KR101963139B1 - 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔 - Google Patents

탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물성이 조절되지 않은 탄소 재료에 탄화율이 30% 이하이고 온도에 따라 상변환이 가능한 바인더를 포함한 탄소 에어로겔 전구체를 이용한 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔에 관한 것이다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 직경 및 길이가 일정하게 조절되지 않은 탄소 재료를 사용하더라도 탄소 에어로겔의 제조가 가능하며, 본 발명에 의하여 제조된 탄소 에어로겔은 탄화율이 30% 이하이고 온도에 따라 상변환이 가능한 바인더를 첨가함에 따라 작업성이 우수하면서도 비표면적 및 전도성이 크게 향상되고, 다공 특성이 개선되어 기공 분포의 조절이 가능하다.

Description

탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔{PRODUCING METHOD OF CARBON AEROGEL AND CARBON AEROGEL MADE BY THE SAME}
본 발명은 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경 및 길이 등의 물성이 조절되지 않은 탄소 재료를 이용하면서도 바인더로서 탄화율이 30% 이하이고 상변환이 가능한 젤라틴을 포함하는 탄소 에어로겔 전구체를 이용한 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔에 관한 것이다.
에어로겔은 스티븐 키슬러(Steven Kistler)이 1931년 최초로 만들었으며, 젤리에서 수축을 유발시키지 않으면서 액체를 기체로 치환함으로써 얻어냈다. 최초로 만들어진 것은 실리카겔이었다. 에어로겔은 다양한 물질로 만들 수 있으며, 키슬러는 실리카, 알루미늄, 크로뮴, 주석 등을 사용하였다.
탄소 에어로겔은 1900년대 초 처음으로 개발되었다. 탄소 에어로겔은 주로 메조기공을 갖는 다공성 물질로서, 슈퍼커패시터용 전극 또는 축전식탈염기술(CDI)용 수처리 전극 등으로 사용되는 물질이다.
이러한 탄소 에어로겔을 제조하기 위해서 먼저 유기 전구체를 사용하여 유기에어로겔을 제조한 후, 유기 에어로겔을 열처리(탄화)하여 탄소 에어로겔을 합성하는 것이 일반적이다. 유기 에어로겔은 종래의 실리카 에어로겔, 산화물 에어로겔에 비해 기계적으로 유연하고, 외부 가해진 힘에 대하여 비탄성(Viscoelasticity) 특성을 가지기 때문에 제품 취급이 용이하다는 큰 이점이 있다.
유기 에어로겔로부터 합성된 탄소 에어로겔은 유기 에어로겔의 기계적 물성의 이점과 더불어 탄소 물질에서 나오는 독특한 특성, 우수한 전기 전도도와 높은 비표면적을 가지는 기공 구조의 발달로 인하여 전극으로 응용될 수 있다.
탄소 에어로겔 전극은 내부에 발달 된 기공이 메조크기 영역(2～50 ㎚)으로 활성탄 전극보다 큰 기공구조를 유지하므로 대상물질의 접근성(accessibility)을 용이하게 하여 활성탄에 비해 작은 비표면적에도 불구하고 매우 우수한 전극 성능을 나타낼 수 있다.
그러나, 현재까지 개발된 탄소 에어로겔은 탄소 재료의 길이와 직경이 미세하게 조절되어야만 에어로겔로 제조될 수 있어 제조 비용이 높고 상용화가 어려운 실정이었다. 또한, 종래 이와 같이 유기 에어로겔로부터 합성된 탄소 에어로겔은 전도성이 약하고 에어로겔에 의한 기공 특성이 잘 관측되지 않는 문제점이 있으며, 더욱이 전극 소재로 활용되기 위해서는 큰 비표면적, 물질 자체의 낮은 내부 저항, 그리고 탄소 소재의 고밀도 등의 특성이 만족되어야 한다.
