안정화 PAN계 탄소섬유를 이용하여 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 제조된 활성탄소섬유(ACFs)의 특성을 비교하였다. 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H_(2O), CO_(2)를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소...
안정화 PAN계 탄소섬유를 이용하여 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 제조된 활성탄소섬유(ACFs)의 특성을 비교하였다. 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H_(2O), CO_(2)를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소 섬유를 제조하였고, 비표면적, 요오드흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 물리적 활성화 방법에는 H_(2O)와 CO_(2)가 사용되었는데, H_(2O) 활성화의 경우 990℃ 활성화 온도에서 1635 ㎡/g의 비표면적을 나타내었고, 반면에 CO_(2)활성화의 경우에는 990℃의 활성화 온도에서 671 ㎡/g의 비표면적을 나타내었다. H_(2O) 활성화는 주로 섬유의 표면쪽에서 활성화가 진행되며, CO_(2) 활성화는 주로 섬유의 내부쪽에서 활성화가 이루어지는 것으로 알려져 있다. 또한 H_(2O)활성화와 CO_(2)활성화의 결과를 비교해 보면 H_(2O)활성화가 높은 비표면적값을 나타내었는데, 통상적으로 H_(2O)가 CO_(2)보다 약 2배 빠른 반응속도를 가진다고 알려져 있다. KOH를 이용한 화학적 활성화 방법에서는 KOH와 안정화 PAN계 탄소섬유의 비가 1.5 : 1인 경우 900℃의 활성화 온도에서 3179 ㎡/g의 비표면적을 나타내었다. 이렇게 화학적 활성화에 의한 PAN계 활성탄소섬유를 제조할 경우 물리적 활성화보다 더 높은 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조될 수 있음을 알 수 있었다. 이는 K원자가 탄소내부로 온도상승과 함께 깊이 침투하게 되어 고온에서 금속 칼륨증기로 되어 탄소층간의 간격을 넓혀줌으로써 미세기공이 형성되어 비표면적을 증가시키기 때문이다. 물리적 활성화와 화학적 활성화로 제조된 활성탄소섬유의 질소흡착등온선의 결과로 보면 type I의 형태와 type I과 type II의 중간형태의 등온흡착곡선을 나타내었다. 이렇게 type I과 type II의 중간형태의 등온흡착곡선을 나타내는 경우에는 미세공들뿐만 아니라 중세공들도 많이 형성되었음을 알 수가 있었다. 요오드 흡착력의 경우 수증기 활성화에 의한 비표면적 1635㎡/g의 활성탄소섬유가 1793.2mg/g의 요오드 흡착력을 나타냈으나, KOH를 이용한 활성화의 경우 비표면적 3179㎡/g의 활성탄소섬유가 1721.95mg/g의 요오드 흡착력을 나타내었다. 이는 과도한 KOH의 양으로 인해서 K원자의 움직임이 높은 온도로 인해 더욱 활발해져서 세공벽이 파괴되어 요오드 흡착력이 증가가 둔화된 것으로 판단된다.
