카본나노튜브의 나노 제약공간을 이용한 일차원 금속화 유황의 합성

전문가 제언

○ 황은 자원이 풍부하여 새로운 산업적인 용도에 사용이 기대되고 있는 물질이다. 최근에는 석유의 탈황공정에서 부산물로 생산되어 황산의 제조 이외에도 합성 섬유, 의약품, 농약, 화약, 타이어의 제조 등에 사용되고 있다. 그러나 그 용도 대부분은 염가의 공업약품 등에 한정되므로 새로운 기능성 재료의 관점에서는 적극적으로 이용되지 않고 있다.

○ 황은 가장 많은 동소체를 가지는 원소로서 상온과 상압에서는 어느 동소체도 절연체이다. Springborg와 Jones는 유황의 일차원 지그재그 구조 혹은 선형 구조가 금속적인 전자상태가 된다는 사실을 이론적으로 예측하고 있지만 일차원화에 수반하는 유황의 금속상에 관한 연구는 이론적인 예측에 머무르고 있었다. 또한 황의 금속화는 90㎬를 넘는 극한적인 초고압 조건 아래에서만 실현될 수 있다.

 

○ 카본나노튜브의 나노 제약공간(nano-confined spaces)은 분자나 원자에 대해 큰 구인 상호작용을 가지기 때문에 다양한 물질을 공간에 가둘 수 있다. 특히 직경 1㎚ 정도의 CNT 내부에서는 벌크에서는 볼 수 없는 새로운 나노구조체가 발견된다. 최근에 들어서 벌크 상태에서는 1.9㎬ 이상의 고압의 인가가 필요한 고압상의 KI(potassium iodide)를 단층 카본나노혼의 원통 나노공간 중에서 대기압 이하에서 생성한다는 사실이 확인되었다.

 

○ 본고는 황이 높은 충전율로 CNT의 일차원 채널에 내포될 수 있으며 이 황의 일차원 결정이 상압에서 금속화되는 현상을 필자 등이 실험적으로 최초로 개발 연구하여 소개한 것으로 CNT 1차원 채널에 내포된 금속화한 일차원 황은 Li-S 전지 등에 응용이 검토되고 있는데 LG, 삼성, SK 등의 국내 여러 기업에서 활발하게 추진되는 포터블 전원 재료로서 활용이 기대된다. 대기환경 규제가 강화되면서 정유공장이나 발전소 등의 탈황공정에서 다량 부생되는 황의 새로운 이용방안이 요망되는 현실에서 금속화된 황은 유용한 기능성 재료로서 국내 연구진의 깊은 관심이 요청된다.

 

저자

Toshihiko Fujimori, Katsumi Kaneko

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

2013(260)

잡지명

炭素(Tanso)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

292~296

분석자

이*옹

분석물

• 카본나노튜브의 나노 제약공간을 이용한 일차원 금속화 유황의 합성.pdf [338,597 byte]

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