이에 본 발명자들은 상기 요구되는 특성으로 전도성이 높으면서도 기공 특성을 충분히 나타낼 수 있는 새로운 탄소 에어로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 탄소 에어로겔을 제시함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 직경 및 길이가 조절되지 않은 탄소 재료를 이용하여 제조 가능하며, 전도성이 높으면서도 기공 특성을 충분히 나타낼 수 있는 새로운 탄소 에어로겔의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 탄소 에어로겔을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
용매에 탄소 재료 및 분산제를 혼합하여 탄소재료 분산액을 준비하는 단계;
상기 탄소재료 분산액의 농도를 조절하는 단계;
상기 탄소재료 분산액에 바인더를 혼합하여 혼합액을 제공하는 단계;
상기 혼합액을 분산시켜 겔 형태의 탄소 에어로겔 전구체를 수득하는 단계;
상기 탄소 에어로겔 전구체를 에탄올에 침지시켜 상기 분산제를 제거하는 단계; 및
건조하는 단계; 를 포함하는 탄소 에어로겔의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 상기 건조된 탄소 에어로겔을 열처리하여 상기 탄소 재료 및 바인더를 탄화시키는 단계; 를 더 포함하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료는 당업자에게 알려진 탄소재료라면 제한없이 사용하는 것이 가능하며, 구체적으로는 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀, 탄소섬유를 포함하는 마이크로 및 나노 탄소 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 물성이 조절되지 않은 조악한 탄소 재료를 사용하더라도 높은 비표면적인 기공도를 나타내는 탄소 에어로겔을 제조할 수 있다는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료는 직경 0.8 nm 이상, 길이 100 nm 이상인 것을 특징으로 한다. 종래 일반적으로 에어로겔 제조를 위해서는 탄소 재료간 반데르발스힘이 잘 작용되는 특정 길이 및 지름 범위 내에서 조절해야만 원하는 물성의 에어로겔을 제조할 수 있었다. 그러나, 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 길이 및 직경이 조절되지 않은 탄소재료를 사용하지 않더라도 고품질의 탄소 에어로겔을 제조 가능한 탄소 에어로겔을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료를 포함하는 탄소재료 분산액의 농도는 0.001 내지 30 중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료 분산액의 농도를 조절하는 단계에서는 원심분리하여 상등액을 분리 제거하거나, 용매를 증발시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 최초 혼합시에는 상기 탄소재료를 용매에 잘 분산시키기 위하여 농도를 낮게 하지만, 이후 용매를 증발시켜서 농도를 높여 이후 겔화가 잘 이루어지도록 조절한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 탄소재료 분산액의 농도 조절을 통하여 탄소나노 물질 간 연속적인 네트워크 구조를 형성함으로써 최종적으로 제조된 탄소 에어로겔 전구체의 기계적, 전기적 물성의 확보가 가능하다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 용매는 물 또는 유기용매가 될 수 있으며, 상기 유기용매는 메틸알콜(MeOH), 에틸알콜(EtOH), 프로필 알콜(PA), 아이소프로필 알콜(IPA), 부탄올(BA), 에틸렌 글라이콜 (EG), 1,2-디클로로벤젠, 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 메틸에틸케톤(MEK), 메틸아이소부틸케톤(MIBK), 부틸셀로솔브(BC), 부틸셀로솔브아세테이트(BCA), n-메틸-2-피로리돈(NMP), 에틸아세테이트(EA), 부틸아세테이트(BA), 아세톤(Acetone), 사이클로헥사논(cyclohexanone) 또는 톨루엔인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 분산제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 분산제이고, 상기 음이온성 분산제는 Alkyl sulfate 계통인 SDS (Sodium dodecyl sulfate), LDS (Lithium dodecyl sulfate), NaDDS (Sodium dodecylbenzene sulfonate), SDSA (Sodium dodecyl sulfonate) 또는 SDBS (Sodium dodecylbenzenesulfonate) 로 이루어진 그룹에서 선택되고,
상기 양이온성 분산제는 CTAC (Cetyltrimethyl ammonium chloride), CTAB (Cetyltrimethyl ammonium bromide) 또는 DTAB (Dodecyl-trimethyl ammonium bromide) 로 이루어진 그룹에서 선택되고,
