일반기술

액상의 탄소전구체를 이용한 균일크기의 규칙성을 가진 다공성 탄소 분자체의 제조방법

다양한 탄소 전구체를 이용한 균일한 크기의 규칙성을 가진 다공성 탄소 분자체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 5 nm - 5 ㎛ 크기의 구형 실리카(silica ball 또는 spherical silica)가 적층된 콜로이달 결정 주형(colloidal crystal templates)에 탄수화물이나 고분자 단량체 등 탄소 전구체를 주입하여 탄소화 반응시킨 후에 상기 주형을 녹여 제거시킴으로써, 종래 기체 탄소 전구체를 사용하는 방법과 달리 고가의 특수 장비를 필요로 하지 않을뿐만 아니라 저가의 다양한 탄소 전구체를 사용할 수 있으므로 경제적이고 공정상 간단하며 또한 원하는 세공 크기를 균일하게 얻을 수 있어 촉매, 흡착제, 지지체, 소취제, 정류제, 에너지 저장 및 운반 물질 등으로 다각적 활용이 가능한 나노 다공성 탄소 분자체의 제조방법에 관한 것이다.상업용 활성탄소(activated carbon) 등은 한 입자내에 세공의 크기가 수 Å에서 약 백 nm 까지 세공이 불균일하게 분포하는 미세 다공구조를 가진다. 그런데, 세공의 크기가 균일하면서 커다란 세공을 가진 탄소 분자체 합성의 중요성이 부각되면서 최근 10 nm 이상의 균일한 세공을 가진 탄소 분자체에 대한 연구가 활발하다. 이러한 경우 대개 프로필렌 기체를 탄소 전구체로 사용하여 화학기체 증착(chemical Vapor Deposition)법을 통해 합성하거나, 또는 메탄을 탄소 전구체로 사용하여 플라즈마를 이용해 탄화시켜 합성하고 있다. 그러나, 상기한 방법에서는 CVD나 플라즈마와 같은 고가의 장비를 사용해야 하는 단점과 기체 탄소 전구체를 사용하므로 정량화가 용이하지 않은 문제가 있다. 이에, 본 개발은 탄소 전구체로서 기존의 기체 탄소 전구체를 사용하지 않고 액상의 탄소 전구체를 사용게 되면 공정이 보다 간단하고 쉬우며, 시약 처리가 용이하고, 저가의 액상 탄소 전구체를 사용할 수 있으므로 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 주형으로 사용되는 구형 실리카의 크기 조절에 의해 제조되는 탄소 분자체의 세공 크기를 5 nm ～ 5 ㎛ 범위에서 균일하게 조절할 수 있다. 형성된 세공은 접점을 통해 인접 세공들과 3차원적으로 연겨될 수 있어 물질의 흡착 탈착이 용이하다.