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a) 리간드(ligand)와 금속 전구체(precursor)를 혼합하여 추가 화학 첨가물 없이 금속-리간드 착물(complex)를 형성하는 단계;b) 금속-리간드 착물을 분리 및 수집하는 단계;c) 지지체와 금속-리간드 착물을 용매에서 혼합시켜 지지체에 착물을 담지시키는 단계;및d) 지지체 및 금속-리간드 착물 복합체를 열처리하는 단계;를 포함하는 탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 a) 단계에서, 금속 전구체는 금속 이온이 다른 물질과 배위를 이루고 있어 촉매 금속의 소스가 될 수 있는 금속염인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제2항에 있어서,상기 금속 전구체는 촉매로 활용할 수 있는 금속으로서 Pt, Pd, Ag, Au, Ni, Co, Fe, Ir 및 Ru 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속염인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제3항에 있어서,상기 금속 전구체는 촉매로 활용할 수 있는 금속으로서 Pt를 포함하는 금속염인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제4항에 있어서,상기 금속 전구체는 육염화백금산(chloroplatinic acid hexahydrate, H2PtCl66H2O)인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 리간드는 아닐린, 플로오루아닐린(F-aniline), 디메틸아닐린(Dimethylaniline), 파라-톨루이딘(p-toluidine) 및 [화학식 1]로 표시되는 비피리딘계 두 자리 양친성 리간드(bipyridine-based bidentate amphiphilic ligand)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법;[화학식 1](상기 식에서 R은 수소 원자, 할로겐원자, 히드록시기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴옥시기를 나타낸다
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제1항에 있어서,상기 a) 단계에서, 리간드와 금속 전구체를 혼합하여 3 내지 7시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는, 탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 b) 단계는 미반응 리간드를 용해용액으로 용해시켜 물에 녹지 않는 리간드-금속 착물을 분리 및 수집하는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제8항에 있어서,상기 용해용액은 HCl인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 c) 단계에서, 지지체 물질은 촉매 금속을 지지할 수 있는 탄소계 물질, 금속 산화물, 고분자 또는 카바이드인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제10항에 있어서,상기 지지체 물질은 카본블랙(carbon black), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 실리콘 카바이드(SiC)인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 c) 단계는, 합성된 금속-리간드 착물이 담지된 지지체를 분리 및 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제12항에 있어서,원심분리기를 이용해 금속-아닐린 금속착물이 담지된 지지체를 분리하고, 막 여과기(membrane filter)를 이용해 금속-아닐린 금속착물이 담지된 지지체를 수집하는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 d) 단계에서, 열처리 시 흘려주는 가스로 질소 원소를 포함한 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제14항에 있어서,열처리 시 흘려주는 가스로 질소 가스 및 암모니아 가스 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,상기 d) 단계에서, 열처리 온도는 400℃ 내지 1000℃, 열처리 시간은 30분 내지 24시간인 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항에 있어서,동일한 단일 반응기에서 촉매의 합성, 담지 및 탄소의 코팅이 동시에 이루어지는 것임을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매의 합성방법
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제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따라 합성된,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소껍질을 가진 금속 촉매는 전기화학반응의 금속 촉매로 사용되는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소껍질을 가진 금속 촉매는 연료전지의 금속 촉매로 사용되는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소껍질을 가진 금속 촉매는 고분자 전해질막 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC)의 금속 촉매로 사용되는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소껍질을 가진 금속 촉매는 고분자 전해질막 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC)의 산소 환원반응(Oxygen reduction reaction; ORR)용 금속 촉매로 사용되는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소껍질을 가진 금속 촉매는 산소만 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는,탄소껍질을 가진 금속 촉매
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