상기 비이온성 분산제는 glycerol monostearate, sorbitan monooleate, Tween 80, PVA (Polyvinyl alcohol), PMA (Polymethyl acrylate), MC (Methyl cellulose), CMC (Carboxyl methyl cellulose), GA (Gum Arabic), Polysaccharide (Dextrin), PEI (Polyethylenimine), PVP (Polyvinylpyrrolidone) 또는 PEO (Polyethylene oxide), Poly(ethylene oxide)-Poly(butylene oxide) 삼원공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료 분산액의 농도를 조절하는 단계에서는 탄소재료 분산액의 농도를 0.001 내지 30 중량%로 조절하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료 분산액의 농도 조절을 통하여 액상에서 겔 상태를 지나서 고체 상태까지 상변환이 가능하며, 탄소나노 물질 간 연속적인 네트워크 구조를 형성함으로써 최종적으로 제조된 탄소 에어로겔의 기계적, 전기적 물성의 확보가 가능하다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 온도에 따라 고상에서 액상으로의 상변이가 일어나는 물질이라면 제한되지 않고 자유롭게 사용될 수 있다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 젤라틴, 셀룰로오스, 키토산 또는 고분자 중합체인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 구체적으로 상기 바인더는 젤라틴, 키토산 또는 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 에틸메틸셀룰로스, 하이드록시에틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스, 메틸하이드록시에틸셀룰로스, 에틸하이드록시에틸셀룰로스, 하이드록시프로필메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스, 및 이의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 셀룰로오스를 사용하는 것이 바람직하다. UCST(upper critical solution temperature) 거동을 나타내는 고분자도 제한되지 않고 자유롭게 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료 분산액 100 중량부당 상기 바인더는 50 내지 300 중량부의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 바인더가 50 중량부 미만으로 혼합되는 경우 상변화가 자유롭게 일어나지 않으며, 300 중량부 이상인 경우 탄소 에어로겔 형성에 추가적인 영향을 미치지 못한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소재료 및 바인더를 혼합한 혼합액을 분산시켜 겔 상의 혼합 용액으로 수득하는 단계에서는 초음파를 인가하면서 교반하여 분산시키는 것이 가능하다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔 전구체의 제조 방법에 있어서, 전구체 상태에서의 상변화의 임계 온도는 혼합액의 탄소 재료의 농도에 따라 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 건조 공정에 의해 내부에 포함된 분산제, 용매 등이 건조되고 공기로 채워지면서 탄소 에어로겔로 제조된다. 건조를 위해 당업자에게 알려진 방법을 제한없이 사용할 수 있으며, 초임계 건조(CPD, critical point dryer) 공정으로 건조시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 액상에서 고상으로 상변환이 가능한 탄소 에어로겔 전구체를 이용하여 성형틀 등을 이용하여 겔 상으로 수득한 혼합액을 원하는 모양으로 성형한 후, 성형된 형태로 에탄올에 침지시켜서 분산제를 제거하고, 이후 건조 공정, 및 탄화 공정을 수행하여 탄소 에어로겔로 제조하는 것이 가능하다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 탄소 재료 및 바인더가 탄화된 상태의 탄소 에어로겔 뿐만 아니라, 건조 공정에 의해 탄소 재료와 바인더가 탄화되지 않은 상태이면서 내부 용매가 공기로 치환된 상태의 에어로겔도 모두 포함한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 초임계 건조(CPD, critical point dryer) 공정은 겔화된 탄소 에어로겔 전구체 내 에탄올을 액체 이산화탄소로 치환시킨 후, 이산화탄소를 임계점 상태에서 날려버림으로써 에어로겔 형상에 대한 데미지 없이 건조할 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리하여 탄화시키는 단계는 500 ℃ 내지 2400 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리하여 탄화시키는 단계에서는 탄소 재료와 바인더를 포함하는 탄소 에어로겔 전구체를 Ar 또는 N2와 같은 불활성 가스 분위기에서 500 ℃ 내지 2400℃의 온도에서 열처리 공정을 통해 탄화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상대적으로 고온에서 열처리를 수행하는 경우에 상대적으로 저온에서 열처리를 수행하여 제조되는 탄소 에어로겔 내의 질소 원자 비율이 낮게 된다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 탄소 에어로겔을 공급한다. 또한, 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 탄화시키는 단계 이후에 생성되는 탄소 재료 및 바인더가 탄화된 상태의 탄소 에어로겔 뿐만 아니라, 건조 공정까지 수행하여 얻어지는 탄소 재료와 바인더가 탄화되지 않은 상태이면서 내부 용매가 공기로 치환된 상태의 에어로겔도 모두 포함한다.
본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 탄소 에어로겔은 구조를 형성하는 탄소 재료의 표면에 코팅된 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 바인더로 사용된 젤라틴 등이 열처리 단계에서 탄화되어 생성되는 탄소 입자가 표면에 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 경우 이와 같이 표면에서 탄화된 탄소 입자에 의해 비표면적이 전도성, 기계적 특성이 크게 향상된 효과를 나타낸다.
