KR100914991B1 - Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it - Google Patents

Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it

Info

Publication number
KR100914991B1
KR100914991B1 KR1020070106685A KR20070106685A KR100914991B1 KR 100914991 B1 KR100914991 B1 KR 100914991B1 KR 1020070106685 A KR1020070106685 A KR 1020070106685A KR 20070106685 A KR20070106685 A KR 20070106685A KR 100914991 B1 KR100914991 B1 KR 100914991B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanofibers
group metal
palladium
platinum group
platinum
Prior art date
Application number
KR1020070106685A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090041135A (en
Inventor
김찬
양재석
양성철
Original Assignee
주식회사 에이엠오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이엠오 filed Critical 주식회사 에이엠오
Priority to KR1020070106685A priority Critical patent/KR100914991B1/en
Publication of KR20090041135A publication Critical patent/KR20090041135A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100914991B1 publication Critical patent/KR100914991B1/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209Inorganic fibres
    • D04H1/4242Carbon fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00Inorganic fibres
    • D10B2101/10Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12Carbon; Pitch
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 (a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 전기방사하고, 산화안정화, 탄소화, 및 필요한 경우 흑연화하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. The present invention relates to carbon or graphitized nanofibers in which platinum group metal particles prepared by electrospinning a spinning solution, oxidatively stabilizing, carbonizing and, if necessary, graphitizing, are dispersed.

본 발명에 의한 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유는 체적대비 비표면적이 크고, 전기전도성이 우수하여, 수소검지센서, 수소정제기, 수소 반응기, 연료전지용 촉매 층 등 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.Carbon or graphitized nanofibers in which platinum group metal particles are dispersed according to the present invention have a large specific surface area and excellent electrical conductivity, and are useful in various industrial fields such as hydrogen detection sensors, hydrogen purifiers, hydrogen reactors, and catalyst layers for fuel cells. Can be used.

Description

백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유 및 그의 제조방법{Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it}Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it

본 발명은 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to carbon or graphitized nanofibers in which platinum group metal particles are dispersed and a method of manufacturing the same.

탄소재료는 다양한 형태로 제조 되어왔으며, 대부분 금속이나 금속원소를 함유한 무기화합물을 탄소재료 전구체(precursor) 물질과 혼합하여 열처리함으로써 흑연화가 어려운 탄소재료를 낮은 온도에서 흑연구조가 되도록 하는 촉매 흑연화 방법에 의해 다양하게 제조되어 왔다. Carbon materials have been manufactured in various forms, and catalyst graphitization, which makes it difficult to graphitize a carbon material that is difficult to graphitize at low temperatures by mixing and heat-treating an inorganic compound containing most metals or metal elements with a carbon material precursor material. Various preparations have been made by the method.

높은 비표면적과 화학적, 전기적 안정성을 가진 활성탄소섬유의 경우, 방사용액이나 용융물에 금속화합물 또는 염화물을 혼합하여 방사하고 이를 안정화, 탄소화, 활성화하여 금속입자가 탈리되면서 형성되는 세공을 이용하여 다공성 활성탄소섬유를 제조하는 방법도 시도되고 있다. 그러한 일예로 대한민국 등록특허 10-0702156에는 초극세 다공성 탄소섬유 및 그 제조방법으로서, 흑연화 반응을 유도하는 금속화합물을 함유한 할로겐화 고분자 용액을 전기방사하여 저온에서 탄소화처리를 함으로써 금속의 흑연 촉매화를 유도하고, 금속이 탈리되면서 다공성 탄소재료를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법의 경우, 할로겐화 고분자 물질을 출발물질로 사용하여 탄소화처리 함으로써 탄소화 수율이 급격하게 저하되는 단점이 있으며, 탄소화(500~1500℃)나 흑연화(1500~3000℃) 처리 등의 고온 열처리시 섬유상 형태를 유지하기 위해 열가소성 구조를 열경화성 구조로 변화시키는 안정화 공정이 필수적이다. 그러나 할로겐화 고분자의 경우 탈할로겐화에 의해 열가소성 구조가 열경화성 구조로 변환되는 것이 어려우며, 열안정화에 의해서도 열가소성에서 열경화성으로의 구조변화가 어렵기 때문에 열처리에 의한 섬유의 용융으로 인해 섬유상 형태를 고정시키기 어려운 문제점이 있다. In the case of activated carbon fiber having high specific surface area and chemical and electrical stability, it is porous by using pores that are formed when metal particles are detached by stabilizing, carbonizing and activating spinning by mixing metal compound or chloride in spinning solution or melt There are also attempts to produce activated carbon fibers. As an example, Korean Patent No. 10-0702156 discloses ultrafine porous carbon fibers and a method of manufacturing the same, and catalyzes the graphite of a metal by electrospinning a halogenated polymer solution containing a metal compound that induces a graphitization reaction at a low temperature. Induced, and a method for producing a porous carbon material as the metal is released. This method has a disadvantage in that the carbonization yield is drastically lowered by using a halogenated polymer material as a starting material, and carbonization (500-1500 ° C.) or graphitization (1500-3000 ° C.) treatment is performed. In order to maintain the fibrous form during the high temperature heat treatment, a stabilization process for converting the thermoplastic structure into a thermosetting structure is essential. However, in the case of halogenated polymer, it is difficult to convert the thermoplastic structure into a thermosetting structure by dehalogenation, and it is difficult to fix the fibrous form due to melting of the fiber by heat treatment because the structural change from thermoplastic to thermosetting is difficult even by thermal stabilization. There is this.

대한민국 등록특허 10-0605006의 경우 방사용액 내에 ZnCl2와 같은 활성화를 촉진시키는 금속염을 함유하여 전기방사하고 이를 안정화, 탄소화함으로써 금속이 탈리되면서 세공구조를 갖는 활성탄소섬유의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 방법들의 경우, 방사용액 내에 금속이나 금속염을 포함하여 전기방사하고 이를 안정화, 탄소화처리 함으로써 금속입자가 탈리되면서 활성화 효과를 얻는 방법을 기술적 요지로 하고 있다.Korean Patent No. 10-0605006 discloses a method for producing activated carbon fibers having a pore structure by removing metals by electrospinning, stabilizing and carbonizing a metal salt that promotes activation such as ZnCl 2 in a spinning solution. . In the case of the above methods, a method of obtaining an activation effect as the metal particles are detached by electrospinning and stabilizing and carbonizing a metal or a metal salt in a spinning solution is made.

금속입자 함유 탄소섬유는 금속입자를 직접 탄소섬유에 코팅하여 제조하는 것이 가장 일반적이다. 그러나, 코팅방법의 경우 금속입자와 섬유와의 결합력이 약해 사용시 금속입자가 탈리되는 문제점이 있으며, 코팅용액이 금속입자를 코팅하여 전기전도도 등을 감소시키며, 또한 금속입자가 균일, 고분산되기 어렵다는 문제점이 있다. Carbon particles containing metal particles are most commonly produced by coating metal particles directly on carbon fibers. However, in the case of the coating method, there is a problem in that the metal particles are detached when the metal particles and fibers are weakly bonded, and the coating solution coats the metal particles to reduce the electrical conductivity and the like, and the metal particles are hard to be uniform and highly dispersed. There is a problem.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명자들이 출원한 대한민국 특허출원 제10-2006-0101929호에 기재된 방법은 섬유 형성 고분자와 은(Ag) 금속염을 용매에 용해하여 방사용액을 전기방사하고, 탄소화하여 은나노 함유 탄소화 나노섬유를 제조하는 방법이 있다. 이러한 방법에 의한 은나노 함유 탄소화 나노섬유는 단위섬유 직경이 대부분 1㎛미만으로 구성된 부직포 형태로 되며, 은 나노 입자와 탄소화 나노섬유와의 결합력이 강하고, 은 나노 입자가 대부분 탄소화 과정에서 환원되어 섬유표면으로 석출됨으로써 은 나노 입자에 대한 효율이 매우 좋은 장점을 갖는다. In order to solve the above problems, the method described in the Republic of Korea Patent Application No. 10-2006-0101929 filed by the inventors of the present invention by dissolving a fiber-forming polymer and silver (Ag) metal salt in a solvent to electrospin the spinning solution, There is a method of carbonizing to produce silver nano-containing carbonized nanofibers. The silver nano-containing carbonized nanofibers by this method are in the form of a nonwoven fabric having a unit fiber diameter of mostly less than 1 μm. The bonding strength between the silver nanoparticles and the carbonized nanofibers is strong, and the silver nanoparticles are mostly reduced during the carbonization process. By precipitation on the fiber surface has the advantage of very good efficiency for the silver nanoparticles.

