[논문]레이온을 이용한 카본나노섬유와 활성카본섬유의 표면 특성분석

김연정; 류상훈; 임우택; 최식영

doi:10.5806/ast.2007.20.4.296

[국내논문] 레이온을 이용한 카본나노섬유와 활성카본섬유의 표면 특성분석
Surface analysis of rayon-based carbon nanofibers and activated carbon fibers 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.20 no.4, 2007년, pp.296 - 301

김연정 (안동대학교 응용화학과) , 류상훈 (안동대학교 공동실험실습관) , 임우택 (안동대학교 응용화학과) , 최식영 (안동대학교 응용화학과)

초록
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카본 나노섬유(CNFs)는 높은 비표면적($100{\sim}200m^2/g$)과 순도를 갖는 물질로서 2 nm 이하의 기공을 형성하지 않는 물질이다. 그러므로 이 물질은 촉매 지지체로서의 활용 가치가 우수한 물질이다. 활성 카본섬유(ACFs)는 첨단기술 산업 분야의 유독가스 제어에 많이 이용되어지고 있다. 레이온을 이용한 카본 나노섬유(CNFs)와 활성 카본섬유(ACFs)는 소재 표면에 다양한 온도와 공기량을 조절함으로서 열적 산화 방법인 열화학을 이용하여 제조하였다. 카본 나노섬유(CNFs)는 공기 주입 상태에서 $600^{\circ}C$ 이상으로 반응시켰으며, 온도와 공기량을 점차적으로 증가시키면서 카본 나노섬유(CNFs)을 성장시켰다. 활성 카본섬유(ACFs)는 $800^{\circ}C$ 상에서 72시간 반응시켜, $2,662m^2/g$ (BET)의 비표면적과 $1.41cm^3/g$의 부피를 갖는 소재를 제조하였다. 이와 같은 방법으로 제조된 활성 카본섬유(ACFs)는 기공크기가 10 nm이하 되는 비표면적이 전체 표면적의 99%을 차지 하며, 2 nm 이하 되는 비표면적이 전체 표면적의 60%을 차지 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Carbon nanofibers (CNFs) are non-microporous materials with a high surface area ($100{\sim}200m^2/g$) and high purity. Therefore, the material has a high potential for use as catalyst support. Activated carbon fibers (ACFs) are of increasing concern with regard to the levels of toxic air pollutants emitted from high-technology industry. Rayon-based CNFs and ACFs was subjected to thermal oxidation under a wide variety of temperature and air conditions to modify the surface properties. Rayon-based CNFs and ACFs were prepared by using thermal chemistry. CNFs were synthesized at temperatures above $600^{\circ}C$ in an air atmosphere and grew with increased temperature and air conditions. After heating at $800^{\circ}C$ for 72 hr, carbonized rayon with ACFs had $2,662m^2/g$ (BET) of surface area and $1.41cm^3/g$ of pore volume. The resulting ACFs had a 99% surface area in which pore size was 10 nm or less, and a 60 % surface area in which pore size was 2 nm or less.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

The aim of the present study is to discuss the effects of different chemicals on the pyrolysis of rayon and to characterize the resulting rayon surfaces. The growth and the specific surface area of rayon-based CNFs and ACFs were studied with regard to reaction temperature and reaction time, respectively Especially, rayon-based carbonized condition was then reacted without steam or CO₂ at 800 °C in order to increase its specific surface area up to 2, 000 m2/g.

대상 데이터

(Netherlands) with fiber diameters from 7 to 10 pm. The samples were heat-treated in a horizontal tubular furnace equippedwith a gas flow control system, quartzchamber, and thermocouples. About 1 g of sample was used in each batch.

이론/모형

99%) nitrogen was used in the measurement. The specific surface area of the samples were evaluated using the standard BET method?1, 22 The morphologies of the synthesized CNF and ACF materials were imaged using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM, JSM-6700F, Japan). The experimental conditions are shown in Table 1.

성능/효과

An increase in the reaction time at 800 °C was found to enhance surface area and micropore volume. In conclusion, CNFs and ACFs have been produced through thermal-treatment methods of rayon at 600-800 °C. The formation and growth of CNFs was usually dependant upon conditions such as temperature and air control Using rayon ACFs were fabricated with a high specific surface area in which 99 % of the pore size range was less than 10 nm.

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