KR101151836B1 - 셀룰로오스 탄화체 표면 위에 나노촉매의 고밀도 균일 담지 방법 및 이에 의해 제조된 고밀도 균일 나노촉매 담지체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스 탄화체와 같은 탄소 재질의 담지체 표면에 나노 크기의 촉매를 균일하게 고 밀도로 코팅하여 새로운 형태의 촉매 담지체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 저 농도의 촉매 용액을 이용한 코팅 과정과 산화 소성 과정을 반복 수행함으로써, 탄소 재질의 담지체 표면에 촉매 나노입자를 고밀도로 균일하게 형성시키는 방법 및 그에 의해 제조된 나노촉매 담지체에 대한 것이다.
본 발명의 제조방법에 의하여 코팅되는 나노촉매들은 독립적으로 탄소 재질의 담지체 표면에 코팅되면서 서로 엉키는 현상이 발생하지 않고, 지속적으로 표면적을 늘려갈 수 있기 때문에 나노 촉매를 고 밀도로 균일하게 담지할 수 있다.

Description

셀룰로오스 탄화체 표면 위에 나노촉매의 고밀도 균일 담지 방법 및 이에 의해 제조된 고밀도 균일 나노촉매 담지체{High-yield Supporting Method of Uniform Nano-catalyst on surface of the carbonized cellulose, And The Nano-catalyst Support Using The Same}

본 발명은 셀룰로오스 탄화체와 같은 탄소 재질의 담지체 표면에 나노 크기의 촉매를 균일하게 고 밀도로 코팅하여 새로운 형태의 촉매 담지체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 저 농도의 촉매 용액을 이용한 코팅 과정과 산화 소성 과정을 반복 수행함으로써, 탄소 재질의 담지체 표면에 촉매 나노입자를 고밀도로 균일하게 형성시키는 방법 및 그에 의해 제조된 나노촉매 담지체에 대한 것이다.

촉매를 담지체에 코팅하는 방법은 매우 다양한 방법들이 사용되고 있으며, 이 중에서도 가장 보편적으로 사용되는 것이 함침법이다. 함침법은 일반적으로 넓은 비표면적을 갖는 지지체(예: 알루미나, 탄소, 금속 등) 표면에 촉매용액을 코팅, 소성하여 활성이 있는 촉매를 형성하는 방식으로서, 이 과정에서 코팅된 용액은 건조, 산화소성, 환원 과정을 거쳐 작은 입자의 형태로 지지체 위에 형성되게 된다.

특히 탄소 재질의 지지체를 사용할 경우 산화소성을 하지 않고, 코팅, 건조된 촉매를 직접 환원하여 촉매입자를 탄소지지체 위에 형성하는 방식을 사용하고 있다. 그러나 함침법은 지지체의 표면적에 고 밀도로 촉매를 담지하기 어려운 단점이 있어, 함침법으로 촉매를 코팅하기 전에 미리 지지체의 비표면적을 최대로 넓혀, 코팅되는 촉매입자의 양을 늘리려는 노력이 지속되고 있다.

탄소 지지체의 경우에는 이산화탄소나 수증기를 이용해 활성 탄소로 만들게 되면 종전 비표면적 보다 최대 10배 이상의 비표면적을 얻을 수 있는 것으로 보고되고 있지만, 이러한 경우에도 균일한 크기의 촉매입자를 지지체 표면 위에 균일하게 고 밀도로 코팅하는 것을 쉽지 않다.

본 발명에서는 이러한 단점을 보완하고, 나노 크기의 촉매를 지지체 위에 고 밀도로 균일하게 코팅하기 위해 촉매입자의 코팅 과정에 산화소성 과정을 도입하고, 저 농도의 촉매용액을 반복적으로 코팅하는 방식을 도입하였다.

