표면의 카본층 생성 억제를 통한 제올라이트 주형 탄소의 대량 합성

Abstract

제올라이트 주형 탄소는 마이크로 기공 구조를 가지는 제올라이트를 이용해 만든 주형 탄소이다. 제올라이트 주형 탄소는 큰 마이크로 포어 부피(> 1.0 cm3 g-1)와 표면적(> 2000 m2 g-1)을 가진다. 마이크로 포어 구조가 3차원 구조로 연결되어 있기 때문에 물질 이동이 빠르고, 때문에 기존의 마이크로 포어 카본보다 뛰어난 전기 화학적 성능을 가진다. 또한 제올라이트 주형 탄소는 주형 물질인 NaX나 NaY가 큰 가격 경쟁력이 있고 산업적으로 많이 쓰이기 때문에, 상대적으로 적은 비용으로 대량 합성이 가능 할 것으로 예상된다. 그러나 현재까지 제올라이트 주형 탄소는 0.5 ~ 3 g 정도의 제올라이트를 이용해 소량 합성되었다. 따라서 이번 연구에서는 823 K에서 아세틸렌 화학증착법과 부가적인 열처리하는 방법을 통해 합성 스케일과 관계 없이 NaX의 마이크로 포어를 카본으로 선택적으로 채울 수 있음을 보였다. 특히 823 K에서 CVD 함과 동시에 로터리 관형 반응기를 이용하여 제올라이트를 교반함으로 써 50 g의 NaX 제올리이트의 역상을 성공적으로 합성하였다. 823 K에서 합성할 경우 제올라이트 표면에 카본층이 쌓이지 않기 때문에,결국 큰 Brunauer-Emmett-Teller 표면적(> 2600 m2 g-1)과 마이크로 포어 부피(> 1.0 cm3 g-1)를 가지는 제올라이트 주형 탄소를 합성할 수 있다.