팔라듐(Pd)은 백금족 원소 중에서 끓는점이 가장 낮으면서 가장 강한 염기성 성질을 가진 금속으로, 수소원자를 자신의 부피에 대해 600배까지 녹일 수 있으며, 흡수된 수소는 팔라듐과 반응하여 PdHx 형태의 수소화합물을 형성한다. 이러한 특성으로 인해 각종 형태의 수소가스 센서나 수소저장용 합금, 수소분리장치, 수소반응기 등에 응용이 진행되고 있는 금속의 하나이다. Palladium (Pd) is a metal with the lowest boiling point and the strongest basic property among platinum group elements. It can dissolve hydrogen atoms up to 600 times its volume, and the absorbed hydrogen reacts with palladium to form PdHx hydrogen compounds. To form. Due to these characteristics, it is one of metals that are being applied to various types of hydrogen gas sensors, hydrogen storage alloys, hydrogen separation devices, hydrogen reactors, and the like.

따라서, 상기에서 언급한 전기방사에 의하여 백금족 금속입자를 함유하는 탄소 또는 흑연화 나노섬유를 제조하면 체적대비 비표면적이 크며, 전기전도성이 우수하여, 수소검지센서, 수소정제기, 수소 반응기, 연료전지용 촉매 층 등 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.Therefore, when the carbon or graphitized nanofibers containing the platinum group metal particles are produced by the above-mentioned electrospinning, the specific surface area is large and the electrical conductivity is excellent. Therefore, the hydrogen detection sensor, the hydrogen purifier, the hydrogen reactor, and the fuel cell It is believed that the present invention can be usefully used in various industrial fields such as catalyst layers.

그러나, 백금족 원소를 포함하는 방사용액 제조시, 팔라듐과 같은 백금족 원소 대부분이 촉매현상과 염기성 성질로 인해 용액내 양성자(H+)와 결합하면서 수산화 이온(OH-)을 방출하여 용액의 급격한 점도상승을 야기하기 때문에 방사가 원활하게 진행되지 못하는 어려움이 있으며, 또한, 상기와 같은 어려움을 극복하고 팔라듐과 같은 백금족 원소를 포함하는 방사용액을 제조하여 이용하는 경우라고 하더라도, 전기방사 후, 탄소화 또는 흑연화 조건에서 백금족 금속이 섬유 표면에 석출되도록 조건을 맞추어야 하는데 이를 조절하는 것이 매우 어렵기 때문에 이에 대한 연구는 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이다.However, when preparing a spinning solution containing platinum group elements, most of the platinum group elements such as palladium are bound to protons (H + ) in the solution due to the catalysis and basic properties, thereby releasing hydroxide ions (OH ), thereby rapidly increasing the viscosity of the solution. It is difficult to progress the spinning smoothly because it causes the above, and also in the case of using the spinning solution containing a platinum group element such as palladium to overcome the above difficulties, after electrospinning, carbonization or graphite It is necessary to adjust the conditions so that the platinum group metal precipitates on the surface of the fiber under the oxidizing condition. However, it is very difficult to control it.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 체적대비 비표면적이 크고, 전기전도성이 우수한 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and to provide carbon or graphitized nanofibers in which platinum group metal particles having a large specific surface area to volume and excellent electrical conductivity are dispersed.

또한, 본 발명은 상기 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for producing carbon or graphitized nanofibers in which the platinum group metal particles are dispersed.

또한, 본 발명의 또 다른 목적으로는 백금족 함유 탄소 또는 흑연화 나노섬유의 제조시 탄소섬유 전구체를 2종 이상 복합화하여 다성분으로 제조된 탄소 또는 흑연화 나노섬유를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a carbon or graphitized nanofibers made of a multi-component by complexing two or more carbon fiber precursors in the production of platinum group-containing carbon or graphitized nanofibers.

본 발명은 (a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 전기방사하고, 산화안정화 및 탄소화하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유를 제공한다.The present invention comprises (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. Provided are carbon nanofibers in which platinum group metal particles prepared by electrospinning a spinning solution, oxidatively stabilizing, and carbonizing are dispersed.

또한, 본 발명은 상기 탄소 나노섬유를 흑연화하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 흑연화 나노섬유를 제공한다.The present invention also provides graphitized nanofibers in which platinum group metal particles prepared by graphitizing the carbon nanofibers are dispersed.

또한, 본 발명은 In addition, the present invention

(a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 제조하는 단계;A spinning solution comprising (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or a salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. Manufacturing;

상기에서 제조된 방사용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계;Preparing nanofibers by electrospinning the spinning solution prepared above;

상기에서 전기방사된 나노섬유를 공기중에서 산화안정화하여 불융화 나노섬유를 제조하는 단계; 및Oxidative stabilization of the electrospun nanofibers in air to produce infusible nanofibers; And

상기 산화안정화된 불융화 나노섬유를 불활성 기체나 진공 상태에서 탄소화하는 단계를 포함하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing carbon nanofibers in which platinum group metal particles are dispersed, wherein the oxidatively stabilized infusible nanofibers are carbonized in an inert gas or in a vacuum state.

또한, 본 발명은 상기 탄소화 나노섬유의 제조방법에 그 탄소화 나노섬유를 불활성 기체나 진공 상태에서 흑연화하는 단계를 더 포함하는 백금족 금속 입자가 분산된 흑연화 나노섬유의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing graphitized nanofibers in which platinum group metal particles are dispersed, further comprising graphitizing the carbonized nanofibers in an inert gas or vacuum state in the method for producing carbonized nanofibers. .

본 발명에 의한 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유는 백금족 금속 입자가 나노섬유 표면에 균일하게 분산되고, 체적대비 비표면적이 크며, 전기전도성이 우수하여, 수소검지센서, 수소정제기, 수소 반응기, 연료전지용 촉매 층 등 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.The carbon or graphitized nanofibers in which the platinum group metal particles are dispersed according to the present invention is uniformly dispersed in the platinum group metal particles on the surface of the nanofibers, has a large specific surface area to volume, and has excellent electrical conductivity, such as a hydrogen detection sensor, a hydrogen purifier, It can be usefully used in various industrial fields such as a hydrogen reactor, a catalyst layer for a fuel cell.

도 1 은 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 팔라듐 함유 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K].1 is a scanning electron micrograph of a palladium-containing nanofiber prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K).

도 2 는 본 발명의 일실시 에에 따라 제조된 팔라듐 함유 나노섬유의 열분석 그래프 (TGA)이다.2 is a thermal analysis graph (TGA) of palladium-containing nanofibers prepared according to one embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 팔라듐 함유 불융화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K].3 is a scanning electron micrograph of the palladium-containing incompatible nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K].

도 4 는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 팔라듐 함유 탄소화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K].4 is a scanning electron micrograph of palladium-containing carbonized nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K).

도 5 는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 팔라듐 함유 나노섬유의 X-ray 회절그래프 사진이다[(a) 방사, (b) 안정화, (c) 탄소화섬유].5 is an X-ray diffraction graph photograph of palladium-containing nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention ((a) radiation, (b) stabilization, (c) carbonized fiber).

도 6 은 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 팔라듐 함유 나노섬유의 XPS 회절그래프 사진이다[(a) 방사, (b) 안정화, (c) 탄소화섬유]6 is an XPS diffraction graph photograph of palladium-containing nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention [(a) radiation, (b) stabilization, (c) carbonized fiber]

도 7 은 본 발명의 비교예에 따라 제조된PAN 흑연화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 10K, (d) x 30K]7 is a scanning electron micrograph of a PAN graphitized nanofiber prepared according to a comparative example of the present invention [(a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 10K, (d) x 30K]

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 백금함유 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 5K, (b) x 10K, (c) x 30K].8 is a scanning electron micrograph of a platinum-containing nanofiber prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 5K, (b) x 10K, (c) x 30K).

도 9 는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 백금함유 불융화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 5K, (b) x 10K, (c) x 30K].9 is a scanning electron micrograph of the platinum-containing infusible nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 5K, (b) x 10K, (c) x 30K).

도 10 은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 백금함유 탄소화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진이다[(a) x 5K, (b) x 30K, (c) x 50K].10 is a scanning electron micrograph of a platinum-containing carbonized nanofiber prepared according to an embodiment of the present invention ((a) x 5K, (b) x 30K, (c) x 50K].

도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (a) 백금함유 나노섬유 및 (b) 백금함유 불융화 나노섬유의 투과전자현미경 사진이다.11 is a transmission electron micrograph of (a) platinum-containing nanofibers and (b) platinum-infused nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention.

도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 백금함유 탄소화 나노섬유의 투과전자 현미경 사진이다[(a) 스케일바 1㎛, (b) 스케일바 10㎚].12 is a transmission electron micrograph of a platinum-containing carbonized nanofiber prepared according to an embodiment of the present invention ((a) scale bar 1 μm, (b) scale bar 10 nm).