본 발명의 목적은 균일한 나노 크기를 갖는 촉매입자를 셀룰로오스 탄화체와 같은 탄소 재질의 담지체 표면에 균일하면서도 고 밀도로 코팅할 수 있는 담지방법 및 촉매 담지체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 촉매 입자가 서로 엉키지 않으면서 지지체 표면에 코팅될 수 있고, 각각의 코팅 과정에서 짧은 시간 동안의 산화 소성 과정을 수행하여 코팅될 수 있는 탄소체의 비표면적을 지속적으로 넓힐 수 있는 담지방법 및 촉매 담지체를 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 저 농도의 촉매 용액을 이용한 코팅 과정과 산화 소성 과정을 반복 수행함으로써, 탄소 재질의 담지체 표면에 촉매 나노입자를 고밀도로 균일하게 형성시키는 것을 그 요지로 한다.

구체적으로 본 발명의 목적은 i) 저 농도의 촉매용액을 탄소 재질의 담지체에 코팅하는 단계, ⅱ) 상기 촉매용액이 코팅된 탄소 재질의 담지체를 산화 소성하는 단계, 및 ⅲ) 상기 산화 소성된 탄소 재질의 담지체를 환원하는 단계를 포함하는 나노촉매 고밀도 균일 담지 방법 및 이에 의해 제조되는 나노촉매 담지체를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 코팅 단계와 상기 산화 소성 단계가 수차례 반복될 수 있으며, 바람직하게는 상기 코팅 단계와 산화 소성 단계의 반복 횟수가 1~10회일 수 있다. 또한, 상기 코팅 방식은 함침법(impregnation method)이 바람직하다.

또한, 상기 담지체에 코팅되는 촉매는 나이트라이트 또는 클로라이드 계열의 촉매가 바람직하며, 상기 담지체에 코팅된 촉매가 산화 소성 단계에서 소성되면서, 기공 표면에 나노 크기의 산화 촉매 입자가 형성된다.

그리고, 상기 산화 소성된 담지체에 촉매용액을 재코팅하는 경우, 상기 촉매용액이 산화촉매 입자가 형성되지 않은 탄화체의 기공 표면에 선택적으로 코팅되어 균일한 코팅이 이루어질 수 있다.

또한, 입자 크기 및 분포의 균일성 확보를 위하여, 상기 코팅 용액에 분산된 촉매가 0.01~0.1 M의 몰농도 범위에서 제어되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 담지체는 셀룰로오스 탄화체일 수 있으며, 상기 셀룰로오스 탄화체는 케나프, 강아지풀, 헤네켄과 같은 셀룰로오스 섬유 재료를 수소가 포함된 아르곤 혼합가스 하에서 500~1000℃ 범위의 온도로 열처리하여 얻어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 담지 방법 및 촉매 담지체는 상기 산화 소성 과정에서 상기 셀룰로오스 탄화체 표면의 기공이 증가하여, 별도의 활성 과정 없이 탄화체의 비표면적이 증가한다.

그리고, 상기 담지체 표면의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 산화 소성 단계의 소성온도는 350~450℃ 범위이고, 상기 산화 소성 단계의 소성은 5~10분 동안 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 환원 단계의 환원온도는 500~700℃ 범위인 것이 바람직하고, 산화촉매의 엉킴 현상을 방지하기 위하여 5℃/분 이내의 승온 속도로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 담지 방법에 따라 제조된 촉매 담지체 표면에는 10nm 이하의 입자 크기를 가지는 촉매입자들이 균일하게 분포될 수 있다.

본 발명은 저 농도의 촉매 용액을 이용한 코팅 과정과 산화 소성 과정을 반복 수행함으로써, 촉매 입자가 서로 엉키지 않으면서 지지체 표면에 코팅되며, 별도의 활성화 과정 없이도 비표면적이 지속적으로 넓혀지도록 할 수 있다. 결과적으로, 별도의 활성화 과정 없이도, 촉매 나노입자를 탄소 재질의 지지체 표면에 고밀도로 균일하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 셀룰로오스 탄화체 표면에 균일 나노 촉매를 고 담지하는 방식에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 셀룰로오스 탄화체 표면에 나노 촉매입자를 균일하게 형성하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 셀룰로오스 탄화체 표면에 균일 나노 촉매입자를 형성하기 위하여, 각각 1번(a), 3번(b), 5번(c) 코팅단계와 산화소성 단계를 반복한 경우의 EDX 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4a는 셀룰로오스 탄화체 표면에 균일 나노 촉매입자를 형성하기 위하여 5번 코팅단계와 산화소성 단계를 반복한 경우에, 탄소체 표면에 코팅된 니켈 나노 촉매입자를 보여주는 TEM 결과를 보여주는 이미지이다.
도 4b는 도 4a의 탄소체 표면에 코팅된 니켈 나노 촉매입자의 결정성 구조와 크기를 보여주는 고배율 이미지이다.
도 4c는 도 4a의 탄소체 표면에 코팅된 니켈 나노 촉매입자의 XRD 회절 패턴을 보여주는 이미지이다.
도 4d의 도 4a의 탄소체 표면에 코팅된 니켈 나노 촉매입자의 EDX 결과를 보여주는 그래프이다.