이를 위해 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 탄화시 5 내지 40% 이하의 탄화율을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 탄화율이 5 내지 40% 이하이기 때문에 100% 탄화되지 않고 상기 열처리 공정에서 바인더가 에어로겔의 낮은 탄화율로 탄화되면서 탄소 재료 표면에 부착 또는 석출됨으로써 에어로겔의 기계적, 전기전도도, 열전도 특성을 추가적으로 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 0.8 nm 이상, 길이 100 nm 이상의 탄소 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 더욱 바람직하게는 직경 0.7 nm 이상, 길이 100 nm 이상의 탄소 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 비표면적이 2000 ㎡/g 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 첨가되는 바인더가 탄화 공정에서 에어로겔의 표면에 석출되어 코팅되면서 비표면적을 더욱 증가시키는 효과를 나타낸다.
즉, 본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 탄소나노물질 표면에 코팅된 바인더가 탄화 과정을 통해 비표면적을 더욱 증가시키는 효과를 나타내며, 이 때, 바인더의 탄화율에 따라 비표면적 및 전도성의 특성을 조절할 수 있다. 상기 바인더의 탄화율은 바람직하게는 400~1000 ℃의 온도 범위에서 30% 이하로, 5 내지 30 % 범위일 수 있으며, 온도에 따른 바인더의 탄화율 및 결정도에 따라 제조되는 탄소 에어로겔의 비표면적, 전기전도성 및 기계적 특성을 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 기공부피가 1.5 cc/g 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하여 탄소재료에 바인더로서 젤라틴을 사용하여 탄화시 기공부피가 3.44 cc/g 이상인 것으로, 일반적인 활성탄의 기공부피가 0.8 cc/g 인 것에 비하여 큰 기공부피의 형성이 가능하다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 마이크로 기공과 메조 기공으로 이루어진 계층적 분포를 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 평균 기공크기가 2 nm 범위인 제1 기공 및 평균 기공크기가 2 nm 이상인 범위인 제2 기공을 포함하는 바이모달(bimodal) 기공 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 질소로 도핑된 것이며, 상기 탄소 에어로겔 의 질소 도핑 비율은 상기 탄소 원자에 대한 질소의 원자비가 0.001 내지 0.1 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 바인더로서 젤라틴 등을 첨가함으로 탄화 공정 중 상기 질소의 원자비 범위 내에서 탄소물질 전구체인 젤라틴의 탄소와 질소간 적절한 결합 종류 및 비율이 형성되어 기공 분포가 개선되고 비표면적이 향상된 구조체가 만들어질 수 있다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔의 제조 방법은 탄소 재료와 바인더를 혼합함으로써, 길이와 직경이 조절되지 않은 탄소 재료를 사용하더라도 탄소 에어로겔을 제조할 수 있는 탄소 에어로겔 전구체를 탄화하여 제조되며, 본 발명에 의하여 제조된 탄소 에어로겔은 바인더로부터 탄소 에어로겔 표면에 형성되는 탄소 입자에 의해 비표면적 및 전도성이 크게 향상되고, 다공 특성이 개선되어 기공 분포의 조절이 가능하다.
도 1 에 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 겔화되어 뒤집어도 흐르지 않는 젤리 상태의 탄소 에어로겔 전구체를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 의한 탄소 에어로겔을 제조하기 위하여 만들어진 원통형 형상의 몰드를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의하여 탄소 에어로겔 전구체를 에탄올에 침지하여 분산제가 제거되는 과정을 도시한다.
도 4 및 도 5 는 본 발명의 실시예에 의하여 건조된 탄소 에어로겔 전구체 및 건조된 탄소 에어로겔 전구체의 SEM 사진을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 탄소 에어로겔의 SEM 사진을 측정한 결과를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 탄소 에어로겔에 대해서 바인딩 에너지를 측정한 결과를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 탄소 에어로겔의 비표면적을 측정한 결과를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 탄소 에어로겔의 기공 분포도를 측정한 결과를 도시한다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 > CNT 분산액의 준비
분산매로 증류수를 사용하고, 분산제로 SDBS (Sodium dodecylbenzenesulfonate) 를 첨가한 후, 여기에 0.5 중량% 의 비율로 탄소나노튜브를 균일하게 분산시켰다.
