KR20180042054A - Gas adsorbent and method of manufacturing of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gas adsorbent and a preparation method thereof. More specifically, the present invention relates to the gas adsorbent which has improved gas adsorption capacity by increasing the formation of micropores through an activation process, and the preparation method of the gas adsorbent. The gas adsorbent comprises activated carbon in which a polymer material, comprising at least one of biomasses including resorcinol, phenol, melanin, and chitin, is carbonated and activated. The preparation method of the gas adsorbent comprises the steps of: carbonizing a polymer material comprising at least one of biomasses including resorcinol, phenol, melanin, and chitin to manufacture a carbon structure; and activating the carbon structure to prepare activated carbon.

Description

가스 흡착제 및 그 제조 방법{Gas adsorbent and method of manufacturing of the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas adsorbent and a method of manufacturing the same,

본 발명은 가스 흡착제 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 활성화 공정을 통해 미세 기공의 형성이 증가하여 기체 흡착 능력이 향상된 가스 흡착제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas adsorbent and a method for producing the same, and more particularly, to a gas adsorbent having enhanced gas adsorption ability by increasing the formation of micropores through an activation process, and a method for producing the same.

가스 흡착제로 가장 많이 사용되는 활성탄은 대부분의 구성 성분이 탄소계 물질인 흡착제로, 미세 기공들을 포함하는 다공성 물질로, 비표면적(500~1,500m2/g)이 커서 흡착 효율이 우수하다. 일반적으로, 활성탄은 목탄, 야자 껍질, 갈탄 등의 원료를 탄화시킨 후, 가열 수증기 등으로 활성화하여 제조된다. 활성탄은 정수처리, 하수처리, 가스의 정제, 용액의 정제, 탈취, 촉매 운반체 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용된다. 활성탄을 이용한 가스의 정제는, 주로 탈진, 탈황, 정수용으로 페놀, 수은, 세제의 제거 등을 목적으로 사용되고 있다.Activated carbon, which is most commonly used as a gas adsorbent, is an adsorbent, which is a carbon-based material, and has a specific surface area (500 to 1,500 m 2 / g) as a porous material containing fine pores. Generally, activated carbon is produced by carbonizing raw materials such as charcoal, coconut shell, and lignite, and then activating it with heated water vapor or the like. Activated carbon is widely used in various fields such as water treatment, sewage treatment, gas purification, solution purification, deodorization and catalyst carrier. BACKGROUND ART Purification of gas using activated carbon is mainly used for purifying exhaust gas, desulfurization, and purification for removing phenol, mercury and detergent.

최근, 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 문제를 해결하기 위해, 이산화탄소의 포집 및 제거 기술이 요구되고 있다. 또한, 온실가스를 생성하지 않는 친환경 재생 에너지의 한 분야로 주목받고 있는 연료전지의 효율적인 이용을 위한, 수소 기체의 안정적인 저장 기술도 요구되고 있다. 활성탄은 비 표면적이 큰 다공성 물질로, 우수한 기체 흡착 효율을 가진다.Recently, to solve the greenhouse gas problem, which is the main cause of global warming, capture and removal technology of carbon dioxide is required. In addition, there is a demand for a stable storage technique of hydrogen gas for efficient use of fuel cells, which is attracting attention as an area of environmentally friendly renewable energy that does not generate greenhouse gases. Activated carbon is a porous material having a large specific surface area and has excellent gas adsorption efficiency.

이에 따라, 활성탄의 특성을 이용한 기체 포집 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Accordingly, studies on gas capture technology using the characteristics of activated carbon have been actively conducted.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 미세 기공의 형성이 증가된 가스 흡착제를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a gas adsorbent having increased micropores.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 이산화탄소 흡착 능력이 향상된 가스 흡착제를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas adsorbent having improved carbon dioxide adsorption ability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 이산화탄소의 선택적 흡착이 가능한 가스 흡착제를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas adsorbent capable of selective adsorption of carbon dioxide.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 메탄 흡착 능력이 향상된 가스 흡착제를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas adsorbent having improved methane adsorption ability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수소 흡착 능력이 향상된 가스 흡착제를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas adsorbent having improved hydrogen adsorption capability.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 가스 흡착제의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method for producing a gas adsorbent.

일 실시 예에 따르면, 가스 흡착제의 제조 방법은 레조르시놀(resorcinol), 페놀(phenol), 멜라닌(melanin) 또는 키틴(chitin)을 포함하는 바이오매스(biomass) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 고분자 물질을 탄화시켜 탄소 구조체를 제조하는 단계 및 상기 탄소 구조체를 활성화시켜 활성 탄소를 제조하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, a method of making a gas adsorbent is a polymeric material comprising at least one of biomass including resorcinol, phenol, melanin or chitin. Carbonizing the carbon structure to produce activated carbon; and activating the carbon structure to produce activated carbon.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질이 레조르시놀 또는 페놀인 경우, 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계는, 레조르시놀 또는 페놀을 포름알데하이드(formaldehyde)와 중합 반응시켜, 고분자를 합성하는 단계 및 상기 고분자를 탄화시켜 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, when the polymer material is resorcinol or phenol, the step of preparing the carbon structure includes a step of polymerizing resorcinol or phenol with formaldehyde to synthesize a polymer, And carbonizing the polymer to produce the carbon structure.

일 실시 예에 따르면, 가스 흡착제의 제조 방법은, 상기 고분자 물질이 키틴을 포함하는 바이오매스인 경우, 상기 탄소 구조체를 제조하기 전, 키틴을 포함하는 바이오매스를 산 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method for producing a gas adsorbent may further comprise the step of acid-treating the biomass including chitin before producing the carbon structure, when the polymer substance is a biomass including chitin have.

일 실시 예에 따르면, 키틴을 포함하는 바이오매스는 갑각류 껍질일 수 있다.According to one embodiment, the biomass comprising chitin may be a crustacean shell.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질을 탄화시켜 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계는, 상기 고분자 물질을 질소 분위기에서 열처리하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of carbonizing the polymer material to produce the carbon structure may include heat treating the polymer material in a nitrogen atmosphere.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 구조체를 활성화시켜 상기 활성 탄소를 제조하는 단계는, 상기 탄소 구조체를 질소 분위기에서 승온하여 열처리하는 단계 및 질소 분위기에서 열처리된 상기 탄소 구조체를 이산화탄소 분위기에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of activating the carbon structure to produce the activated carbon may include heating the carbon structure to a temperature in a nitrogen atmosphere, and heat treating the carbon structure heat-treated in a nitrogen atmosphere in a carbon dioxide atmosphere .

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 구조체를 활성화시켜 상기 활성 탄소를 제조하는 단계는, 상기 탄소 구조체를 질소 분위기에서 승온하여 열처리하는 단계 및 질소 분위기에서 열처리된 상기 탄소 구조체를 질소 및 암모니아 분위기에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of activating the carbon structure to produce the activated carbon may include heating the carbon structure to a temperature in a nitrogen atmosphere and performing heat treatment, and heat treating the carbon structure heat-treated in a nitrogen atmosphere in a nitrogen and ammonia atmosphere Step < / RTI >

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질이 키틴을 포함하는 바이오매스를 포함하는 경우, 상기 활성 탄소는 상기 고분자 물질보다 pyridinic-N(nitrogen) 또는 pyrrolic-N의 비율이 낮고, quaternary-N 또는 oxidized-N의 비율이 높는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, when the polymer material includes biomass including chitin, the activated carbon has a lower ratio of pyridinic-N (nitrogen) or pyrrolic-N than the polymer material, quaternary-N or oxidized- N may be high.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 가스 흡착제를 제공한다.In order to solve the above technical problems, the present invention provides a gas adsorbent.

일 실시 예에 따르면, 가스 흡착제는 레조르시놀(resorcinol), 페놀(phenol), 멜라닌(melanin) 또는 키틴(chitin)을 포함하는 바이오매스(biomass) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 고분자 물질이 탄화 및 활성화된 활성 탄소를 포함한다.According to one embodiment, the gas adsorbent is a polymeric material comprising at least one of biomass, including resorcinol, phenol, melanin or chitin, Activated activated carbon.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질이 레조르시놀을 포함하는 경우, 상기 고분자 물질은 레조르시놀-포름알데하이드 고분자를 포함하고, 상기 고분자 물질이 페놀을 포함하는 경우, 상기 고분자 물질은 페놀-포름알데하이드 고분자를 포함할 수 있다.According to one embodiment, when the polymeric material comprises resorcinol, the polymeric material comprises a resorcinol-formaldehyde polymer, and when the polymeric material comprises phenol, the polymeric material is a phenol- Aldehyde polymers.

일 실시 예에 따르면, 키틴을 포함하는 바이오매스는 갑각류 껍질일 수 있다.According to one embodiment, the biomass comprising chitin may be a crustacean shell.

일 실시 예에 따르면, 상기 활성 탄소는 pyridinic-N(nitrogen), pyrrolic-N, quaternary-N 또는 N-oxide 중에서 적어도 어느 하나 이상을 작용기(functional group)로 포함할 수 있다.According to one embodiment, the active carbon may include at least one of pyridinic-N, pyrrolic-N, quaternary-N, or N-oxide as a functional group.

일 실시 예에 따르면, 가스 흡착제는 상기 활성 탄소의 표면 및 내부에 미세 기공이 형성된 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the gas adsorbent may comprise micropores formed on the surface and inside of the activated carbon.

일 실시 예에 따르면, 상기 활성 탄소는 수소, 이산화탄소 또는 메탄을 흡착할 수 있다.According to one embodiment, the activated carbon may adsorb hydrogen, carbon dioxide or methane.

본 발명의 실시 예에 따른, 가스 흡착제의 제조 방법은 탄소 구조체를 활성화시켜 활성 탄소를 제조하는 것을 포함하고, 상기 활성 탄소는 활성화 공정에 의해 미세 기공의 형성이 극대화되어, 기체의 흡착 효율이 증가된 가스 흡착제의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a gas adsorbent includes activating a carbon structure to produce activated carbon, wherein activation of the activated carbon maximizes the formation of micropores, A method for producing a gas adsorbent can be provided.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른, 가스 흡착제의 제조 방법은 탄소 구조체를 이산화탄소 또는 암모니아 분위기에서 활성화시켜 활성 탄소를 제조하는 것을 포함하고, 상기 활성 탄소는 활성화 공정에 의해 질소가 도핑(doping)되어, 기체의 흡착 효율이 증가된 가스 흡착제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, the method of manufacturing a gas adsorbent according to an embodiment of the present invention includes activating a carbon structure in a carbon dioxide or ammonia atmosphere to produce activated carbon, wherein the activated carbon is doped with nitrogen by an activation process , A method of manufacturing a gas adsorbent in which the adsorption efficiency of gas is increased can be provided.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 흡착제의 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 흡착제의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 키틴의 분자 구조식을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 고분자의 합성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 레조르시놀 고분자들의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 페놀 고분자들의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 비교 예에 따라 합성된 페놀 고분자들의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 레조르시놀 및 페놀 고분자들의 FT-IR 및 13C ssNMR 측정 결과 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 멜라닌 고분자의 SEM 사진이다.
도 10은 본 발명의 실험 예에 따른 산 처리 전후의 바이오매스의 SEM 사진들이다.
도 11은 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체의 SEM 사진들이다.
도 12는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체의 제조 공정 단계별 XRD 측정 결과 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 활성 탄소의 SEM 사진들이다.
도 14는 본 발명의 실험 예 및 실시 예에 따른 레조르시놀 고분자와 레조르시놀 활성 탄소의 TEM 사진들이다.
도 15a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XRD 및 Raman 측정 결과 그래프이다.
도 15b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 XRD 및 Raman 측정 결과 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체와 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 FT-IR 측정 결과 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XPS deconvolution 측정 결과 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XPS 측정 결과 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 XPS 측정 결과 그래프이다.
도 20a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체와 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 질소 흡착 그래프이다.
도 20b는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 및 바이오매스 탄소 구조체와 실시 예에 따른 멜라닌 및 바이오매스 활성 탄소의 질소 흡착 그래프이다.
도 21a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 기공 크기 분포 그래프이다.
도 21b는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피 그래프이다.
도 21c는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이다.
도 21d는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 멜라닌 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이다.
도 21e는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이다.
도 22a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 22b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 22c는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 23a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 메탄 흡착 그래프이다.
도 23b는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 멜라닌 활성 탄소의 메탄 흡착 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 25a는 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 25b는 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 메탄 흡착 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량 및 흡착열을 도시한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.
도 29a 및 도 29b는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 및 질소 흡착 그래프이다.
도 30a 및 도 30b는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 및 질소 흡착 그래프이다.
도 31a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 수소 흡착 그래프이다.
도 31b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 수소 흡착 그래프이다.
도 32는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소들의 수소 흡착 그래프이다.
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 압력에 따른 수소 흡착 그래프이다.1 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing a gas adsorbent according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a gas adsorbent according to an embodiment of the present invention.
3 shows the molecular structure of chitin.
4 is a view for explaining a process of synthesizing a resorcinolic polymer according to an embodiment of the present invention.
5 is an SEM photograph of resorcinolic polymers synthesized according to Experimental Example of the present invention.
6 is an SEM photograph of phenol polymers synthesized according to Experimental Example of the present invention.
7 is an SEM photograph of phenol polymers synthesized according to Comparative Example of the present invention.
8 is a graph showing FT-IR and 13 C ssNMR measurement results of resorcinolic and phenol polymers synthesized according to Experimental Example of the present invention.
9 is an SEM photograph of melanin polymer synthesized according to Experimental Example of the present invention.
10 is SEM photographs of the biomass before and after the acid treatment according to the experimental example of the present invention.
11 is a SEM photograph of a carbon structure according to an experimental example of the present invention.
FIG. 12 is a graph of XRD measurement results of the steps of manufacturing a biomass carbon structure according to an experimental example of the present invention.
13 is SEM photographs of activated carbon according to an embodiment of the present invention.
14 is TEM photographs of resorcinolic polymer and resorcinolic activated carbon according to the experimental examples and examples of the present invention.
15A is a graph showing XRD and Raman measurement results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
15B is a graph showing XRD and Raman measurement results of the phenol carbon structure and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention and the examples.
16 is a graph showing FT-IR measurement results of resorcinolic and phenol carbon structures and resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
17 is a graph showing XPS deconvolution measurement results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
18 is a graph showing XPS measurement results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
19 is a graph of XPS measurement results of the biomass carbon structure and the biomass activated carbon according to the experimental example of the present invention.
20A is a graph showing nitrogen adsorption of resorcinol and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention and resorcinol and phenol carbon structure and examples.
20B is a graph showing nitrogen adsorption of melanin and biomass activated carbon according to the experimental example of the present invention and melanin and biomass carbon structure according to an embodiment.
Figure 21A is a graph of pore size distributions of resorcinolic carbon structure and resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
Figure 21b is a cumulative volume graph of pores of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
FIG. 21C is a cumulative volume graph of the pore size distribution and pores of the phenol carbon structure and the phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention. FIG.
FIG. 21D is a cumulative volume graph of the pore size distribution and pores of the melanin carbon structure and the melanin activated carbon according to the experimental example of the present invention.
21E is a cumulative volume graph of pore size distribution and pore size of the biomass carbon structure and the biomass activated carbon according to the experimental example of the present invention.
22A is a graph showing adsorption of carbon dioxide on the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
FIG. 22B is a graph showing carbon dioxide adsorption of the phenol carbon structure and the phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention. FIG.
FIG. 22C is a graph showing the carbon dioxide adsorption of the biomass carbon structure and the biomass activated carbon according to the experimental example of the present invention. FIG.
23A is a graph of methane adsorption of resorcinolic activated carbon according to the resorcinolic carbon structure and the experimental examples of the present invention.
23B is a graph showing the adsorption of methane on the melanin carbon structure according to the experimental example of the present invention and the melanin activated carbon according to the example.
24 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to the cumulative volume of pores of resorcinol and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structure and examples.
25A is a graph showing carbon dioxide adsorption according to cumulative volume of pores of carbon structures and activated carbon according to the experimental example of the present invention.
25B is a graph showing the adsorption of methane according to the accumulated volume of pores of the carbon structures and the activated carbon according to the experimental example of the present invention.
FIG. 26 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to the cumulative volume of pores of resorcinol and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structure and the examples.
FIG. 27 is a graph showing carbon dioxide adsorption amount and adsorption heat of resorcinolic activated carbon according to an embodiment of the present invention. FIG.
28 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to cumulative volume of pores of carbon structures and activated carbon according to the experimental example of the present invention.
29A and 29B are graphs showing carbon dioxide and nitrogen adsorption of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.
30A and 30B are graphs showing carbon dioxide and nitrogen adsorption of the biomass carbon structure according to the experimental example of the present invention and the biomass activated carbon according to the embodiment.
31A is a graph showing hydrogen adsorption of resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention and the resorcinolic carbon structure and the examples.
31B is a graph showing hydrogen adsorption of a phenol carbon structure according to an experimental example of the present invention and phenol activated carbon according to an embodiment.
32 is a graph of hydrogen adsorption of resorcinol and phenol-activated carbons according to experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structures and examples.
33 is a graph of hydrogen adsorption according to pressure of resorcinolic activated carbon according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 흡착제의 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 흡착제의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 키틴의 분자 구조식을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 고분자의 합성 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing a gas adsorbent according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of producing a gas adsorbent according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view for explaining a process of synthesizing a resorcinolic polymer according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 레조르시놀(resorcinol), 페놀(phenol), 멜라닌(melanin) 또는 키틴(chitin)을 포함하는 바이오매스(biomass) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 고분자 물질이 탄화되어 탄소 구조체가 제조된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 키틴을 포함하는 바이오매스는 갑각류 껍질이고, 예를 들어, 갑각류는 게일 수 있다.1 and 2, a polymer material including at least one of biomass including resorcinol, phenol, melanin, or chitin is carbonized Carbon structure is manufactured (S110). According to one embodiment, the biomass comprising chitin is a crustacean shell, for example, crustaceans can be crabs.