도 13 은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 백금 함유 나노섬유의 XPS 회절그래프이다[(a) 방사, (b) 안정화, (c) 탄소화섬유].13 is an XPS diffraction graph of platinum-containing nanofibers prepared according to an embodiment of the present invention ((a) radiation, (b) stabilization, (c) carbonized fiber).

도 14 는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 수소센서의 이미지를 도시한 것이다[(a) 기판형, (b) 접촉형]14 shows an image of a hydrogen sensor manufactured according to an embodiment of the present invention ((a) substrate type, (b) contact type].

-도면 부호의 명칭- -Name of drawing code-

100: 기판, 200: 전도성 접착부분, 300: 팔라듐/백금함유 탄소섬유, 100: substrate, 200: conductive bonding portion, 300: palladium / platinum-containing carbon fiber,

400: 전원, 500: 전류계, 600: 피복소재400: power supply, 500: ammeter, 600: coating material

본 발명에서 사용되는 탄소섬유 전구체로는 섬유 형성 고분자라면 제한 없이 사용할 수 있으나, 산화안정화, 고온 탄소화 및 흑연화 시 섬유상 구조를 유지할 수 있는 PAN(polyacrylonitrile), 피치(Pitch), 셀룰로오스(Cellulose), PI(polyimide), PBI(polybenzimidazole) 등이 적당하며, 이들 중 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상을 복합화하여 사용할 수 있다.As the carbon fiber precursor used in the present invention, any fiber-forming polymer may be used without limitation, but PAN (polyacrylonitrile), pitch (Pitch), and cellulose (Cellulose) capable of maintaining a fibrous structure during oxidation stabilization, high temperature carbonization and graphitization , PI (polyimide), PBI (polybenzimidazole) and the like are suitable, one of these may be used alone or in combination of two or more.

본 발명에서 사용되는 상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매로는 N,N-디메틸포름 아미드(DMF), 디메틸아세트 아미드(DMAc), 테트라하이드로 퓨란(THF), 질산, 황산, DMSO, 디옥사논(Dioxanone) 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.As a solvent for dissolving the carbon fiber precursor used in the present invention, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), tetrahydrofuran (THF), nitric acid, sulfuric acid, DMSO, dioxanone (Dioxanone) etc. can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

상기 탄소섬유 전구체와 그를 용해하기 위한 용매로 구성되는 용액 중의 탄소섬유 전구체의 함량은 방사용액의 점도를 고려하여 조절될 수 있다. 통상 용액 총 중량을 기준으로 5~50중량%의 범위로 포함될 수 있다.The content of the carbon fiber precursor in the solution consisting of the carbon fiber precursor and a solvent for dissolving it may be adjusted in consideration of the viscosity of the spinning solution. It can be included in the range of 5 to 50% by weight based on the total weight of the solution.

본 발명에서 사용되는 백금족 금속염으로는 염화팔라듐(PdCl2), 질산팔라듐암모늄(Pd(NH3)2(NO3)), 브롬화팔라듐(PdBr2), 팔라듐 옥사이드 하이드레이드(PdOH2O), 팔라듐 설페이트(PdSO4), 팔라듐라이트레이트(Pd(NO3)2), 팔라듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Pd), 염화팔라듐(PtCl2, PtCl4), 브롬화백금(PtBr2), 시아나이드백금(Pt(CN)2), 백금산화물(PtO2xH2O), 황화백금(PtS2), 로듐브로마이드하이드레이트(RhBr3xH2O), 염화로듐(RhCl3), 염화로듐하이드레이트(RhCl3xH2O), 로듐옥사이드(Rh2O3xH2O), 로듐설페이트(Rh2(SO4)3), 로듐옥사이드디하이드레이트(RhO2xH2O), 루테늄옥사이드하이드레이트(RuO2xH2O), 루테늄아세칠아세테이트[(CH3COCH=C(O-)CH3)3Ru], 루테늄 브로마이드(RuBr3), 염화이리듐(IrCl3), 이리듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Ir), 이리듐클로라이드하이드레이트(IrCl4xH2O) 등을 들 수 있으며, 이들 중 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Platinum group metal salts used in the present invention include palladium chloride (PdCl 2 ), palladium ammonium nitrate (Pd (NH 3 ) 2 (NO 3 )), palladium bromide (PdBr 2 ), palladium oxide hydride (PdOH 2 O), palladium Sulfate (PdSO 4 ), palladium literate (Pd (NO 3 ) 2 ), palladium acetate acetate ((CH 3 COCH = C (O−) CH 3 ) 3 Pd), palladium chloride (PtCl 2 , PtCl 4 ), Platinum bromide (PtBr 2 ), cyanide platinum (Pt (CN) 2 ), platinum oxide (PtO 2 xH 2 O), platinum sulfide (PtS 2 ), rhodium bromide hydrate (RhBr 3 xH 2 O), rhodium chloride (RhCl 3 ), rhodium chloride (RhCl 3 xH 2 O), rhodium oxide (Rh 2 O 3 xH 2 O), rhodium sulfate (Rh 2 (SO 4 ) 3 ), rhodium oxide dihydrate (RhO 2 xH 2 O), Ruthenium Oxide Hydrate (RuO 2 xH 2 O), Ruthenium Acetate Acetate [(CH 3 COCH = C (O-) CH 3 ) 3 Ru], Ruthenium Bromide (RuBr 3 ), Iridium Chloride (IrCl 3 ), Iridium Acetyl Acetate ((CH 3 COCH = C (O-) CH 3 ) 3 Ir) , Iridium chloride hydrate (IrCl 4 x H 2 O), and the like, and may be used alone or in combination of two or more selected from them.

본 발명에서 백금족 금속염은 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 만약 50 중량부를 초과하면 방사가 원활하게 진행되지 못하며, 백금족 금속의 촉매작용으로 인해 고점도화가 진행되어 방사가 진행되더라도 1㎛ 이상의 마이크로 섬유가 제조된다. 또한, 0.1 중량부 미만으로 포함되면 백금족 입자의 촉매특성 등을 효과적으로 이용할 수 없어 0.1중량부 이상이 바람직하다.In the present invention, the platinum group metal salt is preferably included in 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. If it exceeds 50 parts by weight, the spinning may not proceed smoothly, and even if the spinning proceeds due to high viscosity due to the catalysis of the platinum group metal, microfibers of 1 μm or more are produced. In addition, when contained in less than 0.1 parts by weight, 0.1 parts by weight or more is preferable because the catalyst properties of the platinum group particles cannot be effectively used.

본 발명에서 방사용액에 점도의 급격한 상승을 억제하기 위해 점도 조절제가 더 포함될 수 있다. 점도 조절제는 방사용액 총 중량에 대해 0.1~20중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 방사용액의 점도는 방사가 원활하게 진행되는 50~50,000CPS가 바람직하다. 만약 점도 조절제의 함량이 20중량%를 초과하게 되면 안정화 공정시 점도 조절제의 탈리와 반응에 의해 금속입자가 표면으로 나오지 못하고 내부에 고정되는 문제가 있으며, 열가소성을 열경화성으로 전환시키는 안정화 공정을 충분히 진행시키지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 0.1중량% 미만으로 포함되면 백금족 금속염에 의하여 방사용액의 점도가 급격하게 상승하여 방사가 원활하게 진행될 수 없는 문제가 발생한다.In the present invention, a viscosity modifier may be further included in the spinning solution to suppress a sudden increase in viscosity. The viscosity modifier is preferably included in 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the spinning solution, the viscosity of the spinning solution is preferably 50 ~ 50,000 CPS to proceed spinning smoothly. If the content of the viscosity regulator exceeds 20% by weight during the stabilization process, there is a problem that the metal particles do not come to the surface and are fixed to the inside by desorption and reaction of the viscosity regulator, and the stabilization process for converting the thermoplastic into thermosetting is sufficiently performed. You will not have a problem. In addition, when included in less than 0.1% by weight, the viscosity of the spinning solution is sharply increased by the platinum group metal salt occurs a problem that spinning can not proceed smoothly.

방사용액의 점도가 50,000 CPS를 초과하면 전기방사가 곤란하게 되며, 방사가 되더라도 섬유의 굵기가 3㎛ 이상이 되며, 또한, 방사용액의 점도가 50 CPS미만이 되면 점도가 너무 낮아서 전기방사가 사실상 불가능하다.When the viscosity of spinning solution exceeds 50,000 CPS, electrospinning becomes difficult, and even if spinning, the thickness of the fiber becomes 3 µm or more. In addition, when the spinning solution has a viscosity of less than 50 CPS, the viscosity is too low. impossible.

