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고분자 매트릭스; 및상기 고분자 매트릭스에 분산된 촉매;를 포함하고,상기 촉매는 금속 나노입자를 포함하는 코어; 및전도성 고분자를 포함하는 쉘;을 포함하는 코어-쉘 구조인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 코어는 백금(Pt), 금(Au), 주석(Sn), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 이리듐(Ir), 탄탈럼(Ta), 몰리브데넘(Mo), 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 레늄(Re), 텅스텐(W,) 바나듐(V), 카드뮴(Cd), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 인듐(In) 및 은(Ag) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종, 그 혼합물 또는 그 합금인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 전도성 고분자는 폴리트리페닐아민[polytriphenylamine], 폴리아세틸렌[polyacetylene: PA], 폴리티오펜[polythiophene: PT], 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤[polypyrrole: PPY], 폴리이소시아나프탈렌[polyisothianapthelene: PITN], 폴리에틸렌 디옥시티오펜 [polyethylene dioxythiophene: PEDOT], 폴리파라페닐렌 비닐렌[polyparaphenylene vinylene: PPV], 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP], 폴리파라페닐렌설파이드[polyparaphenylene sulphide: PPS], 폴리헵타디엔[polyheptadiyne: PHT], 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 폴리카루바조루[polycarbazole] 및 폴리아닐린[polyaniline: PANI] 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 촉매는 코어 80중량% 내지 90중량%; 및 쉘 10중량% 내지 20중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 고분자 매트릭스는 A-b-B 형태의 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제5항에 있어서,상기 A-b-B 형태의 블록 공중합체는 폴리스티렌, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리이소프렌, sbs 고무, 폴리디시클로펜타디엔, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리(페닐렌 설파이드), 실리콘, 아라미드, 셀룰로스, 레이온, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 카본 섬유, 폴리이소부틸렌, 폴리클로로프렌, 폴리부타디엔, 폴리프로필렌, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐피롤리돈, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아릴렌에티닐렌), 폴리(페닐렌에티닐렌), 폴리아닐린, 폴리페닐렌, 에틸렌 비닐 알콜, 플루오로플라스틱, 이오노머(ionomer), 폴리아크릴레이트, 폴리부타디엔, 폴리부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌클로리네이트, 폴리메틸펜텐, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아미드, 폴리아미드-이미드, 폴리아릴에테르케톤, 폴리카르보네이트, 폴리케톤, 폴리에스테르, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프탈아미드, 폴리설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리비닐피리딘, 폴리악타이드 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 혼합물과,폴리트리페닐아민[polytriphenylamine], 폴리아세틸렌[polyacetylene: PA], 폴리티오펜[polythiophene: PT], 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤[polypyrrole: PPY], 폴리이소시아나프탈렌[polyisothianapthelene: PITN], 폴리에틸렌 디옥시티오펜 [polyethylene dioxythiophene: PEDOT], 폴리파라페닐렌 비닐렌[polyparaphenylene vinylene: PPV], 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP], 폴리파라페닐렌설파이드[polyparaphenylene sulphide: PPS], 폴리헵타디엔[polyheptadiyne: PHT], 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 폴리카루바조루[polycarbazole] 및 폴리아닐린[polyaniline: PANI] 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 혼합물의 공중합 반응 생성물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제5항에 있어서,상기 고분자 매트릭스는 A 블록을 포함하는 제1 영역; 및 B 블록을 포함하는 제2 영역을 포함하고,상기 제1 영역과 제2 영역이 교대로 위치하는 라멜라 구조(Lamellar Structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 촉매는 상기 제1 영역과 제2 영역의 계면에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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제1항에 있어서,상기 전극은 고분자 매트릭스 80중량% 내지 90중량%; 및상기 촉매 10중량% 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극
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(1) 양 말단이 아자이드(azide) 및 싸이올(Thiol)로 되어 있는 전구체를 제조하는 단계;(2) 말단이 알카인으로 치환되어 하기의 화학식1로 표현되는 전도성 고분자를 제조하는 단계;[화학식1](3) (1) 및 (2)단계에서 제조된 고분자를 합성하여 말단에 싸이올을 포함하는 하기의화학식2로 표현되는 전도성 고분자를 제조하는 단계;[화학식2](4) 금속 나노입자를 제조하는 단계;(5) (3)단계에서 제조된 전도성 고분자와 (4)단계에서 제조된 금속 나노입자를 합성하여 전도성 고분자를 포함하는 나노입자를 제조하는 단계;(6) (5)단계에서 제조된 나노입자를 정제하여 촉매를 제조하는 단계; 및(7) A-b-B 형태의 블록 공중합체와 (6)단계에서 제조된 촉매를 혼합하여 촉매가 분산된 고분자 매트릭스를 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 (1)단계에서 전구체는 3-아자이도-1-프로펜티올(3-azido-1-propanethiol)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 (2)단계에서 말단을 알카인으로 치환하기 위해 그리냐드 복분해(Grignard Metathesis, GRIM) 중합법을 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 화학식1 및 2를 구성하는 R1이 폴리트리페닐아민[polytriphenylamine], 폴리아세틸렌[polyacetylene: PA], 폴리티오펜[polythiophene: PT], 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤[polypyrrole: PPY], 폴리이소시아나프탈렌[polyisothianapthelene: PITN], 폴리에틸렌 디옥시티오펜 [polyethylene dioxythiophene: PEDOT], 폴리파라페닐렌 비닐렌[polyparaphenylene vinylene: PPV], 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP], 폴리파라페닐렌설파이드[polyparaphenylene sulphide: PPS], 폴리헵타디엔[polyheptadiyne: PHT], 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 폴리카루바조루[polycarbazole] 및 폴리아닐린[polyaniline: PANI] 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 (4) 단계의 금속 나노입자로 백금(Pt), 금(Au), 주석(Sn), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 이리듐(Ir), 탄탈럼(Ta), 몰리브데넘(Mo), 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 레늄(Re), 텅스텐(W,) 바나듐(V), 카드뮴(Cd), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 인듐(In) 및 은(Ag) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종, 그 혼합물 또는 그 합금인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 (6)단계에서 금속 나노입자와의 합성반응에 참여하지 못한 전도성 고분자 부산물을 제거 하여 합성반응 생성물인 촉매를 정제하기 위해 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran, THF)과 헥세인(Hexane)의 공용매(cosolvent)를 첨가하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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제15항에 있어서,상기 공용매 THF:Hexane 의 비율이 1:2 내지 1:2
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제10항에 있어서,상기 (7)단계에서 블록 공중합체와 촉매를 5분 내지 30분 동안 150 내지 200℃의 온도로 마아크로웨이브 어닐링(microwave annealing)하여 촉매가 분산된 고분자 매트릭스를 제조하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조 방법
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