Plasma Enhanced CVD 방법으로 제조한 $C_(1-x)$ $N_x$ nanotube에 Co, P를 doping한 촉매의 미세구조와 알칼리 $NaBH_4$ 용액에서의 수소발생특성에 관한 연구A study on the microstructures of catalysts doping Co, P components in $C_(1-x)$$N_x$ nanotubes prepared by PECVD and their hydrogen generation properties by hydrolysis of $NaBH_4$

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 688
  • Download : 0
수소는 풍부하고, 효율적이며 재사용이 가능하고 무엇보다도 공해 물질을 배출하지 않는 장점을 지니고 있어서 대체에너지로 각광을 받고 있다. 수소 에너지에 대한 연구는 주로 안전하고 편리한 방법을 이용한 수소 저장 및 고효율 수소 발생에 맞추어져 왔다. 붕소수소화나트륨 ($NaBH_4$) 는 매력적인 수소 저장 매체이다. 왜냐하면 최대 10.8wt%의 수소저장 능력을 가지고 있고, 물과의 가수분해반응을 통해 두 배의 수소를 생산할 수 있기 때문이다. 그리고 ($NaBH_4$) 용액은 알칼리 상태에서 수개월 동안 저장할 수 있고 비가연성이고 환경 친화적인 특성을 지니고 있다. 알칼리 ($NaBH_4$)용액에서의 수소 발생은 촉매가 있어야만 일어날 수 있다. 따라서 높은 수소 발생 속도와 경제적인 가격을 가진 촉매의 개발이 필요하다. 탄소나노튜브는 높은 표면적, 전기전도도를 가지고 있으며, 탄소나노튜브의 size와 속이 텅빈 구조는 다른 종류의 촉매를 도핑할 수 있는 지지체로써 아주 매력적이다. 탄소 나노튜브에 나노입자들을 입히기 위해서 탄소나노튜브에 카르보닐, 카르복시기, 히드록시기 같은 산화 작용기를 형성하는 산화 처리 방법이 자주 이용되었다. 하지만 강한 산을 이용한 처리이기 때문에 탄소 나노튜브에 심한 피해를 입힐 수 있다. 따라서 본 연구에서는 화학적 fuctionalization 또는 capping agent가 필요 없는 질소성분이 포함된 $C_{1-x}N_x$ nanotube를 이용하여 $C_{1-x}N_x$ nanotube에 Co, P 성분을 doping한 촉매를 제조하였다. 그리고 $C_{1-x}N_x$ nanotube에 Co, P 성분을 붙인 촉매로, 알칼리 ($NaBH_4$)용액에서의 수소발생 특성 평가를 실시하였다. 부피에 대한 높은 표면적 비를 가지는 촉매의 효과를 알기 위해 Co, Ni powder, Pt/C를 Co, P 성분이 doping된 $C_{1-x}N_x$ nanotube 촉매와 비교하여 실험을 실시하였다. 그리고 $C_{1-x}N_x$ nanotube에 doping된 P 성분 화합물의 효과를 알기 위해 Co, P 성분이 doping된 $C_{1-x}N_x$ nanotube 촉매와, 동일한 $C_{1-x}N_x$ nanotube에 doping된 Co, Ni, Co-Ni 촉매와 비교하여 실험을 실시하였다. $C_{1-x}N_x$ nanotube는 microwave plasma enhanced CVD를 이용하여 메탄가스와 질소 가스의 촉매 분해에 의해 제조되었다. $C_{1-x}N_x$ nanotube에 Co, P 성분을 doping한 촉매는 $C_{1-x}N_x$ nanotube가 고르게 분산된 에틸렌 글리콜 용액에 Co, P precursor salts ($CoCl_2$, $NaH_2PO_2$ ·$H_2O$ )과 NaOH 수용액을 넣은 후, microwave 처리를 통해 제조되었다. 제조된 촉매는 30wt%의 Co, P 성분이 $C_{1-x}N_x$ nanotube에 loading되어 만들어졌다. $C_{1-x}N_x$ nanotube에 Co, P 성분을 입힌 촉매의 미세구조는 TEM, XPS, AFM, SEM, FT-Raman Spectrometer를 통해 분석되었다. 그리고 촉매의 수소발생 실험은 25 ℃, 50 ml 10 wt% NaOH + 15 wt% $(NaBH_4)$ 용액에서 수행되었다. 발생된 수소의 양은 gas flow meter를 통해 측정되었다. $C_{1-x}N_x$ nanotube에 Co, P 성분을 doping한 촉매는 capping 시약과 functionalization 처리 없이 질소가 포함된 $C_{1-x}N_x$ nanotube를 이용한 간단한 화학적 처리 공정을 통해 제조될 수 있었다. $C_{1-x}N_x$ nanotube에 doping된 Co nanoparticle은 1 nm에서 4 nm의 작은 size 분포를 가지고 있으며 (평균 지름 size : 2.06 nm), $C_{1-x}N_x$ nanotu
Advisors
강정구researcherKang, Jeung-Kuresearcher
Description
한국과학기술원 : 신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2008
Identifier
301964/325007  / 020063272
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2008. 8., [ viii, 70 p. ]

Keywords

Hydrogen generation; Co; P doping; Catalyst; 수소발생; 붕소수소화나트륨; 카본나이트라이드나노튜브; 코발트; 인 도핑; 촉매

URI
http://hdl.handle.net/10203/51305
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=301964&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0