[논문]사불화탄소 플라즈마 반응에 의해 처리된 활성탄소의 CO2 흡착 성능 향상

민충기; 임채훈; 정서경; 명성재; 이영석

doi:10.14478/ace.2023.1018

사불화탄소 플라즈마 반응에 의해 처리된 활성탄소의 CO2 흡착 성능 향상
Improving CO2 Adsorption Performance of Activated Carbons Treated by Plasma Reaction with Tetrafluoromethane 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.34 no.2, 2023년, pp.170 - 174

민충기 (충남대학교 응용화학공학과) , 임채훈 (충남대학교 응용화학공학과) , 정서경 (충남대학교 응용화학공학과) , 명성재 (충남대학교 응용화학공학과) , 이영석 (충남대학교 응용화학공학과)

초록
AI-Helper

CO₂는 지구온난화의 원인 중 하나로 알려져 있으며 포집을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 표면특성 변화를 통하여 활성탄소의 CO₂ 흡착 능력을 향상시키고자 사불화탄소 플라즈마 반응을 진행하였으며, 반응 시간에 따른 흡착 특성을 고찰하였다. 플라즈마 반응 이후 활성탄소의 미세기공 부피가 모두 늘어났으며, 최대 1.03 cm³/g까지 증가하였다. 또한 반응 시간의 증가에 따라 활성탄소 표면에 존재하는 불소 함량이 0.88%까지 증가하였다. 결과적으로 본 실험을 통하여 활성탄소의 기공 특성과 표면 작용기를 동시에 조절할 수 있었다. 본 연구에서 표면처리된 활성탄소의 CO₂ 흡착량은 미처리 활성탄소에 비하여 최대 7.44%까지 향상되어, 반응 시간이 60 s일 때 3.90 mmol/g으로 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 활성탄소 표면에 도입된 불소 작용기와 식각 효과에 의하여 증가된 미세기공 부피에 의한 시너지 효과 때문으로 판단된다. 또한, CO₂ 흡착량이 3.67 mmol/g보다 낮은 구간에서는 미세기공의 부피가 CO₂ 흡착에 더 큰 영향을 미쳤으며, 그보다 높은 구간에서는 도입된 불소의 함량이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

CO2 is known as one of the causes of global warming, and various studies are being conducted to capture it. In this study, a tetrafluoromethane (CF4) plasma reaction was performed to improve the CO2 adsorption of activated carbons (ACs) through changes in surface characteristics, and the adsorption characteristics according to the reaction time were considered. After the reaction, the micropore volume increased up to 1.03 cm3/g. In addition, as the reaction time increased, the fluorine content on the surface increased to 0.88%. It was possible to simultaneously control the pore properties and surface functional groups of the ACs through this experiment. Also, the CO2 uptake of surface-treated ACs improved up to 7.44% compared to untreated ACs, showing the best performance at 3.90 mmol/g when the reaction time was 60 s. This is due to the synergy effect of the fluorine functional groups introduced on the surface of the ACs and the increased micropore volume caused by the etching effect. It was found that the micropore volume had a greater effect on CO2 adsorption in the region where the CO2 uptake was less than 3.67 mmol/g, while the added fluorine content had a greater effect in the region above that.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Atomic Percentage of Carbon, Oxygen, and Fluorine on the Surface of the Fluorinated ACs
그림 Figure 1. C1s XPS spectra of (a) F30, (b) F60, (c) F90, and (d) F120.
그림 Figure 2. (a) Nitrogen adsorption isotherms at 77 K, (b) pore size distribution of the untreated and fluorinated ACs.
표 Table 2. C1s Peak Parameters of the Fluorinated ACs
표 Table 3. Pore Characteristics of the Untreated and Fluorinated ACs
그림 Figure 3. CO₂ adsorption of untreated and fluorinated ACs at 298 K.
그림 Figure 4. Linear correlations of CO₂ adsorbed amount with micropore volume and atomic percentage of fluorine of samples.
그림 Figure 5. Effects of CF₄ plasma treatment on surface characteristics and CO₂ adsorption properties of ACs.
표 Table 4. CO₂ Adsorption Capacities of Untreated and Fluorinated ACs at 298 K

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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