본 발명에서 사용되는 점도 조절제로는 통상 공업용으로 사용하는 조절제를 사용할 수 있으며, 글리콜 디스테아레이트(Glycol Distearate), 메틸 글루세르-20(Methyl Gluceth-20), 마그네슘 알루미늄 규산염(magnesium aluminium silicate), 스테아릴 알코올(Stearyl Alcohol), 나트륨 마그네슘 실리케이트(Sodium magnesium silicate), 염화나트륨(Sodium Chloride), 마그네슘 설페이트(Magnesium Sulfate), 폴리 글리세릴 메타크릴레이트(Polyglyceryl Methacrylate), 폴리 아크릴릭 산(Polyacrylic acid), 제팬 왁스(Japan Wax), 크산탄 수지(Xanthan Gum), 카르나우바 왁스(Carnauba Wax) 중에서 선택되는1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. As the viscosity modifier used in the present invention, a regulator commonly used for industrial purposes may be used, and glycol distearate, methyl gluceth-20, magnesium aluminum silicate, Stearyl Alcohol, Sodium magnesium silicate, Sodium Chloride, Magnesium Sulfate, Polyglyceryl Methacrylate, Polyacrylic Acid, Japan It can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types chosen from a wax (Japan Wax), Xanthan Gum, and Carnauba Wax.

본 발명에서 전기방사는 상기에서 제조한 방사용액을 공급 장치를 이용하여 전기방사 노즐에 연결하고, 노즐과 집전체 사이에 고전압 발생장치를 이용하여 고전계(高電界, 10kV~100kV)를 형성시켜 전기방사를 실시한다. 전계의 크기는 노즐과 집전체 사이의 거리와 관계가 있으며, 전기방사를 용이하게 하기 위하여 이들 사이의 관계를 조합하여 사용한다. 이 때, 사용되는 전기방사장치로는 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 일렉트로-브로운법이나 원심전기방사 방법 등을 사용할 수도 있다. 상기와 같은 방법에 의해 제조된 나노섬유는 직경이 대부분 1㎛미만으로 구성된 부직포 형태이다. Electrospinning in the present invention by connecting the spinning solution prepared above to the electrospinning nozzle using a supply device, by forming a high electric field (high density, 10kV ~ 100kV) using a high voltage generator between the nozzle and the current collector Conduct electrospinning. The magnitude of the electric field is related to the distance between the nozzle and the current collector, and in order to facilitate the electrospinning, a relationship between them is used in combination. In this case, as the electrospinning apparatus to be used, generally used ones may be used, and an electro-blowing method or a centrifugal electrospinning method may be used. Nanofibers prepared by the method as described above is in the form of a nonwoven fabric composed mostly of less than 1㎛ diameter.

본 발명에서 전기방사된 나노섬유의 안정화, 탄소화, 및 흑연화는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 제한 없이 적용하여 실시할 수 있다. In the present invention, the stabilization, carbonization, and graphitization of the electrospun nanofibers can be carried out by applying a method generally used in this field without limitation.

본 발명은, 상기 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 또는 흑연화 나노섬유와 더불어 (a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 전기방사하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 나노섬유를 제공한다.The present invention, (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 100 weight of the carbon fiber precursor solids together with carbon or graphitized nanofibers in which the platinum group metal particles are dispersed It provides nanofibers dispersed with platinum group metal particles produced by electrospinning a spinning solution containing 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or a salt thereof based on parts.

또한, 상기 백금족 금속 입자가 분산된 나노섬유를 산화안정화시킨 백금족 금속 입자가 분산된 불융화 나노섬유를 제공한다.The present invention also provides an infusible nanofiber in which platinum group metal particles in which oxidatively stabilized nanofibers in which the platinum group metal particles are dispersed are dispersed.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1: 팔라듐 함유 나노섬유의 제조 및 특성 확인 1: Preparation and Characterization of Palladium-Containing Nanofibers

탄소섬유 전구체(precursor)인 폴리아크릴로 나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)의 함량이 PAN-DMF용액 총 중량을 기준으로 10중량%(고형분 기준)가 되도록 DMF용매에 혼합하고 60℃에서 교반하면서 24시간 용해한 후 상온으로 냉각하여 PAN-DMF용액을 제조하였다. 상기PAN-DMF용액에 함유된 PAN 고형분 100중량부를 기준으로 염화팔라듐(Palladium chloride, PdCl2) 10중량부를 상기PAN-DMF용액에 혼합, 교반하여, 50,000 CPS 이하의 점도를 갖는 방사용액을 제조하고 전기방사를 실시하였다. 전기방사 시 인가전압 25 kV, 방사구와 집전체와의 거리 25㎝, 및 상온 조건에서 전기방사를 실시하였다.Polyacrylonitrile (PAN), a carbon fiber precursor, was mixed in the DMF solvent so that the content was 10% by weight (based on solids) based on the total weight of the PAN-DMF solution and stirred at 60 ° C for 24 hours. After dissolution, the solution was cooled to room temperature to prepare a PAN-DMF solution. 10 parts by weight of palladium chloride (Palladium chloride, PdCl 2 ) based on 100 parts by weight of PAN solids contained in the PAN-DMF solution were mixed and stirred with the PAN-DMF solution to prepare a spinning solution having a viscosity of 50,000 CPS or less. Electrospinning was performed. Electrospinning was performed at an applied voltage of 25 kV, a distance of 25 cm from the spinneret to the current collector, and a normal temperature condition.

상기와 같은 조건으로 전기방사된 팔라듐 함유 나노섬유의 주사전자 현미경 사진을 도 1에 각각의 배율별로 나타냈다. 섬유의 직경은 대부분 2㎛ 미만의 것이었다. Scanning electron micrographs of palladium-containing nanofibers electrospun under the same conditions as above are shown in FIG. The diameter of the fibers was mostly less than 2 μm.

상기와 같은 조건으로 전기방사된 팔라듐 함유 나노섬유의 공기중에서의 열분석 그래프를 도 2에 나타냈다. 도 2에서 300℃ 미만에서의 중량 감소는 잔류용매의 휘발과 염화팔라듐의 염소분자의 탈리에 기인된 것으로 보이며, 350℃ 부근의 급격한 중량 감소는 PAN 나노섬유의 고유특성에 기인한 것으로 볼 수 있다.A graph of thermal analysis in air of the palladium-containing nanofibers electrospun under the same conditions is shown in FIG. 2. In FIG. 2, the weight loss below 300 ° C. may be attributed to the volatilization of the residual solvent and the desorption of chlorine molecules of palladium chloride, and the rapid weight loss near 350 ° C. may be attributed to the intrinsic properties of the PAN nanofibers. .

실시예Example 2: 팔라듐 함유 나노섬유의 안정화 및  2: stabilization of palladium containing nanofibers and 탄소화Carbonization , 및 특성 확인, And properties

상기 실시예 1에 의해 제조된 팔라듐 함유 나노섬유를 열풍전기로로 상온에서 280℃까지 분당 1℃씩 승온하면서 산화안정화를 실시했다. 도 3에는 공기중에서 산화안정화한 팔라듐 함유 불융화 나노섬유의 주사전자 현미경 사진을 각각의 배율별((a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K )로 나타냈다. Oxidation stabilization was carried out by heating the palladium-containing nanofibers prepared in Example 1 at a temperature of 1 ° C. per minute from normal temperature to 280 ° C. in a hot air electric furnace. In Fig. 3, scanning electron micrographs of oxidatively stabilized palladium-containing incompatible nanofibers in air are shown for each magnification ((a) x 1K, (b) x 5K, (c) x 30K).

상기 산화안정화된 팔라듐 함유 불융화 나노섬유를 튜브형 전기로를 사용하여 불활성 가스 분위기에서 1000℃까지 탄소화하여 팔라듐 함유 탄소 나노섬유를 제조하였다. 도 4에는 팔라듐 함유 탄소 나노섬유의 주사전자 현미경 사진을 나타냈다. 도 4로부터 팔라듐 금속이 탄소섬유 표면에 균일하게 구형을 이루면서 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이것은 염화팔라듐의 녹는점(melting point)인 678~680℃ 부근에서 팔라듐 금속의 석출이 시작되어 표면으로 확산된 것으로 보인다. The palladium-containing carbon nanofibers were carbonized to 1000 ° C. in an inert gas atmosphere using a tubular electric furnace. 4, the scanning electron micrograph of the palladium containing carbon nanofiber is shown. It can be seen from FIG. 4 that the palladium metal is uniformly spherical on the surface of the carbon fiber. It appears that the deposition of palladium metal began near the melting point of palladium chloride at 678 ~ 680 ℃ and diffused to the surface.

