어 가스를 이용하여 금속 및 CNT를 각각 주입하고, 금속을 기화시켜 CNT에 증착시키는 단계; 및 상기 금속이 증착된 CNT를 냉각하여 금속-CNT 나노 복합재를 회수하는 단계;를 포함하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법이다.
청구항
번호청구항
1

삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계;상기 플라즈마 제트에 캐리어 가스를 이용하여 금속 및 CNT를 각각 주입하고, 금속을 기화시켜 CNT에 증착시키는 단계; 및상기 금속이 증착된 CNT를 냉각하여 금속-CNT 나노 복합재를 회수하는 단계;를 포함하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 금속 및 CNT의 몰비는 1~3:1인 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

3

제1항에 있어서,상기 금속은 구리 또는 니켈인 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 CNT의 직경은 1~30 nm이고, 길이는 20 ㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

5

제1항에 있어서,상기 금속은 38 L/min의 아르곤 가스와 주입되고, 상기 CNT는 555 L/min의 아르곤 가스와 주입되는 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

6

제1항에 있어서,상기 금속-CNT 나노 복합재는 상기 금속이 상기 CNT의 표면에 증착된 형태인 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재 제조방법.

7

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 금속-CNT 나노 복합재.

8

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 금속-CNT 나노 복합재를 제조하는 단계; 및상기 금속-CNT 나노 복합재를 전극에 코팅하는 단계;를 포함하는 금속-CNT 나노 복합재를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법.

9

제8항에 있어서,상기 금속-CNT 나노 복합재를 전극에 코팅하는 단계는,금속-CNT 나노 복합재가 포함된 촉매 잉크를 제조하는 단계; 및상기 촉매 잉크를 전극에 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법.

10

제9항에 있어서,상기 촉매 잉크를 제조하는 단계는,금속-CNT 나노 복합재, 프로판올, 탈이온수 및 나피온(Nafion)를 혼합하는 혼합물 제조 단계; 및 상기 혼합물을 50~70분 동안 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속-CNT 나노 복합재를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법.

11

제8항에 있어서,상기 전극에 코팅된 금속-CNT 나노 복합재의 코팅양은,상기 전극 표면 cm2당 1~1.5 mg인 것을 특징으로 하는,금속-CNT 나노 복합재를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법.

12

제8항에 따른 제조방법으로 제조된 금속-CNT 나노 복합재를 포함하는 수전해 촉매전극.