상기 고분자 물질이 레조르시놀 또는 페놀인 경우, 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계는 레조르시놀 또는 페놀을 포름알데하이드(formaldehyde)와 중합 반응시켜, 고분자를 합성하는 단계 및 상기 고분자를 탄화시켜 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계를 포함한다.When the polymer material is resorcinol or phenol, the step of preparing the carbon structure may include the steps of: polymerizing resorcinol or phenol with formaldehyde to synthesize a polymer; carbonizing the polymer to form the carbon structure . ≪ / RTI >

일 실시 예에 따르면, 레조르시놀 고분자는 레조르시놀 1.42g, 포름알데하이드 1.63g, 28% 암모니아수 0.7g 및 증류수 200mL를 혼합하여, 상온에서 24시간 동안 교반한 뒤, 90℃에서 24시간 동안 열처리하며 교반하여 합성할 수 있다. 도 4를 참조하면, 레조르시놀이 포름알데하이드와 중합 반응하여 레조르시놀 고분자로 합성되는 반응 메커니즘이 설명된다. 합성된 레조르시놀 고분자를 질소 분위기에서, 3시간 동안 800℃로 열처리하여, 레조르시놀 탄소 구조체를 제조할 수 있다.According to one embodiment, the resorcinol polymer is prepared by mixing 1.42 g of resorcinol, 1.63 g of formaldehyde, 0.7 g of 28% aqueous ammonia and 200 mL of distilled water, stirring at room temperature for 24 hours, Followed by stirring. Referring to FIG. 4, a reaction mechanism in which resorcinol is polymerized with formaldehyde to synthesize a resorcinolic polymer is described. The resorcinolic polymer synthesized can be heat-treated at 800 DEG C for 3 hours in a nitrogen atmosphere to prepare a resorcinolic carbon structure.

일 실시 예에 따르면, 페놀 고분자는 페놀 0.97g, 포름알데하이드 1.68g, 28% 암모니아수 8.8g, 증류수 80mL, 99.9% 에탄올 80mL 및 pluronic F127 0.045g을 혼합하여, 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤, 90~100에서 24시간 동안 열처리하며 교반하여 합성할 수 있다. 합성된 페놀 고분자를 질소 분위기에서, 3시간 동안 800로 열처리하여, 페놀 탄소 구조체를 제조할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 페놀 고분자를 합성할 시, 페놀 및 포름알데하이드는 1:5.4의 질량 비율로 포함하고, 증류수 및 에탄올은 1:1의 부피 비율로 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 페놀 고분자를 합성할 시, 비이온성(non-ionic) 계면활성제인 F127을 포함하여, 페놀 고분자의 분산도(dispersity)를 균일하게 만들 수 있다.According to one embodiment, the phenol polymer is prepared by mixing 0.97 g of phenol, 1.68 g of formaldehyde, 8.8 g of 28% ammonia water, 80 mL of distilled water, 80 mL of 99.9% ethanol and 0.045 g of pluronic F127, stirring at room temperature for 4 hours, The mixture can be synthesized by heat treatment at ~ 100 for 24 hours and stirring. The synthesized phenol polymer is heat-treated at 800 for 3 hours in a nitrogen atmosphere to prepare a phenol carbon structure. According to one embodiment, when synthesizing a phenol polymer, phenol and formaldehyde may be contained in a mass ratio of 1: 5.4, and distilled water and ethanol may be contained in a volume ratio of 1: 1. According to one embodiment, when the phenol polymer is synthesized, the dispersity of the phenol polymer can be made uniform, including F127, which is a non-ionic surfactant.

일 실시 예에 따르면, 멜라닌 고분자는 도파민(dopamine) 0.24g, 증류수 70mL, 에탄올 20mL, 및 28% 암모니아수 0.25mL를 혼합하여 합성할 수 있다. 합성된 멜라닌 고분자를 질소 분위기에서 30℃/min의 승온 속도로 상온에서 630℃까지 3시간 동안 열처리하여, 멜라닌 탄소 구조체를 제조할 수 있다.According to one embodiment, the melanin polymer can be synthesized by mixing 0.24 g of dopamine, 70 mL of distilled water, 20 mL of ethanol, and 0.25 mL of 28% ammonia water. The synthesized melanin polymer can be heat treated in a nitrogen atmosphere at a rate of temperature increase of 30 ° C / min from room temperature to 630 ° C for 3 hours to produce a melanin carbon structure.

상기 고분자 물질이 키틴을 포함하는 바이오매스인 경우, 상기 탄소 구조체를 제조하기 전, 키틴을 포함하는 바이오매스를 산(acid) 처리하는 단계를 더 포함한다. 도 3을 참조하면, 키틴의 분자 구조식을 확인할 수 있다.When the polymer material is a biomass including chitin, the method further comprises acid treating the biomass including chitin before preparing the carbon structure. Referring to FIG. 3, the molecular structure of chitin can be confirmed.

일 실시 예에 따르면, 키틴을 포함하는 바이오매스인 게 껍질은, 게 껍질 3g을 2M 염산 1L에 이틀 동안 교반 및 침지시켜 산 처리될 수 있다. 이에 따라, 게 껍질이 포함하는 바이오 세라믹(예를 들어, CaCO3 또는 MgCO3)이 제거될 수 있다. 산 처리된 게 껍질을 질소 분위기에서 7.5/min의 승온 속도로 상온에서 450까지 2시간 동안 열처리하고, 9.2/min의 승온 속도로 450에서 900℃까지 2시간 동안 열처리하여, 바이오매스 탄소 구조체를 제조할 수 있다.According to one embodiment, the crab shell, which is a biomass containing chitin, can be acid-treated by stirring and immersing 3 g of crab shell in 1 L of 2M hydrochloric acid for two days. Accordingly, the bioceramics (e.g., CaCO 3 or MgCO 3 ) contained in crab shells can be removed. The acid-treated crab shells were heat-treated at room temperature to 450 for 2 hours in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 7.5 / min, and then heat-treated at 450 to 900 ° C for 2 hours at a heating rate of 9.2 / min to produce a biomass carbon structure can do.

상기 탄소 구조체가 활성화되어 활성 탄소가 제조된다(S120). 상기 탄소 구조체는 이산화탄소 또는 암모니아 분위기에서 열처리되어 활성화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 열처리를 통한 활성화 공정을 통해, 상기 활성 탄소의 표면 및 내부에 미세 기공이 형성되고, 미세 기공은 상기 활성 탄소의 비표면적을 증가시켜 기체에 대한 물리적 흡착 능력을 향상시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 열처리를 통한 활성화 공정을 통해, 상기 활성 탄소에 질소가 도핑되고, 도핑된 질소는 상기 활성 탄소의 화학적 흡착 능력을 향상시킬 수 있다.The carbon structure is activated to produce activated carbon (S120). The carbon structure may be activated by heat treatment in a carbon dioxide or ammonia atmosphere. According to one embodiment, micropores are formed on the surface and inside of the activated carbon through the activation process through heat treatment, and the micropores increase the specific surface area of the activated carbon to improve the physical adsorption ability to the gas have. According to one embodiment, nitrogen is doped to the activated carbon through an activation process through heat treatment, and doped nitrogen can improve the chemical adsorption ability of the activated carbon.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 구조체가 이산화탄소 분위기에서 열처리되는 경우, 상기 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 1,000cc/min 농도의 이산화탄소 분위기에서 열처리하여, 상기 활성 탄소를 제조할 수 있다.According to one embodiment, when the carbon structure is heat-treated in a carbon dioxide atmosphere, the carbon structure is heated to 900 at room temperature and 900 ° C at a rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere at a concentration of 800 cc / min. In a carbon dioxide atmosphere at a concentration of about 5% by weight.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 구조체가 암모니아 분위기에서 열처리되는 경우, 상기 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 200cc/min 농도의 질소 및 1,000cc/min 농도의 암모니아 분위기에서 열처리하여, 상기 활성 탄소를 제조할 수 있다.According to one embodiment, when the carbon structure is heat-treated in an ammonia atmosphere, the carbon structure is heated to 900 at a room temperature and 900 ° C at a rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere of 800 cc / min. Of nitrogen and an ammonia atmosphere at a concentration of 1,000 cc / min to produce the activated carbon.

도 5는 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 레조르시놀 고분자들의 SEM 사진이고, <표 1>은 도 5의 레조르시놀 고분자들의 합성 조건이다.FIG. 5 is an SEM photograph of the resorcinolic polymers synthesized according to Experimental Example of the present invention, and Table 1 is a synthesis condition of the resorcinolic polymers of FIG.

<표 1>과 같이, 레조르시놀 0.76g, 포름알데하이드 0.88g, 28% 암모니아수 0.7g 및 증류수 200mL를 혼합하여, 상온에서 24시간 동안 교반한 뒤, 90에서 24시간 동안 열처리하며 교반하여 실험 예 1에 따른 레조르시놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 5의 (a)에 나타내었다.As shown in Table 1, 0.76 g of resorcinol, 0.88 g of formaldehyde, 0.7 g of 28% aqueous ammonia, and 200 mL of distilled water were mixed and stirred at room temperature for 24 hours, then heat-treated at 90 for 24 hours, 1 was synthesized, and SEM photograph was taken to show the resorcinolic polymer as shown in Fig. 5 (a).

상술된 실험 예 1에 따른 레조르시놀 고분자의 합성 조건에서, 레조르시놀을 0.85g 포함하고, 포름알데하이드를 0.98g 포함하여, 실험 예 2에 따른 레조르시놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 5의 (b)에 나타내었다.In the synthesis conditions of the resorcinolic polymer according to Experimental Example 1 described above, a resorcinolic polymer according to Experimental Example 2 was synthesized by including 0.85 g of resorcinol and 0.98 g of formaldehyde, followed by SEM 5 (b).

