KR101478139B1 - Manufacturing method of activated carbons - Google Patents
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Abstract
본 발명은 활성탄소의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소저장을 위한 황을 포함한 관능기가 도입된 고비표면적을 가진 활성탄소를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 황을 다량으로 함유하는 polythiophene울 고수득률로 합성하고 polythiophene과 활성화제의 최적의 복합화 과정 및 열처리 과정을 수행함으로써, 번거로운 다단계 제조공정 없이 직접적으로 황을 포함한 관능기가 도입된 수소저장능이 우수한 고비표면적, 고기공부피의 활성탄소를 제조하는 효과가 있다.The present invention relates to a method for producing activated carbon, and more particularly, to a method for producing activated carbon having a high specific surface area into which a functional group including sulfur for hydrogen storage is introduced.
According to the present invention, by synthesizing polythiophene with a high yield of sulfur containing a large amount of sulfur and performing optimal hybridization and heat treatment of the polythiophene and activator, functional groups including sulfur are introduced directly without a troublesome multistage manufacturing process It is possible to produce activated carbon having a high surface area and excellent hydrogen storage ability and meat pouring ability.
Description
본 발명은 활성탄소의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소저장을 위한 황을 포함한 관능기가 도입된 고비표면적을 가진 활성탄소를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing activated carbon, and more particularly, to a method for producing activated carbon having a high specific surface area into which a functional group including sulfur for hydrogen storage is introduced.
현재 에너지 위기는 단순한 환경문제를 넘어 세계경제와 산업에 큰 영향을 미치고 있으며, 에너지원의 변화 및 이산화탄소 규제 강화정책에 따라 청정대체연료 중 하나인 수소가스에 대한 관심이 고조되고 있다. 현대자동차, 도요타에서는 2015년까지 기술력을 갖추어 5천만원대의 수소자동차를 개발하여 2020년에는 대량판매할 수 있도록 하겠다는 지침을 발표하였고, 이러한 수소자동차의 증대는 수소경제의 활성화와 더불어 저탄소 녹색성장의 궁극적인 방향으로 가는 첩경이라 할 수 있다.The current energy crisis has a big impact on the global economy and industry, beyond simple environmental problems. The interest in hydrogen gas, which is one of the clean alternative fuels, is rising due to changes in energy sources and policies to strengthen CO2 regulations. Hyundai Motor and Toyota announced that they will develop a hydrogen vehicle of 50 million won by 2015 and mass sales it by 2020. The increase of such hydrogen cars is the ultimate of low carbon green growth with the activation of hydrogen economy. In the direction of the inward direction.
수소는 비석유자원으로부터 생산이 가능하고 충전시간이 짧으며 연소시 오염물질이 발생하지 않는 이유로 태양열, 풍력, 소수력, 지열, 조력 발전 등의 신재생 에너지 중에서도 가장 훌륭한 차세대 에너지 매체로 주목받고 있지만, 수소저장기술이 상용화되기에는 아직 넘어야 할 장벽이 많으며, 그 대상으로는 경제적인 수소생산기술, 안전한 수소저장 및 운송기술, 수소에너지를 손실 없이 효율적으로 전환 및 이용할 수 있는 장치의 개발 등 기술적 한계점이 많이 남아 있다.Hydrogen is attracting attention as the best next-generation energy medium among new and renewable energy such as solar, wind, hydro, geothermal, and tidal power, because it can be produced from non-petroleum resources, has a short charging time, There are many barriers to be overcome for hydrogen storage technology to be commercialized, and there are technical limitations such as economical hydrogen production technology, safe hydrogen storage and transportation technology, and development of devices capable of efficiently converting and utilizing hydrogen energy without loss Much remains.
특히, 가장 중요한 것은 안전한 수소에너지의 저장 및 저장량의 증대에 관한 기술로서, 현재 압축수소기술, 액화수소기술, 금속수소화물을 이용한 저장기술, 다공성 물질을 이용한 흡착기술 등이 있다. 다공성 물질을 이용한 흡착기술은 고체표면과 수소기체간의 물리적인 약한 반데르발스 힘에 의한 인력에 의한 것으로서, 흡착된 수소가 고체표면으로부터 쉽게 떨어질 수 있기 때문에 저온에서 방출 가능하고 가역적인 수소에너지 이용이 가능하다. Particularly, the most important one is the technology related to the storage and storage of safe hydrogen energy. Currently, compressed hydrogen technology, liquefied hydrogen technology, storage technology using metal hydride, and adsorption technology using porous materials are available. The adsorption technique using porous materials is due to the physical weak van der Waals force between the solid surface and the hydrogen gas, which allows the adsorbed hydrogen to easily fall off from the solid surface, It is possible.