안정화 PAN계 탄소섬유를 이용하여 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 제조된 활성탄소섬유(ACFs)의 특성을 비교하였다. 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H_(2O), CO_(2)를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소 섬유를 제조하였고, 비표면적, 요오드흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 물리적 활성화 방법에는 H_(2O)와 CO_(2)가 사용되었는데, H_(2O) 활성화의 경우 990℃ 활성화 온도에서 1635 ㎡/g의 비표면적을 나타내었고, 반면에 CO_(2)활성화의 경우에는 990℃의 활성화 온도에서 671 ㎡/g의 비표면적을 나타내었다. H_(2O) 활성화는 주로 섬유의 표면쪽에서 활성화가 진행되며, CO_(2) 활성화는 주로 섬유의 내부쪽에서 활성화가 이루어지는 것으로 알려져 있다. 또한 H_(2O)활성화와 CO_(2)활성화의 결과를 비교해 보면 H_(2O)활성화가 높은 비표면적값을 나타내었는데, 통상적으로 H_(2O)가 CO_(2)보다 약 2배 빠른 반응속도를 가진다고 알려져 있다. KOH를 이용한 화학적 활성화 방법에서는 KOH와 안정화 PAN계 탄소섬유의 비가 1.5 : 1인 경우 900℃의 활성화 온도에서 3179 ㎡/g의 비표면적을 나타내었다. 이렇게 화학적 활성화에 의한 PAN계 활성탄소섬유를 제조할 경우 물리적 활성화보다 더 높은 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조될 수 있음을 알 수 있었다. 이는 K원자가 탄소내부로 온도상승과 함께 깊이 침투하게 되어 고온에서 금속 칼륨증기로 되어 탄소층간의 간격을 넓혀줌으로써 미세기공이 형성되어 비표면적을 증가시키기 때문이다. 물리적 활성화와 화학적 활성화로 제조된 활성탄소섬유의 질소흡착등온선의 결과로 보면 type I의 형태와 type I과 type II의 중간형태의 등온흡착곡선을 나타내었다. 이렇게 type I과 type II의 중간형태의 등온흡착곡선을 나타내는 경우에는 미세공들뿐만 아니라 중세공들도 많이 형성되었음을 알 수가 있었다. 요오드 흡착력의 경우 수증기 활성화에 의한 비표면적 1635㎡/g의 활성탄소섬유가 1793.2mg/g의 요오드 흡착력을 나타냈으나, KOH를 이용한 활성화의 경우 비표면적 3179㎡/g의 활성탄소섬유가 1721.95mg/g의 요오드 흡착력을 나타내었다. 이는 과도한 KOH의 양으로 인해서 K원자의 움직임이 높은 온도로 인해 더욱 활발해져서 세공벽이 파괴되어 요오드 흡착력이 증가가 둔화된 것으로 판단된다.
Activated carbon fibers(ACFs) were prepared from stabilized PAN fibers by physical and chemical activation to compare their characteristics. In this study, stabilized PAN fibers, which were made during the fabrication of PAN-based carbon fibers, were activated by physical activation with steam, carb...
Activated carbon fibers(ACFs) were prepared from stabilized PAN fibers by physical and chemical activation to compare their characteristics. In this study, stabilized PAN fibers, which were made during the fabrication of PAN-based carbon fibers, were activated by physical activation with steam, carbon dixoide and chemical activation by KQH. The fabricated activated carbon fibers were evaluated and specific surface area, pore size distribution and amount of iodine adsorption were compared. In physical activation used steam and carbon dioxide. In steam activation, a specific surface area of 1635 m2/g was obtained after heat treatment at 990'c. Otherwise, carbon dioxide activation produced ACF with 671 m^(2)/g of a specific surface area after heat treatment at 990'c. In chemical activation using potassium hydroxide, a specific surface area of 3179 m^(2)/g was obtained with a KOH : stabilized PAN fiber ratio of 1.5 : 1 and the conditions of 900'c. Nitrogen adsorption isotherms for fabricated activated carbon fibers showed type I and mixtures of type I and II in the Brunauer-Deming-Deming-Teller (B.D.D.T) classification. Increasing specific surface area increased the amount of iodine adsorption in both activation methods. This was because the ionic radius of iodine was smaller than the interior micropore size of activated carbon fibers.
Activated carbon fibers(ACFs) were prepared from stabilized PAN fibers by physical and chemical activation to compare their characteristics. In this study, stabilized PAN fibers, which were made during the fabrication of PAN-based carbon fibers, were activated by physical activation with steam, carbon dixoide and chemical activation by KQH. The fabricated activated carbon fibers were evaluated and specific surface area, pore size distribution and amount of iodine adsorption were compared. In physical activation used steam and carbon dioxide. In steam activation, a specific surface area of 1635 m2/g was obtained after heat treatment at 990'c. Otherwise, carbon dioxide activation produced ACF with 671 m^(2)/g of a specific surface area after heat treatment at 990'c. In chemical activation using potassium hydroxide, a specific surface area of 3179 m^(2)/g was obtained with a KOH : stabilized PAN fiber ratio of 1.5 : 1 and the conditions of 900'c. Nitrogen adsorption isotherms for fabricated activated carbon fibers showed type I and mixtures of type I and II in the Brunauer-Deming-Deming-Teller (B.D.D.T) classification. Increasing specific surface area increased the amount of iodine adsorption in both activation methods. This was because the ionic radius of iodine was smaller than the interior micropore size of activated carbon fibers.
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