상술된 실험 예 1에 따른 레조르시놀 고분자의 합성 조건에서, 레조르시놀을 1.42g 포함하고, 포름알데하이드를 1.63g 포함하여, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 5의 (c)에 나타내었다.In the synthesis conditions of the resorcinolic polymer according to Experimental Example 1 described above, a resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 was synthesized by including 1.42 g of resorcinol and 1.63 g of formaldehyde, followed by SEM 5 (c).

상술된 실험 예 1에 따른 레조르시놀 고분자의 합성 조건에서, 레조르시놀을 1.98g 포함하고, 포름알데하이드를 2.28g 포함하여, 실험 예 4에 따른 레조르시놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 5의 (d)에 나타내었다.In the synthesis conditions of the resorcinolic polymer according to Experimental Example 1 described above, the resorcinolic polymer according to Experimental Example 4 was synthesized by SEM, including 1.98 g of resorcinol and 2.28 g of formaldehyde 5 (d).

구분division 고분자
크기(nm)Polymer
Size (nm) 레조르시놀(g)Resorcinol (g) 포름알데하이드(g)Formaldehyde (g) 암모니아수(g)Ammonia water (g) 증류수(mL)Distilled water (mL) 실험 예 1Experimental Example 1 180±22180 ± 22 0.760.76 0.880.88 0.70.7 200200 실험 예 2Experimental Example 2 307±23307 ± 23 0.850.85 0.980.98 0.70.7 200200 실험 예 3Experimental Example 3 575±24575 ± 24 1.421.42 1.631.63 0.70.7 200200 실험 예 4Experimental Example 4 802±20802 ± 20 1.981.98 2.282.28 0.70.7 200200

도 5 및 <표 1>을 참조하면, 실험 예 1 내지 4에 따른 레조르시놀 고분자들의 합성 조건에 따른 크기를 확인할 수 있다. 레조르시놀 고분자의 전구체(precursor)인 레조르시놀 및 포름알데하이드의 양이 증가할수록 레조르시놀 고분자의 크기가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 레조르시놀 및 포름알데하이드의 양을 조절하여 레조르시놀 고분자의 크기를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5 and FIG. 1, the sizes of the resorcinolic polymers according to Experimental Examples 1 to 4 can be confirmed according to the synthesis conditions. It can be confirmed that the size of the resorcinolic polymer increases as the amount of resorcinol and formaldehyde, which are precursors of the resorcinolic polymer, increases. Accordingly, it is possible to control the resorcinolic polymer size by controlling the amount of resorcinol and formaldehyde.

도 6은 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 페놀 고분자들의 SEM 사진이고, <표 2>는 도 6의 페놀 고분자들의 합성 조건이다.FIG. 6 is an SEM photograph of the phenol polymers synthesized according to Experimental Example of the present invention, and Table 2 is a synthesis condition of the phenol polymers of FIG.

<표 2>와 같이, 페놀 0.97g, 포름알데하이드 1.68g, 28% 암모니아수 8.8g, 증류수 80mL, 99.9% 에탄올 80mL 및 F127 계면활성제(pluronic F127) 0.045g을 혼합하여, 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤, 100에서 24시간 동안 열처리하며 교반하여 실험 예 5에 따른 페놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 6의 (a)에 나타내었다.As shown in Table 2, 0.97 g of phenol, 1.68 g of formaldehyde, 8.8 g of 28% ammonia water, 80 mL of distilled water, 80 mL of 99.9% ethanol and 0.045 g of F127 surfactant (pluronic F127) were mixed and stirred at room temperature for 4 hours Then, the mixture was heat-treated for 100 hours to 24 hours and stirred to synthesize a phenol polymer according to Experimental Example 5, and SEM photographs thereof are shown in FIG. 6 (a).

상술된 실험 예 5에 따른 페놀 고분자의 합성 조건에서, 열처리 온도를 110℃로 변경하여, 실험 예 6에 따른 페놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 6의 (b)에 나타내었다.The phenol polymer according to Experimental Example 6 was synthesized by changing the heat treatment temperature to 110 캜 under the conditions of the synthesis of the phenol polymer according to Experimental Example 5 described above, and SEM photographs thereof were shown in Fig. 6 (b).

구분division 고분자
크기(μm)Polymer
Size (μm) 페놀(g)Phenol (g) 포름알데-
하이드(g)Formaldehyde -
Hydro (g) 암모니아수
(g)ammonia
(g) 증류수,
에탄올(mL)Distilled water,
Ethanol (mL) F127(g)F127 (g) 열처리
온도(℃)Heat treatment
Temperature (℃) 실험 예 5Experimental Example 5 1.0±0.141.0 ± 0.14 0.970.97 1.681.68 8.88.8 8080 0.0450.045 100100 실험 예 6Experimental Example 6 2.2±0.152.2 ± 0.15 0.970.97 1.681.68 8.88.8 8080 0.0450.045 110110

도 6 및 <표 2>를 참조하면, 실험 예 5 및 6에 따른 페놀 고분자들의 합성 조건에 따른 크기를 확인할 수 있다. 페놀 고분자를 합성할 시, 열처리 온도가 높을수록 페놀 고분자의 크기가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 열처리 온도를 조절하여 페놀 고분자의 크기를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 6 and FIG. 2, the sizes of the phenol polymers according to Experimental Examples 5 and 6 can be confirmed according to the synthesis conditions. When phenol polymer is synthesized, it can be confirmed that the larger the heat treatment temperature, the larger the size of the phenol polymer. Accordingly, the size of the phenol polymer can be controlled by adjusting the heat treatment temperature.

도 7은 본 발명의 비교 예에 따라 합성된 페놀 고분자들의 SEM 사진이고, <표 3>은 도 7의 페놀 고분자들의 합성 조건이다.7 is an SEM photograph of the phenol polymers synthesized according to the comparative example of the present invention, and Table 3 is a synthesis condition of the phenol polymers of FIG.

<표 3>과 같이, 페놀 0.97g, 포름알데하이드 1.68g, 28% 암모니아수 8.8g, 증류수 80mL, 및 99.9% 에탄올 80mL를 혼합하여, 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤, 100에서 24시간 동안 열처리하며 교반하여 비교 예 1에 따른 페놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 7의 (a)에 나타내었다.As shown in Table 3, 0.97 g of phenol, 1.68 g of formaldehyde, 8.8 g of 28% ammonia water, 80 mL of distilled water and 80 mL of 99.9% ethanol were mixed and stirred at room temperature for 4 hours and then heat-treated at 100 for 24 hours And the mixture was stirred to synthesize the phenol polymer according to Comparative Example 1, and SEM photograph was taken to show it in FIG. 7 (a).

상술된 비교 예 1에 따른 페놀 고분자의 합성 조건에서, 페놀을 1.294g 포함하고, 포름알데하이드를 2.24g 포함하여, 비교 예 2에 따른 페놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 7의 (b)에 나타내었다.In the synthesis conditions of the phenol polymer according to Comparative Example 1 described above, a phenol polymer according to Comparative Example 2 was synthesized by containing 1.294 g of phenol and 2.24 g of formaldehyde, Respectively.

상술된 비교 예 1에 따른 페놀 고분자의 합성 조건에서, 페놀을 2.588g 포함하고, 포름알데하이드를 4.48g 포함하여, 비교 예 3에 따른 페놀 고분자를 합성하고, SEM 촬영하여 도 7의 (c)에 나타내었다.In the synthesis conditions of the phenol polymer according to Comparative Example 1 described above, a phenol polymer according to Comparative Example 3 was synthesized by including 2.588 g of phenol and 4.48 g of formaldehyde, Respectively.

구분division 고분자
크기(μm)Polymer
Size (μm) 페놀(g)Phenol (g) 포름알데-
하이드(g)Formaldehyde -
Hydro (g) 암모니아수
(g)ammonia
(g) 증류수,
에탄올(mL)Distilled water,
Ethanol (mL) F127(g)F127 (g) 열처리
온도(℃)Heat treatment
Temperature (℃) 비교 예 1Comparative Example 1 1.1±0.211.1 ± 0.21 0.970.97 1.681.68 8.88.8 8080 -- 100100 비교 예 2Comparative Example 2 1.9±0.381.9 ± 0.38 1.2941.294 2.242.24 8.88.8 8080 -- 100100 비교 예 3Comparative Example 3 2.8±0.612.8 ± 0.61 2.5882.588 4.484.48 8.88.8 8080 -- 100100

도 7 및 <표 3>을 참조하면, 비교 예 1 내지 3에 따른 페놀 고분자들의 분산도를 확인할 수 있다. 비교 예 1 내지 3에 따른 페놀 고분자들은 합성 과정에서 계면활성제인 F127을 포함하지 않고, 이에 따라, 다분산성(polydispersity)을 갖는 페놀 고분자들이 합성되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 and FIG. 3, the dispersity of the phenol polymers according to Comparative Examples 1 to 3 can be confirmed. The phenol polymers according to Comparative Examples 1 to 3 do not contain the surfactant F127 in the course of synthesis, and thus it can be confirmed that phenol polymers having polydispersity are synthesized.

도 8은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 고분자의 FT-IR 및 13C ssNMR 측정 결과 그래프이다.8 is a graph showing FT-IR and 13 C ssNMR measurement results of resorcinol and phenol polymer according to Experimental Example of the present invention.

도 8의 (a)의 FT-IR 측정 결과를 참조하면, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자(RFP) 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자(PFP)는 유사한 작용기(functional group)를 포함한다. 1604cm-1 및 1498cm-1에서 측정되는 피크(peak)는 방향족 고리(aromatic ring)가 포함하는 C=C stretching이고, 1473cm-1에서 측정되는 피크는 methylene bridge가 포함하는 C-H bending이고, 1381cm-1에서 측정되는 피크는 tertiary amine이 포함하는 C-O 및 C-N bonding이고, 1352cm-1에서 측정되는 피크는 O-H bending이고, 1230cm-1에서 측정되는 피크는 페놀이 포함하는 C-O asymmetric stretching이고, 1101cm-1에서 측정되는 피크는 dimethylene ether bridge가 포함하는 C-O-C asymmetric stretching이고, 1043cm-1에서 측정되는 피크는 hydroxymethyl group이 포함하는 C-O stretching이다.Referring to the FT-IR measurement results of FIG. 8A, the resorcinolic polymer (RFP) according to Experimental Example 3 and the phenol polymer (PFP) according to Experimental Example 5 include similar functional groups. The peaks measured at 1604 cm -1 and 1498 cm -1 are C = C stretching involving the aromatic ring and the peak measured at 1473 cm -1 is the CH bending including the methylene bridge and 1381 cm -1 The peak measured at 1352 cm- 1 is OH bending, the peak measured at 1230 cm- 1 is CO asymmetric stretching involving phenol, and the peak measured at 1101 cm- 1 The peak is the COC asymmetric stretching involving the dimethylene ether bridge and the peak measured at 1043 cm -1 is the CO stretching involving the hydroxymethyl group.

그러나, 전구체인 레조르시놀 및 페놀과 포름알데하이드의 반응성 차이에 따른 축중합 정도(degree of polycondensation)의 차이에 따라, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자는 상이한 작용기를 포함한다. 실험 예 5에 따른 페놀 고분자의 스펙트럼에서 관찰되는, 748cm-1에서 측정되는 피크는 ortho 위치에 포함되는 C-H out-of-plane bending이고, 813cm-1에서 측정되는 피크는 para 위치에 포함되는 C-H out-of-plane bending이고, 948cm-1에서 측정되는 피크는 2,4,6-trihydroxymethyl phenol의 피크이다.However, the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 and the phenol polymer according to Experimental Example 5 had different functional groups depending on the degree of polycondensation due to the difference in reactivity between the precursor, resorcinol, phenol and formaldehyde, . The peak measured at 748 cm -1 observed in the spectrum of the phenol polymer according to Experimental Example 5 is the CH out-of-plane bending included in the ortho position, and the peak measured at 813 cm -1 is the CH out -of-plane bending, and the peak measured at 948 cm -1 is the peak of 2,4,6-trihydroxymethyl phenol.

도 8의 (b)의 13C ssNMR 측정 결과를 참조하면, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자는 유사한 작용기를 포함한다. 38~40ppm에서 측정되는 피크는 CN에 대한 피크로, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자가 N(질소)을 포함한다는 것을 확인할 수 있다.Referring to the results of 13 C ssNMR measurement of FIG. 8 (b), the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 and the phenol polymer according to Experimental Example 5 contain similar functional groups. It can be seen that the peak measured at 38 to 40 ppm is the peak for CN, and the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 and the phenol polymer according to Experimental Example 5 contain N (nitrogen).

그러나, 전구체인 레조르시놀 및 페놀과 포름알데하이드의 반응성 차이에 따른 축중합 정도(degree of polycondensation)의 차이에 따라, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자는 상이한 작용기를 포함한다. 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자의 스펙트럼에서 관찰되는, 27ppm에서 측정되는 피크는 methylene bridge의 CH2의 피크이고, 55ppm에서 측정되는 피크는 hydroxymethyl group의 피크이고, 80ppm에서 측정되는 피크는 dimethylene ether bridge의 피크이다.However, the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 and the phenol polymer according to Experimental Example 5 had different functional groups depending on the degree of polycondensation due to the difference in reactivity between the precursor, resorcinol, phenol and formaldehyde, . The peak measured at 27 ppm, which is observed in the spectrum of the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3, is the peak of CH 2 of the methylene bridge, the peak measured at 55 ppm is the peak of the hydroxymethyl group, and the peak measured at 80 ppm is the dimethylene ether bridge.

도 9는 본 발명의 실험 예에 따라 합성된 멜라닌 고분자의 SEM 사진이다.9 is an SEM photograph of melanin polymer synthesized according to Experimental Example of the present invention.

도 9를 참조하면, 도파민 0.24g, 증류수 70mL, 에탄올 20mL, 및 28% 암모니아수 0.25mL를 혼합하여, 실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자를 합성하고, SEM 촬영하였다.9, melanin polymer according to Experimental Example 7 was synthesized by mixing 0.24 g of dopamine, 70 mL of distilled water, 20 mL of ethanol, and 0.25 mL of 28% ammonia water, and SEM photograph was taken.