도 5에는 팔라듐 함유 나노섬유(a), 불융화 나노섬유(b), 탄소 나노섬유(c)의 XRD 그래프를 나타냈다. 도 5로부터 2θ=25°부근의 흑연결정에 기인한 피크가 불융화 처리된 섬유로부터 브로드(broad)하게 나타나고, 탄소화된 섬유에서 팔라듐의 결정에 기인한 피크가 강하게 나타남을 확인할 수 있다. 이것은 탄소화에 의한 팔라듐의 환원으로 생각되며, 섬유 내에 분산된 팔라듐 입자가 용융과 더불어 섬유표면으로 확산되면서 팔라듐 입자끼리 합체된 것에 기인한 것으로 보인다. 5 shows XRD graphs of palladium-containing nanofibers (a), infusible nanofibers (b), and carbon nanofibers (c). It can be seen from FIG. 5 that the peak due to graphite crystals near 2θ = 25 ° appears broadly from the incompatible fiber, and the peak due to crystals of palladium in the carbonized fiber is strong. This is thought to be the reduction of palladium by carbonization, which is believed to be due to the palladium particles coalescing with the melting and diffusion of the palladium particles into the fiber surface.

도 6에는 XPS 분석결과를 나타냈다. 방사섬유(a)의 경우 염소분자에 의한 피크가 나타나다가 안정화와 더블어 염소분자에 의한 피크가 사라진 것을 확인할 수 있다. 이것은 열분석 그래프에서와 같이 저온에서 염소분자가 탈리되는 것을 나타내는 것으로 판단된다. 6 shows the XPS analysis result. In the case of the fiber (a) it can be seen that the peak due to the chlorine molecule is stabilized and the peak due to the double-chlorine molecule disappeared. It is believed that this indicates that chlorine molecules are detached at low temperatures as in the thermal analysis graph.

불융화 처리된 섬유의 경우(b) 산소와의 산화반응에 의한 O1s의 피크가 발달하면서 PAN섬유의 구조를 열가소성에서 열경화성으로 변환시키는 것으로 판단된다. 열처리가 진행되면서 PAN 자체에 기인한 질소분자가 감소하고, 탄소화에 의한 팔라듐 금속의 피크가 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이것은 탄소화처리에 기인하여 팔라듐이 표면으로 확산되면서 결정화가 동시에 일어나 발달된 것으로 보인다. 표 1에는 방사, 안정화, 탄소화시 각각의 원소함량을 나타냈다. In the case of incompatible fiber (b), the peak of O1s due to oxidation reaction with oxygen develops, and it is judged that the structure of PAN fiber is converted from thermoplastic to thermosetting. As the heat treatment proceeds, it is confirmed that nitrogen molecules due to PAN itself decrease, and the peak of palladium metal due to carbonization appears strongly. This seems to have developed due to the carbonization treatment, which simultaneously crystallized as palladium diffused to the surface. Table 1 shows the respective element contents during spinning, stabilization and carbonization.

구 분division 탄소(C, %)Carbon (C,%) 질소(N, %)Nitrogen (N,%) 산소(O, %)Oxygen (O,%) 팔라듐(Pd, %)Palladium (Pd,%) 염소(Cl2, %)Chlorine (Cl 2 ,%) 방 사Room 68.8468.84 16.3816.38 6.696.69 3.273.27 4.824.82 안정화stabilize 71.7571.75 12.2912.29 15.1015.10 0.860.86 -- 탄 화Carbonization 86.0386.03 2.672.67 9.419.41 1.891.89 --

실시예 3: 팔라듐 함유 흑연화 나노섬유의 제조 및 특성 확인 Example 3: Preparation and Characterization of Palladium-Containing Graphitized Nanofibers

상기 실시예 1과 2의 방법으로 제조된 팔라듐 함유 탄소화 나노섬유를 흑연전기로를 사용하여 진공상태에서 3000℃까지 흑연화하여 팔라듐 함유 흑연나노섬유를 제조하였다. 열처리 온도가 상승할 수록 팔라듐 입자가 커지면서 표면으로부터 입자와 입자가 합체되어 입자의 크기가 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 특히, 전기전도도의 경우, 열처리 온도가 증가할 수록 증가하는 경향을 나타냈다. 표 2에는 PAN 고분자 고형분 100중량부를 기준으로 염화팔라듐(Palladium chloride, PdCl2) 10중량부를 함유하여 전기방사, 안정화, 탄소화, 및 흑연화 공정을 거친 시료의 벌크 전기전도도를 4극 단자법 (4-point method)를 사용하여 측정하고 비교 분석하여 나타내었다.Palladium-containing carbonized nanofibers prepared by the methods of Examples 1 and 2 were graphitized to 3000 ° C. in a vacuum state using a graphite electric furnace to prepare palladium-containing graphite nanofibers. As the heat treatment temperature was increased, the palladium particles were larger, and the particles and particles were coalesced from the surface. In particular, in the case of electrical conductivity, the heat treatment temperature was increased as the tendency increased. Table 2 shows 10 parts by weight of palladium chloride (PdCl 2 ) based on 100 parts by weight of PAN polymer solids and shows the bulk electrical conductivity of the samples subjected to electrospinning, stabilization, carbonization, and graphitization processes. It was measured using the 4-point method and compared and shown.

비교예Comparative example 1: 팔라듐  1: palladium 비함유Free 나노섬유의 제조, 안정화,  Manufacturing and stabilizing nanofibers, 탄소화Carbonization , , 흑연화Graphitization 및 특성 확인 And property checking

폴리아크릴로 나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)의 함량이 PAN-DMF용액 총 중량에 대하여 10중량%(고형분 기준)가 되도록 용매인 DMF(dimethylformamide)에 혼합하고 60℃에서 교반하면서 24시간 용해한 후 상온으로 냉각하여 PAN-DMF 방사용액을 제조하여 전기방사 및 산화안정화를 실시예 1의 방법과 동일하게 행하고, 튜브전기로를 사용하여 탄소화하고, 실시예 3의 방법과 동일하게 흑연화를 실시하였다. Polyacrylonitrile (PAN) is mixed with DMF (dimethylformamide), which is a solvent, so that the content of polyacrylonitrile (PAN) is 10% by weight (based on solids) based on the total weight of the PAN-DMF solution. After cooling, a PAN-DMF spinning solution was prepared, and electrospinning and oxidation stabilization were carried out in the same manner as in Example 1, carbonized using a tube electric furnace, and graphitized in the same manner as in Example 3.

2800℃에서 흑연화한 PAN 나노섬유의 주사전자 현미경 사진을 각 배율별로 도 7에 나타냈다. 나노섬유의 열처리에 따른 벌크 전기전도도는 표2에 비교 정리하였다. 탄소화온도의 경우(~1500℃) 실시예 1(팔라듐 함유 나노섬유)의 전기전도도가 비교예 1(팔라듐 비함유 나노섬유) 보다 높게 나타났으나 흑연화 처리(1500~3000℃)의 경우 실시예 1과 비교예 1이 거의 비슷한 값을 나타냈다. 이것은 상대적으로 저온에서 행해지는 탄소화의 경우 PAN섬유의 결정화가 진행되지 못하면서 금속 팔라듐 입자의 영향에 의해 실시예 1의 경우가 초기에 높은 전기전도도 값을 나타낸 것으로 보인다. 그러나 흑연화와 동시에 팔라듐 입자의 영향은 그리 높게 나타나지 않는 것으로 보인다. Scanning electron micrographs of the PAN nanofibers graphitized at 2800 ° C. are shown in FIG. 7 for each magnification. Bulk electrical conductivity according to heat treatment of nanofibers is summarized in Table 2. In case of carbonization temperature (~ 1500 ° C), the electrical conductivity of Example 1 (palladium-containing nanofibers) was higher than that of Comparative Example 1 (non-palladium-free nanofibers), but it was performed in the case of graphitization treatment (1500-3000 ° C). Example 1 and Comparative Example 1 showed almost similar values. In the case of carbonization performed at a relatively low temperature, the crystallization of the PAN fiber does not proceed, and the case of Example 1 seems to initially exhibit high electrical conductivity values due to the effect of metal palladium particles. However, at the same time as the graphitization, the effect of palladium particles does not appear to be very high.

열처리온도(℃)Heat treatment temperature (℃) 700700 10001000 15001500 20002000 25002500 28002800 실시예 1Example 1 전기전도도(S/㎠)Electrical Conductivity (S / ㎠) 1515 2525 3333 4444 5555 7474 비교예 1Comparative Example 1 전기전도도(S/㎠)Electrical Conductivity (S / ㎠) 55 2020 3030 4545 5555 7575

실시예Example 4: 백금 함유 나노섬유의 제조, 안정화,  4: preparation, stabilization of platinum-containing nanofibers, 탄소화Carbonization , , 흑연화Graphitization 및 특성 확인  And property checking

PAN 고형분 100중량부를 기준으로 염화 백금(PtCl2) 15중량부를 혼합하여 방사용액을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예1의 방법과 동일하게 전기방사를 실시했다.Electrospinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that 15 parts by weight of platinum chloride (PtCl 2 ) was mixed based on 100 parts by weight of PAN solid content.

