• 세라미스트
• /
• 제22권3호
• /
• pp.243-255
• /
• 2019

Graphene, a two-dimensional material with a single atomic layer, has recently become a major research focus in various applications such as electronic devices, sensors, energy storage, catalysts, and adsorbents, because of its large theoretical surface area, excellent electrical conductivity, outstanding chemical stability, and good mechanical properties. Recently, 3D nanoporous graphene structures have received tremendous attention to expand the application of 2D graphene. Here, we overview the synthesis of 3D nanoporous graphene network structure with two-dimensional graphite oxide sheets, the control of porous parameters such as specific surface area, pore volume and pore size etc, and the modification of electronic structure by heteroatom doping along with its various applications. The 3D nanoporous graphene shows superior performance in diverse applications as a promising key material. Consequently, 3D nanoporous graphene can lead the future for advanced nanotechnology.

• 공업화학
• /
• 제32권2호
• /
• pp.157-162
• /
• 2021

본 연구에서는 1축 extruder를 원사 압출 장비로 사용하여 재활용 폴리프로필렌(rPP)으로 3D 프린터용 원사를 제조하였고, 전기화학적 박리 그래핀을 rPP 대비 10, 20 wt%로 첨가하여 그래핀 복합체 원사를 제조하였다. 전기화학적 박리그래핀은 그 분산도가 우수하여 균일한 rPP/그래핀 복합체 원사 제조를 가능하게 하였다. 그래핀의 함량이 증가할수록 열분해 속도 등 열적 성능이 향상되었다. 기계적 물성 또한 rPP 대비 그래핀 함량이 10 wt%일 때 증가하였는데, 20 wt%에서는 오히려 기계적 물성이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 제조한 원사들을 사용하여 상용 3D 프린터를 통해 3D 성형체를 성공적으로 제조할 수 있었으며, 폐플라스틱을 재활용하여 제조하였기 때문에 환경적, 경제적으로 이점을 가질 것으로 기대된다.

• 공업화학
• /
• 제26권5호
• /
• pp.521-525
• /
• 2015

2차원 구조와 우수한 물성을 지닌 그래핀 기반의 전극 재료들은 슈퍼커패시터에 많이 응용되어 왔다. 특히 3차원 구조의 그래핀 소재들은 전극 제조에 매우 중요한데 이는 3차원 구조가 넓은 표면적, 효과적이고 빠른 전기 및 이온 전달, 우수한 기계적 물성을 제공하기 때문이다. 최근에는 3차원 하이브리드 구조를 가지는 그래핀/금속 산화물 재료들이 슈퍼커패시터의 에너지와 파워 밀도를 동시에 증가시키고자 개발되어 왔다. 본 논문은 그래핀과 금속 산화물로 이루어진 3차원 나노복합체의 최근 연구 경향을 논하고자 한다. 3차원 나노복합체의 제조와 구조 및 이를 이용한 슈 퍼커패시터의 응용을 다룬다.

• 공업화학
• /
• 제30권1호
• /
• pp.23-28
• /
• 2019

탄소 실의 표면에 코팅 된 3차원 다공성 그래핀으로 구성된 슈퍼커패시터 케이블 소자를 보고하고자 한다. 그래핀의 3D 다공성 구조는 그래핀옥사이드로 코팅된 탄소 실을 사용하여 마이크로웨이브 활성화 방법에 의해 제작하였다. 마이크로파 조사의 사용은 환원제 없이 그래핀옥사이드를 환원된 그래핀옥사이드로 전환시키고 그래핀 시트를 박리 및 다공성 그래핀 시트로 활성화시켰다. 두 개의 와이어 전극을 고분자 겔 전해질과 결합하여 성공적으로 케이블 구조 형태의 슈퍼커패시터 소자를 제작하였다. 슈퍼커패시터 케이블은 매우 유연하기 때문에 다양한 형태의 장치로 변형될 수 있고 섬유 품목으로 통합될 수 있다. 주사 속도 10 mV/s에서 38.1 mF/cm의 높은 정전용량이 얻어졌다. 이용량은 500 mV/s에서 원래 값의 88%를 유지하였다. 장수명특성은 구부러진 형태에서도 10,000회 동안 충전/방전 과정을 반복함으로써 96.5%의 높은 정전용량 유지율을 증명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권3호
• /
• pp.404-409
• /
• 2018

나노사이즈의 유기물과 무기물을 조합하여 계층적인 크기의 기공을 가지는 촉매의 개발은 서로 다른 특징을 갖는 물질의 구조제어를 통한 반응물의 이동 통로를 만들어 주어 다양한 촉매에 적용 될 수 있다. 본 연구에서는 계층적 크기의 기공을 가지기 때문에 PET 글리콜리시스에서 우수한 촉매 활성을 보일 수 있는 코발트 옥사이드/그래핀 3D 젤을 수열합성법에 의하여 제조하였다. 코발트 옥사이드와 그래핀 시트의 상호작용에 의하여 3D 젤을 얻었고, 다양한 크기의 기공 구조는 넓은 활성 면적을 주어 코발트 옥사이드의 효과적인 촉매반응을 가능하게 하였다. 촉매로 사용하였을 때 코발트와 그래핀의 시너지 효과는 제조한 물질의 구조적 장점을 가지도록 하였고, 제조한 물질을 PET 분해반응의 BHET의 높은 전환률(97.5%), 빠른 PET 분해속도(94.5%, 60 min), 반응 안정성(93.1%, 18회 재사용) 등 우수한 촉매 활성능을 보였다.