도 10은 본 발명의 실험 예에 따른 산 처리 전후의 바이오매스의 SEM 사진들이다.10 is SEM photographs of the biomass before and after the acid treatment according to the experimental example of the present invention.

도 10의 (a)를 참조하면, 키틴을 포함하는 바이오매스인 게 껍질을 SEM 촬영하였다. 길이가 긴 섬유 형태의 키틴질 및 키틴질을 감싸고 있는 바이오 세라믹(MgCO3 및 CaCO3)을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 (a), crab shells, which are biomass including chitin, were photographed by SEM. It is possible to confirm bioceramics (MgCO 3 and CaCO 3 ) encapsulating chitin and chitin in long fiber form.

도 10의 (b)를 참조하면, 키틴을 포함하는 바이오매스인 게 껍질 3g을 2M 염산 1L에 이틀 동안 교반 및 침지시켜 산 처리한, 실험 예 8에 따른 산 처리된 바이오매스를 제조하고, SEM 촬영하였다. 실험 예 8에 따른 산 처리된 바이오매스는 산 처리 공정에 의해, 바이오 세라믹이 제거되고, 수백 nm 길이의 가늘고 긴 키틴 섬유질 구조를 형성한 것을 확인할 수 있다.10 (b), the acid-treated biomass according to Experimental Example 8, in which 3 g of crab shell, which is a biomass containing chitin, was acid-treated by stirring and immersing in 1 L of 2M hydrochloric acid for two days, . The acid-treated biomass according to Experimental Example 8 showed that the bioceramics were removed by the acid treatment, and the elongated chitin fibrous structure with a length of several hundred nanometers was formed.

도 11은 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체의 SEM 사진들이다.11 is a SEM photograph of a carbon structure according to an experimental example of the present invention.

도 11을 참조하면, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자를 질소 분위기에서, 3시간 동안 800로 열처리하여 탄화시킨, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체를 합성하고, SEM 촬영하여 도 11의 (a)에 나타내었다.11, the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 was synthesized by heating the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 in a nitrogen atmosphere at 800 for 3 hours to obtain a resorcinolic carbon structure. (a).

실험 예 5에 따른 페놀 고분자를 질소 분위기에서, 3시간 동안 800로 열처리하여 탄화시킨, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체를 합성하고, SEM 촬영하여 도 11의 (b)에 나타내었다.The phenol carbon structure according to Experimental Example 10 was synthesized by SEM and the result is shown in FIG. 11 (b). The phenol carbon structure according to Experimental Example 5 was carbonized by heat treatment at 800 for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자를 질소 분위기에서, 3시간 동안 800로 열처리하여 탄화시킨, 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체를 합성하고, SEM 촬영하여 도 11의 (c)에 나타내었다.The melanin carbon structure according to Experimental Example 11 was synthesized by SEM and the result is shown in FIG. 11 (c). The melanin polymer according to Experimental Example 7 was carbonized by heat treatment at 800 for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

실험 예 8에 따른 산 처리된 바이오매스를 질소 분위기에서, 7.5/min의 승온 속도로 상온에서 450까지 2시간 동안 열처리하고, 9.2/min의 승온 속도로 450에서 900까지 2시간 동안 열처리하여 탄화시킨, 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체를 합성하고, SEM 촬영하여 도 11의 (d)에 나타내었다.The acid-treated biomass according to Experimental Example 8 was heat-treated in a nitrogen atmosphere at a rate of temperature increase of 7.5 / min for 2 hours from room temperature to 450 for 2 hours at a heating rate of 9.2 / min for 2 hours to be carbonized , A biomass carbon structure according to Experimental Example 12 was synthesized and SEM photograph was taken to show it in FIG. 11 (d).

도 12는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체의 제조 공정 단계별 XRD 측정 결과 그래프이다.FIG. 12 is a graph of XRD measurement results of the steps of manufacturing a biomass carbon structure according to an experimental example of the present invention.

도 12를 참조하면, 키틴을 포함하는 바이오매스인 게 껍질(CS), 실험 예 8에 따른 산 처리된 바이오매스(CS_HCl), 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN), 키틴(chitin) 및 바이오 세라믹인 MgCO3, CaCO3를 XRD로 측정하였다. 이에 따라, 키틴을 포함하는 바이오매스인 게 껍질(CS)에 산 처리 공정을 수행할 경우, 바이오 세라믹이 효과적으로 제거된다는 것을 알 수 있다.(CS), the acid treated biomass (CS_HCl) according to Experimental Example 8, the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12, the chitin, And bioceramics such as MgCO 3 and CaCO 3 were measured by XRD. Thus, it can be seen that the bioceramics are effectively removed when an acid treatment process is applied to the crab shell (CS), which is a biomass containing chitin.

실시 예 1 내지 11에 따른 활성 탄소의 제조.Preparation of activated carbon according to Examples 1-11.

실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 1,000cc/min 농도의 이산화탄소 분위기에서 45분 동안 열처리하여 활성화시킨, 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45)를 합성하였다.The resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 was heated to 900 at a temperature elevation rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere at a concentration of 800 cc / min, and then heat-treated at a temperature of 1,000 cc / min in a carbon dioxide atmosphere for 45 minutes Activated resorcinolic active carbon (RFC_C45) according to Example 1 was synthesized.

상술된 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 45분에서 120분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C120)를 합성하였다.The resorcinolic activated carbon (RFC_C120) according to Example 2 was synthesized by activating the resorcinol-activated carbon according to the above-described Example 1 by changing the heat treatment time from 45 minutes to 120 minutes.

상술된 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 45분에서 240분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 3에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C240)를 합성하였다.In the process for preparing resorcinol-activated carbon according to Example 1 described above, resorcinol-activated carbon (RFC_C240) according to Example 3 was activated by changing the heat treatment time from 45 minutes to 240 minutes.

상술된 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 45분에서 380분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C380)를 합성하였다.In the process for preparing resorcinol-activated carbon according to Example 1 described above, resorcinol-activated carbon (RFC_C380) according to Example 4 was synthesized, which was activated by changing the heat treatment time from 45 minutes to 380 minutes.

실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 200cc/min 농도의 질소 및 1,000cc/min 농도의 암모니아 분위기에서 10분 동안 열처리하여 활성화시킨, 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_N10)를 합성하였다.The resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 was heated to 900 at a temperature elevation rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere at a concentration of 800 cc / min, and then heat-treated. Thereafter, nitrogen at a concentration of 200 cc / min and ammonia (RFC_N10) according to Example 5, which was activated by heat treatment for 10 minutes in an atmosphere, to synthesize resorcinolic activated carbon (RFC_N10).

실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 1,000cc/min 농도의 이산화탄소 분위기에서 45분 동안 열처리하여 활성화시킨, 실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소(PFC_C45)를 합성하였다.The phenol carbon structure according to Experimental Example 10 was heated to 900 ° C at a rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere at a rate of 800 cc / min and then heat-treated at a temperature of 1,000 cc / min in a carbon dioxide atmosphere for 45 minutes to activate , Phenol activated carbon (PFC_C45) according to Example 6 was synthesized.

상술된 실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 45분에서 120분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFC_C120)를 합성하였다.Phenol activated carbon (PFC_C120) according to Example 7, which was activated by changing the heat treatment time from 45 minutes to 120 minutes, was synthesized in the process for producing phenol-activated carbon according to Example 6 described above.

실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 1,000cc/min 농도의 이산화탄소 분위기에서 65분 동안 열처리하여 활성화시킨, 실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C65)를 합성하였다.The melanin carbon structure according to Experimental Example 11 was heat-treated at a temperature elevation rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere of 800 cc / min to 900 at room temperature, and then heat-treated for 65 minutes in a carbon dioxide atmosphere at a concentration of 1,000 cc / min to activate , And melanin activated carbon (MC_C65) according to Example 8 were synthesized.

상술된 실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 65분에서 130분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 9에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C130)를 합성하였다.Melanin activated carbon (MC_C130) according to Example 9 was synthesized by changing the heat treatment time from 65 minutes to 130 minutes in the method for producing melanin activated carbon according to Example 8 described above.

실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체를 800cc/min 농도의 질소 분위기에서 30/min의 승온 속도로 상온에서 900까지 승온하여 열처리한 뒤, 1,000cc/min 농도의 이산화탄소 분위기에서 60분 동안 열처리하여 활성화시킨, 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60)를 합성하였다.The biomass carbon structure according to Experimental Example 12 was heated to 900 at a temperature elevation rate of 30 / min in a nitrogen atmosphere at a concentration of 800 cc / min and then heat-treated at a temperature of 1,000 cc / min for 60 minutes. (CSCN_C60) according to Example 10 was synthesized.

상술된 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소의 제조 방법에서, 열처리 시간을 60분에서 180분으로 변경하여 활성화시킨, 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C180)를 합성하였다.The biomass activated carbon (CSCN_C180) according to Example 11 was synthesized by activating the biomass activated carbon according to the above-described Example 10 by changing the heat treatment time from 60 minutes to 180 minutes.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 활성 탄소의 SEM 사진들이다.13 is SEM photographs of activated carbon according to an embodiment of the present invention.

도 13 및 아래 <표 4>를 참조하면, 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진 및 크기를 확인할 수 있다. 도 13의 (a)는 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (b)는 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (c)는 실시 예 3에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (d)는 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (e)는 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 SEM 사진이다.Referring to FIG. 13 and Table 4 below, SEM photographs and sizes of the resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 5 can be confirmed. 13 (a) is an SEM photograph of resorcinol-activated carbon according to Example 1, (b) is an SEM photograph of resorcinol-activated carbon according to Example 2, and Fig. 13 13 (d) is an SEM photograph of the resorcinolic activated carbon according to Example 4, and FIG. 13 (e) is a SEM photograph of the resorcinolic activated carbon according to Example 5 SEM photograph of resorcinol-activated carbon.

구분division 실시 예 1Example 1 실시 예 2Example 2 실시 예 3Example 3 실시 예 4Example 4 실시 예 5Example 5 활성 탄소의 크기(nm)Size of activated carbon (nm) 381±13381 ± 13 316±21316 ± 21 271±23271 ± 23 214±31214 ± 31 265±19265 ± 19

<표 4>를 참조하면, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자를 탄화 및 활성화하여 제조된, 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 크기는, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자의 크기(575±24nm)보다 작은 것을 확인할 수 있다. 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체에서 실시 예 1 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소로 활성화되는 과정에서, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체가 이산화탄소와 반응하여, 일산화탄소를 생성하고, (C(s)+CO2(g)→2CO(g)), 미세 기공이 형성되어, 탄소(C(s))의 함량이 감소하게 된다. 또는, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체에서 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소로 활성화되는 과정에서, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체가 암모니아와 반응하여, 질소 및 메탄을 생성하고, (3C(s)+4NH4(g)→2N2(g)+3CH4(g)), 미세 기공이 형성되어, 탄소의 함량이 감소하게 된다. 이에 따라, 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소는 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자보다 탄소 함량이 낮아지며, 크기가 작아진다.Referring to Table 4, resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 5 prepared by carbonizing and activating the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3 was measured for resorcinolic polymers according to Experimental Example 3 (575 +/- 24 nm). &Lt; / RTI > In the process of activating the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 with the resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 4, the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 reacted with carbon dioxide to generate carbon monoxide, (C (s)) + CO 2 (g) -> 2CO (g)), and micropores are formed to decrease the content of carbon (C (s)). Alternatively, in the process of activating the resorcinolic activated carbon according to Example 5 in the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9, the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 reacts with ammonia to generate nitrogen and methane and, (3C (s) + 4NH 4 (g) → 2N 2 (g) + 3CH 4 (g)), the fine pores are formed, the content of carbon is reduced. Thus, the resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 5 has a lower carbon content and smaller size than the resorcinolic polymer according to Experimental Example 3. [

또한, 동일한 이산화탄소 분위기에서 활성화된 실시 예 1 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소는, 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 크기가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 실시 예 1 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소는 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 이산화탄소와 반응하는 탄소의 양이 증가하여, 크기가 작아진다.Also, it can be confirmed that resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 4 activated in the same carbon dioxide atmosphere decreases in size as the annealing time for activation is increased. Resorcinol activated carbon according to Examples 1 to 4 has an increased amount of carbon that reacts with carbon dioxide as the heat treatment time for activation increases, and the size thereof decreases.

도 13 및 아래 <표 5>를 참조하면, 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소 및 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소의 SEM 사진 및 크기를 확인할 수 있다. 도 13의 (f)는 실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (g)는 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소의 SEM 사진이다.Referring to FIG. 13 and the following Table 5, SEM photographs and sizes of the phenol-activated carbon according to Examples 6 and 7 and the melanin-activated carbon according to Examples 8 and 9 can be confirmed. 13 (f) is an SEM photograph of the phenol-activated carbon according to Example 6, and Fig. 13 (g) is a SEM photograph of the phenol-activated carbon according to Example 7. Fig.

구분division 실시 예 6Example 6 실시 예7Example 7 실시 예8Example 8 실시 예9Example 9 활성 탄소의 크기(nm)Size of activated carbon (nm) 710±70710 ± 70 -- 149±22149 ± 22 121±24121 ± 24

<표 5>를 참조하면, 실험 예 5에 따른 페놀 고분자를 탄화 및 활성화하여 제조된, 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소의 크기는, 실험 예 5에 따른 페놀 고분자의 크기(1.0±0.14μm)보다 작은 것을 확인할 수 있다. 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체에서 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소로 활성화되는 과정에서, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체가 이산화탄소와 반응하여, 일산화탄소를 생성하고, (C(s)+CO2(g)2CO(g)), 미세 기공이 형성되어, 탄소의 함량이 감소하게 된다. 이에 따라, 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소는 실험 예 5에 따른 페놀 고분자보다 탄소 함량이 낮아지며, 크기가 작아진다.Referring to Table 5, the sizes of the phenol-activated carbon according to Examples 6 and 7, which were prepared by carbonizing and activating the phenol polymer according to Experimental Example 5, were the sizes of the phenol polymers according to Experimental Example 5 (1.0 ± 0.14 mu m). In the phenol carbon structure according to Experimental Example 10, the phenol carbon structure according to Experimental Example 10 reacts with carbon dioxide to generate carbon monoxide (C (s) + CO2 (g) 2CO (g)), micropores are formed and the carbon content is reduced. As a result, the phenol-activated carbon according to Examples 6 and 7 has a lower carbon content and smaller size than the phenol polymer according to Experimental Example 5.