상기 전기방사 결과 평균 나노섬유의 직경이 350㎚ 정도로 매우 균일하게 방사된 것을 확인할 수 있었다(도 8). 이렇게 제조된 백금함유 나노섬유를 상기 실시예 2의 방법과 동일하게 공기 중에서 분당 1℃씩 상승시켜 280℃에서 1시간 산화 안정화 시켜 백금함유 불융화 나노섬유를 얻었다(도 9). 상기 얻어진 백금함유 불융화 나노섬유를 불활성 분위기에서 5℃씩 상승시켜 1000℃에서 1시간 탄소화처리 하여 백금함유 탄소화 나노섬유를 얻었다(도 10). 도 9 및 10에서 확인되는 바와 같이 방사, 안정화에서는 백금입자가 표면에 나타나지 않았으나 탄소화처리를 함으로써 백금입자가 표면에 균일하게 분포되어 나오는 것을 알 수 있다. 이것은 실시예 2에서 설명한 바와 같은 현상에 기인한 것으로 보인다. 도 11에는 방사(a)와 불융화 처리된 백금함유 나노섬유(b)의 투과전자 현미경 사진을 나타냈다. 도 11에 나타낸 바와 같이 백금입자가 나노섬유 내부 및 표면에 나타나지 않음을 알 수 있다. 도 12에는 탄소화처리 된 백금함유 나노섬유의 투과전자 현미경 사진을 나타냈다. 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 백금입자가 결정화되어 나타남을 알 수 있으며, 1000℃로 탄소화처리 된 경우, 도 12(b)에서와 같이 백금주변의 흑연 결정자가 매우 잘 발달되어 있음을 확인할 수 있다. 이것은 백금에 의한 부분적인 촉매흑연화에 기인한 현상으로 보인다. 특히 염화백금(PtCl2)의 경우 녹는점이 581℃ 부근이어서 방사 및 안정화시 염화백금의 형태로 존재하다가 열처리가 진행되면서 백금결정이 형성되는 것으로 판단된다. 도 13에는 XPS 그래프를 방사(a), 안정화(b), 탄소화(c)에 대해 나타냈으며, 표 3에는 각각의 원소함량에 대해 나타냈다. 도 13에서와 같이 열처리 온도가 증가하면서 백금의 결정화가 진행되는 것으로 판단된다.As a result of the electrospinning, the diameter of the average nanofibers was confirmed to be very uniformly radiated to about 350 nm (FIG. 8). The platinum-containing nanofibers thus prepared were raised by 1 ° C. per minute in air in the same manner as in Example 2, and oxidized and stabilized at 280 ° C. for 1 hour to obtain platinum-containing infusible nanofibers (FIG. 9). The obtained platinum-containing infusible nanofibers were raised by 5 ° C. in an inert atmosphere and carbonized at 1000 ° C. for 1 hour to obtain platinum-containing carbonized nanofibers (FIG. 10). As shown in FIGS. 9 and 10, in the spinning and stabilization, platinum particles did not appear on the surface, but the carbon particles were uniformly distributed on the surface by the carbonization treatment. This seems to be due to the phenomenon as described in Example 2. FIG. 11 shows a transmission electron micrograph of the radiation (a) and the infused platinum-containing nanofibers (b). As shown in Figure 11 it can be seen that the platinum particles do not appear on the inside and the surface of the nanofiber. 12 shows a transmission electron micrograph of the carbonized platinum-containing nanofibers. As shown in FIG. 12 (a), it can be seen that the platinum particles are crystallized, and when carbonized at 1000 ° C., it is confirmed that the graphite crystallites around the platinum are well developed as shown in FIG. 12 (b). Can be. This seems to be due to the partial catalytic graphite by platinum. Particularly, in the case of platinum chloride (PtCl 2 ), the melting point is around 581 ° C., so it exists in the form of platinum chloride during spinning and stabilization, and platinum crystals are formed as the heat treatment proceeds. In FIG. 13, XPS graphs are shown for spinning (a), stabilization (b), and carbonization (c), and Table 3 is shown for each element content. As shown in FIG. 13, the crystallization of platinum proceeds as the heat treatment temperature increases.

구 분division 탄소(C, %)Carbon (C,%) 질소(N, %)Nitrogen (N,%) 산소(O, %)Oxygen (O,%) 백금(Pt, %)Platinum (Pt,%) 방 사Room 77.0177.01 19.1719.17 2.632.63 1.191.19 안정화stabilize 72.5772.57 14.8414.84 11.7311.73 0.860.86 탄 화Carbonization 90.4390.43 4.274.27 3.893.89 1.411.41

실시예Example 5: 팔라듐 및 백금함유 복합  5: palladium and platinum containing composites 탄소화Carbonization 나노섬유의 제조  Preparation of Nanofibers

PAN과 가용성 등방성 피치(isotropic pitch)를 중량비 5:5로 혼합하고, 상기 혼합물이 용액 총 중량에 대하여 30중량%가 되도록 DMF:THF(중량비5:5)의 혼합용매에 용해하여 용액을 제조한 후, 염화백금(PtCl2)과 염화팔라듐(PdCl2)을 중량비 5:5로 혼합한 혼합물을 상기 PAN과 가용성 등방성 피치 혼합물100 중량부를 기준으로 10중량부의 함량으로 혼합한 후, 점도 조절제로 폴리아크릴산을 방사용액 총 중량을 기준으로 5중량%의 함량으로 첨가하여 방사용액을 제조하였다. 이때 방사용액의 점도는 1,000CPS 였다. 상기 방사용액을 실시예 1의 방법과 동일하게 하여 전기방사를 실시하고, 상기 실시예 2의 방법과 같이 산화안정화, 탄소화를 실시했다. 방사된 섬유의 평균직경은 800㎚정도였으며, 산화안정화, 탄소화에 의해 섬유경이 약간씩 감소함을 확인할 수 있었다. 이렇게 얻어진 팔라듐 및 백금함유 복합탄소섬유를 이용하여 도 14와 같이 구성하여 수소센서를 제작하였다.A solution was prepared by mixing PAN and a soluble isotropic pitch in a weight ratio of 5: 5, and dissolving it in a mixed solvent of DMF: THF (weight ratio 5: 5) so that the mixture became 30% by weight based on the total weight of the solution. Thereafter, a mixture of platinum chloride (PtCl 2 ) and palladium chloride (PdCl 2 ) in a weight ratio of 5: 5 was mixed in an amount of 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the PAN and a soluble isotropic pitch mixture, and then a poly Acrylic acid was added in an amount of 5% by weight based on the total weight of the spinning solution to prepare a spinning solution. At this time, the viscosity of the spinning solution was 1,000 CPS. The spinning solution was electrospun in the same manner as in Example 1, and oxidation stabilization and carbonization were performed in the same manner as in Example 2. The average diameter of the spun fiber was about 800 nm, and the fiber diameter was slightly decreased by oxidative stabilization and carbonization. Using the palladium and platinum-containing composite carbon fiber thus obtained was configured as shown in Figure 14 to produce a hydrogen sensor.

본 발명의 백금족 함유 탄소나노섬유를 이용한 수소센서의 경우 기존 탄소섬유나 접촉연소식방식, 광섬유수소센서, MEMS를 이용한 센서에 비해 비표면적이 월등히 커 높은 접촉면적으로 인해 0.4% 미만의 수소농도에서도 높은 감지 특성을 갖는다. The hydrogen sensor using the platinum group-containing carbon nanofiber of the present invention has a large specific surface area compared to the conventional carbon fiber, a contact combustion method, an optical fiber hydrogen sensor, or a sensor using MEMS. It has a high sensing characteristic.