수소저장체로 사용될 수 있는 물질은 탄소소재, MOF(Metal-Organic Framework), 다공성 실리카, 제올라이트 등이 있다. 고비표면적, 고기공부피를 지니는 분자체 구조의 탄소소재를 이용한 수소저장기술은 가역적 수소저장이 가능할 뿐만 아니라, 타 재료에 비해 높은 산업적 적용가능성을 지니고 있는 소재로 지구상에서 가장 풍부하고 자연친화적으로 에너지와 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 최적의 소재라고 할 수 있다.Materials that can be used as hydrogen storage materials include carbon materials, metal-organic framework (MOF), porous silica, and zeolite. Hydrogen storage technology using molecular sieve structure with high surface area and meadowspeed is not only capable of reversible hydrogen storage but also has high industrial applicability compared to other materials. It is the most abundant and naturally friendly energy And environmental problems at the same time.
관련 선행 특허문헌으로 대한민국 공개특허 제10-2012-0088230호(고효율 수소저장용 활성흑연분말의 제조방법), 대한민국 등록특허 제10-1250518호(인산첨착을 이용한 흑연분말의 표면개질방법 및 상기 흑연분말을 이용한 고효율 수소저장용 흡착제 제조방법) 등이 있다. 그러나, polythiophene을 탄소프리커서로 이용하여 수소저장용 황을 포함한 관능기가 도입된 고비표면적의 활성탄소를 제조하는 방법에 관해서는 개시된 바가 없다.As related prior art documents, Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0088230 (method for producing activated graphite powder for high-efficiency hydrogen storage), Korean Patent No. 10-1250518 (method for surface modification of graphite powder using phosphoric acid impregnation, A method for producing an adsorbent for high-efficiency hydrogen storage using powder). However, a method for producing activated carbon having a high specific surface area into which functional groups including sulfur for hydrogen storage are introduced using polythiophene as a carbon precursor has not been disclosed.
또한, 황을 포함한 관능기가 도입된 탄소분말을 제조하는 방법은 추가적으로 황을 포함하는 습식 또는 건식의 표면처리 단계를 거쳐야 하는 불편함이 있었다.In addition, the method of producing a carbon powder into which a functional group including sulfur is introduced has the additional disadvantage of requiring a wet or dry surface treatment step involving sulfur.
본 발명의 목적은 추가적인 표면처리나 활성화 공정 없이 간편한 제조공정을 통해 황을 포함한 관능기가 도입되어 수소저장능이 월등히 향상된 고비표면적, 고기공부피의 활성탄소를 제조함에 있다.It is an object of the present invention to provide a carbonaceous activated carbon having a high surface area and improved hydrogen storage ability by introducing a functional group containing sulfur through a simple manufacturing process without any additional surface treatment or activation step.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) Polythiophene을 제조하는 단계; (2) 상기 제조한 polythiophene과 산 수용액, 알칼리염기 수용액 및 알칼리토금속 수용액을 포함하는 군에서 선택되는 1종의 활성화제를 혼합하여 교반하는 단계; 및 (3) 상기 교반한 polythiophene/활성화제 복합체를 열처리하는 단계;를 포함하는 활성탄소의 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing (1) a polythiophene; (2) mixing and stirring the polythiophene thus prepared with one kind of activator selected from the group consisting of an aqueous acid solution, an alkaline base aqueous solution and an alkaline earth metal aqueous solution; And (3) heat-treating the agitated polythiophene / activator complex.