또한, 동일한 이산화탄소 분위기에서 활성화된 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소는, 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 구조가 무너지는 것을 확인할 수 있다. 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소는 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 이산화탄소와 반응하는 탄소의 양이 증가하여 미세 기공의 형성이 증가한다. 그러나, 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소와 같이 미세 기공의 형성이 일정 수준을 초과하는 경우, 활성 탄소의 구조가 무너질 수 있다.In addition, it can be confirmed that the phenol activated carbon according to Examples 6 and 7 activated in the same carbon dioxide atmosphere collapses as the annealing time for activation increases. The phenol-activated carbons according to Examples 6 and 7 increase the amount of carbon reacting with carbon dioxide as the annealing time for activation increases, and the formation of micropores increases. However, when the formation of micropores, such as the phenol-activated carbon according to Example 7, exceeds a certain level, the structure of the activated carbon may collapse.

페놀 고분자는 레조르시놀 고분자보다 분자 구조의 밀도가 낮고, 이로 인해, 동일한 조건에서 반응 물질과의 접촉 면적이 넓고, 따라서, 반응성이 높다. 이에 따라, 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소는 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소와 동일한 조건에서 활성화되었으나, 높은 반응성으로 인해 미세 기공의 형성이 일정 수준을 초과하여, 활성 탄소의 구조가 무너질 수 있다.The phenol polymer has a lower molecular structure density than the resorcinolic polymer and, therefore, has a wider contact area with the reactant under the same conditions, and is thus highly reactive. Thus, the phenol-activated carbon according to Example 7 was activated under the same conditions as the resorcinol-activated carbon according to Example 2, but due to the high reactivity, the formation of micropores exceeded a certain level, .

도 13의 (h)는 실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (i)는 실시 예 9에 따른 멜라닌 활성 탄소의 SEM 사진이다. 실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자를 탄화 및 활성화하여 제조된, 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소의 크기는, 실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자의 크기(도 8 참조)보다 작은 것을 확인할 수 있다.13 (h) is an SEM photograph of the melanin activated carbon according to Example 8, and (i) of FIG. 13 is a SEM photograph of the melanin activated carbon according to Example 9. It can be confirmed that the sizes of melanin activated carbon according to Examples 8 and 9 prepared by carbonization and activation of the melanin polymer according to Experimental Example 7 are smaller than those of the melanin polymer according to Experimental Example 7 (see FIG. 8).

실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자에서 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소로 탄화 및 활성화되는 과정에서, 실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자의 탄소가 이산화탄소와 반응하여, 일산화탄소를 생성하고, (C(s)+CO2(g)2CO(g)), 미세 기공이 형성되어, 탄소의 함량이 감소하게 된다. 이로 인해, 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소는 실험 예 7에 따른 멜라닌 고분자보다 탄소 함량이 낮아지며, 크기가 작아진다. 또한, 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소는 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 이산화탄소와 반응하는 탄소의 양이 증가하여, 크기가 작아진다.In the melanin polymer according to Experimental Example 7, carbon of the melanin polymer according to Experimental Example 7 reacted with carbon dioxide to generate carbon monoxide, and (C (s ) + CO2 (g) 2CO (g)), micropores are formed and the carbon content is decreased. As a result, the melanin-activated carbon according to Examples 8 and 9 has a lower carbon content and a smaller size than the melanin polymer according to Experimental Example 7. In addition, the melanin-activated carbon according to Examples 8 and 9 has an increased amount of carbon that reacts with carbon dioxide as the heat treatment time for activation increases, and the size of the melanin-activated carbon decreases.

도 13의 (j)는 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소의 SEM 사진이고, 도 13의 (k)는 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소의 SEM 사진이다. 실험 예 8에 따른 산 처리된 바이오매스를 탄화 및 활성화하여 제조된, 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소는 표면에 미세한 크랙(crack)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 상기 크랙은 미세 기공으로, 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소는 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 상기 크랙도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 13 (j) is an SEM photograph of the biomass activated carbon according to Example 10, and Fig. 13 (k) is a SEM photograph of the biomass activated carbon according to Example 11. Fig. It can be confirmed that the biomass activated carbon prepared by carbonizing and activating the acid-treated biomass according to Experimental Example 8, and the biomass activated carbon according to Examples 10 and 11 were cracked on the surface. It can be seen that the cracks are microscopic pores, and the cracks are increased as the heat treatment time for activating the biomass activated carbon according to Examples 10 and 11 is increased.

도 14는 본 발명의 실험 예 및 실시 예에 따른 레조르시놀 고분자와 레조르시놀 활성 탄소의 TEM 사진들이다.14 is TEM photographs of resorcinolic polymer and resorcinolic activated carbon according to the experimental examples and examples of the present invention.

도 14를 참조하면, 도 14의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체의 TEM 사진이고, 도 14의 (b)는 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 TEM 사진이고, 도 14의 (c)는 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 TEM 사진이다. 활성화가 수행되지 않은 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체에 비해, 활성화를 위한 열처리가 수행된 실시 예 2 및 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소들은 열처리 시간이 증가할수록 미세 기공의 형성이 증가하여, TEM 사진 상에서 색이 점점 옅어지는 것을 확인할 수 있다.14 (a) is a TEM photograph of a resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9, and Fig. 14 (b) is a TEM photograph of resorcinolic activated carbon according to Example 2. Fig. 14 (c) is a TEM photograph of the resorcinolic activated carbon according to Example 4. Fig. Compared with the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 in which the activation was not performed, the resorcinol-activated carbons according to Examples 2 and 4 in which heat treatment for activation was performed showed an increase in the formation of micropores as the heat treatment time increased , It can be confirmed that the color gradually becomes thinner on the TEM photograph.

도 15a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XRD 및 Raman 측정 결과 그래프이고, 도 15b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 XRD 및 Raman 측정 결과 그래프이다.FIG. 15A is a graph showing XRD and Raman measurement results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention and FIG. 15B is a graph showing the results of the phenol carbon structure according to the experimental example of the present invention, And XRD and Raman measurement results of the phenol-activated carbon.

도 15a를 참조하면, 도 15a의 (a)의 XRD 스펙트럼들(spectra)에서 (002) 및 (101)의 피크가 측정되고, 도 15a의 (b)의 Raman 스펙트럼들에서 D 밴드(band) 및 G 밴드가 측정된다. XRD 스펙트럼의 (002) 및 (101) 피크는 마이크로미터(μm) 크기의 흑연 도메인(graphitic domain)에서 측정되며, Raman 스펙트럼의 D 밴드 및 G 밴드는 탄소를 포함하는 물질의 vibration band에서 측정된다. D 밴드 및 G 밴드의 intensity 비율을 계산한 ID/IG 값은 물질의 흑연화(graphitization) 정도를 판단하는 지표로 사용된다.15A, the peaks of (002) and (101) in the XRD spectra of FIG. 15A are measured, and the D band and the D band of the Raman spectra of FIG. G band is measured. The (002) and (101) peaks of the XRD spectrum are measured in the graphitic domain in micrometer (μm) size and the D band and G band of the Raman spectrum are measured in the vibration band of the material containing carbon. The I D / I G value, which is calculated from the intensity ratio of the D band and the G band, is used as an index for determining the degree of graphitization of the material.

실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC)와 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10)는, 활성화를 위한 열처리 시간이 증가할수록 XRD 스펙트럼의 (002) 및 (101) 피크가 감소하고, Raman 스펙트럼의 ID/IG 값이 증가하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체에서 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소로 활성화가 진행됨에 따라, 마이크로미터 크기의 흑연 도메인은 감소하며, 활성화를 위한 열처리 시간이 증가함에 따라 흑연화가 진행되는 정도가 증가하는 것을 알 수 있다.The resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and the resorcinolic active carbon according to Examples 1 to 5 (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10) according to Examples 1 to 5 exhibited an increase in the XRD spectrum (002) and (101) peaks are decreased, and the I D / I G value of the Raman spectrum is increased. As a result, activation of the resorcinolic activated carbon according to Examples 1 to 5 in the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 resulted in a decrease in the micrometer-sized graphite domain and an increase in the heat treatment time for activation The degree of progress of the graphitization is increased.

도 15b를 참조하면, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 XRD 및 Raman 측정 결과는, 도 15a의 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소와 동일한 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체에서 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소로 활성화가 진행됨에 따라, 마이크로미터 크기의 흑연 도메인은 감소하며, 활성화를 위한 열처리 시간이 증가함에 따라 흑연화가 진행되는 정도가 증가하는 것을 알 수 있다.15B, XRD and Raman measurement results of the phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and the phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 are shown in FIG. 15A, And the resorcinol carbon structure and the resorcinol-activated carbon according to Examples 1 to 5, respectively. As a result, activation of the phenol-activated carbon according to Examples 6 and 7 in the phenol carbon structure according to Experimental Example 10 resulted in a decrease in the micrometer-sized graphite domain. As the heat treatment time for activation was increased, And the degree of progress is increased.

도 16은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체와 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 FT-IR 측정 결과 그래프이다.16 is a graph showing FT-IR measurement results of resorcinolic and phenol carbon structures and resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention.

도 16을 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_N10)의 IR 스펙트럼은 1385cm-1에서 측정되는 pyridine 또는 pyrrole의 C-N vibration, 1400cm-1에서 측정되는 N=O vibration, 1560cm-1에서 측정되는 pyridine의 C=N vibration, 1655cm-1에서 측정되는 pyrrole의 N-H bonding 및 1602cm-1에서 측정되는 방향족 고리의 C=C stretching의 피크를 포함한다. 이에 따라, 실험 예 3에 따른 레조르시놀 고분자 및 실험 예 5에 따른 페놀 고분자(도 7 참조)에 탄화 공정이 수행되어 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체 탄소 구조체로 제조된 경우에도, 질소는 제거되지 않는다는 것을 알 수 있다.16, the IR spectrum of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and the resorcinol activated carbon according to Example 5 (RFC_N10) in pyridine or pyrrole, measured in vibration CN -1, N = O vibration, 1560cm -1 and 1602cm NH bonding of pyrrole is measured at N = C vibration, 1655cm -1 of pyridine is measured at -1 measured at 1400cm -1 Lt; RTI ID = 0.0 &gt; C = C &lt; / RTI &gt; Thus, the resorcinol polymer according to Experimental Example 3 and the phenol polymer according to Experimental Example 5 (see FIG. 7) were carbonized to form the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 and the phenol carbon structure according to Experimental Example 10 It can be seen that nitrogen is not removed even when it is made of a carbon structure.

또한, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 IR 스펙트럼을 비교하면, 상술된 피크들의 intensity가 증가한 것을 알 수 있다. 즉, 탄소 구조체에 활성화 공정이 수행되는 과정에서 제공된 질소가 탄소 구조체에 도핑(doping)되어, 활성 탄소의 질소 함량이 증가한 것을 알 수 있다.Further, when the IR spectra of the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 and the resorcinolic active carbon according to Example 5 are compared, it can be seen that the intensities of the above-mentioned peaks are increased. That is, it can be seen that the nitrogen supplied during the activation process of the carbon structure is doped in the carbon structure and the nitrogen content of the activated carbon is increased.

도 17은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XPS deconvolution 측정 결과 그래프고, 도 18은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 XPS 측정 결과 그래프고, 도 19는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 XPS 측정 결과 그래프이다.17 is a graph showing XPS deconvolution measurement results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention, and FIG. 18 is a graph showing the XRP deconvolution results of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic carbon structure according to the experimental example of the present invention. FIG. 19 is a graph showing the XPS measurement results of the biomass carbon structure according to the experimental example of the present invention and the biomass activated carbon according to the example. FIG.

도 17, 도 18 및 아래 <표 6>을 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC) 및 실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_N10)를 XPS 측정하여, 질소를 포함하는 작용기들의 함량을 확인하였다. 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체보다 oxidized 질소의 함량이 높은 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체에 활성화 공정이 수행되는 과정에서 도핑되는 질소는 oxidized 질소이고, oxidized 질소에 의해 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 질소 함량이 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 17, 18 and Table 6 below, the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and the resorcinol activated carbon (RFC_C45, RFC_N10) according to Examples 1 and 5 were measured by XPS , And the contents of nitrogen-containing functional groups were confirmed. It can be seen that the resorcinol-activated carbon according to Example 5 has a higher oxidized nitrogen content than the resorcinol carbon structure according to Experimental Example 9. Accordingly, the nitrogen doped in the process of activating the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 is oxidized nitrogen, and the nitrogen content of the resorcinolic activated carbon according to Example 5 is increased by the oxidized nitrogen Able to know.

