활성탄소섬유는 입상활성탄에 비해 빠른 흡·탈착속도와 높은 흡착량을 갖기 때문에 흡착재, 촉매, 분자체 특히 환경기능성 신소재로서, 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H₂O와 CO₂를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소섬유를 제조하였고, 비표면적, 요오드흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. H₂O 활성화에서 23%의 수율에서 그 비표면적이 10l9㎡/g을 나타내었고, 반면에 CO₂ 활성화에서는 48%의 수율에서 694㎡/g의 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조되었다. 이렇게 H₂O 활성화에서 보다 큰 비표 면적값을 나타내는 이유는 두 기체분자의 크기차이 때문이며 또한 활성화시 발생되는 H₂와 CO gas가 활성화반응을 억제하게 되는데 CO가 H₂ 보다 더 큰 ...
활성탄소섬유는 입상활성탄에 비해 빠른 흡·탈착속도와 높은 흡착량을 갖기 때문에 흡착재, 촉매, 분자체 특히 환경기능성 신소재로서, 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H₂O와 CO₂를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소섬유를 제조하였고, 비표면적, 요오드흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. H₂O 활성화에서 23%의 수율에서 그 비표면적이 10l9㎡/g을 나타내었고, 반면에 CO₂ 활성화에서는 48%의 수율에서 694㎡/g의 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조되었다. 이렇게 H₂O 활성화에서 보다 큰 비표 면적값을 나타내는 이유는 두 기체분자의 크기차이 때문이며 또한 활성화시 발생되는 H₂와 CO gas가 활성화반응을 억제하게 되는데 CO가 H₂ 보다 더 큰 억제제(inhibitor)로서 작용하기 때문이다. 그러나, 비슷한 활성화 수율에서는 CO₂로 활성화한 경우에서 그 세공용적 이 0.3682cc/g이고, 요오드 흡착량이 1589.27mg/g으로서 H₂O 활성화 보다 더 큰 세공용적과 요오드 흡착량을 나타내었다. 이러한 이유는 미세공에서의 확산계수가 CO₂가 H₂O보다 훨씬 더 크기때문이며, 반면에 H₂O 활성화는 주로 섬유의 외부쪽(external part)에서 활성화가 진행이 된다. 또한, KOH를 이용한 화학적 활성화에서 KOH의 농도비를 1: 1(wt.%) 로 하고 800℃에서 활성화할 경우 35.9%의 수율에서 제조된 활성탄소섬유가 비표면적이 2545㎡/g이고 요오드흡착량은 2048.97mg/g을 나타내었다. 이렇게 화학적 활성화에 의해 PAN계 활성탄소섬유를 제조할 경우 물리적 활성화보다 더 높은 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조되었고, 특히 높은 질소함량으로 탈황촉매로서의 응용가능성을 알 수가 있었다. 물리적 활성화와 화학적 활성화에 의해 제조된 활성탄소섬유의 질소 흡착등온선이 모두 type I 으로 주로 미세공들로 이루어져 있음을 알 수가 있었다.
활성탄소섬유는 입상활성탄에 비해 빠른 흡·탈착속도와 높은 흡착량을 갖기 때문에 흡착재, 촉매, 분자체 특히 환경기능성 신소재로서, 본 연구에서는 안정화 PAN계 탄소섬유를 H₂O와 CO₂를 이용한 물리적 활성화와 KOH를 이용한 화학적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소섬유를 제조하였고, 비표면적, 요오드흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. H₂O 활성화에서 23%의 수율에서 그 비표면적이 10l9㎡/g을 나타내었고, 반면에 CO₂ 활성화에서는 48%의 수율에서 694㎡/g의 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조되었다. 이렇게 H₂O 활성화에서 보다 큰 비표 면적값을 나타내는 이유는 두 기체분자의 크기차이 때문이며 또한 활성화시 발생되는 H₂와 CO gas가 활성화반응을 억제하게 되는데 CO가 H₂ 보다 더 큰 억제제(inhibitor)로서 작용하기 때문이다. 그러나, 비슷한 활성화 수율에서는 CO₂로 활성화한 경우에서 그 세공용적 이 0.3682cc/g이고, 요오드 흡착량이 1589.27mg/g으로서 H₂O 활성화 보다 더 큰 세공용적과 요오드 흡착량을 나타내었다. 이러한 이유는 미세공에서의 확산계수가 CO₂가 H₂O보다 훨씬 더 크기때문이며, 반면에 H₂O 활성화는 주로 섬유의 외부쪽(external part)에서 활성화가 진행이 된다. 또한, KOH를 이용한 화학적 활성화에서 KOH의 농도비를 1: 1(wt.%) 로 하고 800℃에서 활성화할 경우 35.9%의 수율에서 제조된 활성탄소섬유가 비표면적이 2545㎡/g이고 요오드흡착량은 2048.97mg/g을 나타내었다. 이렇게 화학적 활성화에 의해 PAN계 활성탄소섬유를 제조할 경우 물리적 활성화보다 더 높은 비표면적을 갖는 활성탄소섬유가 제조되었고, 특히 높은 질소함량으로 탈황촉매로서의 응용가능성을 알 수가 있었다. 물리적 활성화와 화학적 활성화에 의해 제조된 활성탄소섬유의 질소 흡착등온선이 모두 type I 으로 주로 미세공들로 이루어져 있음을 알 수가 있었다.