상기 (1)단계에서 polythiophene을 제조하는 단계는 (a) thiophene 유도체와 고분자물질을 혼합하고 교반하여 탄소프리커서용액을 제조하고; (b) 산화제를 상기 탄소프리커서용액에 첨가하여 교반하고; 및 (c) 세척 및 여과하여 polythiophene을 분리하는; 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of preparing polythiophene in the step (1) comprises: (a) mixing a thiophene derivative with a polymer material and stirring to prepare a carbon precursor solution; (b) adding an oxidizing agent to the carbon precursor solution and stirring; And (c) washing and filtering to separate the polythiophene; The method comprising the steps of:
상기 (a)단계에서 thiophene 유도체는 3-시오펜 알데하이드(3-thiophene aldehyde), 시에노-시오펜(thieno-thiophene) 또는 2-시오펜 메탄올(2-thiophene metanol)인 것을 특징으로 한다.In the step (a), the thiophene derivative may be 3-thiophene aldehyde, thieno-thiophene or 2-thiophene methanol.
상기 (a)단계에서 고분자물질은 피치(pitch)계, 멜라민(melamine)계, 폴리아닐린(polyaniline)계, 폴리피롤(polypyrole)계, 폴리비닐리덴(polyvinylidene)계 또는 아세토니트릴(acetonirtile)계 고분자인 것을 특징으로 한다.In the step (a), the polymer material may be a pitch, a melamine, a polyaniline, a polypyrole, a polyvinylidene or an acetonitrile. .
상기 (b)단계에서 산화제는 과산화수소(H2O2), 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8), 과염소산(HClO4), 하이포염소산(HClO), 과망간산(HMnO4), 크롬산(H2CrO4), 이산화납(PbO2), 이산화망간(MnO2), 산화구리(CuO) 또는 삼염화철(FeCl3)인 것을 특징으로 한다.(B) the oxidizing agent in step is hydrogen peroxide (H 2 O 2), gwasanhwayi ammonium sulfate ((NH 4) 2 S 2 O 8), perchloric acid (HClO 4), hypophosphorous acid (HClO), Permanganate (HMnO 4), chromic acid (H 2 CrO 4 ), lead dioxide (PbO 2 ), manganese dioxide (MnO 2 ), copper oxide (CuO) or ferric chloride (FeCl 3 ).
상기와 같은 본 발명에 따르면, 황을 다량으로 함유하는 polythiophene울 고수득률로 합성하고 polythiophene과 활성화제의 최적의 복합화 과정 및 열처리 과정을 수행함으로써, 번거로운 다단계 제조공정 없이 직접적으로 황을 포함한 관능기가 도입된 고비표면적의 활성탄소를 제조하는 효과가 있다.According to the present invention, by synthesizing polythiophene with a high yield of sulfur containing a large amount of sulfur and performing optimal hybridization and heat treatment of the polythiophene and activator, functional groups including sulfur are introduced directly without a troublesome multistage manufacturing process Thereby producing activated carbon having a high specific surface area.
또한, 황을 포함한 관능기가 도입된 고비표면적을 가진 활성탄소를 제조함으로써, 수소분자에 적합한 미세기공이 다량 발현되어 수소저장량이 대폭 향상되는 효과가 있다.Further, by producing active carbon having a high specific surface area into which a functional group including sulfur is introduced, a large amount of micropores suitable for hydrogen molecules are expressed, and the hydrogen storage amount is remarkably improved.
도 1은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 활성탄소의 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 활성탄소의 투과전자현미경(TEM) 사진.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 활성탄소의 수소저장량을 나타낸 그래프.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of activated carbon produced by the production method according to the present invention.
2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of activated carbon produced by the production method according to the present invention.
3 is a graph showing hydrogen storage amount of activated carbon produced by the production method according to the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 (1) Polythiophene을 제조하는 단계; (2) 상기 제조한 polythiophene과 산 수용액, 알칼리염기 수용액 및 알칼리토금속 수용액을 포함하는 군에서 선택되는 1종의 활성화제를 혼합하여 교반하는 단계; 및 (3) 상기 교반한 polythiophene/활성화제 복합체를 열처리하는 단계;를 포함하는 활성탄소의 제조방법을 제공한다.(1) preparing Polythiophene; (2) mixing and stirring the polythiophene thus prepared with one kind of activator selected from the group consisting of an aqueous acid solution, an alkaline base aqueous solution and an alkaline earth metal aqueous solution; And (3) heat-treating the agitated polythiophene / activator complex.