구분division 실험 예 9Experimental Example 9 실시 예 1Example 1 실시 예 5Example 5 Pyridinic NPyridinic N 29.8%29.8% 22.7%22.7% 23.7%23.7% Pyrrolic NPyrrolic N 47.6%47.6% 57.9%57.9% 47.2%47.2% Oxidized NOxidized N 14.8%14.8% 14.6%14.6% 21.7%21.7% Quaternary NQuaternary N 7.8%7.8% 4.7%4.7% 7.4%7.4%

도 19 및 아래 <표 7>을 참조하면, 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN) 및 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60, CSCN_C180)를 XPS 측정하여, 질소를 포함하는 작용기들의 함량을 확인하였다. 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소는 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체보다 pyridinic 질소 및 pyrrolic 질소의 함량이 낮고, oxidized 질소 및 quaternary 질소의 함량이 높은 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체에 활성화 공정이 수행되는 과정에서 도핑되는 질소는 oxidized 질소 및 quaternary 질소이고, oxidized 질소 및 quaternary 질소에 의해 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소의 질소 함량이 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 19 and Table 7 below, the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12 and the biomass activated carbon (CSCN_C60, CSCN_C180) according to Examples 10 and 11 were subjected to XPS measurement, The contents of the functional groups were confirmed. It can be seen that the biomass activated carbon according to Examples 10 and 11 has a lower content of pyridinic nitrogen and pyrrolic nitrogen and a higher content of oxidized nitrogen and quaternary nitrogen than the biomass carbon structure according to Experimental Example 12. [ Accordingly, in the activation process of the biomass carbon structure according to Experimental Example 12, the doped nitrogen is oxidized nitrogen and quaternary nitrogen, and the oxidized nitrogen and the quaternary nitrogen are used for the activation of the biomass activated carbon according to Examples 10 and 11 It can be seen that the nitrogen content is increased.

구분division 실험 예 12Experimental Example 12 실시 예 10Example 10 실시 예 11Example 11 Pyridinic NPyridinic N 27%27% 24%24% 22%22% Pyrrolic NPyrrolic N 47%47% 38%38% 31%31% Oxidized NOxidized N 16%16% 23%23% 29%29% Quaternary NQuaternary N 12%12% 15%15% 18%18%

도 20a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체와 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 질소 흡착 그래프이고, 도 20b는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 및 바이오매스 탄소 구조체와 실시 예에 따른 멜라닌 및 바이오매스 활성 탄소의 질소 흡착 그래프이다.FIG. 20A is a graph showing nitrogen adsorption of resorcinol and phenol-activated carbon according to the experimental examples of the present invention and FIG. 20B is a graph showing adsorption of melanin and biomass carbon Figure 2 is a graph of nitrogen adsorption of melanin and biomass activated carbon according to the structure and the example.

도 20a를 참조하면, 도 20a의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC) 및 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10)의 질소 흡착량을 77K에서 측정한 그래프이고, 도 20a의 (b)는 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 질소 흡착량을 77K에서 측정한 그래프이다. 도 20a의 (a)는 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 질소 흡착량이 가장 크고, 도 20a의 (b)는 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소의 질소 흡착량이 가장 크다. 이에 따라, 활성 탄소의 제조 공정에 있어, 활성화를 위한 열처리 시간이 길수록 도핑되는 질소의 양이 증가한다는 것을 알 수 있다.20a shows a resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and resorcinol activated carbon (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10) according to Examples 1 to 5, (PFC) according to Experimental Example 10 and the phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 were measured for nitrogen adsorption amount at 77 K. FIG. 20 (b) Is a graph measured at 77K. 20 (a) shows the largest amount of nitrogen adsorbed on the resorcinol-activated carbon according to Example 4, and FIG. 20 (b) shows the largest amount of adsorbed nitrogen on the phenol-activated carbon according to Example 7. Thus, it can be seen that the amount of doped nitrogen increases with the heat treatment time for activation in the production process of activated carbon.

도 20b를 참조하면, 도 20b의 (a)는 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체(MC) 및 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C65, MC_C130)의 질소 흡착량을 77K에서 측정한 그래프이고, 도 20b의 (b)는 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN) 및 실시 예 10 및 11 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60, CSCN_C180)의 질소 흡착량을 77K에서 측정한 그래프이다. 도 20b의 (a)는 실시 예 9에 따른 멜라닌 활성 탄소의 질소 흡착량이 가장 크고, 도 20b의 (b)는 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소의 질소 흡착량이 가장 크다. 이에 따라, 활성 탄소의 제조 공정에 있어, 활성화를 위한 열처리 시간이 길수록 도핑되는 질소의 양이 증가한다는 것을 알 수 있다.20B is a graph showing the nitrogen adsorption amounts of the melanin carbon structure (MC) according to Experimental Example 11 and melanin activated carbon (MC_C65, MC_C130) according to Examples 8 and 9 measured at 77K FIG. 20B is a graph showing the nitrogen adsorption amounts of the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12 and the biomass activated carbon (CSCN_C60, CSCN_C180) according to Examples 10 and 11 at 77K. FIG. 20B shows the maximum amount of nitrogen adsorbed by the melanin-activated carbon according to Example 9, and FIG. 20B shows the largest amount of adsorbed nitrogen on the biomass-activated carbon according to Example 11. FIG. Thus, it can be seen that the amount of doped nitrogen increases with the heat treatment time for activation in the production process of activated carbon.

도 21a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 기공 크기 분포 그래프이고, 도 21b는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피 그래프이고, 도 21c는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이고, 도 21d는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 멜라닌 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이고, 도 21e는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 그래프이다.FIG. 21A is a graph showing a pore size distribution of the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental example of the present invention, FIG. 21B is a graph showing the pore size distribution of the resorcinolic carbon structure according to the experimental example of the present invention, 21c is a cumulative volume graph of pore size distribution and pore size of the phenol activated carbon according to the experimental example of the present invention and the phenol activated carbon according to the example, FIG. 21E is a graph showing the pore size distribution and pore volume cumulative volume graph of the melanin carbon structure and the melanin activated carbon according to the experimental example of the present invention, And a cumulative volume graph of pore size distribution and pore size of biomass activated carbon.

도 21a 및 도 21b를 참조하면, NLDFT(Non Local Density Functional Theory) 분석 방법을 이용한 기공 크기 분포 및 기공의 누적 부피 분석 결과를 알 수 있다. 도 21a의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC) 및 실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_N10)의 기공 크기 분포 그래프이고, 도 21a의 (b)는 실시 예 2 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380)의 기공 크기 분포 그래프이다. 도 21b의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC) 및 실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_N10)의 기공의 누적 부피 그래프이고, 도 21b의 (b)는 실시 예 2 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380)의 기공의 누적 부피 그래프이다.Referring to FIGS. 21A and 21B, the cumulative volume analysis results of the pore size distribution and the pore using the NLDFT (Non Local Density Functional Theory) analysis method are shown. 21A is a pore size distribution graph of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and the resorcinolic active carbon (RFC_C45, RFC_N10) according to Examples 1 and 5, ) Is a graph of pore size distribution of resorcinolic active carbon (RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380) according to Examples 2 to 4. 21B is a cumulative volume graph of pores of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and resorcinol active carbon (RFC_C45, RFC_N10) according to Examples 1 and 5, and FIG. b) is a cumulative volume graph of pores of the resorcinolic active carbon (RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380) according to Examples 2 to 4.

실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소에서는 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공이 가장 많이 형성되었다. 이와 비교하여, 활성화 공정이 수행되지 않은 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 또는 활성화 공정의 열처리 시간이 긴 실시 예 2 내지 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소에서는 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공보다는 상대적으로 크기가 큰 2nm 크기 이상의 기공이 많이 형성되었다.In the resorcinol-activated carbon according to Examples 1 and 5, micropores having a size of 0.7 nm to 1 nm were formed the most. In contrast, in the resorcinolic carbon structure according to Experimental Example 9 in which the activation step is not carried out or the resorcinolic activated carbon according to Examples 2 to 4 in which the heat treatment time of the activation step is long, the micropores having a size of 0.7 nm to 1 nm The pores having a size larger than 2 nm were formed in a relatively large size.

도 21c를 참조하면, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 기공 크기 분포 그래프를 도 21c의 (a)에 도시하였고, 기공의 누적 부피 그래프를 도 21c의 (b)에 도시하였다.21C, a graph of the pore size distribution of the phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and the phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 is shown in FIG. 21C (a) FIG. 21C shows the cumulative volume graph of FIG. 21C.

실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소에서 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공 가장 많이 형성되었다. 이와 비교하여, 활성화 공정이 수행되지 않은 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체 또는 활성화 공정의 열처리 시간이 긴 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소에서는 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공보다는 상대적으로 크기가 큰 2nm 크기 이상의 기공이 많이 형성되었다.The micropores having a size of 0.7 nm to 1 nm were most formed from the phenol-activated carbon according to Example 6. In comparison with this, in the case of the phenol activated carbon according to Example 7 in which the heat treatment time of the phenol carbon structure or activation process according to Experimental Example 10 in which the activation process was not performed was long, the relative pore size of 2 nm Pores larger than the size were formed.

도 21d를 참조하면, 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체(MC) 및 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C65, MC_C130)의 기공 크기 분포 그래프를 도 21d의 (a)에 도시하였고, 기공의 누적 부피 그래프를 도 21d의 (b)에 도시하였다.21D, a graph of pore size distribution of melanin carbon structure (MC) according to Experimental Example 11 and melanin activated carbon (MC_C65, MC_C130) according to Examples 8 and 9 is shown in FIG. 21D (a) FIG. 21D shows the cumulative volume graph of FIG. 21D.

실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소에서 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공 가장 많이 형성되었다. 이와 비교하여, 활성화 공정이 수행되지 않은 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체 또는 활성화 공정의 열처리 시간이 긴 실시 예 9에 따른 멜라닌 활성 탄소에서는 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공보다는 상대적으로 크기가 큰 2nm 크기 이상의 기공이 많이 형성되었다.Micropores having a size of 0.7 nm to 1 nm were most formed from the melanin activated carbon according to Example 8. In comparison with this, in the melanin activated carbon according to Example 9 in which the heat treatment time of the melanin carbon structure or activation process according to Experimental Example 11 in which the activation process is not performed is longer than that in Comparative Example 9, Pores larger than the size were formed.

도 21e를 참조하면, 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN) 및 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60, CSCN_C180)의 기공 크기 분포 그래프를 도 21e의 (a)에 도시하였고, 기공의 누적 부피 그래프를 도 21e의 (b)에 도시하였다.21E, a pore size distribution graph of the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12 and the biomass activated carbon (CSCN_C60, CSCN_C180) according to Examples 10 and 11 is shown in FIG. , And the accumulated volume graph of the pores is shown in (b) of FIG. 21E.

실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소에서 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공 가장 많이 형성되었다. 이와 비교하여, 활성화 공정이 수행되지 않은 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체 또는 활성화 공정의 열처리 시간이 긴 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소에서는 0.7nm 내지 1nm 크기의 미세 기공보다는 상대적으로 크기가 큰 2nm 크기 이상의 기공이 많이 형성되었다.Micropores having a size of 0.7 nm to 1 nm were most formed from the biomass activated carbon according to Example 10. In comparison with this, in the biomass activated carbon according to Example 11 in which the heat treatment time of the biomass carbon structure or the activation process according to Experimental Example 12 in which the activation process is not performed is long, the size of the biomass carbon structure is relatively larger than the micropores having a size in the range of 0.7 nm to 1 nm Large pores larger than 2 nm in size were formed.

이에 따라, 활성화를 위한 열처리 시간이 특정 범위에 포함되는 경우, 0.7nm 내지 1nm 크기 이하의 미세 기공의 형성이 증가하고, 열처리 시간이 특정 범위를 초과하는 경우, 상대적으로 크기가 큰 2nm 크기 이상의 기공의 형성이 증가한다는 것을 알 수 있다.Accordingly, when the heat treatment time for activation is included in a specific range, formation of micropores of 0.7 nm to 1 nm in size increases, and when the heat treatment time exceeds a specific range, pores having a size of 2 nm or more Is increased.

도 22a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프고, 도 22b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프고, 도 22c는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 그래프이다.22a is a graph showing the adsorption of carbon dioxide on the resorcinolic activated carbon according to the experimental example of the present invention and the resorcinolic activated carbon according to the present invention and FIG. 22b shows the adsorption of the phenol carbon structure according to the experimental example of the present invention and the phenol FIG. 22C is a graph showing carbon dioxide adsorption of the biomass carbon structure and the biomass activated carbon according to the example of the present invention. FIG.

도 22a를 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 내지 3 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10)의 273K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22a의 (a)에 도시하였고, 298K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22a의 (b)에 도시하였다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 22A, the carbon dioxide adsorption graph at 273 K of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, resorcinol active carbon (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10) according to Examples 1 to 3 and 5 (A) of FIG. 22 (a), and the carbon dioxide adsorption graph at 298 K is shown in FIG. 22 (b). It can be seen that the adsorption efficiency of the resorcinol-activated carbon according to Examples 1 and 5, which is relatively short in heat treatment time for activation, is the highest.

도 22b를 참조하면, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 273K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22b의 (a)에 도시하였고, 298K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22b의 (b)에 도시하였다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.22B, graphs of carbon dioxide adsorption at 273 K of phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 are shown in FIG. , And graph of carbon dioxide adsorption at 298K is shown in (b) of FIG. 22B. It can be confirmed that the phenol-activated carbon according to Example 6 having a relatively short heat-treatment time for activation has the highest carbon dioxide adsorption efficiency.

도 22c를 참조하면, 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN) 및 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60, CSCN_C180)의 273K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22c의 (a)에 도시하였고, 298K에서의 이산화탄소 흡착 그래프를 도 22c의 (b)에 도시하였다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 22C, a carbon dioxide adsorption graph of the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12 and the biomass activated carbon (CSCN_C60, CSCN_C180) according to Examples 10 and 11 at 273K is shown in FIG. And the graph of carbon dioxide adsorption at 298K is shown in (b) of FIG. 22c. It can be confirmed that the carbon dioxide adsorption efficiency of the biomass activated carbon according to Example 10 having the relatively short heat treatment time for activation is the highest.

이에 따라, 탄소 구조체의 활성화 공정 수행 후, 활성 탄소에 형성되는 0.7nm 내지 1nm 크기 이하의 미세 기공이 이산화탄소 흡착 효율에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be seen that micropores of 0.7 nm to 1 nm or less formed on the activated carbon after the activation process of the carbon structure affect the carbon dioxide adsorption efficiency.