Activated carbon fibers(ACFs) have received increasing attention in recent years as adsorbent, carbon catalyst, molecular sieve, especially for environmental applications, because of their higher adsorption rate and larger capacity than granular activated carbon. In this study, activated carbon fibe...
Activated carbon fibers(ACFs) have received increasing attention in recent years as adsorbent, carbon catalyst, molecular sieve, especially for environmental applications, because of their higher adsorption rate and larger capacity than granular activated carbon. In this study, activated carbon fibers were prepared from PAN-based carbon fibers by both physical activation with steam and carbon dioxide and chemical activation with KOH. The variations in specific surface area, amount of iodine adsorption, microstructure and pore size distribution of the activated carbon fibers after the activation process are discussed. The results of this study is as follows. In steam activation, BET surface area of about 1019m²/g was obtained after 23% yield. Otherwise, carbon dioxide activation produced ACF with 694m²/g of BET surface area after 48% yield. As a results of both activation, steam activation had higher specific surface area and lower activation yield than carbon dioxide activation because of the difference in critical molecular dimension of steam and carbon dioxide and in inhibiting effect of steam and carbon dioxide. C-H₂O and C -CO₂ reactions are severely limited by product H₂ and CO, respectively and CO is a much stronger inhibitor than CO. However, carbon dioxide activation produced, at a similar degree of activation, higher micropore volume(0.3682cc/g) and amount of iodine adsorption(1589.27mg/g) than steam activation, because the diffusion coefficient for CO₂, in micropores is much higher than that for H₂O. On the contrary, steam activation would focus in the external parts of fibers due to the difficulty of this molecule to enter into the microporosity. In chemical activation with potassium hydroxide, BET surface area of about 2545 m²/g and amount of iodine adsorption of 2048.97mg/g were obtained 35.9% yield at KOH : carbon fiber ratio of 1 : 1(wt.%) and heat treatment temperature of 800 C . BET surface area of ACFs which were chemically activated was improved several times compared to ACFs which were activated physically, especially it showed an application such as catalyst for SO_x removal due to the high nitrogen content of ACFs. Nitrogen adsorption isotherms for PAN based activated carbon fibers which were prepared by physical and chemical activation were of type I in the B.D.D.T classification. It is indicated that ACFs are essential microporous adsorbents and adsorption in ACFs occurs by primary micropore volume filling theory.
Activated carbon fibers(ACFs) have received increasing attention in recent years as adsorbent, carbon catalyst, molecular sieve, especially for environmental applications, because of their higher adsorption rate and larger capacity than granular activated carbon. In this study, activated carbon fibers were prepared from PAN-based carbon fibers by both physical activation with steam and carbon dioxide and chemical activation with KOH. The variations in specific surface area, amount of iodine adsorption, microstructure and pore size distribution of the activated carbon fibers after the activation process are discussed. The results of this study is as follows. In steam activation, BET surface area of about 1019m²/g was obtained after 23% yield. Otherwise, carbon dioxide activation produced ACF with 694m²/g of BET surface area after 48% yield. As a results of both activation, steam activation had higher specific surface area and lower activation yield than carbon dioxide activation because of the difference in critical molecular dimension of steam and carbon dioxide and in inhibiting effect of steam and carbon dioxide. C-H₂O and C -CO₂ reactions are severely limited by product H₂ and CO, respectively and CO is a much stronger inhibitor than CO. However, carbon dioxide activation produced, at a similar degree of activation, higher micropore volume(0.3682cc/g) and amount of iodine adsorption(1589.27mg/g) than steam activation, because the diffusion coefficient for CO₂, in micropores is much higher than that for H₂O. On the contrary, steam activation would focus in the external parts of fibers due to the difficulty of this molecule to enter into the microporosity. In chemical activation with potassium hydroxide, BET surface area of about 2545 m²/g and amount of iodine adsorption of 2048.97mg/g were obtained 35.9% yield at KOH : carbon fiber ratio of 1 : 1(wt.%) and heat treatment temperature of 800 C . BET surface area of ACFs which were chemically activated was improved several times compared to ACFs which were activated physically, especially it showed an application such as catalyst for SO_x removal due to the high nitrogen content of ACFs. Nitrogen adsorption isotherms for PAN based activated carbon fibers which were prepared by physical and chemical activation were of type I in the B.D.D.T classification. It is indicated that ACFs are essential microporous adsorbents and adsorption in ACFs occurs by primary micropore volume filling theory.
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