상기 (1)단계에서 polythiophene을 제조하는 단계는 (a) thiophene 단량체를 합성하기 위한 출발물질로서 thiophene 유도체와 고분자물질을 혼합하고 교반하여 탄소프리커서용액을 제조하고; (b) 산화제를 상기 탄소프리커서용액에 첨가하여 교반하고; 및 (c) 세척 및 여과하여 polythiophene을 분리하는; 단계를 포함한다.The step of preparing polythiophene in the step (1) comprises: (a) mixing a thiophene derivative and a polymer material as a starting material for synthesizing a thiophene monomer and stirring to prepare a carbon precursor solution; (b) adding an oxidizing agent to the carbon precursor solution and stirring; And (c) washing and filtering to separate the polythiophene; .
상기 (a)단계에서 thiophene 유도체는 3-시오펜 알데하이드(3-thiophene aldehyde), 시에노-시오펜(thieno-thiophene) 또는 2-시오펜 메탄올(2-thiophene metanol)인 것이 바람직하다.In the step (a), the thiophene derivative is preferably 3-thiophene aldehyde, thieno-thiophene or 2-thiophene methanol.
상기 (a)단계에서 고분자물질은 피치(pitch)계, 멜라민(melamine)계, 폴리아닐린(polyaniline)계, 폴리피롤(polypyrole)계, 폴리비닐리덴(polyvinylidene)계 또는 아세토니트릴(acetonirtile)계 고분자인 것이 바람직하다.In the step (a), the polymer material may be a pitch, a melamine, a polyaniline, a polypyrole, a polyvinylidene or an acetonitrile desirable.
상기 (b)단계에서 산화제는 과산화수소(H2O2), 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8), 과염소산(HClO4), 하이포염소산(HClO), 과망간산(HMnO4), 크롬산(H2CrO4), 이산화납(PbO2), 이산화망간(MnO2), 산화구리(CuO) 또는 삼염화철(FeCl3)인 것이 바람직하다. 산화제의 첨가는 산화제를 고분자물질과 혼합한 산화제용액을 탄소프리커서용액에 첨가함으로써 수행될 수 있다.(B) the oxidizing agent in step is hydrogen peroxide (H 2 O 2), gwasanhwayi ammonium sulfate ((NH 4) 2 S 2 O 8), perchloric acid (HClO 4), hypophosphorous acid (HClO), Permanganate (HMnO 4), chromic acid (H 2 CrO 4 ), lead dioxide (PbO 2 ), manganese dioxide (MnO 2 ), copper oxide (CuO) or ferric chloride (FeCl 3 ). The addition of the oxidizing agent can be performed by adding an oxidizing agent solution in which the oxidizing agent is mixed with the polymer substance to the carbon precursor solution.
산화제가 첨가된 탄소프리커서용액은 상온에서 1 내지 24 시간, 바람직하게는 15 시간 동안 기계적 교반기를 이용하여 100 내지 1000 rpm, 바람직하게는 250 내지 500 rpm의 속도로 충분히 반응시키는 것이 바람직하다. 반응이 끝난 탄소프리커서용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 수차례 세척하고 여과한 다음, polythiophene을 분리하고 120 ℃에서 12 시간 이상 진공 건조하는 것이 바람직하다. The carbon precursor solution to which the oxidizing agent is added is preferably sufficiently reacted at a temperature of 100 to 1000 rpm, preferably 250 to 500 rpm for 1 to 24 hours, preferably 15 hours, using a mechanical stirrer. After completion of the reaction, the carbon precursor solution is washed several times with distilled water and acetone, filtered, and then polythiophene is separated and vacuum dried at 120 ° C for 12 hours or more.
상기 (2)단계에서 산 수용액은 옥살산(H2C2O4), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 질산암모늄(NH4NO3), 황산암모늄((NH4)2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 질산나트륨(NaNO3), 인산(H3PO4), 또는 옥살산암모늄((NH4)2C2O4)이고, 알칼리염기 수용액은 루이스 산인 염화아연(ZnCl2), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륩(NaOH) 또는 수산화리튬(LiOH)이고, 알칼리토금속 수용액은 산화칼슘(CaO) 또는 산화마그네슘(MgO)인 것이 바람직하다.The above-mentioned (2) acid aqueous solution in step is oxalic acid (H 2 C 2 O 4), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4), ammonium nitrate (NH 4 NO 3), ammonium sulfate ((NH4) 2 SO 4 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or ammonium oxalate ((NH 4) 2 C 2 O 4 ), and the aqueous alkaline base solution is zinc chloride ZnCl 2 ), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH) or lithium hydroxide (LiOH), and the alkaline earth metal aqueous solution is preferably calcium oxide (CaO) or magnesium oxide (MgO).