Claims (14)

(a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 전기방사하고, 산화안정화 및 탄소화하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유.A spinning solution comprising (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or a salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. Carbon nanofibers in which platinum group metal particles prepared by electrospinning, oxidative stabilization and carbonization are dispersed. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소섬유 전구체가 PAN(polyacrylonitrile), 피치(Pitch), 셀룰로오스(Cellulose), PI(polyimide), 및 PBI(polybenzimidazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상을 복합화한 것임을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유.The method according to claim 1, wherein the carbon fiber precursor is a complex of one or two or more selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, cellulose (Cellulose), polyimide (PI), and polybenzimidazole (PBI) Carbon nanofibers, wherein the platinum group metal particles are dispersed. 청구항 1에 있어서, 상기 백금족 금속염이 염화팔라듐(PdCl2), 질산팔라듐암모늄(Pd(NH3)2(NO3)), 브롬화팔라듐(PdBr2), 팔라듐 옥사이드 하이드레이드(PdOH2O), 팔라듐 설페이트(PdSO4), 팔라듐라이트레이트(Pd(NO3)2), 팔라듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Pd), 염화팔라듐(PtCl2, PtCl4), 브롬화백금(PtBr2), 시아나이드백금(Pt(CN)2), 백금산화물(PtO2xH2O), 황화백금(PtS2), 로듐브로마이드하이드레이트(RhBr3xH2O), 염화로듐(RhCl3), 염화로듐하이드레이트(RhCl3xH2O), 로듐옥사이드(Rh2O3xH2O), 로듐설페이트(Rh2(SO4)3), 로듐옥사이드디하이드레이트(RhO2xH2O), 루테늄옥사이드하이드레이트(RuO2xH2O), 루테늄아세칠아세테이트[(CH3COCH=C(O-)CH3)3Ru], 루테늄 브로마이드(RuBr3), 염화이리듐(IrCl3), 이리듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Ir), 및 이리듐클로라이드하이드레이트(IrCl4xH2O)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되는 것임을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유.The method of claim 1, wherein the platinum group metal salt is palladium chloride (PdCl 2 ), palladium ammonium nitrate (Pd (NH 3 ) 2 (NO 3 )), palladium bromide (PdBr 2 ), palladium oxide hydride (PdOH 2 O), palladium Sulfate (PdSO 4 ), palladium literate (Pd (NO 3 ) 2 ), palladium acetate acetate ((CH 3 COCH = C (O−) CH 3 ) 3 Pd), palladium chloride (PtCl 2 , PtCl 4 ), Platinum bromide (PtBr 2 ), cyanide platinum (Pt (CN) 2 ), platinum oxide (PtO 2 xH 2 O), platinum sulfide (PtS 2 ), rhodium bromide hydrate (RhBr 3 xH 2 O), rhodium chloride (RhCl 3 ), rhodium chloride (RhCl 3 xH 2 O), rhodium oxide (Rh 2 O 3 xH 2 O), rhodium sulfate (Rh 2 (SO 4 ) 3 ), rhodium oxide dihydrate (RhO 2 xH 2 O), Ruthenium Oxide Hydrate (RuO 2 xH 2 O), Ruthenium Acetate Acetate [(CH 3 COCH = C (O-) CH 3 ) 3 Ru], Ruthenium Bromide (RuBr 3 ), Iridium Chloride (IrCl 3 ), Iridium Acetyl acetate ((CH 3 COCH = C ( O-) CH 3) 3 Ir), Iridium chloride hydrate (IrCl 4 xH 2 O) 1 alone or the platinum group metal particles are dispersed carbon nanofibers according to claim 2 that is mixed with a least one element selected from the group consisting of. 청구항 1에 있어서, 방사용액 총 중량을 기준으로 0.1~20중량%의 점도 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유.The carbon nanofibers with dispersed platinum group metal particles according to claim 1, further comprising 0.1 to 20% by weight of a viscosity modifier based on the total weight of the spinning solution. 청구항 1에 있어서, 상기 방사용액의 점도가 50~50,000CPS인 것을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유.The carbon nanofibers with dispersed platinum group metal particles according to claim 1, wherein the spinning solution has a viscosity of 50 to 50,000 CPS. 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항의 상기 탄소 나노섬유를 흑연화하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 흑연화 나노섬유.Graphitized nanofibers in which platinum group metal particles prepared by graphitizing the carbon nanofibers according to any one of claims 1 to 5 are dispersed. (a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 제조하는 단계;A spinning solution comprising (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or a salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. Manufacturing; 상기에서 제조된 방사용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계;Preparing nanofibers by electrospinning the spinning solution prepared above; 상기에서 전기방사된 나노섬유를 공기중에서 산화안정화하여 불융화 나노섬유를 제조하는 단계; 및Oxidative stabilization of the electrospun nanofibers in air to produce infusible nanofibers; And 상기 산화안정화된 불융화 나노섬유를 불활성 기체나 진공 상태에서 탄소화하는 단계를 포함하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법.A method for producing carbon nanofibers in which platinum group metal particles are dispersed, comprising carbonizing the oxidatively stabilized infusible nanofibers under an inert gas or vacuum state. 청구항 7에 있어서, 상기 탄소섬유 전구체가 PAN(polyacrylonitrile), 피치(Pitch), 셀룰로오스(Cellulose), PI(polyimide), 및 PBI(polybenzimidazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상을 복합화한 것임을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법.The method according to claim 7, wherein the carbon fiber precursor complexes one or two or more selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, cellulose (Cellulose), polyimide (PI), and polybenzimidazole (PBI). Method for producing carbon nanofibers, wherein the platinum group metal particles are dispersed. 청구항 7에 있어서, 상기 백금족 금속염이 염화팔라듐(PdCl2), 질산팔라듐암모늄(Pd(NH3)2(NO3)), 브롬화팔라듐(PdBr2), 팔라듐 옥사이드 하이드레이드(PdOH2O), 팔라듐 설페이트(PdSO4), 팔라듐라이트레이트(Pd(NO3)2), 팔라듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Pd), 염화팔라듐(PtCl2, PtCl4), 브롬화백금(PtBr2), 시아나이드백금(Pt(CN)2), 백금산화물(PtO2xH2O), 황화백금(PtS2), 로듐브로마이드하이드레이트(RhBr3xH2O), 염화로듐(RhCl3), 염화로듐하이드레이트(RhCl3xH2O), 로듐옥사이드(Rh2O3xH2O), 로듐설페이트(Rh2(SO4)3), 로듐옥사이드디하이드레이트(RhO2xH2O), 루테늄옥사이드하이드레이트(RuO2xH2O), 루테늄아세칠아세테이트[(CH3COCH=C(O-)CH3)3Ru], 루테늄 브로마이드(RuBr3), 염화이리듐(IrCl3), 이리듐아세칠아세테이트((CH3COCH=C(O-)CH3)3Ir), 및 이리듐클로라이드하이드레이트(IrCl4xH2O)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되는 것임을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법.The method of claim 7, wherein the platinum group metal salt is palladium chloride (PdCl 2 ), palladium ammonium nitrate (Pd (NH 3 ) 2 (NO 3 )), palladium bromide (PdBr 2 ), palladium oxide hydride (PdOH 2 O), palladium Sulfate (PdSO 4 ), palladium literate (Pd (NO 3 ) 2 ), palladium acetate acetate ((CH 3 COCH = C (O−) CH 3 ) 3 Pd), palladium chloride (PtCl 2 , PtCl 4 ), Platinum bromide (PtBr 2 ), cyanide platinum (Pt (CN) 2 ), platinum oxide (PtO 2 xH 2 O), platinum sulfide (PtS 2 ), rhodium bromide hydrate (RhBr 3 xH 2 O), rhodium chloride (RhCl 3 ), rhodium chloride (RhCl 3 xH 2 O), rhodium oxide (Rh 2 O 3 xH 2 O), rhodium sulfate (Rh 2 (SO 4 ) 3 ), rhodium oxide dihydrate (RhO 2 xH 2 O), Ruthenium Oxide Hydrate (RuO 2 xH 2 O), Ruthenium Acetate Acetate [(CH 3 COCH = C (O-) CH 3 ) 3 Ru], Ruthenium Bromide (RuBr 3 ), Iridium Chloride (IrCl 3 ), Iridium Acetyl acetate ((CH 3 COCH = C ( O-) CH 3) 3 Ir), Iridium chloride hydrate (IrCl 4 xH 2 O) group, one or method of producing a platinum group metal particles are dispersed carbon nanofibers to a feature that is mixed with a least one member selected from the consisting of. 청구항 7에 있어서, 방사용액 총 중량을 기준으로 0.1~20중량%의 점도 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법.The method of claim 7, further comprising 0.1 to 20% by weight of a viscosity modifier based on the total weight of the spinning solution. 청구항 7에 있어서, 상기 방사용액의 점도가 50~50,000CPS인 것을 특징으로 하는 백금족 금속 입자가 분산된 탄소 나노섬유의 제조방법.The method of claim 7, wherein the spinning solution has a viscosity of 50 to 50,000 CPS. 청구항 7 내지 청구항 11 중의 어느 한 항의 탄소화 나노섬유의 제조방법에 그 탄소화 나노섬유를 불활성 기체나 진공 상태에서 흑연화하는 단계를 더 포함하는 백금족 금속 입자가 분산된 흑연화 나노섬유의 제조방법.A method for producing graphitized nanofibers, in which platinum group metal particles are dispersed, further comprising graphitizing the carbonized nanofibers in an inert gas or a vacuum state in the method for producing carbonized nanofibers according to claim 7. . (a)탄소섬유 전구체, (b)상기 탄소섬유 전구체를 용해하기 위한 용매, 및 (c)상기 탄소섬유 전구체 고형분 100중량부를 기준으로 0.1~50중량부의 백금족 금속 또는 그의 염을 포함하는 방사용액을 전기방사하여 제조되는 백금족 금속 입자가 분산된 나노섬유.A spinning solution comprising (a) a carbon fiber precursor, (b) a solvent for dissolving the carbon fiber precursor, and (c) 0.1 to 50 parts by weight of a platinum group metal or a salt thereof based on 100 parts by weight of the carbon fiber precursor solids. Nanofibers dispersed with platinum group metal particles produced by electrospinning. 청구항 13의 상기 백금족 금속 입자가 분산된 나노섬유를 산화안정화시킨 백금족 금속 입자가 분산된 불융화 나노섬유.An infusible nanofiber in which platinum group metal particles in which oxidatively stabilized nanofibers in which the platinum group metal particles are dispersed are dispersed.
KR1020070106685A 2007-10-23 2007-10-23 Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it KR100914991B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070106685A KR100914991B1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070106685A KR100914991B1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090041135A KR20090041135A (en) 2009-04-28
KR100914991B1 true KR100914991B1 (en) 2009-09-02

