본 연구에서는 전기방사법을 이용하여 슈퍼캐패시터용 활성 탄소나노섬유 (ACNF)를 제조하였다. ACNF 제조를 위한 전구체로서 Polyacrylonitrile (PAN)을 사용하였으며, 8 wt.%의 비율로 DMF에 용해하였다. 제조된 용액은 전기 방사를 통하여 나노섬유 웹으로 제조되었으며, 공기분위기에서 280℃에서 안정화, 질소분위기의 800~1000℃에서 탄화 과정을 진행하였다. 제조된 ...
본 연구에서는 전기방사법을 이용하여 슈퍼캐패시터용 활성 탄소나노섬유 (ACNF)를 제조하였다. ACNF 제조를 위한 전구체로서 Polyacrylonitrile (PAN)을 사용하였으며, 8 wt.%의 비율로 DMF에 용해하였다. 제조된 용액은 전기 방사를 통하여 나노섬유 웹으로 제조되었으며, 공기분위기에서 280℃에서 안정화, 질소분위기의 800~1000℃에서 탄화 과정을 진행하였다. 제조된 탄소나노섬유(CNF)는 KOH, CO2, H2O등의 다양한 활성화법을 이용하여 ACNF를 제조하였다. 제조된 ACNF의 표면과 직경은 주사전자현미경(SEM)을 통하여 관찰하였으며, X선 회절분석(XRD)를 이용하여 결정성을 분석하였다. 또한 N2/77K에서 등온흡착곡선을 통하여 기공특성 분석을 하였으며, 충·방전테스트, 순환전압전류법(Cyclic voltammetry), 임피던스(Impedance) 측정을 통하여 전기화학적 분석을 하였다. CNF의 평균 직경은 탄화온도가 800℃에서 1000℃으로 증가할수록 700 nm에서 600 nm로 감소하였으며, 섬유 표면에 균열이 발달하였다. KOH, CO2, H2O등의 다양한 활성화법을 이용하여 ACNF를 제조하였으며, KOH활성화법으로 제조한 ACNF는 비표면적은 1160 m2/g,기공부피는 0.67 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량(Specific capacitance)은 17 F/g으로 나타났다. CO2활성화법으로 제조된 ACNF는 비표면적이 1530 m2/g,기공부피는 0.82 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량은 13 F/g으로 나타났다. H2O활성화법으로 제조된 ACNF는 비표면적이 1810 m2/g,기공부피는 0.88 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량은 22 F/g으로 다른 활성화법과 비교하였을 때 가장 높은 기공특성과 정전용량을 나타냈다. 이는 활성화법에 따라 각각 다른 기공 발달이 나타났기 때문으로 보이며, H2O활성화가 가장 높은 기공특성과 전기화학적 특성을 보였다.
본 연구에서는 전기방사법을 이용하여 슈퍼캐패시터용 활성 탄소나노섬유 (ACNF)를 제조하였다. ACNF 제조를 위한 전구체로서 Polyacrylonitrile (PAN)을 사용하였으며, 8 wt.%의 비율로 DMF에 용해하였다. 제조된 용액은 전기 방사를 통하여 나노섬유 웹으로 제조되었으며, 공기분위기에서 280℃에서 안정화, 질소분위기의 800~1000℃에서 탄화 과정을 진행하였다. 제조된 탄소나노섬유(CNF)는 KOH, CO2, H2O등의 다양한 활성화법을 이용하여 ACNF를 제조하였다. 제조된 ACNF의 표면과 직경은 주사전자현미경(SEM)을 통하여 관찰하였으며, X선 회절분석(XRD)를 이용하여 결정성을 분석하였다. 또한 N2/77K에서 등온흡착곡선을 통하여 기공특성 분석을 하였으며, 충·방전테스트, 순환전압전류법(Cyclic voltammetry), 임피던스(Impedance) 측정을 통하여 전기화학적 분석을 하였다. CNF의 평균 직경은 탄화온도가 800℃에서 1000℃으로 증가할수록 700 nm에서 600 nm로 감소하였으며, 섬유 표면에 균열이 발달하였다. KOH, CO2, H2O등의 다양한 활성화법을 이용하여 ACNF를 제조하였으며, KOH활성화법으로 제조한 ACNF는 비표면적은 1160 m2/g,기공부피는 0.67 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량(Specific capacitance)은 17 F/g으로 나타났다. CO2활성화법으로 제조된 ACNF는 비표면적이 1530 m2/g,기공부피는 0.82 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량은 13 F/g으로 나타났다. H2O활성화법으로 제조된 ACNF는 비표면적이 1810 m2/g,기공부피는 0.88 cm3/g까지 증가하였으며 정전용량은 22 F/g으로 다른 활성화법과 비교하였을 때 가장 높은 기공특성과 정전용량을 나타냈다. 이는 활성화법에 따라 각각 다른 기공 발달이 나타났기 때문으로 보이며, H2O활성화가 가장 높은 기공특성과 전기화학적 특성을 보였다.