상기 (2)단계에서 polythiophene과 활성화제는 증류수와 에탄올을 이용하여 상온에서 교반하되, polythiophene과 활성화제의 질량비는 0.01 : 99 내지 99 : 0.01인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 : 1 내지 1 : 5의 질량비로 이루어진 콜로이드 용액인 것이 좋다. 상기 콜로이드 용액은 80 ℃의 건조오븐에서 12 시간 이상 완전 건조하여 polythiophene/활성화제 복합체를 제조할 수 있다.In the step (2), the polythiophene and the activator are stirred at room temperature using distilled water and ethanol. The mass ratio of the polythiophene and the activator is preferably 0.01: 99 to 99: 0.01, more preferably 0.5: 1 to 1: : 5. ≪ / RTI > The colloidal solution can be completely dried in a drying oven at 80 캜 for more than 12 hours to prepare a polythiophene / activator complex.
상기 (3)단계에서 열처리는 50 내지 500 cc/min, 바람직하게는 100 내지 300 cc/min의 유량속도를 갖는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 비활성기체 분위기를 갖는 튜브형 퍼니스 안에서 300 내지 1100 ℃로 이루어지는 것이 바람직하다. 온도가 300 ℃보다 낮을 경우, 완전한 탄소화 과정이 이루어지기 어렵고 1100 ℃보다 높을 경우, 제조된 활성탄소에서 기공의 붕괴가 나타나 비표면적 및 전체 기공부피가 급격히 감소되기 때문이다.In the step (3), the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere of nitrogen (N 2 ), helium (He), argon (Ar) or the like with a flow rate of 50 to 500 cc / min, preferably 100 to 300 cc / In a tubular furnace having a temperature of 300 to 1100 deg. If the temperature is lower than 300 ° C, the complete carbonization process is difficult to achieve. If the temperature is higher than 1100 ° C, the pores are collapsed in the activated carbon, and the specific surface area and total pore volume are rapidly reduced.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 활성탄소를 제공한다.The present invention also provides the activated carbon produced by the above production method.
상기 제조된 활성탄소는 3.5 내지 8.9 wt.%의 황 함유량을 지니며, 1,750 내지 4,150 ㎡/g의 비표면적 및 1.10 내지 2.71 ㎤/g의 전체 기공부피를 갖고, 77 K/1 bar 측정조건에서 1.8 내지 3.8 wt.%의 수소저장값을 가진다.The prepared activated carbon has a sulfur content of 3.5 to 8.9 wt.% And has a specific surface area of 1,750 to 4,150 m 2 / g and a total pore volume of 1.10 to 2.71 cm 3 / g, And a hydrogen storage value of 1.8 to 3.8 wt.%.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
실시예 1.Example 1.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 450 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 CuO를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1 g의 KOH가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/KOH (질량비=1:1) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 2 ℃/min의 승온속도로 600℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다. To prepare polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 450 rpm. At the same time, 45 g of CuO was slowly added to 150 mL of acetonitrile, . Then, the two prepared solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 h sufficiently. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1 g of KOH to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / KOH (mass ratio = 1: ) Composite was transferred to a tube-type furnace, and then the temperature was raised to 600 ° C at a heating rate of 2 ° C / min in a nitrogen atmosphere, and then maintained for 1h and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 2.Example 2.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1 g의 NaOH가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/NaOH (질량비=1:1) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 3 ℃/min의 승온속도로 700℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다. To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 300 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1 g of NaOH to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / NaOH (mass ratio = 1: 1 ) Composite was transferred to a tube-type furnace, and then the temperature was raised to 700 DEG C at a rate of 3 DEG C / min in a nitrogen atmosphere. Then, the temperature was maintained for 1 hour and then cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 3.Example 3.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1 g의 K2CO3가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/K2CO3 (질량비=1:1) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 5 ℃/min의 승온속도로 800℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 300 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1 g of K 2 CO 3 dissolved therein to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / K 2 CO 3 (Mass ratio = 1: 1) The composite was transferred to a tubular furnace, and then heated to 800 DEG C at a heating rate of 5 DEG C / min in a nitrogen atmosphere, and then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 4.Example 4.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1 g의 K2CO3가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/K2CO3 (질량비=1:1) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 1 ℃/min의 승온속도로 900℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for about 1 h at 300 rpm. 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1 g of K 2 CO 3 dissolved therein to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / K 2 CO 3 (Mass ratio = 1: 1) The composite was transferred to a tubular furnace, and then the temperature was raised to 900 DEG C at a heating rate of 1 DEG C / min in a nitrogen atmosphere, and then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 5.Example 5.