나노구조의 탄소 물질은 fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors, electromagnetic absorbers 등에 적용되고 있다. 특히 탄소나노섬유 (CNF, carbon nanofiber)는 고분자연료전지 전극촉매 (...
나노구조의 탄소 물질은 fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors, electromagnetic absorbers 등에 적용되고 있다. 특히 탄소나노섬유 (CNF, carbon nanofiber)는 고분자연료전지 전극촉매 (PEMFC, polymer electrolyte membrane fuel cell) 담지체로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 PEMFC 전극촉매 담지체용 소재 개발을 위하여 액상환원법 (solvothermal method)을 사용하여 액상의 카본 소스로부터 탄소나노섬유를 합성하였으며, 승온속도, 합성반응시간, 냉각속도 등의 여러 가지 반응 조건의 변화로 탄소나노섬유의 생성 및 성장에 필요한 최적 조건을 알아보았다. 그리고 반응 조건의 변화로 얻어진 탄소나노섬유 합성의 최적 조건으로 반응용기의 충전율 (filling rate)을 변화하여 다양한 응용분야에 적용하기 위해 탄소나노섬유의 여러 가지 나노구조를 제어하였다. 고분자전해질 연료전지에서 가장 핵심적인 소재인 MEA (membrane electrode assembly) 전극의 촉매로 유용한 금속-탄소나노섬유 복합체를 제조하기 위해 herringbone이나 판상 타입의 나노구조로 제어된 탄소나노섬유를 폴리올법 (polyol process)으로 백금 나노입자를 담지하였다. 전자현미경 (SEM, TEM), XRD, Raman spectra 등의 분석 결과로 탄소나노섬유의 생성 및 성장에 필요한 최적 조건을 확인하였다. 충전율 변화에 의해 합성한 탄소나노섬유의 직경은 약 15~20 nm이었고, 길이는 1 ㎛ 이상이었다. 그리고 tubular, lamellar, or herringbone 등 탄소나노섬유의 여러 가지 나노구조를 확인하였다. 나노구조가 제어된 탄소나노섬유를 PEMFC의 전극소재로 적용하기 위해 산처리와 열처리의 정제 과정을 거친 후에 백금 촉매를 담지하였으며, 담지 여부는 TEM image와 순환전압곡선으로 확인하였다. 이후 전극 특성은 I-V curve로 평가하였다.
나노구조의 탄소 물질은 fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors, electromagnetic absorbers 등에 적용되고 있다. 특히 탄소나노섬유 (CNF, carbon nanofiber)는 고분자연료전지 전극촉매 (PEMFC, polymer electrolyte membrane fuel cell) 담지체로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 PEMFC 전극촉매 담지체용 소재 개발을 위하여 액상환원법 (solvothermal method)을 사용하여 액상의 카본 소스로부터 탄소나노섬유를 합성하였으며, 승온속도, 합성반응시간, 냉각속도 등의 여러 가지 반응 조건의 변화로 탄소나노섬유의 생성 및 성장에 필요한 최적 조건을 알아보았다. 그리고 반응 조건의 변화로 얻어진 탄소나노섬유 합성의 최적 조건으로 반응용기의 충전율 (filling rate)을 변화하여 다양한 응용분야에 적용하기 위해 탄소나노섬유의 여러 가지 나노구조를 제어하였다. 고분자전해질 연료전지에서 가장 핵심적인 소재인 MEA (membrane electrode assembly) 전극의 촉매로 유용한 금속-탄소나노섬유 복합체를 제조하기 위해 herringbone이나 판상 타입의 나노구조로 제어된 탄소나노섬유를 폴리올법 (polyol process)으로 백금 나노입자를 담지하였다. 전자현미경 (SEM, TEM), XRD, Raman spectra 등의 분석 결과로 탄소나노섬유의 생성 및 성장에 필요한 최적 조건을 확인하였다. 충전율 변화에 의해 합성한 탄소나노섬유의 직경은 약 15~20 nm이었고, 길이는 1 ㎛ 이상이었다. 그리고 tubular, lamellar, or herringbone 등 탄소나노섬유의 여러 가지 나노구조를 확인하였다. 나노구조가 제어된 탄소나노섬유를 PEMFC의 전극소재로 적용하기 위해 산처리와 열처리의 정제 과정을 거친 후에 백금 촉매를 담지하였으며, 담지 여부는 TEM image와 순환전압곡선으로 확인하였다. 이후 전극 특성은 I-V curve로 평가하였다.
Nanostructured carbon materials have been found to have applications in fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors and electromagnetic absorbers, etc. Especially, the CNF (carbon nanofiber) can be expected to play an important role in catalyst supporters for fuel cell electrod...
Nanostructured carbon materials have been found to have applications in fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors and electromagnetic absorbers, etc. Especially, the CNF (carbon nanofiber) can be expected to play an important role in catalyst supporters for fuel cell electrodes and chemical reactions. In this study, we synthesized CNF from a liquid phase carbon source by a solvothermal method. In addition, we studied the optimum condition for the formation of CNF and its growth with varying the cooling rate, reaction time, and heating rate, etc. Various nanostructure were controlled by change of filling rate on based optimum condition. We characterized the CNF by SEM (scanning electron microscope) and TEM (transmission electron microscope) micrograph, XRD (X-ray diffraction), Raman spectra, EDS (Energy Dispersive Spectrometer) spectra. The diameter of the CNF is about 10~20 nm and the length is over 1 ㎛. It was obtained that the nanostructure of CNF was herringbone, lamellar and tubular, etc. The Pt nanoparticle (∼3 nm) was supported on the CNF after purifying by acidic and heat treatment. We have found that the CNF could be usable as the catalyst support for PEMFC electrode by measurement of CV (cyclic voltammetry) and I-V curve of Pt-supported CNF.
Nanostructured carbon materials have been found to have applications in fuel cell electrodes, field emitters, electronic devices, sensors and electromagnetic absorbers, etc. Especially, the CNF (carbon nanofiber) can be expected to play an important role in catalyst supporters for fuel cell electrodes and chemical reactions. In this study, we synthesized CNF from a liquid phase carbon source by a solvothermal method. In addition, we studied the optimum condition for the formation of CNF and its growth with varying the cooling rate, reaction time, and heating rate, etc. Various nanostructure were controlled by change of filling rate on based optimum condition. We characterized the CNF by SEM (scanning electron microscope) and TEM (transmission electron microscope) micrograph, XRD (X-ray diffraction), Raman spectra, EDS (Energy Dispersive Spectrometer) spectra. The diameter of the CNF is about 10~20 nm and the length is over 1 ㎛. It was obtained that the nanostructure of CNF was herringbone, lamellar and tubular, etc. The Pt nanoparticle (∼3 nm) was supported on the CNF after purifying by acidic and heat treatment. We have found that the CNF could be usable as the catalyst support for PEMFC electrode by measurement of CV (cyclic voltammetry) and I-V curve of Pt-supported CNF.
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