[发明专利]封装了金属粒子的金属-碳纳米复合体及其制造方法

说明书

本发明的技术要旨在于提供一种封装了金属粒子的金属‑碳纳米复合体及其制造方法，其特征在于，包括：在有机溶剂中配置一对金属丝的步骤；以及，通过向上述金属丝加载双极脉冲直流电源而借助于等离子放电在上述金属丝中形成金属粒子并在上述有机溶剂中形成碳球，从而生成上述金属粒子被封装到上述碳球内部的金属‑碳纳米复合体的步骤。因为利用有机溶剂下的等离子的发生而不需要额外添加化学药剂并因此能够获得高纯度的金属‑碳纳米复合体，以及因为工程简单且收率较高而便于实现商用化。此外，还能够通过在碳球的内部封装金属粒子而防止金属粒子的氧化并借此维持其特性。

技术领域

本发明涉及一种封装了金属粒子的金属-碳纳米复合体及其制造方法，尤其涉及一种因为利用有机溶剂下的等离子的发生而不需要额外添加化学药剂并因此能够获得高纯度的金属-碳纳米复合体，以及因为工程简单且收率较高而便于实现商用化的封装了金属粒子的金属-碳纳米复合体及其制造方法。

背景技术

以碳为主要成分的原材料因为具有优秀的机械强度、热传导度、电传导度以及化学稳定性而能够被广泛应用于能源、环境以及电子原材料等诸多领域。如上所述的碳能够以多种不同的结构形成，最近发现的由石墨(graphite)等六角层(hexagonal layer)类碳构成的富勒烯(fullerene)以及碳纳米管(carbon nanotube，CNT)更是受到了极为广泛的关注。富勒烯是指石墨结构被连接成足球形状的分子，碳纳米管则是指石墨以纳米尺寸的直径圆形卷曲而形成的结构，能够根据石墨卷曲的角度以及结构呈现出金属或半导体的特性。如上苏搜狐的碳能够以多种不同的结构形成，而在如上所述的多种形态的结构中，碳纳米球(carbon nanospheres，CNSs)是一种能够适用于催化剂载体、锂离子电池的阳极、吸附剂、耐磨性材料、高强度复合材料以及新型环保模板等的重要的原材料之一。

但是，相对于仅利用碳的原材料，当使用性能得到进一步提升的原材料即在碳中包含金属的金属-碳纳米复合体时，金属粒子将有助于在场发射显示器、氢气储藏装置结合体、电极、超级电容器、电磁波屏蔽体、轻型高强度应用产品等方面表现出更加优异的性能。尤其是，当与碳结合的金属粒子为纳米尺寸时，将呈现出与现有的金属不同的金属物性，而最具代表性的物性变化为金属熔点的降低。如上所述的变化能够使金属-碳纳米复合体具有与现有的物质不同的物性，因此能够利用全新的原材料特征赋予丰富的应用性。为了制造出如上所述的金属-碳纳米复合体，在如“韩国专利厅公开专利第10-2008-0099907号，形成类钻石碳膜的方法”、“韩国专利厅公开专利第10-2013-0063718号，利用等离子-溶液系统的碳-金属纳米复合体的制造方法”、“韩国专利厅注册专利第10-1169355号，利用STEP法将碳材料封装到铝中的方法”等现有技术中，利用化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)、水热处理(hydrothermal treatment)、超声波处理(ultrasonictreatment)、等离子处理(plasma treatment)等技术进行金属-碳纳米复合体的合成。

尤其是，为了合成出外部有碳存在并在碳的内部封装了金属的的金属-碳纳米复合体，需要通过复杂的工程合成出纳米金属粒子之后再经过将其封装到碳内部的工程，才能够最终获取到金属-碳纳米复合体。即，因为工程本身需要多个工序(multi process)，因此会导致商用化困难以及单价上升等问题，而且因为在合成纳米金属粒子的过程中需要使用还原剂以及各种化学药剂(chemical agent)，因此会导致复合体纯度(purity)的下降且需要用于去除上述物质的追加工程。此外，还有所生成的复合体的金属-碳混合比率以及配置结构不均匀的问题，而且因为金属-碳纳米复合体的收率较低而需要耗费较多的制造费用才能够获取到特定的量，因此难以实现大量生产和产业化。

先行技术文献

专利文献

(专利文献1)韩国专利厅公开专利第10-2008-0099907号

(专利文献2)韩国专利厅公开专利第10-2013-0063718号