탄소나노튜브와 용매의 혼합 용액에 초음파를 인가하여 2시간 동안 분산시킨 후, 원심분리하여 상등액을 분리하였다.
분리된 상등액에서 용매를 증발시켜서 탄소나노튜브 분산액의 농도를 1.0 중량%로 조절하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하였다.
< 실시예 1> 탄소에어로겔 전구체의 제조
증류수 1 ml에 젤라틴 3 mg을 혼합한 후, 약 50 ℃에서 젤라틴이 물에 완전히 용해될 때까지 교반하여 젤라틴 용액을 준비하였다.
이어서, 상기 제조예에서 준비된 CNT 분산액에 상기 젤라틴 용액을 혼합하였고, 이 때 탄소나노튜브 분산액과 젤라틴 용액의 혼합 비율은 하기 표 1과 같이 하였다.
CNT 분산액 : 젤라틴 용액
sample 1 1:2
sample 2 1:1
sample 3 2:1
이후, 상기 혼합 용액에 초음파를 인가하면서 균일하게 분산시키고, 실온, 3 ℃, 60 ℃ 의 온도에서 1시간 동안 방치하여 CNT-젤라틴 혼합액을 겔화시킴으로써, 젤리 형태의 탄소 에어로겔 전구체를 수득하였다.
< 실험예 > 탄소 에어로겔 전구체의 상 변화 분석
상기 일 실시예에서 얻은 탄소 에어로겔 전구체를 실온, 3 ℃, 60 ℃ 의 온도에서 1시간 동안 방치하여 온도에 따라 나타나는 상 변화를 분석하였고, 그 결과를 도 1에 도시하였다.
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 CNT 분산액에 젤라틴을 혼합하여 수득한 탄소 에어로겔 전구체는 상대적으로 온도가 낮아지면 겔화되고, 온도가 높아지면 액상으로 변환하는 것을 알 수 있다.
CNT 혼합 비율이 낮은 경우 온도를 높이면 열에 의해 액상으로 변화되고, 온도를 낮추면 겔화 정도가 높게 나타났으며, 반면에 CNT의 혼합 비율이 높은 경우 온도를 낮춰도 겔화 정도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, CNT와 젤라틴의 혼합 비율이 1:1 인 sample 2 의 경우, 온도가 낮으면 완전히 겔화되고, 온도가 높아지면 액체로 변환되는 것을 알 수 있다.
< 실시예 2> 분산제 제거
상기 실시예 1에서 수득한 탄소 에어로겔 전구체의 온도를 200 ℃로 높여 액상으로 만든 후, 도 2에 도시한 원통형의 몰드에 넣어 원통형 형상을 만들었다.
10, 20, 40, 80, 100% 농도의 에탄올 용액을 제조하고, 상기 겔화된 CNT-젤라틴을 에탄올 농도가 낮은 것부터 높은 순서로 3시간에 한번씩 교체하면서 순차적으로 침지하여 탄소재료 분산액을 사용하기 위해 분산제로 사용된 SDBS를 제거하였다.
에탄올에 침지하여 분산제가 제거되는 과정을 도 3에 도시하였다.
< 실시예 3> 건조 공정
상기 실시예 2에서 분산제가 제거된 탄소 에어로겔 전구체 내 함침된 에탄올을 초임계 건조(CPD, critical point dryer) 공정으로 이산화탄소로 치환하면서 건조시켜서 탄소 에어로겔을 제조하였다.
본 발명의 실시예에서 CPD 공정은 겔화된 탄소 에어로겔 전구체 내 에탄올을 액체 이산화탄소로 치환시킨 후, 이산화탄소를 임계점 상태에서 날려버림으로써 에어로겔 형상에 대한 데미지 없이 건조하는 방법으로 진행되었다.
초임계 건조(CPD, critical point dryer) 공정으로 건조된 탄소 에어로겔 전구체 및 탄소 에어로겔 전구체의 SEM 사진을 도 4 에 도시하였다.
< 실시예 4> 열처리 탄화 공정
상기 실시예 3에서 건조된 탄소 에어로겔 전구체를 600 ℃ 및 1050 ℃ 에서 각각 열처리하여 탄화시킴으로써, 탄소 에어로겔을 제조하였다.
상기 열처리 하여 제조된 탄소 에어로겔의 SEM 사진을 측정하고 그 결과를 도 5 및 도 6에 도시하였다.
