질소를 함유한 다공성 탄소의 합성과 응용

전문가 제언

○ 다공성 탄소 물질(PCM: porous carbon materials)은 오래 동안 흡착이나 분리에서 사용된 물질이다. PCM 표면에 산소나 질소와 같은 이종원소 작용기가 있으면 표면 성질이 변화하기 때문에 PCM의 성질을 변화시키는데 사용한다. 질소 작용기가 있는 PCM(N-PCM)은 염기성을 나타내며 전자쌍 주개로 작용하여 응용성이 확장된다.

○ N-PCM은 만들어진 PCM을 NH3, 아민 등와 같은 질소화합물로 적합한 온도에서 후처리하는 방법과 질소를 함유하는 유기물 또는 고분자 물질을 탄화하고 활성화하는 직접법이 있다. 그 밖에 자기조립을 이용한 선구물질의 합성과 주형을 사용한 규칙적 세공의 N-PCM의 합성 등이 국내에서도 활발하게 연구되고 있다..

○ N-PCM은 PCM보다 산성기체와 금속이온의 흡착 기능이 커서 중금속 이온, 산성물질, HCHO 제거에 활용할 수 있다. 방향족화된 질소 작용기와 열처리로 생성된 그래핀과 같은 층 구조는 π-π 상호작용으로 페놀과 같은 방향족 고리 화합물의 제거에 활용할 수 있다.

○ 전기화학의 응용에서 N-PCM의 중간세공은 이온의 확산이 유리하고, 질소 원자는 전기전도도를 증가시켜 계면에서 전하이동을 쉽게 하며, 질소 작용기로 젖음성이 향상되어 유사 축전성이 커진다. N-PCM은 연료전지의 산소환원반응에서 백금에 비하여 전극촉매 활성과 안정성이 크고 CO의 허용범위가 넓어 연료전지에서 귀금속의 대체가 기대된다.

○ 국내에서 N-PCM에 관한 연구는 흡착제 및 촉매를 비롯하여 최근에는 초고용량 축전기(supercapacitor) 분야의 연구가 여러 대학에서 활발하게 진행되어 그 결과가 저명 학술지에 게재되고 있어서 응용이 확대될 것으로 생각된다.

저자

Wenzhong Shen and Weibin Fan

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

1

잡지명

Journal of Materials Chemistry A

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

999~1013

분석자

어*선

분석물

• 질소를 함유한 다공성 탄소의 합성과 응용.pdf [314,668 byte]

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