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유기용매를 준비하는 단계;상기 유기용매에 투입할 금속 이온을 준비하는 단계;상기 유기용매에 금속 이온을 투입하고 합성하여 제1 탄소촉매를 제조하는 단계;상기 제조된 제1 탄소촉매에 금속 전구체를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;상기 혼합물을 열처리하여 금속 입자가 표면에 도입된 제2 탄소촉매를 제조하는 단계;상기 제2 탄소촉매에 전도성 탄소를 10중량% 내지 50중량% 투입하고 혼합하여 촉매혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 유기용매는 1-옥탄올(1-octanol), N,N-디메틸포름아마이드(N,N-dimethylethylenediamine, DMF), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제1항에 있어서,제1 탄소촉매를 제조하는 단계에서 상기 금속 이온은 황산 망간(II), 황산 철(II), 황산 코발트(II) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이며,상기 금속 이온의 농도는 0
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제1항에 있어서,제1 탄소촉매를 제조하는 단계에서 합성은 반응온도 140℃ 내지 200℃, 반응시간 40시간 내지 60시간 및 산소가 존재하는 조건 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 유기용매는 산소 분자에 의해 라디칼을 형성하고,상기 라디칼에 의해 라디칼 중합반응 및 라디칼 축합반응으로 판상형 구조의 탄소골격을 가지는 제1 탄소촉매가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제1항에 있어서,제1 탄소촉매를 제조하는 단계에서 합성 반응에 참여하지 않은 중간 생성물을 투석하는 단계; 및합성 반응에 참여한 생성물을 동결건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제1항에 있어서,혼합물을 제조하는 단계에서 상기 금속 전구체는 황산 철(II), 황산 코발트(II) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제7항에 있어서,혼합물을 제조하는 단계에서 탄소촉매:황산 철(II):황산 코발트(II) 의 중량비는 1:1:1 내지 1:3:3 인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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제1항에 있어서,제2 탄소촉매를 제조하는 단계에서 상기 열처리는 600℃ 내지 800℃, 10분 내지 50분 및 아르곤(Ar)이 존재하는 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매의 제조방법
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판상형이고,탄소골격을 포함하고,상기 탄소골격은 적어도 탄소(C); 및 질소(N), 금속원소(M) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제10항에 있어서,상기 금속원소(M)는 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제10항에 있어서,상기 탄소촉매는 반응성 작용기를 포함하고 있고,상기 반응성 작용기는 카르복실산 기(-COOH), 탄소-질소 결합(C-N), 카보닐 기(-C=O) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제10항에 있어서,상기 질소는 탄소촉매를 기준으로 10% 내지 14% 포함된 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제10항에 있어서,상기 질소는 피리딘형, 피롤형 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제13항에 있어서,상기 질소는 피롤형 55% 내지 65% 및 피리딘형 35% 내지 45% 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제11항에 있어서,상기 망간은 MnSO4·7H2O로 부터 도입되고,상기 철은 FeSO4·7H2O로부터 도입되고,상기 코발트는 CoSO4·7H2O로 부터 도입되는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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17
제10항에 있어서,상기 탄소촉매의 표면에 금속 입자가 도입 된 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제17항에 있어서,상기 금속 입자는 철(Fe), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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제18항에 있어서,상기 탄소촉매는 망간(Mn), 코발트(Co), 철(Fe), 산소(O), 황(S) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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20
제17항에 있어서,상기 탄소촉매에 전도성 탄소를 혼합하여 촉매혼합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬-공기 전지용 이관능성 탄소촉매
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