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1 g의 K2CO3가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/K2CO3 (질량비=1:1) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 0.5 ℃/min의 승온속도로 1000℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 300 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1 g of K 2 CO 3 dissolved therein to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / K 2 CO 3 (Mass ratio = 1: 1) The composite was transferred to a tube-type furnace, and then the temperature was raised to 1000 deg. C at a heating rate of 0.5 deg. C / min in a nitrogen atmosphere, then maintained for 1 h and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 6.Example 6.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1.5 g의 K2CO3가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/K2CO3 (질량비=1:1.5) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 10 ℃/min의 승온속도로 600℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 300 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1.5 g of K 2 CO 3 dissolved therein to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, the polythiophene / K 2 CO 3 (Mass ratio = 1: 1.5) The composite was transferred to a tubular furnace, and then the temperature was raised to 600 ° C at a heating rate of 10 ° C / min under a nitrogen atmosphere, and then maintained for 1h and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 7.Example 7.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 400 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 H2CrO3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1.5 g의 ZnCl2가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/ZnCl2 (질량비=1:1.5) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 5 ℃/min의 승온속도로 700℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile to prepare polythiophene. Mechanical agitation was performed at room temperature for 1 h at 400 rpm. At the same time, 45 g of H 2 CrO 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile To prepare an oxidant solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of ethanol solution in which 1.5 g of ZnCl 2 was dissolved to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / ZnCl 2 (mass ratio = 1 : 1.5) The composite was transferred to a tubular furnace and then heated to 700 ° C at a heating rate of 5 ° C / min under a nitrogen atmosphere. The temperature was maintained for 1h and then cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 8.Example 8.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 300 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 3 g의 KOH가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/KOH (질량비=1:3) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 3 ℃/min의 승온속도로 800℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 300 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of ethanol solution containing 3 g of KOH to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / KOH (mass ratio = 1: 3 ) Composite was transferred to a tube-type furnace, and then the temperature was raised to 800 DEG C at a heating rate of 3 DEG C / min in a nitrogen atmosphere, then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 9.Example 9.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 400 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1.5 g의 KOH가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/KOH (질량비=1:1.5) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 2 ℃/min의 승온속도로 900℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다. To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 400 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1.5 g of KOH to prepare a slurry solution. After sufficiently stirring for 2 h or more, polythiophene / KOH (mass ratio = 1: 1.5 ) Composite was transferred to a tubular furnace, and then the temperature was raised to 900 DEG C at a heating rate of 2 DEG C / min in a nitrogen atmosphere, and then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
실시예 10.Example 10.
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 350 rpm정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 1.5 g의 NaOH가 용해된 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 polythiophene/NaOH (질량비=1:1.5) 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 0.5 ℃/min의 승온속도로 1000℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 열처리과정에서 사용된 화학적 활성화제의 잔류 금속염을 완전히 제거하기 위하여 염산용액 및 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for 1 h at 350 rpm. 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of an ethanol solution containing 1.5 g of NaOH to prepare a slurry solution. After stirring for 2 h or more, polythiophene / NaOH (mass ratio = 1: 1.5 ) Composite was transferred to a tubular furnace, and then the temperature was raised to 1000 占 폚 at a heating rate of 0.5 占 폚 / min in a nitrogen atmosphere, then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with hydrochloric acid solution and distilled water to completely remove the residual metal salt of the chemical activator used in the heat treatment, and then dried at 120 ° C. for more than 12 hours to complete vacuum drying.