이하에서는, 본 발명의 나노촉매 담지 방법 및 이에 의해 제조되는 나노촉매 담지체를 첨부된 도면를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 담지방법에 따라 셀룰로오스 탄화체 표면에 나노촉매를 담지하는 경우에 대한 순서도이다.

상기 도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 고밀도 균일 나노촉매 담지체는 i) 저 농도의 촉매용액을 탄소 재질의 담지체에 코팅하는 단계, ⅱ) 상기 촉매용액이 코팅된 탄소 재질의 담지체를 산화 소성하는 단계, 및 ⅲ) 상기 산화 소성된 탄소 재질의 담지체를 환원하는 단계를 통하여 제조된다.

즉, 본 발명은 저 농도의 촉매 용액을 이용한 코팅 과정과 산화 소성 과정을 반복 수행함으로써, 탄소 재질의 담지체 표면에 촉매 나노입자를 고밀도로 균일하게 형성시키는 것을 그 요지로 한다.

상기와 같이 저 농도 촉매 용액으로부터 코팅 및 산화소성을 반복함으로써, 다음 코팅 과정에서 추가되는 촉매 입자들의 엉킴 및 크기 증대 현상을 방지할 수 있으며, 결과적으로 반복 코팅에 의해 형성되는 산화촉매입자의 균일성을 확보할 수있다.

또한, 산화소성 과정 중에 탄소 재질의 담지체의 표면적이 산소와 반응하여 부분적으로 결점이 생겨, 결과적으로 다음 코팅 과정에서 촉매용액이 코팅될 수 있는 기공이 많아져 별도의 활성화 과정이 없이도 비표면적을 증대시킬 수 있다.

상기 코팅 단계와 상기 산화 소성 단계는 사용되는 촉매와 담지체에 따라 적정한 횟수로 반복될 수 있으며, 바람직하게는 반복 횟수가 1~10 회일 수 있다.

또한, 상기 코팅 방식은 일반적인 촉매 코팅 방법으로 사용되고 있는 함침법(impregnation method)이 사용될 수 있으며, 이 경우 촉매용액에 탄소 재질의 담지체를 넣고 혼합한 후, 필터로 담지체만을 채취하여 건조 단계를 거치게 된다.

상기 촉매용액에 사용되는 촉매는 용도에 따라 다양한 촉매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 나이트라이트 또는 클로라이드 계열의 촉매가 사용될 수 있다. 상기 담지체에 코팅되는 촉매는 산화 소성 단계에서 소성되면서, 상기 나이트라이드 또는 클로라이드 기가 제거되면서 나노 크기의 입자 형태로 기공 표면에 산화 촉매 입자가 형성된다.

그리고, 상기 산화 소성된 담지체에 촉매용액을 재코팅하는 경우, 상기 촉매용액이 산화촉매 입자가 형성되지 않은 탄화체의 기공 표면에 선택적으로 코팅됨으로써 균일한 코팅이 이루어질 수 있다.

