| 1 |
1
질소를 함유한 고분자를 공기와 접촉하여 안정화시키는 단계 ;상기 안정화된 고분자를 활성화제와 혼합하는 단계 ; 상기 활성화제와 혼합된 고분자를 탄소화시켜 질소가 도핑된 다공성 탄소소재를 제조하는 단계 ; 질소 도핑된 상기 다공성 탄소 소재를 금속 염과 혼합하는 단계;상기 금속염을 상기 탄소소재에 함침(Impregnation)시키는 단계 ;상기 금속염이 함침된 탄소 소재를 열처리시키는 단계를 포함하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 2 |
2
제 1항에 있어서, 상기 질소를 함유한 고분자는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole, PPy) 및 폴리로다닌(polyrhodanine)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 3 |
3
제 1항에 있어서, 상기 방법은 질소가 도핑된 다공성 탄소소재를 제조하는 단계 이후에 산처리를 수행하여 미반응 잔류물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 4 |
4
제 1항에 있어서, 상기 안정화 단계는 상기 고분자를 산화반응시켜 고리화하는 단계인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 5 |
5
제 1항에 있어서, 상기 안정화 단계는 1 ~ 20℃/min의 속도로 승온하여 250 ~ 300℃에서 1 ~ 3 시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 6 |
6
제 1항에 있어서, 상기 안정화 단계는 공기를 50 ~ 200 ㎖/min으로 공급하는 하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 7 |
7
제 1항에 있어서, 상기 고분자와 활성화제의 혼합 비율은 무게비로 1:0
|
| 8 |
8
제 1항에 있어서, 상기 활성화제는 수산화칼륨, 수산화나트륨, H3PO4, ZnCl2인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 9 |
9
제 1항에 있어서, 상기 탄소화 단계는 비활성 기체 하에서 1 ~ 10℃/min의 속도로 승온하여 600 ~ 1300℃에서 일정 시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 10 |
10
제 1항에 있어서, 상기 탄소화 단계는 비활성 기체 존재 하의 열처리를 통해 고리화된 고분자들을 결합시켜 그래파이트로 전이시키는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 11 |
11
제 10항에 있어서, 상기 탄소화 단계는 상기 활성화제가 상기 그래파이트 골격을 형성하는 탄소 일부와 반응하여 상기 그래파이트에 다공성을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 12 |
12
제 3항에 있어서, 상기 산은 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3) 또는 황산(H2SO4)으로 이루어진 군에서 선택된 강산인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 13 |
13
제 3항에 있어서, 상기 산의 농도는 0
|
| 14 |
14
제 1항에서, 상기 금속염은 전이금속 기반의 염인 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 15 |
15
제 14항에서, 상기 전이금속 기반의 염이 코발트 염, 니켈 염, 철 염 및 망간 염의 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 16 |
16
제 1항에서, 상기 탄소 소재와 금속염의 혼합 비율(중량)은 1:0
|
| 17 |
17
제 1항에서, 상기 함침 단계는 상기 탄소소재와 금속염을 용해하는 단계 및 초음파처리(Sonication) 단계 또는 자석 막대를 이용한 교반 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 18 |
18
제 1항에 있어서, 상기 열처리 단계는 비활성 기체 하에서 1 ~ 10℃/min의 속도로 승온하여 800 ~ 900℃에서 1 ~ 3시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소소재 제조 방법
|
| 19 |
19
제 1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 제조된 다공성의 그래파이트 구조로서, 질소와 금속이 상기 그래파이트 구조에 동시 도핑된 다공성 탄소 소재
|
| 20 |
20
제 19항에 있어서, 상기 탄소소재는 산소환원반응의 반파 전위 (Half wave potential)가 0
|
| 21 |
21
제 19항에 있어서, 상기 탄소소재는 정전 용량이 100~300F/g인 것을 특징으로 하는 다공성 탄소 소재
|