비교예 1.Comparative Example 1
Polythiophene을 제조하기 위해 5 g의 2-thiophenemetanol을 25 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하고 상온에서 1 h 정도 100 rpm 정도로 기계적 교반하여 준비하고, 동시에 45 g의 FeCl3를 150 mL의 acetonitrile에 천천히 투입하여 산화제용액을 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 두 용액은 500 mL의 둥근 플라스크에 투입하여 상온에서 15 h 정도 충분히 기계적으로 교반하였다. 이렇게 얻어진 콜로이드용액은 증류수와 아세톤을 이용하여 3회 이상 충분히 세척 및 여과하여 최종적으로 수득률 95% 이상의 polythiophene을 제조하였다. 상기 제조된 polythiophene을 1 g 취하여 에탄올용액 100 mL에 투입하여 슬러리용액을 만들어 2 h 이상 충분히 교반한 후, 24 h 이상 그대로 건조시켜 얻어진 화학적 활성화제가 미포함된 polythiophene 복합체를 튜브형 퍼니스에 옮긴 후, 질소분위기 하에서 15 ℃/min의 승온속도로 1300℃까지 승온시킨 다음, 1 h 유지시키고 실온까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 활성탄소는 증류수를 이용하여 수차례 세척한 후, 120℃에서 12 시간 이상 완전 진공 건조하여 제조하였다.To prepare Polythiophene, 5 g of 2-thiophenemethanol was slowly added to 25 mL of acetonitrile and mechanically stirred at room temperature for about 1 h at 100 rpm. At the same time, 45 g of FeCl 3 was slowly added to 150 mL of acetonitrile, Solution. Then, the two solutions were put into a 500 mL round flask, and mechanically stirred at room temperature for 15 hours. The colloidal solution thus obtained was thoroughly washed and filtered three times or more using distilled water and acetone to finally obtain polythiophene having a yield of 95% or more. 1 g of the prepared polythiophene was added to 100 mL of the ethanol solution to make a slurry solution. The polythiophene composite without the chemical activating agent was transferred to a tubular furnace after being sufficiently stirred for at least 2 hours, dried for 24 hours or longer, , The temperature was raised to 1300 占 폚 at a temperature raising rate of 15 占 폚 / min, and then maintained for 1 hour and cooled to room temperature. The activated carbon thus prepared was washed several times with distilled water, and dried at 120 ° C for more than 12 hours.
측정예 1. Polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 표면 관찰Measurement example 1. Surface observation of activated carbon containing functional group including polythiophene and sulfur
주사전자현미경(Hitachi S-4300, Hitachi, Japan)을 통해 polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 표면을 관찰하였다.The surface of activated carbon containing functional groups including polythiophene and sulfur was observed through a scanning electron microscope (Hitachi S-4300, Hitachi, Japan).
측정예 2. 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 표면 관찰Measurement example 2. Surface observation of activated carbon containing a functional group including sulfur
투과전자현미경(JEM2100F, JEOL, Japan)을 통해 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 표면을 관찰하였다.The surface of the activated carbon containing a sulfur-containing functional group was observed through a transmission electron microscope (JEM2100F, JEOL, Japan).
측정예 3. 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소 표면의 황 함유량 측정Measurement example 3. Measurement of sulfur content on activated carbon surface into which a functional group including sulfur is introduced
광전자분광기(ESCA LAB MK II, VG Scientific Co., England)을 통해 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소 표면의 황 함유량을 관찰하였다.The sulfur content of the activated carbon surface on which the functional group including sulfur was introduced was observed through the photoelectron spectroscopy (ESCA LAB MK II, VG Scientific Co., England).
측정예 4. Polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 기공 구조 특성Measurement example 4. Characteristic of pore structure of activated carbon containing functional group including polythiophene and sulfur
제조된 polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 기공 구조는 77 K 액체질소 분위기 및 273 K 이산화탄소 기체 분위기 하에서 시료 약 0.1 g을 채취하여 질소기체를 흡착질로 하여 각각 흡착량을 측정하였다.The pore structure of the polythiophene and activated carbon containing the functional group Under nitrogen gas atmosphere of 77 K and 273 K carbon dioxide gas, about 0.1 g of sample was sampled and nitrogen adsorption amount was measured using nitrogen gas as an adsorbate.