이때, 입자 크기 및 분포의 균일성 확보의 최적화를 위하여, 상기 코팅 용액에 분산된 촉매는 0.01~0.1 M의 몰농도 범위에서 제어되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 탄소 재질의 담지체는 제조 목적에 따라 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 셀룰로오스 탄화체가 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 셀룰로오스 탄화체는 케나프, 강아지풀, 헤네켄과 같은 셀룰로오스 섬유 재료를 수소가 포함된 아르곤 혼합가스 하에서 500~1000℃ 범위의 온도로 열처리하여 얻는 것이 바람직한데, 1000℃ 이상의 고온에서 열처리할 경우, 탄화체 표면에 결정화된 탄소 구조가 형성되어 촉매가 코팅될 수 있는 비표면적이 줄어들 수 있으므로, 상기 범위 이내에서 열처리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄소 재질의 담지체 표면의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 산화 소성 단계의 소성온도는 350~450℃ 범위이고, 상기 산화 소성 단계의 소성은 5~10분 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 산화소성 과정을 통해 탄소 재질의 담지체 표면에 산화촉매입자가 형성되고 표면 기공이 늘어나게 되는데, 산화온도가 지나치게 높거나 지나치게 길면 산소에 의한 표면 손실이 커서 촉매의 지지와 기공확보가 어려워지므로 상기 시간과 온도 범위 내에서 산화소성하는 것이 바람직하다.

산화소성 과정이 끝나면 상온까지 냉각한 후, 필요한 만큼 코팅과정과 산화소성과정을 반복한다. 반복 횟수는 표면에 담지하려고 하는 촉매입자의 양에 따라 설정할 수 있다.

반복 코팅과정이 마무리되면, 최종적으로 수소가 포함된 아프곤 혼합가스에서 환원처리되게 되는데, 이때 상기 환원 단계의 환원온도는 500~700℃ 범위인 것이 바람직하고, 산화촉매의 엉킴 현상을 방지하기 위하여 5℃/분 이내의 승온 속도로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 담지 방법에 따라 제조된 촉매 담지체 표면의 나노촉매입자들은 10nm 이하의 입자 크기를 가지면서 균일하게 분포될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 탄화체 표면에 균일하게 나노 촉매를 담지하는 원리를 나타낸다. 먼저 준비된 탄화체(1) 위에 준비된 촉매용액(3)을 코팅하면, 코팅된 촉매용액(3)은 탄화체(1)의 기공(2) 표면에 얇은 필름 형태로 존재한다.

이때 촉매용액(3)의 농도가 높을 경우 탄화체(3)의 기공(2)이 첫 코팅 공정에서 대부분 사용되어 다음 코팅 공정 이후부터는 촉매입자(4)가 놓일 공간이 부족해 질 수 있기 때문에 도 1에서 제시된 저 농도 용액의 준비는 필수적이다. 이렇게 형성된 촉매필름은 수용액의 경우 나이트라이트, 또는 클로라이드 기가 촉매에 붙어 있는 형태가 된다.

이것을 도 1에서 제시된 것과 같은 방식으로 산화처리하면, 나이트라이트, 또는 클로라이드 기가 제거되면서 나노 크기의 입자 형태로 산화촉매입자(4)가 형성되어 탄화체(1)의 기공(2) 표면에 형성되게 된다. 이 과정에서 초기의 탄화체(1) 표면 보다는 기공(2)이 늘어난 형태의 표면 특성을 얻게 된다.

이 후 다시 두 번째 코팅을 위해 촉매용액(3)을 코팅하면, 나이트라이트, 또는 클로라이드 기가 포함된 촉매용액은 산화촉매입자(4)가 없는 탄화체(1)의 기공(2) 표면에만 선택적으로 코팅된다. 이후 다시 산화소성공정을 수행하면, 좀 더 많은 산화입자촉매(4)와 기공(2)들이 탄화체(3)의 표면에 형성되게 된다.

이러한 코팅 공정의 반복은 지속적인 탄화체(1) 비표면적의 증가와 산화촉매입자(4)의 증가를 초래하며, 최종적으로 환원처리된 결과물은 균일한 나노 크기를 갖는 금속촉매입자(5)의 균일분포 및 고밀도 형성으로 결과될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노촉매 담지체의 제조 및 그 표면 성질에 대한 일 실시예를 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

[실시예 1] 반복코팅에 따른 촉매 담지체 제조

0.05 mole의 니켈 수용액에 셀룰로오스 탄화체를 넣고, 30분 동안 혼합한 후, 코팅이 끝나면 필터로 촉매용액이 코팅된 탄화체만을 채취하고, 100도의 오븐에서 완전히 건조한다.