도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 열처리 전과 달리, 열처리 후 탄소 에어로겔의 나노 네트워크 표면에 코팅된 입자들이 관찰되는 것을 볼 수 있다.
< 실험예 > 바인딩 에너지 분석
상기 실시예 4에서 제조된 탄화된 탄소 에어로겔의 바인딩 에너지를 측정하고, 그 결과를 도 7에 도시하였다.
도 7 에서 탄화 이전보다 탄화 이후에 C-N, N=O 결합에 의한 피크가 추가로 관측되었고, C-O 결합이 감소하고 대신 C=C 및 C-N 결합으로 구성된 탄소나노 물질이 형성된 것을 알 수 있다.
따라서, 탄화 공정을 통해 바인더로 추가된 젤라틴에 있던 Oxygen functional group 들이 제거 되고, C=C 및 C-N 결합으로 구성된 탄소물질로 변환된 것으로 판단된다.
본 발명에 의한 탄소 에어로겔은 질소로 도핑된 것이며, 상기 탄소 에어로겔 의 질소 도핑 비율은 상기 탄소 원자에 대한 질소의 원자비가 0.001 내지 0.1 인 것을 특징으로 한다.
< 실험예 > 비표면적 분석
상기 실시예 4에서 제조된 탄화된 탄소 에어로겔의 비표면적을 측정하고 그 결과를 도 8 에 도시하였다.
종래 알려져 있는 pristine 나노튜브 에어로겔의 경우, 1280 m2/g 정도의 비표면적을 나타내며, 상업용으로 사용되는 탄소에어로겔은 500~800 m2/g 정도 수준이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 탄소 에어로겔은 비표면적이 2572.5 m2/g 으로, 종래 탄소 에어로겔의 표면적 대비 2배 내지 3배 이상 크게 증가한 것을 알 수 있다.
< 실험예 > 기공 분포도 분석
상기 실시예 4에서 제조된 탄화된 탄소 에어로겔의 기공 분포도를 측정하였고, 그 결과를 도 9 에 도시하였다.
도 9는 수은 기공도 장치에 의해 기공 채널의 크기 분포를 측정하여 나타낸 그래프이다. 본 실험에서 표면적 및 기공 분석 장치는 Quantachrome사의 Autosorb IQ 장비를 사용하였고, Nitrogen Gas를 이용하여 분석하였다. 표면적은 BET 방법을 통해 계산되었으며, 기공분포도는 NL-DFT 방법을 통해 도출되었다.
도 9에서 x 축은 기공의 반지름을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 상기 실시예 4에서 제조된 탄화된 탄소 에어로겔의 모든 시편에서 기공 채널의 크기는 2 nm 이하의 마이크로 기공이 나타내는 피크와 2 nm 이상의 메조 기공이 나타내는 피크로 이루어진 바이모달(bimodal) 분포를 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로, 미소 기공의 경우 최대 피크가 0.2~2 nm 범위에 존재하며, 조대 기공의 경우 최대 피크는 2~40 nm 범위에 존재한다.

Claims (18)

  1. 용매에 탄소 재료 및 분산제를 혼합하여 탄소재료 분산액을 준비하는 단계;
    상기 탄소재료 분산액의 상기 용매 중 일부를 제거하여 상기 탄소재료 분산액의 농도를 조절하는 단계;
    상기 탄소재료 분산액에 바인더를 혼합하여 혼합액을 제공하는 단계;
    상기 혼합액을 분산시켜 겔 상태의 탄소 에어로겔 전구체를 수득하는 단계;
    상기 겔 상태의 탄소 에어로겔 전구체를 에탄올에 침지시켜 상기 분산제를 제거하는 단계; 및
    건조하는 단계; 를 포함하는
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    열처리하여 탄화시키는 단계; 를 더 포함하는
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 5 내지 40% 이하의 탄화율을 갖는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 젤라틴, 키토산, 셀룰로오스 또는 고분자 중합체인 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소재료는 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀 및 탄소섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소재료는 직경 0.8 nm 이상, 길이 100 nm 이상이고,
    상기 용매에 탄소 재료 및 분산제를 혼합하여 탄소재료 분산액을 준비하는 단계에서 상기 탄소재료 분산액의 농도는 0.001 내지 30 중량%인 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 물 또는 유기용매가 될 수 있으며,
    상기 유기용매는 메틸알콜(MeOH), 에틸알콜(EtOH), 프로필 알콜(PA), 아이소프로필 알콜(IPA), 부탄올(BA), 에틸렌 글라이콜 (EG), 1,2-디클로로벤젠, 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 메틸에틸케톤(MEK), 메틸아이소부틸케톤(MIBK), 부틸셀로솔브(BC), 부틸셀로솔브아세테이트(BCA), n-메틸-2-피로리돈(NMP), 에틸아세테이트(EA), 부틸아세테이트(BA), 아세톤(Acetone), 사이클로헥사논(cyclohexanone) 또는 톨루엔으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 분산제이고,