도 23a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 메탄 흡착 그래프고, 도 23b는 본 발명의 실험 예에 따른 멜라닌 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 멜라닌 활성 탄소의 메탄 흡착 그래프이다.23A is a graph showing the adsorption of methane on the resorcinolic activated carbon according to the experimental example of the present invention and FIG. 23B shows the adsorption of resorcinol on the resorcinolic carbon structure according to the experimental example of the present invention, and FIG. 23B shows the adsorption of melanin carbon structure according to the experimental example of the present invention and melanin Graph of methane adsorption of activated carbon.

도 23a를 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 및 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120)의 273K에서의 메탄 흡착 그래프를 도 23a의 (a)에 도시하였고, 298K에서의 메탄 흡착 그래프를 도 23a의 (b)에 도시하였다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 메탄 흡착 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.23A, the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and the resorcinol activated carbon (RFC_C45, RFC_C120) according to Examples 1 and 2 at 273 K are shown in FIG. 23A ), And the graph of methane adsorption at 298K is shown in Fig. 23 (a). It can be confirmed that the resorcinol-activated carbon according to Example 1 having a relatively short heat treatment time for activation has the highest methane adsorption efficiency.

도 23b를 참조하면, 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체(MC) 및 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C65, MC_C130)의 273K에서의 메탄 흡착 그래프를 도 23b의 (a)에 도시하였고, 298K에서의 메탄 흡착 그래프를 도 23b의 (b)에 도시하였다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소의 메탄 흡착 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.23B, a graph of the methane adsorption at 273 K of the melanin carbon structure (MC) according to Experimental Example 11 and the melanin activated carbon (MC_C65, MC_C130) according to Examples 8 and 9 is shown in (a) , A graph of methane adsorption at 298 K is shown in FIG. 23 (b). It can be confirmed that the methane adsorption efficiency of the melanin activated carbon according to Example 8 having the shortest heat treatment time for the activation is the highest.

이에 따라, 탄소 구조체의 활성화 공정 수행 후, 활성 탄소에 형성되는 0.7nm 내지 1nm 크기 이하의 미세 기공이 활성 탄소의 메탄 흡착 능력을 향상시킨다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be confirmed that micropores of 0.7 nm to 1 nm or less formed on the activated carbon after performing the activation process of the carbon structure improve the methane adsorption ability of the activated carbon.

도 24는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.24 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to the cumulative volume of pores of resorcinol and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structure and examples.

도 24를 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 내지 3 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10), 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 확인할 수 있다.24, the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, resorcinol active carbon (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10) according to Examples 1 to 3 and 5, Carbon dioxide (PFC) and phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 can be confirmed by the cumulative volume of pores.

도 24의 (a)는 0.7nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이다. 이 경우에는 활성 탄소의 미세 기공의 누적 부피와 이산화탄소 흡착량 사이의 경향성이 뚜렷한 것을 확인할 수 있다.24 (a) is a graph showing the adsorption amount of carbon dioxide according to the cumulative volume of micropores of 0.7 nm or less in size. In this case, the tendency between the cumulative volume of micropores of activated carbon and the amount of adsorbed carbon dioxide is clear.

도 24의 (b)는 2nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 24의 (c)는 2nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시하되, NLDFT 분석 방법이 아닌 t-method 분석 방법을 이용한 경우의 그래프이다. 활성 탄소의 2nm 크기 이하의 기공의 누적 부피와 이산화탄소 흡착량 사이에는 경향성이 관찰되지 않아, 상관 관계가 없다는 것을 확인할 수 있다.24B is a graph showing the adsorption amount of carbon dioxide according to the cumulative volume of micropores of 2 nm or less in size. FIG. 24C is a graph showing the amount of adsorption of carbon dioxide according to the cumulative volume of micropores of 2 nm or less. However, it is a graph when the t-method analysis method is used instead of the NLDFT analysis method. No tendency is observed between the cumulative volume of the pores having a size of 2 nm or less of the activated carbon and the amount of adsorbed carbon dioxide, and it can be confirmed that there is no correlation.

도 25a는 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이고, 도 25b는 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 메탄 흡착 그래프이다.FIG. 25A is a graph showing carbon dioxide adsorption according to the accumulated volume of pores of carbon structures and activated carbon according to Experimental Examples of the present invention, FIG. 25B is a graph showing the carbon adsorption according to Experimental Example of the present invention, It is a graph of methane adsorption according to the cumulative volume of pores of activated carbons.

도 25a를 참조하면, 도 25a의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 및 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120)의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 25a의 (b)는 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 25a의 (c)는 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN) 및 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60, CSCN_C180)의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이다.25A, FIG. 25A is a graph of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the cumulative volume of pores of resorcinolic active carbon (RFC_C45, RFC_C120) according to Examples 1 and 2 FIG. 25 (b) is a graph showing the amount of adsorption of carbon dioxide according to the cumulative volume of pores of the phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and the phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 FIG. 25 (c) is a graph showing the accumulation of pores of the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12 and the biomass activated carbon (CSCN_C60, CSCN_C180) according to Examples 10 and 11 And the amount of carbon dioxide adsorbed according to the volume.

도 25a의 (a)에서는 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량이 가장 크고, 도 25a의 (b)에서는 실시 예 6에 따른 페놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량이 가장 크고, 도 25a의 (c)에서는 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량이 가장 크다. 이에 따라, 활성 탄소에 형성된 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공의 누적 부피가 클수록, 이산화탄소의 흡착량 증가한다는 것을 알 수 있다. 반면에, 활성 탄소에 형성된 2nm 크기 이상의 기공의 누적 부피는 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량에 영향을 미치지 못한다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공이 활성 탄소의 이산화탄소의 흡착 능력을 향상시킨다는 것을 알 수 있다.25A, the amount of adsorbed carbon dioxide of the resorcinol-activated carbon according to Example 1 is the largest, and the amount of adsorbed carbon dioxide of the phenol-activated carbon according to Example 6 is largest in FIG. 25A (b) c), the amount of carbon dioxide adsorbed by the biomass-activated carbon according to Example 10 is the largest. Thus, it can be seen that the larger the cumulative volume of micropores of 0.7 nm and 1 nm formed on the activated carbon, the greater the amount of adsorption of carbon dioxide. On the other hand, it can be seen that the cumulative volume of pores having a size of 2 nm or more formed on the activated carbon does not affect the amount of carbon dioxide adsorbed on the activated carbon. Accordingly, it can be seen that the micropores of 0.7 nm and 1 nm size improve the ability of the activated carbon to adsorb carbon dioxide.

도 25b를 참조하면, 도 25b의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 및 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120)의 기공의 누적 부피에 따른 메탄 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 25b의 (b)는 실험 예 11에 따른 멜라닌 탄소 구조체(MC) 및 실시 예 8 및 9에 따른 멜라닌 활성 탄소(MC_C65, MC_C130)의 기공의 누적 부피에 따른 메탄 흡착량을 도시한 그래프이다.25B, (a) shows the resorcinol carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the cumulative volume of pores of the resorcinolic activated carbon (RFC_C45, RFC_C120) according to Examples 1 and 2 (B) is a graph showing the amount of methane adsorbed by the melanin carbon structure (MC) according to Experimental Example 11 and the cumulative volume of pores of melanin activated carbon (MC_C65, MC_C130) according to Examples 8 and 9 And the amount of methane adsorbed by the catalyst.

도 25b의 (a)에서는 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 메탄 흡착량이 가장 크고, 도 25b의 (b)에서는 실시 예 8에 따른 멜라닌 활성 탄소의 메탄 흡착량이 가장 크다. 이에 따라, 활성 탄소에 형성된 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공의 누적 부피가 클수록, 메탄의 흡착량 증가한다는 것을 알 수 있다. 반면에, 활성 탄소에 형성된 2nm 크기 이상의 기공의 누적 부피는 활성 탄소의 메탄 흡착량에 영향을 미치지 못한다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공이 활성 탄소의 메탄의 흡착 능력을 향상시킨다는 것을 알 수 있다.25b, the resorcinol-activated carbon according to Example 1 has the largest methane adsorption amount, and the one shown in Fig. 25b (b) has the largest amount of methane adsorption on the melanin-activated carbon according to Example 8. Fig. As a result, it can be seen that the adsorption amount of methane increases as the cumulative volume of fine pores of 0.7 nm and 1 nm formed on the activated carbon is larger. On the other hand, it can be seen that the cumulative volume of the pores having a size of 2 nm or more formed on the activated carbon does not affect the amount of methane adsorption on the activated carbon. Accordingly, it can be seen that the micropores having the sizes of 0.7 nm and 1 nm improve the adsorption capability of methane in the activated carbon.

도 26은 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.FIG. 26 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to the cumulative volume of pores of resorcinol and phenol activated carbon according to the experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structure and the examples.

도 26을 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 내지 3 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10), 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 확인할 수 있다.26, the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, resorcinol active carbon (RFC_C45, RFC_C2O2, RFC_C240, RFC_N10) according to Examples 1 to 3 and 5, Carbon dioxide (PFC) and phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 can be confirmed by the cumulative volume of pores.

도 26의 (a)는 활성 탄소의 0.7nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 26의 (b)는 활성 탄소의 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 26의 (c)는 활성 탄소의 2nm 크기 이상의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이다. 도 26의 (a)와 도 26의 (b)에서는 활성 탄소의 미세 기공의 누적 부피와 이산화탄소 흡착량 사이에 뚜렷한 경향성이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 26의 (c)에서는 기공의 누적 부피와 이산화탄소 흡착량 사이에 경향성이 관찰되지 않는다. 이에 따라, 0.7nm 및 1nm 크기의 미세 기공이 활성 탄소의 이산화탄소 흡착 능력을 향상시킨다는 것을 알 수 있다.26 (a) is a graph showing the adsorption amount of carbon dioxide according to the accumulated volume of micropores of 0.7 nm or less in size of activated carbon, and FIG. 26 (b) is a graph showing the adsorption amount of micropores of 0.7 nm and 1 nm FIG. 26C is a graph showing the amount of carbon dioxide adsorbed according to the accumulated volume of pores having a size of 2 nm or more of activated carbon. FIG. 26 (a) and 26 (b), a clear tendency appears between the accumulated volume of micropores of activated carbon and the amount of adsorbed carbon dioxide. On the other hand, in FIG. 26 (c), no tendency is observed between the accumulated volume of pores and the amount of adsorbed carbon dioxide. Accordingly, it can be seen that the micropores of 0.7 nm and 1 nm size improve the carbon dioxide adsorption ability of the activated carbon.

도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량 및 흡착열을 도시한 그래프이다.FIG. 27 is a graph showing carbon dioxide adsorption amount and adsorption heat of resorcinolic activated carbon according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 27을 참조하면, 도 27의 (a)는 실시 예 1 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_N10)의 이산화탄소 흡착량을 도시한 그래프이고, 도 27의 (b)는 이산화탄소 흡착량에 따른 흡착열을 도시한 그래프이다. 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소보다 실시 예 5에 따른 활성 탄소의 이산화탄소 흡착량 및 그에 따른 흡착열이 미세하게 높은 것을 확인할 수 있다. 상대적으로 활성화를 위한 열처리 시간이 짧은 실시 예 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소가 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소보다 이산화탄소 흡착량이 높다. 이에 따라, 활성 탄소가 암모니아 분위기에서 활성화되 경우, 활성 탄소의 이산화탄소의 화학적 흡착 능력이 향상되는 것을 알 수 있다.27 (a) is a graph showing adsorption amounts of resorcinol activated carbon (RFC_C45 and RFC_N10) according to Examples 1 and 5, and FIG. 27 (b) shows adsorption amounts of carbon dioxide The heat of adsorption is shown in FIG. It can be confirmed that the adsorption amount of carbon dioxide and the heat of adsorption according to Example 5 are higher than that of the resorcinol-activated carbon according to Example 1. The resorcinol-activated carbon according to Example 5 having a relatively short heat-treatment time for activation is higher in adsorption amount of carbon dioxide than the resorcinol-activated carbon according to Example 1. Accordingly, it can be seen that when the activated carbon is activated in the ammonia atmosphere, the chemical adsorption ability of the carbon dioxide of the activated carbon is improved.

도 28은 본 발명의 실험 예에 따른 탄소 구조체들 및 실시 예에 따른 활성 탄소들의 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착 그래프이다.28 is a graph showing carbon dioxide adsorption according to cumulative volume of pores of carbon structures and activated carbon according to the experimental example of the present invention.

도 28을 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 내지 3 및 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10), 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC), 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120) 및 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60)의 1nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 이산화탄소 흡착량을 확인할 수 있다. 미세 기공의 누적 부피와 이산화탄소 흡착량 사이의 경향성이 뚜렷한 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 28, the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the resorcinolic active carbon (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_N10) according to Examples 1 to 3 and 5, (PFC) according to Examples 6 and 7, and the biomass-activated carbon (CSCN_C60) according to Example 10 according to the cumulative volume of micropores of 1 nm or less in size Can be confirmed. It can be seen that the tendency between the cumulative volume of micro pores and the amount of adsorbed carbon dioxide is clear.

도 29a 및 도 29b는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 이산화탄소 및 질소 흡착 그래프이고, 도 30a 및 도 30b는 본 발명의 실험 예에 따른 바이오매스 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 바이오매스 활성 탄소의 이산화탄소 및 질소 흡착 그래프이다.FIGS. 29A and 29B are graphs showing the adsorption of carbon dioxide and nitrogen on the resorcinolic carbon structure and the resorcinolic activated carbon according to the experimental examples of the present invention, Graphs of carbon dioxide and nitrogen adsorption of the biomass activated carbon according to the mass carbon structure and the examples.

도 29a를 참조하면, 도 29a의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 도 29a의 (b)는 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45), 도 29a의 (c)는 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C120)의 이산화탄소 및 질소에 대한 선택적인 기체 흡착 능력을 273K에서 측정한 그래프이다.29A, FIG. 29A shows the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, FIG. 29A shows the resorcinolic activated carbon (RFC_C45) according to Example 1, FIG. 29A (C) is a graph showing the selective gas adsorption ability of resorcinol activated carbon (RFC_C120) according to Example 2 for carbon dioxide and nitrogen at 273K.