• Carbon letters
• /
• 제28권
• /
• pp.1-8
• /
• 2018

Graphene is a single atomic layer of carbon atoms, and has exceptional electrical, mechanical, and optical characteristics. It has been broadly utilized in the fields of material science, physics, chemistry, device fabrication, information, and biology. In this review paper, we briefly investigate the ideas, structure, characteristics, and fabrication techniques for graphene applications in lithium ion batteries (LIBs). In LIBs, a constant three-dimensional (3D) conductive system can adequately enhance the transportation of electrons and ions of the electrode material. The use of 3D graphene and graphene-expansion electrode materials can significantly upgrade LIBs characteristics to give higher electric conductivity, greater capacity, and good stability. This review demonstrates several recent advances in graphene-containing LIB electrode materials, and addresses probable trends into the future.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.297-308
• /
• 2017

By using electron beam evaporation under appropriate conditions, we obtained graphene intercalated sheets on Si(111) with an average crystallite size less than 11nm. The formation of such nanocrystalline graphene was found as a time-dependent function of carbon deposition at a substrate temperature of $1000^{\circ}C$. The structural and electronic properties as well as the surface morphology of such produced materials have been confirmed by reflection high energy electron diffraction, Auger electron spectroscopy, X-ray photoemission spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy.

• Carbon letters
• /
• 제22권
• /
• pp.1-13
• /
• 2017

Porous materials play a vital role in science and technology. The ability to control their pore structures at the atomic, molecular, and nanometer scales enable interactions with atoms, ions and molecules to occur throughout the bulk of the material, for practical applications. Three-dimensional (3D) porous carbon-based materials (e.g., graphene aerogels/hydrogels, sponges and foams) made of graphene or graphene oxide-based networks have attracted considerable attention because they offer low density, high porosity, large surface area, excellent electrical conductivity and stable mechanical properties. Water pollution and associated environmental issues have become a hot topic in recent years. Rapid industrialization has led to a massive increase in the amount of wastewater that industries discharge into the environment. Water pollution is caused by oil spills, heavy metals, dyes, and organic compounds released by industry, as well as via unpredictable accidents. In addition, water pollution is also caused by radionuclides released by nuclear disasters or leakage. This review presents an overview of the state-of-the-art synthesis methodologies of 3D porous graphene materials and highlights their synthesis for environmental applications. The various synthetic methods used to prepare these 3D materials are discussed, particularly template-free self-assembly methods, and template-directed methods. Some key results are summarized, where 3D graphene materials have been used for the adsorption of dyes, heavy metals, and radioactive materials from polluted environments.

• 센서학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.201-204
• /
• 2020

In this study, we fabricated and evaluated graphene composite based 3D scaffolds and planar films. The hybrid composite was prepared by mixing a calculated amount of graphene nanopowder and polydimethylsiloxane in tetrahydrofuran solution. The hybrid composite is easy to manufacture into various forms using direct printing technology or a pressing method. A 3D scaffold structure was prepared at ambient temperature with a flow rate of 240 mm/min. The nozzle pressure was maintained at 350 kPa by adjusting the viscosity of the composite material. The planar film was prepared at different thicknesses using a roll-to-roll equipment. The prepared hybrid nanocomposites were evaluated to investigate their electrical properties according to temperature and mechanical deformation. The obtained results were consistent with each other. Therefore, it can be used effectively as sensors through shape definition.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제30권12호
• /
• pp.3045-3048
• /
• 2009

Graphene sheets formed by the reaction of carbon monoxide (CO) with aluminum sulfide ($Al_2S_3$) at reaction temperatures ${\leq}$ 800 $^{\circ}$ were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The graphene sheets, formed as CO was reduced to gaseous carbon by the reaction with $Al_2S_3$, in the temperature range 800 - 1100 $^{circ}C$, did not exhibit their characteristic XRD peaks because of the small number of graphene layers and/or low crystallinity of graphene sheets. Raman spectra of graphene sheets showed that the intensity ratio of the D band to the G band decreased and the 2D band was shifted to higher frequencies with increasing reaction temperature, indicating that the number of graphene layers increased with increasing reaction temperature.