Family

ID=40764315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070106685A KR100914991B1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100914991B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101100693B1 (en) 2009-05-18 2012-01-03 재단법인대구경북과학기술원 Metal-Impregnated Carbon Nanofibers and Preparation Method of The Same, and Fuel Cell and Filter using The Metal-Impregnated Carbon Nanofibers
KR20190011210A (en) 2017-07-24 2019-02-01 충남대학교산학협력단 Preparation Method for Gdot-Pd Hybrid with Nanosponge Structure and Gdot-Pd Hybrid Catalyst
CN111129394A (en) * 2019-12-02 2020-05-08 深圳石墨烯创新中心有限公司 Functional composite type carbon nanofiber/graphene membrane as well as preparation method and application thereof

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130126794A1 (en) * 2010-07-08 2013-05-23 Industry Foundation Of Chonnam National University Carbon nanofiber containing metal oxide or intermetallic compound, preparation method thereof, and lithium secondary battery using same
KR101314578B1 (en) * 2010-11-29 2013-10-10 광주과학기술원 Carbon nanofiber catalysts using nanofiber including low cost trasition metal for fuel cells and its Manufacturing Method Thereof
KR101651945B1 (en) * 2014-04-14 2016-08-29 전남대학교산학협력단 Optical anisotropic pitches from residual fuel oil, method for preparing the same, and pitch carbon fibers using the same
KR101631857B1 (en) * 2014-06-03 2016-06-20 한국전기연구원 Conducting fibers fabricated with nano carbon materials having multiple hydrogen bonding motifs and their fabrication method
CN105420877B (en) * 2015-12-22 2018-02-23 苏州协泰科技有限公司 Itrile group type carbon fibre precursor spins pre-treating technology
KR102266377B1 (en) 2020-04-06 2021-06-18 울산과학기술원 Method for manufacturing a carbon fiber containing a metal catalyst and carbon fiber for manufacturing the electrolytic electrode produced thereby
KR102636169B1 (en) 2021-04-08 2024-02-16 울산과학기술원 Method for manufacturing carbon fiber coating metal catalyst and carbon fiber for manufacturing electrode prduced thereby
CN115986143A (en) * 2023-02-27 2023-04-18 中汽创智科技有限公司 Anti-reversal catalyst and preparation method and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060076771A (en) * 2003-09-19 2006-07-04 데이진 가부시키가이샤 Fibrous activated carbon and nonwoven fabric made of same
JP2006331790A (en) * 2005-05-25 2006-12-07 Bridgestone Corp Counter electrode for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell
KR20060132578A (en) * 2003-11-10 2006-12-21 데이진 가부시키가이샤 Carbon fiber nonwoven fabric,and production method and use thereof
KR100766418B1 (en) * 2006-06-27 2007-10-11 엔티베이스 주식회사 Antimicrobial chip for spinnig synthetic fiber, producing thereof, and antimicrobial string and fabric produced from the said antimicrobial chip

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060076771A (en) * 2003-09-19 2006-07-04 데이진 가부시키가이샤 Fibrous activated carbon and nonwoven fabric made of same
KR20060132578A (en) * 2003-11-10 2006-12-21 데이진 가부시키가이샤 Carbon fiber nonwoven fabric,and production method and use thereof
JP2006331790A (en) * 2005-05-25 2006-12-07 Bridgestone Corp Counter electrode for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell
KR100766418B1 (en) * 2006-06-27 2007-10-11 엔티베이스 주식회사 Antimicrobial chip for spinnig synthetic fiber, producing thereof, and antimicrobial string and fabric produced from the said antimicrobial chip

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101100693B1 (en) 2009-05-18 2012-01-03 재단법인대구경북과학기술원 Metal-Impregnated Carbon Nanofibers and Preparation Method of The Same, and Fuel Cell and Filter using The Metal-Impregnated Carbon Nanofibers
KR20190011210A (en) 2017-07-24 2019-02-01 충남대학교산학협력단 Preparation Method for Gdot-Pd Hybrid with Nanosponge Structure and Gdot-Pd Hybrid Catalyst
CN111129394A (en) * 2019-12-02 2020-05-08 深圳石墨烯创新中心有限公司 Functional composite type carbon nanofiber/graphene membrane as well as preparation method and application thereof
CN111129394B (en) * 2019-12-02 2022-08-19 深圳石墨烯创新中心有限公司 Functional composite type carbon nanofiber/graphene membrane as well as preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090041135A (en) 2009-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100914991B1 (en) Platinum group metal particles-distributed carbon or graphite nanofiber and method for producing it
EP2954951B1 (en) Carrier catalyst and method for producing a porous graphitised carbon material coated with metal nanoparticles
KR100605006B1 (en) Preparation method of nano-porous carbon fibers through carbonization of electrospun nano-fibers
EP2511408A1 (en) Flexible carbon fiber nonwoven fabric
Xia et al. Formation mechanism of porous hollow SnO 2 nanofibers prepared by one-step electrospinning.
JP4456600B2 (en) Method for producing porous carbon nanofiber using camphor and carbon nanofiber produced by this method
KR100866311B1 (en) Method for preparing n-rich nanoporous graphitic carbon nitride structure
KR101811764B1 (en) Non-Pt catalyst for oxygen reduction electrode and manufacturing method thereof
KR100759102B1 (en) Preparation method of two-phase carbon nanofibers and activated carbon nanofibers by electrospinning from polyacrylonitrile/pitch blend solutions
Hosseini et al. Preparation of electro-spun CuO nanoparticle and its application for hydrazine hydrate electro-oxidation
JP5380737B2 (en) Gas sensor using metal oxide-containing porous nanofiber and method for producing the same
CN108160122B (en) Composite material and catalyst using composite material as carrier, and preparation and application thereof
KR100983059B1 (en) Porous Carbon Fiber Using MgO and the Fuel Cell Catalyst Support Using the same
Nataraj et al. Effect of added nickel nitrate on the physical, thermal and morphological characteristics of polyacrylonitrile-based carbon nanofibers
KR20180028765A (en) Carbon nanofiber composite having three layer structure and method for manufacturing thereof
EP1375707A1 (en) Activated carbon fibres and their production process
KR20150028529A (en) Nb-TiO2 CATALYST SUPPORTS AND METHOD FOR SYNTHESIS OF THE SAME USING ELECTROSPINNING
Zhang et al. Controllable synthesis of peapod-like TiO 2@ GO@ C electrospun nanofiber membranes with enhanced mechanical properties and photocatalytic degradation abilities towards methylene blue
KR20090055299A (en) Carbonaceous material and method of preparing same
KR20100090377A (en) High-temperature oxidative resistant porous nano silicon carbide and manufacturing method thereof
Woźniak et al. Function of various levels of hierarchical organization of porous Ce 0.9 REE 0.1 O 1.95 mixed oxides in catalytic activity
KR102266377B1 (en) Method for manufacturing a carbon fiber containing a metal catalyst and carbon fiber for manufacturing the electrolytic electrode produced thereby
EP4093717A1 (en) Thermal insulation materials suitable for use at high temperatures, and process for making said materials
KR20220072301A (en) Porous carbon body containing heterogeneous pores and manufacturing method for the same
Choi et al. Fabrication and characterization of palladium nanoparticle reinforced multifunctional lignin nanofiber mat

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120827

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130801

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150803

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160804

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170712

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 11