도 29b를 참조하면, 도 29b의 (a)는 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 도 29b의 (b)는 실시 예 1에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45), 도 29b의 (c)는 실시 예 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C120)의 이산화탄소 및 질소에 대한 선택적인 기체 흡착 능력을 298K에서 측정한 그래프이다.29b, the resorcinol carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the resorcinol activated carbon (RFC_C45) according to Example 1, the resorcinol carbon structure (RFC) (C) is a graph showing the selective gas adsorption capacity of resorcinol activated carbon (RFC_C120) according to Example 2 for carbon dioxide and nitrogen at 298K.

도 30a를 참조하면, 도 30a의 (a)는 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN), 도 30a의 (b)는 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60), 도 30a의 (c)는 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C180)의 이산화탄소 및 질소에 대한 선택적인 기체 흡착 능력을 273K에서 측정한 그래프이다.30A, FIG. 30A shows the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12, FIG. 30A shows the biomass activated carbon (CSCN_C60) according to Example 10, FIG. c) is a graph showing the selective adsorption capacity of the biomass activated carbon (CSCN_C180) according to Example 11 for carbon dioxide and nitrogen at 273K.

도 30b를 참조하면, 도 30b의 (a)는 실험 예 12에 따른 바이오매스 탄소 구조체(CSCN), 도 30b의 (b)는 실시 예 10에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C60), 도 30b의 (c)는 실시 예 11에 따른 바이오매스 활성 탄소(CSCN_C180)의 이산화탄소 및 질소에 대한 선택적인 기체 흡착 능력을 298K에서 측정한 그래프이다.30B, FIG. 30B shows the biomass carbon structure (CSCN) according to Experimental Example 12, FIG. 30B shows the biomass activated carbon (CSCN_C60) according to Example 10, FIG. c) is a graph showing the selective gas adsorption capacity of biomass activated carbon (CSCN_C180) according to Example 11 for carbon dioxide and nitrogen at 298K.

도 29a 내지 도 30b에 따르면, 모든 경우에서, 상기 탄소 구조체들 및 상기 활성 탄소들은 질소보다는 이산화탄소에 높은 흡착 능력을 나타낸다. 이에 따라, 실시 예 1 및 2에 따른 레조르시놀 활성 탄소 및 실시 예 10 및 11에 따른 바이오매스 활성 탄소는 이산화탄소를 선택적으로 흡착할 수 있는 활성 탄소로써 이용될 수 있다.According to Figures 29A-B, in all cases, the carbon structures and the activated carbons exhibit a high adsorption capacity on carbon dioxide rather than nitrogen. Accordingly, the resorcinol activated carbon according to Examples 1 and 2 and the biomass activated carbon according to Examples 10 and 11 can be used as activated carbon capable of selectively adsorbing carbon dioxide.

도 31a는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 수소 흡착 그래프이고, 도 31b는 본 발명의 실험 예에 따른 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 페놀 활성 탄소의 수소 흡착 그래프이다.31A is a graph showing hydrogen adsorption of resorcinolic carbon structure according to Experimental Example of the present invention and resorcinol activated carbon according to an embodiment, and FIG. 31B is a graph showing the hydrogen adsorption of phenol carbon structure according to Experimental Example of the present invention, A hydrogen adsorption graph of activated carbon.

도 31a를 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC) 및 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10)의 수소 흡착 능력을 77K에서 측정하여 도 31a의 (a)에 나타내었고, 87K에서 측정하여 도 31a의 (b)에 나타내었다. 77K 및 87K 온도 범위에서 모두, 활성화를 위한 열처리 시간이 가장 긴 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 수소 흡착 능력이 가장 높은 것으로 측정되었다.31A, the hydrogen adsorption capacity of the resorcinolic carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9 and the resorcinolic active carbon (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10) according to Examples 1 to 5 was measured at 77K The measurement is shown in FIG. 31A (a), and the measurement at 87K is shown in FIG. 31A (b). Both the 77K and 87K temperature ranges were determined to have the highest hydrogen adsorption capacity of the resorcinolic activated carbon according to Example 4, which had the longest heat treatment time for activation.

도 31b를 참조하면, 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 수소 흡착 능력을 77K에서 측정하여 도 31b의 (a)에 나타내었고, 87K에서 측정하여 도 31b의 (b)에 나타내었다. 77K 및 87K 온도 범위에서 모두, 활성화를 위한 열처리 시간이 가장 긴 실시 예 7에 따른 페놀 활성 탄소의 수소 흡착 능력이 가장 높은 것으로 측정되었다.31B, the hydrogen adsorption capacities of the phenol carbon structure (PFC) according to Experimental Example 10 and the phenol activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 were measured at 77 K, And measured at 87K, as shown in FIG. 31B (b). Both the 77K and 87K temperature ranges were measured to have the highest hydrogen adsorption capacity of the phenol-activated carbon according to Example 7, which had the longest heat treatment time for activation.

이에 따라, 77K에서 활성 탄소를 이용해 수소를 흡착하는 경우, 비표면적 및 총 기공 부피(total pore volume)의 증가에 따라 수소 흡착 능력이 향상된다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be confirmed that when hydrogen is adsorbed by using activated carbon at 77 K, the hydrogen adsorption capacity is improved by increasing the specific surface area and the total pore volume.

도 32는 본 발명의 실험 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 탄소 구조체 및 실시 예에 따른 레조르시놀 및 페놀 활성 탄소들의 수소 흡착 그래프이다.32 is a graph of hydrogen adsorption of resorcinol and phenol-activated carbons according to experimental examples of the present invention, resorcinol and phenol carbon structures and examples.

도 32를 참조하면, 실험 예 9에 따른 레조르시놀 탄소 구조체(RFC), 실시 예 1 내지 5에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10), 실험 예 10에 따른 페놀 탄소 구조체(PFC) 및 실시 예 6 및 7에 따른 페놀 활성 탄소(PFP_C45, PFP_C120)의 2nm 크기 이하의 미세 기공의 누적 부피에 따른 수소 흡착 능력을 77K에서 측정하여 도 32의 (a)에 나타내었고, 비표면적에 따른 수소 흡착 능력을 77K에서 측정하여 도 32의 (b)에 나타내었다. 미세 기공의 누적 부피 및 비표면적과 수소 흡착 능력 사이의 경향성이 뚜렷한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 32, the resorcinol carbon structure (RFC) according to Experimental Example 9, the resorcinolic active carbon according to Examples 1 to 5 (RFC_C45, RFC_C120, RFC_C240, RFC_C380, RFC_N10) The hydrogen adsorption capacity of the carbon structure (PFC) and the phenol-activated carbon (PFP_C45, PFP_C120) according to Examples 6 and 7 according to the cumulative volume of micropores of 2 nm or less in size was measured at 77 K, , And the hydrogen adsorption capacity according to the specific surface area was measured at 77 K and is shown in Figure 32 (b). It can be seen that the tendency between the cumulative volume and the specific surface area of the fine pores and the hydrogen adsorption ability is clear.

도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 레조르시놀 활성 탄소의 압력에 따른 수소 흡착 그래프이다.33 is a graph of hydrogen adsorption according to pressure of resorcinolic activated carbon according to an embodiment of the present invention.

도 33을 참조하면, 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소(RFC_C380)의 수소 흡착 능력을 77K에서 압력 변화에 따라 측정하였다. 13 bar, 77K의 고압 및 저온 조건에서 실시 예 4에 따른 레조르시놀 활성 탄소는 4.93wt%의 수소 흡착 능력을 갖춘 것으로 측정되었다. 이에 따라, 수소 연료 자동차의 전지 등에서 요구되는 수소 저장 장치의 흡착제로써 이용될 수 있다.Referring to FIG. 33, the hydrogen adsorption capacity of resorcinolic activated carbon (RFC_C380) according to Example 4 was measured at 77 K under a pressure change. Resorcinol activated carbon according to Example 4 was measured to have a hydrogen adsorption capacity of 4.93 wt% under high pressure and low temperature conditions of 13 bar, 77K. Accordingly, it can be used as an adsorbent of a hydrogen storage device required in a battery of a hydrogen-fueled automobile or the like.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Claims (14)

레조르시놀(resorcinol), 페놀(phenol), 멜라닌(melanin) 또는 키틴(chitin)을 포함하는 바이오매스(biomass) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 고분자 물질을 탄화시켜 탄소 구조체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소 구조체를 활성화시켜 활성 탄소를 제조하는 단계를 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.A carbon material is produced by carbonizing a polymer material including at least one of biomass including resorcinol, phenol, melanin or chitin; And
And activating the carbon structure to produce activated carbon. 제1항에 있어서,
상기 고분자 물질이 레조르시놀 또는 페놀인 경우,
상기 탄소 구조체를 제조하는 단계는,
레조르시놀 또는 페놀을 포름알데하이드(formaldehyde)와 중합 반응시켜, 고분자를 합성하는 단계; 및
상기 고분자를 탄화시켜 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method according to claim 1,
When the polymer substance is resorcinol or phenol,
The step of fabricating the carbon structure may comprise:
A step of polymerizing resorcinol or phenol with formaldehyde to synthesize a polymer; And
And carbonizing the polymer to produce the carbon structural body. 제1항에 있어서,
상기 고분자 물질이 키틴을 포함하는 바이오매스인 경우,
상기 탄소 구조체를 제조하기 전,
키틴을 포함하는 바이오매스를 산 처리하는 단계를 더 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method according to claim 1,
When the polymer material is a biomass including chitin,
Before manufacturing the carbon structure,
Further comprising the step of acid treating the biomass comprising chitin. 제3항에 있어서,
키틴을 포함하는 바이오매스는 갑각류 껍질인 것을 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method of claim 3,
Wherein the biomass comprising chitin is a crustacean shell. 제1항에 있어서,
상기 고분자 물질을 탄화시켜 상기 탄소 구조체를 제조하는 단계는,
상기 고분자 물질을 질소 분위기에서 열처리하는 것을 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method according to claim 1,
The step of carbonizing the polymer material to produce the carbon structure may include:
And heat treating the polymer substance in a nitrogen atmosphere. 제1항에 있어서,
상기 탄소 구조체를 활성화시켜 상기 활성 탄소를 제조하는 단계는,
상기 탄소 구조체를 질소 분위기에서 승온하여 열처리하는 단계; 및
질소 분위기에서 열처리된 상기 탄소 구조체를 이산화탄소 분위기에서 열처리하는 단계를 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method according to claim 1,
The step of activating the carbon structure to produce the activated carbon comprises:
Heating the carbon structure in a nitrogen atmosphere to heat-treat the carbon structure; And
And heat treating the carbon structure heat-treated in a nitrogen atmosphere in a carbon dioxide atmosphere. 제1항에 있어서,
상기 탄소 구조체를 활성화시켜 상기 활성 탄소를 제조하는 단계는,
상기 탄소 구조체를 질소 분위기에서 승온하여 열처리하는 단계; 및
질소 분위기에서 열처리된 상기 탄소 구조체를 질소 및 암모니아 분위기에서 열처리하는 단계를 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법.The method according to claim 1,
The step of activating the carbon structure to produce the activated carbon comprises:
Heating the carbon structure in a nitrogen atmosphere to heat-treat the carbon structure; And
Treating the carbon structure heat-treated in a nitrogen atmosphere in a nitrogen and ammonia atmosphere. 제1항에 있어서,
상기 고분자 물질이 키틴을 포함하는 바이오매스를 포함하는 경우,
상기 활성 탄소는 상기 고분자 물질보다 pyridinic-N(nitrogen) 또는 pyrrolic-N의 비율이 낮고, quaternary-N 또는 N-oxide의 비율이 높는 것을 포함하는 가스 흡착제의 제조 방법 The method according to claim 1,
If the polymeric material comprises a biomass comprising chitin,
Wherein the activated carbon has a lower proportion of pyridinic-N (nitrogen) or pyrrolic-N than the polymeric material, and a higher proportion of quaternary-N or N-oxide than the polymeric material 레조르시놀(resorcinol), 페놀(phenol), 멜라닌(melanin) 또는 키틴(chitin)을 포함하는 바이오매스(biomass) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 고분자 물질이 탄화 및 활성화된 활성 탄소를 포함하는 가스 흡착제.A polymer material comprising at least one of biomass including resorcinol, phenol, melanin or chitin is used as a gas adsorbent containing carbonized and activated activated carbon . 제9항에 있어서,
상기 고분자 물질이 레조르시놀을 포함하는 경우, 상기 고분자 물질은 레조르시놀-포름알데하이드 고분자를 포함하고,
상기 고분자 물질이 페놀을 포함하는 경우, 상기 고분자 물질은 페놀-포름알데하이드 고분자를 포함하는 가스 흡착제.10. The method of claim 9,
When the polymer material comprises resorcinol, the polymer material includes a resorcinol-formaldehyde polymer,
Wherein when the polymer substance comprises phenol, the polymer substance comprises a phenol-formaldehyde polymer. 제9항에 있어서,
키틴을 포함하는 바이오매스는 갑각류 껍질 것을 포함하는 가스 흡착제.10. The method of claim 9,
The biomass containing chitin comprises a crustacean shell. 제9항에 있어서,
상기 활성 탄소가 pyridinic-N(nitrogen), pyrrolic-N, quaternary-N 또는 oxidized-N 중에서 적어도 어느 하나 이상을 작용기(functional group)로 포함하는 가스 흡착제.10. The method of claim 9,
Wherein the activated carbon comprises at least one of pyridinic-N, pyrrolic-N, quaternary-N or oxidized-N as a functional group. 제9항에 있어서,
상기 활성 탄소의 표면 및 내부에 미세 기공이 형성된 것을 포함하는 가스 흡착제.10. The method of claim 9,
Wherein micropores are formed on the surface and inside of the activated carbon. 제9항에 있어서,
상기 활성 탄소는 수소, 이산화탄소 또는 메탄을 흡착하는 가스 흡착제.10. The method of claim 9,
The activated carbon adsorbs hydrogen, carbon dioxide or methane.
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