In this study, activated carbons nanofibers(ACNF) were prepared for supercapacitor electrode applications by using polyacrylonitrile (PAN)/N,N'-dimethylformamide (DMF) (8 wt.%) electrospinning were investigated. All electrospun nanofiber samples were stabilized under an air atmosphere, and carbonize...
In this study, activated carbons nanofibers(ACNF) were prepared for supercapacitor electrode applications by using polyacrylonitrile (PAN)/N,N'-dimethylformamide (DMF) (8 wt.%) electrospinning were investigated. All electrospun nanofiber samples were stabilized under an air atmosphere, and carbonized under a nitrogen atmosphere. Activated carbons nanofibers (ACNFs) were prepared from polyacrylonitrile-based nanofibers by physical (H2O and CO2) and chemical (KOH) activation. The change of morphological and structural modification was investigated by a scanning electron microscopy (SEM) analysis. N2 adsorption isotherm characteristics at 77K were confirmed by Brunauer-Emmett-Teller (BET) and Dubinin-Radushkevich (DR) equations. The electrochemical properties of ACNFs were evaluated by using cyclic voltammetry, impedance and galvanostatic charge−discharge studies. Chemical activation using KOH produced ACNFs with high specific surface area (up to 1160 m2/g), specific capacitance (upto 17 F/g), and the micropores were mainly found in the ACNFs. The specific surface area of the physical activation using CO2 produced ACNFs was increased upto 1500 m2/g, specific capacitance (upto 13 F/g), and the ACNFs were found tobe mainly composed of micropore structures. And H2O produced ACNFs with high specific surface area (upto 1180 m2/g), specific capacitance (upto 22 F/g) and the micropores were mainly found in the ACNFs. Because there are differences in pore-structures between the ACNFs by activation methods. The H2O produced ACNFs showed the highest specific surface area and the best capacitive performance (i.e.,highest power, lowest ESR, and perfect reversible characteristics as well as the excellent maintenance of specific capacitance under high power operation).
In this study, activated carbons nanofibers(ACNF) were prepared for supercapacitor electrode applications by using polyacrylonitrile (PAN)/N,N'-dimethylformamide (DMF) (8 wt.%) electrospinning were investigated. All electrospun nanofiber samples were stabilized under an air atmosphere, and carbonized under a nitrogen atmosphere. Activated carbons nanofibers (ACNFs) were prepared from polyacrylonitrile-based nanofibers by physical (H2O and CO2) and chemical (KOH) activation. The change of morphological and structural modification was investigated by a scanning electron microscopy (SEM) analysis. N2 adsorption isotherm characteristics at 77K were confirmed by Brunauer-Emmett-Teller (BET) and Dubinin-Radushkevich (DR) equations. The electrochemical properties of ACNFs were evaluated by using cyclic voltammetry, impedance and galvanostatic charge−discharge studies. Chemical activation using KOH produced ACNFs with high specific surface area (up to 1160 m2/g), specific capacitance (upto 17 F/g), and the micropores were mainly found in the ACNFs. The specific surface area of the physical activation using CO2 produced ACNFs was increased upto 1500 m2/g, specific capacitance (upto 13 F/g), and the ACNFs were found tobe mainly composed of micropore structures. And H2O produced ACNFs with high specific surface area (upto 1180 m2/g), specific capacitance (upto 22 F/g) and the micropores were mainly found in the ACNFs. Because there are differences in pore-structures between the ACNFs by activation methods. The H2O produced ACNFs showed the highest specific surface area and the best capacitive performance (i.e.,highest power, lowest ESR, and perfect reversible characteristics as well as the excellent maintenance of specific capacitance under high power operation).
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