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박건경,이종찬,정경열 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
다공성 탄소는 환경, 에너지 저장 및 생산, 고기능성 복합서재로 널리 이용되고 있다. 응용처에 따라 요구되는 탄소의 특성이 다르기 때문에 고기능성의 맞춤형 탄소제조기술 개발이 필요하다. 최근 축전식 탈염 기술은 해수 담수, 초순수 제조, 환경오염 물질 제거, 의약품 정제 등 다양한 곳에서 관심을 끌고 있다. 탄소는 탈염 기술의 핵심 전극재료이다. 탈염 특성은 전극 탄소 물질의 특성에 크게 좌우되는데, 높은 표면적과, 적절한 기공 크기, 우수한 전기전도성을 가지는 것이 필요하다. 본 연구에서는 분무열분해 공정을 이용하여 다공성 탄소를 제조하고 미세구조 및 전기화학적 특성을 조사하였다. 탄소의 형상 및 다공도 조절을 위해 PEG 및 carbohydrazide를 유기 첨가제로 사용하였다. 그 결과 유기 첨가제 조합에 따라 구형이면서 메조기공을 가지는 탄소, 속이 빈 구조의 다공성 탄소, 다중층 그랜핀구조와 비슷한 판상 모양의 다공성 탄소를 제조 가능하였다. 형상과 미세구조가 다른 탄소들의 기공특성을 조사하였고, 전극으로 제조하여 CV 및 EIS분석을 통해 전기화학적 특성을 조사한 결과 PEG/carbohydrazide 혼합하여 제조한 탄소가 가장 우수한 기공도 및 전기화학적 특성을 가졌다.
TEOS effect on pore evolution and ionic sorption capacitance of aerosol-synthesized carbon particles
김보라,김혜림,박건경,이종찬,정경열 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
분무열분해법은 기능성 재료를 합성할 수 있는 대표적인 에어로졸 공정이다. 본 연구에서는 분무열분해 법을 이용하여 다공성 탄소를 제조하고 축전식 탈염을 위한전극으로써 평가하였다. Sucrose를 탄소 전구체로 이용하였고, NaHCO3를 촉매및 기공형성제로 사용하였고, 전구체 용액에 TEOS를 첨가하여 메조기공의 형성과 축전 용량에 미치는 영향을 조사하였다. TEOS 사용하지 않고 합성된 탄소에 비해 TEOS를 첨가한 경우가 메조기공 표면적이 크게 향상되었다. 이는 TEOS가열분해 되어 수용성의 복합물로 탄소내부에 형성되고 후 세척과정에서 용출된 결과였다. TEOS 첨가를 통해 메조기공 표면적의 증가는 비축전용량 향상시키는데크게 기여함을 확인하였다.
Evaluation of ionic sorption capacitance of porous carbon prepared by spray pyrolysis
김혜림,정경열 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1
현재 추세에 따르면 세계 인구의 약 40% 정도가 만성적인 물 부족에 시달리고 있으며, 많은 국가가 물 부족 문제를 해결해나가야 할 과제 중 하나로 자리 매김하고 있다. 특히 2025년에 이르면 기후변화와 인구증가 1인당 물수요 증가로 인해 예상 세계인구 80억 중 절반인 40억 인이 물 부족을 겪게 될 것이라고 예측하고 있다. 부족한 수자원을 보충하기 위하여 많은 국가에서 생활용수나 공업용수로 사용할 수 없는 해수를 담수화시켜 사용하려는 연구에 집중하고 있다. 최근 축전식 탈이온법(Capacitive Deionization, CDI)는 친환경적으로 낮은 에너지 소모가 낮고 기존 탐수 공정에 비해 여러 장점을 가지고 있어 큰 관심을 받고 있다. CDI의 효율은 전극물질 특성에 크게 영향을 받는데 전기 전도성이 우수하고, 축전용량이 큰 다공성 탄소가 주로 이용된다. 본 연구에서는 분무열분해법을 이용해 메조기공을 갖는 다공성 탄소를 제조하여 이온 흡착 특성을 조사하였다. 합성 조건에 따른 메조 기공의 특성을 조사하였고, 전극을 제조하여 CV 및 EIS분석을 통해 전기화학적 특성을 조사하였다.
3-D ordered bimodal porous carbon/nickel oxide for supercapacitor electrodes
김나래,윤영수,이민의,박민홍,이슬비,송민영,진형준 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1
3차원 정렬 바이모달 탄소는 다량의 잘 정렬된 기공과 그 기공크기가 균일하게 제조되었다. 또한, 2-4 nm 크기의 산화니켈 나노입자를 극미세 다공성 탄소에 도입하여 하이브리드형태의 슈퍼커패시터 전극을 제조하였으며 이는 두 성분의 동반상승효과로 인해 우수한 전기화학적 성능을 나타내었다. 탄소소재의 극미세 다공성에 의한 전기이중층 정전용량과 탄소의 활성화 과정에서 도입된 산소와 같은 헤테로원자에 의해 향상된 적심성 및 산화니켈 나노입자의 의사커패시터에 의해 높은 정전용량을 나타내었다.