    상기 음이온성 분산제는 Alkyl sulfate 계통인 SDS (Sodium dodecyl sulfate), LDS (Lithium dodecyl sulfate), NaDDS (Sodium dodecylbenzene sulfonate), SDSA (Sodium dodecyl sulfonate) 또는 SDBS (Sodium dodecylbenzenesulfonate)로 이루어진 그룹에서 선택되고,
    상기 양이온성 분산제는 CTAC (Cetyltrimethyl ammonium chloride), CTAB (Cetyltrimethyl ammonium bromide) 또는 DTAB (Dodecyl-trimethyl ammonium bromide) 로 이루어진 그룹에서 선택되고,
    상기 비이온성 분산제는 glycerol monostearate, sorbitan monooleate, Tween 80, PVA (Polyvinyl alcohol), PMA (Polymethyl acrylate), MC (Methyl cellulose), CMC (Carboxyl methyl cellulose), GA (Gum Arabic), Polysaccharide (Dextrin), PEI (Polyethylenimine), PVP (Polyvinylpyrrolidone) 또는 PEO (Polyethylene oxide), Poly(ethylene oxide)-Poly(butylene oxide) 삼원공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소재료 분산액 100 중량부당 상기 바인더는 50 내지 300 중량부의 비율로 혼합하는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소재료 분산액의 농도를 조절하는 단계에서는 상기 탄소재료 분산액의 농도를 0.001 내지 30 중량%로 조절하는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리하여 탄화시키는 단계는 500 ℃ 내지 2400 ℃의 온도에서 수행되는 것인
    탄소 에어로겔의 제조 방법.
  13. 제 1 항의 제조 방법에 의하여 제조된 탄소재료 표면에 응집된 탄소 입자를 포함하는 탄소 에어로겔.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 에어로겔은 직경 0.8 nm 이상, 길이 100 nm 이상의 탄소 재료를 포함하는 것인
    탄소 에어로겔.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 에어로겔은 비표면적이 2000 ㎡/g 이상인 것인
    탄소 에어로겔.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 에어로겔은 기공부피가 1.5 cc/g 이상인 것인
    탄소 에어로겔.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 에어로겔은 평균 기공크기가 2 nm 이하의 제1 기공 및 평균 기공크기가 2 nm 이상의 제2 기공을 포함하는 바이모달(bimodal) 기공 분포를 갖는
    탄소 에어로겔.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 에어로겔은 질소로 도핑된 것이며,
    상기 탄소 에어로겔의 질소 도핑 비율은 상기 탄소 원자에 대한 질소의 원자비가 0.001 내지 0.1 인 것인 탄소 에어로겔.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108033440B (zh) * 2018-01-16 2021-07-13 上海理工大学 一种高比表面积多孔褶皱石墨烯的制备方法
CN108176377A (zh) * 2018-01-23 2018-06-19 贵州省建材产品质量监督检验院 开孔泡沫/氧化石墨烯气凝胶复合吸附材料的制备方法
CN110152600A (zh) * 2018-03-01 2019-08-23 济南开发区星火科学技术研究院 用于水处理的具有高重复利用性的氧化石墨烯气凝胶的制备方法
CN108675683A (zh) * 2018-06-22 2018-10-19 苏州市贝克生物科技有限公司 氧化石墨烯多孔复合材料
CN109019597B (zh) * 2018-07-17 2020-05-22 华南理工大学 一种纤维素/氧化石墨烯碳气凝胶的制备方法及其应用
CN109331751B (zh) * 2018-11-14 2021-11-30 武汉纺织大学 具备强韧结构的石墨烯基气凝胶材料及其制备方法
CN109589881A (zh) * 2018-12-13 2019-04-09 南京工业大学 一种以皮革废料制备氮掺杂多孔碳基气凝胶的方法及应用
CN109754951B (zh) * 2019-02-19 2020-07-24 浙江理工大学 一种纤维素-石墨烯复合透明导电膜及其制备方法
CN110092940B (zh) * 2019-05-06 2021-10-01 南京林业大学 高吸油性微纳纤维气凝胶、其制备方法及应用
CN110474060B (zh) * 2019-07-01 2022-08-30 吉林大学 一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法及氧还原催化剂应用
CN112687476B (zh) * 2019-10-18 2022-06-10 昆山科技大学 氧化石墨烯碳气凝胶制备与应用
CN110589819B (zh) * 2019-11-01 2021-09-07 苏州大学 石墨烯气凝胶及其制备方法