촉매용액이 코팅된 탄화체는 350도에서 5분간 산화소성 되었으며, 이 과정을 1 (a), 3 (b), 5 (c)번 반복하였다. 도 3a, 3b, 3c는 상기 반복코팅 횟수에 따라 촉매가 코팅된 각각의 셀룰로오스 탄화체 EDX 결과를 보여준다.

상기 EDX 결과에서 볼 수 있듯이, 탄화체의 표면에 코팅된 산화촉매의 양이 탄화체의 무게비 대비 점차 증가되는 것을 알 수 있다. 이것은 산화, 반복 코팅으로 인해 탄화체의 표면에 형성된 나노 크기의 촉매입자의 양이 증가하였음을 보여주는 것이다.

이러한 결과의 형성된 촉매입자들의 균일 크기 및 균일 분산성을 아래 실시예에서 살펴본다.

[실시예 2] 반복코팅에 따른 촉매 담지체의 표면 성질

도 4는 본 발명에 따른 셀룰로오스 탄화체 표면에 담지된 균일 나노 촉매의 TEM 결과를 보여준다. 본 실시예를 위해 니켈수용액이 0.1 mole의 니켈수용액이 코팅된 탄화체는 350도에서 5분간 산화소성 되었으며, 이 과정을 5번 반복하였다. 최종적으로 700도에서 10 vol% 수소가 포함된 아르곤 혼합가스 분위기에서 환원 처리되었다.

도면 4a는 탄소체의 표면에 코팅된 니켈 나노 촉매입자를 보여주는 사진으로서 촉매입자가 표면에 매우 균일하게 코팅되어 있는 것으로 확인되었다. 고 배율 이미지 도면 4b는 니켈 촉매 입자의 결정성 구조와 크기를 보여주는 것으로서, 대략 10 nm 이하의 입자들이 균일하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도면 4c는 XRD 회절패턴으로서, 입자의 결정면들이 금속 니켈 입자임을 확인할 수 있으며, 도면 4d는 시료에 대한 EDX 분석 결과로서, 관찰된 성분은 탄소와 니켈뿐이며, 탄소는 탄화체, 니켈은 탄화체 표면에 코팅된 입자임이 확인되었다.

상기와 같이 본 발명은 기존의 함침법 등 코팅방법들의 단점을 보완하며, 특히 탄화체를 지지체로 이용하는 경우 활성탄소의 형태를 사용하지 않고도 코팅 과정에서 촉매입자가 형성될 수 있는 비표면적을 넓혀 가면서, 그 위에 균일한 나노 크기를 갖는 촉매입자를 균일하면서도 고 밀도로 담지할 수 있는 특징을 갖는다.

이러한 촉매 고 담지 기술은 활성이 우수한 나노 크기의 촉매입자가 매우 균일하게 다량 코팅될 수 있기 때문에 수소 개질 반응과 같이 고 활성, 고 내피독성 촉매반응을 요구하는 반응에 매우 유리하게 적용될 수 있으며, 공정이 단순하고, 연속적으로 진행할 수 있어, 탄소 재질의 지지체를 이용한 촉매 담지 분야에서 매우 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

(1) : 탄화체 (2) : 기공
(3) : 촉매용액 (4) : 산화 나노촉매
(5) : 금속 나노촉매

Claims (31)

