본 발명은 다공성 탄소 재료 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 다공성 탄소 재료는 표면 및 내부에 평균 직경이 1 내지 100nm인 기공을 가지며, 1 이상의 종횡비를 갖는다.본 발명의 다공성 탄소 재료는 넓은 비표면적, 우수한 전기 전도성, 및 물질 전달성을 가져 연료전지의 촉매 담지체, 전극 기재 등 다양한 분야에 널리 사용될 수 있다.
대표청구항▼
표면 및 내부에 평균 직경이 1 내지 100 nm인 기공을 가지며, 1 이상의 종횡비를 갖는 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 평균직경이 10 내지 40nm인 기공을 갖는 것인 다공성 탄소 재료제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 종횡비가 1 내지 1000 인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 기공도가 20 내지 80%인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 섬유 형태인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 직포 또는 부직포 형태인 것인 다공성 탄소 재료.
표면 및 내부에 평균 직경이 1 내지 100 nm인 기공을 가지며, 1 이상의 종횡비를 갖는 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 평균직경이 10 내지 40nm인 기공을 갖는 것인 다공성 탄소 재료제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 종횡비가 1 내지 1000 인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 기공도가 20 내지 80%인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 섬유 형태인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 직포 또는 부직포 형태인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 기공 형성 물질을 더욱 포함하는 것인 다공성 탄소 재료.제7항에 있어서,상기 기공 형성 물질은 Si, Al, Zr, Ti, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 원소를 포함하는 산화물, 알카리 금속염, 마이크로에멀젼 폴리머 비드, 스틸렌(styrene) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 연료 전지용 담지체인 것인 다공성 탄소 재료.제1항에 있어서,상기 탄소 재료는 연료전지용 전극 기재인 것인 다공성 탄소 재료.기공 형성 물질 및 탄소 전구체를 포함하는 나노 섬유 형성용 조성물을 제조하는 단계;상기 나노 섬유 형성용 조성물을 방사하여 나노 섬유를 제조하는 단계;상기 나노 섬유를 탄화하는 단계; 및 상기 탄화된 나노 섬유를 산 또는 염기 처리하여 다공성 탄소 재료를 제조하는 단계를 포함하는 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 탄소 전구체는 석유계 핏치, 석탄계 핏치, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아크릴로니트릴, 메조페이스 핏치, 푸르프릴 알콜, 퓨란, 페놀, 셀룰로오스, 수크로오스, 폴리비닐클로라이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 기공 형성 물질은 Si, Al, Zr, Ti 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 원소를 포함하는 산화물, 알카리 금속염, 마이크로에멀젼 폴리머 비드, 스틸렌(styrene), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 탄소 전구체와 상기 기공 형성 물질은 99 : 1 내지 5 : 95 의 중량비로 포함되는 것인 다공성 탄소 재료의 제조 방법.제11항에 있어서,상기 방사 공정은 전기 방사법, 용융 방사법, 용융 블로운 카본 방사법, 전기 스프레이, 스프레이 건조법, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 실시되는 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 탄화 공정시 온도는 600 내지 1000℃인 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 탄화 공정은 불활성 가스 하에서 실시되는 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 탄소 재료의 제조방법은 탄화 단계를 실시하기 전 나노 섬유를 안정화하는 단계를 더 포함하는 것인 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서, 상기 산은 질산, 황산, 불산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.제11항에 있어서,상기 염기는 수산화 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것인 다공성 탄소 재료의 제조방법.
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