일반기술

수소저장용 탄소나노섬유의 정제방법

본 발명은 탄소나노섬유의 정제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 합성된 탄소나노섬유를 정제함으로써 수소저장 매체 및 2차 전지용 음극 활물질의 방전용량을 향상시킨 탄소나노섬유의 정제 방법에 관한 것이다. *일반적으로, 탄소나노튜브 또는 탄소나노섬유는 하나의 탄소 원자에 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 SP2 결합으로 연결되어 육각환 형상을 이루고, 이러한 육각환 형상이 벌집 형태로 반복된 흑연층(graphite sheet)이 적층된 형태를 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 형태의 구조는 그 직경이 일반적으로 수 ㎚ 내지 수백 ㎚ 이며, 그 길이는 직경의 수십 배 내지 수천 배 이상으로 긴 특성을 가진다고 알려져 있다. 상기 탄소나노튜브는 흑연층이 적층된 형태에 따라서 단일벽 나노튜브(single-wall nanotube), 다중벽 나노튜브(multi-wall nanotube) 및 다발형 나노튜브(rope nanotube) 등으로 구분될 수 있다. 또한, 흑연층이 적층된 각도 및 구조에 따라 형성된 탄소나노튜브는 다양한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 탄소나노튜브 또는 탄소나노섬유가 Armchair 구조를 가질 때, 금속과 같은 전기적 도전성을 가진다고 알려져 있으며, Zigzag 구조를 가질 때 반도체적 특성을 나타낸다고 알려져 있다.-현재 제조되고 있는 탄소나노섬유는 합성시 니켈 입자와 나노섬유 이외의 탄소 입자 등의 불순물을 다량 함유하고 있기 때문에 고품위의 탄소나노섬유를 얻기 위해서는 정제가 필요하다. 기존의 탄소나노섬유의 정제 방법으로는 초음파를 이용하여 정제하는 방법, 액상 중에서 탄소입자의 산화시켜 정제하는 방법, 고온에서 산화시켜 정제하는 방법 플라즈마를 이용하여 정제하는 방법 등이 이용되고 있지만, 상기와 같은 방법은 고가의 장비가 필요할 뿐만 아니라 비용에 비하여 정제의 효율성이 떨어지는 문제점을 갖고있다.-본 발명의 목적을 달성하기 위한 탄소나노섬유의 정제 방법은, a) 탄소나노섬유 및 과산화수소를 균일하게 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;b) 상기 혼합물을 가열하는 단계;c) 상기 가열된 혼합물을 냉각하는 단계;d) 상기 냉각된 혼합물로부터 탄소나노섬유를 여과시키는 단계; 및e) 상기 여과된 탄소나노섬유를 건조시키는 단계를 포함하고 있다.-과산화수소를 이용한 탄소나노섬유 정제 방법은 탄소나노섬유 이외의 불순물을 효과적으로 제거하여 고순도의 탄소나노섬유를 제조할 수 있다. 이와 같은 정제방법으로 제조된 탄소나노섬유는 순도가 높아짐에 따른 수소 저장 용량의 증가로 인해 연료 전지용 수소저장 매체 및 수소의 충방전을 이용하는 2차 전지용 음극재료로서 널리 이용될 수 있다.