시료의 전처리는 150 ℃에서 시료 내 잔류 압력이 10-3 torr 이하로 될 때까지 약 12 시간 동안 탈기시키고, 질소 및 이산화탄소 등온흡착시험 후에는 P/P0(P: 부분압력; P0: 포화 증기압)이 약 0.005에서 0.15까지 범위의 흡착량에 대해 BET 파라미터 변환 후, 직선의 기울기를 이용하여 BET 비표면적을 구하였다. 또한, 전체 기공부피는 P/P0가 0.99인 점에서 흡착된 양을 기초로 하여 구하였다.P / P 0 (P: partial pressure; P 0 : saturation) is obtained after nitrogen and carbon dioxide isothermic adsorption test, and the sample is pre-treated at 150 ° C. for about 12 hours until the residual pressure in the sample becomes 10 -3 torr or less. BET specific surface area was determined using the slope of the straight line after the BET parameter conversion for the adsorption amount ranging from about 0.005 to 0.15. Also, the total pore volume was determined based on the adsorbed amount at a P / P 0 of 0.99.
측정예 5. Polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 수소저장량 측정Measurement example 5. Measurement of hydrogen storage amount of activated carbon containing functional group including polythiophene and sulfur
제조된 polythiophene 및 황을 포함한 관능기가 도입된 활성탄소의 수소저장량 측정을 위해, 각 시료를 150 ℃에서 잔류 압력을 10-3 torr 이하로 유지하면서 12 시간 동안 탈기시킨 후, BEL-Max(BEL Co., Japan)를 이용하여 77 K, 1 기압 조건에서 수소저장량을 측정하였다. 수소저장측정방식은 step-by-step 방식을 사용하였으며, 1 회 평균 시료량은 0.1 g으로 하였다.In order to measure the hydrogen storage amount of the polythiophene and the activated carbon containing the sulfur incorporated therein, each sample was deaerated at 150 ° C. for 12 hours while maintaining the residual pressure at 10 -3 torr or less. , Japan) at 77 K and 1 atm. The hydrogen storage measurement method was a step-by-step method and the average sample volume was 0.1 g.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.
Having described specific portions of the present invention in detail, it will be apparent to those skilled in the art that this specific description is only a preferred embodiment and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (5)
(2) 상기 (1)단계에서 제조한 탄소프리커서용액에 삼염화철(FeCl3)을 첨가하여 1 내지 24 시간 동안 400 rpm으로 교반한 후 세척 및 여과하여 폴리시오펜(polythiophene)을 분리하는 단계;
(3) 상기 (2)단계에서 분리한 폴리시오펜(polythiophene)과 수산화칼륨(KOH) 활성화제를 1 : 1.5의 질량비로 혼합하여 교반한 후 80 ℃에서 건조시키는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계에서 교반 및 건조시킨 폴리시오펜(polythiophene)/활성화제 복합체를 50 내지 500 cc/min의 유량속도를 갖는 비활성기체 분위기 하에서 2 ℃/min의 승온속도로 900 ℃까지 승온시켜 열처리하는 단계;를 포함하는 수소저장용 활성탄소의 제조방법.
(1) Synthesis of thiophene derivatives with 3-thiophene aldehyde, thieno-thiophene or 2-thiophene methanol, Preparing a carbon precursor solution by mixing and stirring a polymer material such as a polyolefin, a melamine, a polyaniline, a polypyrole, a polyvinylidene, or an acetonitrile;
(2) adding iron trichloride (FeCl 3 ) to the carbon precursor solution prepared in the step (1), stirring the mixture at 400 rpm for 1 to 24 hours, washing and filtering to separate the polythiophene;
(3) mixing the polythiophene and potassium hydroxide (KOH) activator separated in the step (2) at a mass ratio of 1: 1.5, stirring and drying at 80 ° C; And
(4) The polythiophene / activator complex stirred and dried in step (3) was heated to 900 DEG C at a rate of 2 DEG C / min in an inert gas atmosphere at a flow rate of 50 to 500 cc / min And heat treating the activated carbon for hydrogen storage.
상기 (3)단계에서 수산화칼륨(KOH) 활성화제는 에탄올에 용해시켜 폴리시오펜(polythiophene)과 혼합하는 것을 특징으로 하는 수소저장용 활성탄소의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the potassium hydroxide (KOH) activator is dissolved in ethanol and mixed with a polythiophene in the step (3).
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