CN110917825B (zh) * 2019-11-29 2022-02-15 中国石油大学(华东) 一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法和应用
CN113277864B (zh) * 2020-02-20 2022-05-31 中国科学院化学研究所 一种碳质气凝胶的制备方法及气凝胶
CN111285345B (zh) * 2020-02-25 2021-07-27 中国科学院化学研究所 一种由水凝胶前体材料通过水热过程制备碳气凝胶的方法
FR3114514A1 (fr) * 2020-09-29 2022-04-01 Commissariat A L Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Utilisation d’aérogel à base de nanofils métalliques en tant que matériau filtrant pour le traitement de l’air, Cartouche à électrodes associée, Système de traitement de l’air associé.
CN112473577A (zh) * 2020-11-24 2021-03-12 哈尔滨工程大学 一种普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法
CN112952060B (zh) * 2021-02-26 2022-08-19 广东工业大学 一种二硒化钒/碳纤维素复合材料及其制备方法和应用
CN113042007B (zh) * 2021-03-30 2022-11-08 陕西科技大学 改性氧化石墨烯复合气凝胶型染料吸附剂及其制备方法和应用
CN113716548B (zh) * 2021-10-13 2023-03-14 天津得瑞丰凯新材料科技有限公司 碳气凝胶及其前体的制备方法
CN114105119B (zh) * 2021-11-26 2023-07-21 桂林电子科技大学 一种超弹性瓜尔胶碳气凝胶及其制备方法和应用
CN114195122B (zh) * 2021-12-22 2023-08-08 北京理工大学 一种复合多孔碳气凝胶材料及其制备方法和用途
CN114368741B (zh) * 2021-12-31 2023-07-18 深圳市翔丰华科技股份有限公司 石墨烯/碳纳米管/二氧化硅气凝胶材料的制备方法
CN114380285B (zh) * 2022-02-17 2023-10-20 湘潭大学 一种一、二维生物碳协同增强的碳气凝胶材料及其制备方法和应用
CN114705082B (zh) * 2022-03-06 2023-06-13 北京化工大学 一种具有红外隐身和可见光双重伪装功能的3d气凝胶基相变复合材料及制备方法
CN115155470B (zh) * 2022-08-16 2023-05-16 南京信息工程大学 一种有序碳-聚硅氧烷复合气凝胶及其制备方法、应用
CN115612181B (zh) * 2022-10-28 2023-09-22 山东大学 一种用于电磁干扰屏蔽的复合气凝胶及其制备方法
CN115784197B (zh) * 2022-11-29 2023-12-12 四川大学 一种改性生物质碳气凝胶的制备方法及其产品和应用
JP7377503B1 (ja) 2023-06-05 2023-11-10 株式会社日本トリム カーボンナノチューブ成形体、電気化学的水分解用電極およびそれらの製造方法、電気化学的水分解装置
CN117023558A (zh) * 2023-08-18 2023-11-10 东北石油大学 一种高强度生物质糖基碳气凝胶材料的可控制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015109272A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 The Trustees Of Dartmouth College Material and method of manufacture of electrodes and porous filters formed of ice-templated graphene-oxide and carbon nanotube composite, and applications thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2910458B1 (fr) * 2006-12-20 2009-04-03 Centre Nat Rech Scient Aerogels a base de nanotubes de carbone
KR101427731B1 (ko) 2013-06-04 2014-09-22 인하대학교 산학협력단 탄소에어로젤의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015109272A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 The Trustees Of Dartmouth College Material and method of manufacture of electrodes and porous filters formed of ice-templated graphene-oxide and carbon nanotube composite, and applications thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Carbon 43 (2005) 455-465*
J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 9714*

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