1. ⅰ) 촉매용액을 탄소 재질 담지체에 코팅하는 단계;
   ⅱ) 상기 촉매용액이 코팅된 탄소 재질 담지체를 산화 소성하는 단계;
   ⅲ) 상기 코팅 단계에서 상기 산화 소성 단계로 이어지는 일련의 단계가 수 차례 반복되는 단계; 및
   ⅳ) 상기 산화 소성된 탄소 재질 담지체를 환원하는 단계;
   를 포함하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 코팅 단계와 산화 소성 단계의 반복 횟수가 1~10회인 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 코팅 방식이 함침법(impregnation method)에 의하며, 함침 후 건조 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 담지체에 코팅되는 촉매가 나이트라이트 또는 클로라이드 계열의 촉매인 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 담지체에 코팅된 촉매가 산화 소성 단계에서 소성되면서, 기공 표면에 나노 크기의 산화 촉매 입자가 형성되는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 산화 소성된 담지체에 촉매용액을 재코팅하는 경우, 상기 촉매용액이 산화촉매 입자가 형성되지 않은 탄화체의 기공 표면에 선택적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 입자 크기 및 분포의 균일성 확보를 위하여, 상기 코팅 용액에 분산된 촉매가 0.01~0.1 M의 몰농도 범위에서 제어되는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 담지체가 셀룰로오스 탄화체인 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 셀룰로오스 탄화체가 케나프, 강아지풀, 헤네켄과 같은 셀룰로오스 섬유 재료를 수소가 포함된 아르곤 혼합가스 하에서 500~1000℃ 범위의 온도로 열처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
11. 제9항에 있어서, 산화 소성 과정에서 상기 셀룰로오스 탄화체 표면의 기공이 증가하여, 별도의 활성 과정 없이 탄화체의 비표면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 담지체 표면의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 산화 소성 단계의 소성온도가 350~450℃ 범위인 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
13. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화 소성 단계의 소성이 5~10분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
14. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 환원 단계의 환원온도가 500~700℃ 범위인 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
15. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 환원 단계의 환원이 산화촉매의 엉킴 현상을 방지하기 위하여 5℃/분 이내의 승온 속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노촉매의 고밀도 균일 담지방법.
    
16. ⅰ) 촉매용액을 탄소 재질 담지체에 코팅하는 단계, ⅱ) 상기 촉매용액이 코팅된 탄소 재질의 담지체를 산화 소성하는 단계, ⅲ) 상기 코팅 단계에서 상기 산화 소성 단계로 이어지는 일련의 단계가 수 차례 반복되는 단계, 및 ⅳ) 상기 산화 소성된 탄소 재질의 담지체를 환원하는 단계를 통하여 제조되는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
17. 삭제
18. 제16항에 있어서, 상기 코팅 단계와 산화 소성 단계의 반복 횟수가 1~10회인 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
19. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 코팅 방식이 함침법(impregnation method)에 의하며, 함침 후 건조 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
20. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 담지체에 코팅되는 촉매가 나이트라이트 또는 클로라이드 계열의 촉매인 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
21. 제16항 또는 제18항에 있어서,, 상기 탄소 재질의 담지체에 코팅된 촉매가 산화 소성 단계에서 소성되면서, 기공 표면에 나노 크기의 산화 촉매 입자가 형성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
22. 제21항에 있어서, 상기 산화 소성된 탄소 재질의 담지체에 촉매용액을 다시 코팅하는 경우, 상기 촉매용액이 산화촉매 입자가 형성되지 않은 탄화체의 기공 표면에 선택적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
23. 제16항 또는 제18항에 있어서, 입자 크기 및 분포의 균일성 확보를 위하여, 상기 코팅 용액에 분산된 촉매가 0.01~0.1 M의 몰농도 범위에서 제어되는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
24. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 담지체가 셀룰로오스 탄화체인 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
25. 제24항에 있어서, 상기 셀룰로오스 탄화체가 케나프, 강아지풀, 헤네켄과 같은 셀룰로오스 섬유 재료를 수소가 포함된 아르곤 혼합가스 하에서 500~1000℃ 범위의 온도로 열처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
26. 제24항에 있어서, 산화 소성 과정에서 상기 셀룰로오스 탄화체 표면의 기공이 증가하여, 별도의 활성 과정 없이 탄화체의 비표면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
27. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 탄소 재질의 담지체 표면에 10nm 이하의 입자 크기를 가지는 촉매입자들이 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
28. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 탄소 재질의 담지체 표면의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 산화 소성 단계의 소성온도가 350~450℃ 범위인 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
29. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 산화 소성 단계의 소성이 5~10분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
30. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 환원 단계의 환원온도가 500~700℃ 범위인 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.
    
31. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 환원 단계의 환원이 산화촉매의 엉킴 현상을 방지하기 위하여 5℃/분 이내의 승온 속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 균일 나노촉매 담지체.

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