KR101258507B1 - Mesoporous carbon sieves, preparation methods thereof, and processes of removing greenhouse gas by using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온실가스 흡착에 용이한 일정 기공크기를 가지는 메조포러스 탄소 흡착제의 제조방법과 메조포러스 물질의 용도에 관한 것이다. 상기 방법은 고체 상태의 메조포러스 실리카와 탄소 전구체를 혼합하여 탄소 전구체-실리카 복합체를 형성시켜 탄소화 과정을 거친 후 실리카를 에칭하여 메조포러스 탄소체를 제조하고 메탄, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 등의 온실가스 흡착에 이용하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing a mesoporous carbon adsorbent having a certain pore size that is easy for adsorption of greenhouse gases and the use of mesoporous material. The method is a mixture of solid mesoporous silica and a carbon precursor to form a carbon precursor-silica composite to undergo a carbonization process, and then etch the silica to produce mesoporous carbon bodies, methane, hydrogen fluorocarbons, perfluorocarbons, hex It is used for adsorption of greenhouse gas, such as sulfur fluoride, It is characterized by the above-mentioned.

Description

메조포러스 탄소체, 그 제조방법 및 이를 이용한 비 이산화탄소 계열 온실가스 제거방법{Mesoporous carbon sieves, preparation methods thereof, and processes of removing greenhouse gas by using the same}Mesoporous carbon sieves, preparation methods, and processes of removing greenhouse gas by using the same}

본 발명은 메조포러스 탄소체, 그 제조방법 및 이를 이용한 비 이산화탄소 계열 온실가스 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mesoporous carbon body, a method for producing the same and a method for removing non-carbon dioxide-based greenhouse gases using the same.

나노포러스 물질이란 일반적으로 유기 또는 무기의 기공구조를 가지는 물질로 기공 크기에 따라 마이크로포러스 물질(0.2-2 nm), 메조포러스 물질(2-50 nm), 매크로포러스 물질(50-1000 nm)로 구분할 수 있다. 이러한 나노포러스 물질은 용도에 따라 실리카물질, 탄소 물질 또는 탄소 하이브리드 물질로 구분되며 주로 화학반응이 중요한 역할을 하는 산업의 여러 분야에서 활용되고 있다. Nanoporous material is generally a material having organic or inorganic pore structure. Microporous material (0.2-2 nm), mesoporous material (2-50 nm) and macroporous material (50-1000 nm) depending on pore size Can be distinguished. These nanoporous materials are classified into silica materials, carbon materials, or carbon hybrid materials according to their use, and are mainly used in various fields of the industry in which chemical reactions play an important role.

나노기술이 융합된 다공성 나노포러스 합성 물질은 기존의 활성탄, 점토류(제올라이트 등) 등에 비해 일정한 기공크기, 넓은 비표면적, 높은 물리 화학적 안정성 등 많은 장점이 있어 표면은 기타 물질의 흡착에 용이하며 최근 환경오염 물질 제어에도 다양하게 응용될 수 있으나, 온실가스를 흡착하는데 이용되고 있지는 못하다.Porous nanoporous composite material fused with nanotechnology has many advantages, such as constant pore size, large specific surface area, and high physicochemical stability, compared to conventional activated carbon, clay (zeolite, etc.). It can be applied to various pollutant control, but it is not used to adsorb greenhouse gas.

이러한 온실가스 흡착 기술은 온실가스를 분해시키는 기술이 아니라 일종의 회수 개념으로서, 회수 기술 개발과 함께 수소불화탄소, 과불화탄소나 육불화황과 같이 현재까지 계속해서 사용되고 있는 가스의 생산량을 줄임으로써 기후 변화 대응에 기여할 수 있다.This greenhouse gas adsorption technology is not a technology that decomposes greenhouse gases, but a kind of recovery concept. Climate change by reducing the production of gas such as hydrogen fluorocarbons, perfluorocarbons, and sulfur hexafluoride, together with recovery technology development. Can contribute to the response.

현재까지 온실가스 흡착에 관한 연구는 메탄의 경우 활성탄 등 다양한 물질들이 개발되어 왔으나, 그럼에도 불구하고 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황을 흡착하는 물질에 대한 제조 및 제거 연구는 거의 이루어지지 못하고 있어 열분해 또는 촉매 반응이 아닌 흡착제 및 흡착공정 개발 연구도 필요한 실정이다.Until now, researches on adsorption of greenhouse gases have been developed in the case of methane, such as activated carbon. Nevertheless, research on the manufacture and removal of substances adsorbing hydrogen fluorocarbons, perfluorocarbons, and sulfur hexafluoride has been hardly conducted. Research into development of adsorbents and adsorption processes other than pyrolysis or catalysis is also required.

본 발명은 이를 해결하기 위하여, 온실가스 흡착에 용이한 일정한 기공크기를 가지는 탄소 흡착제를 제조하는 방법 및 그를 이용하여 제조된 메조포러스 탄소 흡착제 분말을 제공한다.In order to solve this problem, the present invention provides a method for producing a carbon adsorbent having a constant pore size that is easy for adsorption of greenhouse gases, and a mesoporous carbon adsorbent powder prepared using the same.

또한 본 발명은 온실가스인 메탄, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 흡착 제거에 본 발명에 따라 제조된 메조포러스 탄소체를 포함한 흡착제를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an adsorbent including mesoporous carbon body prepared according to the present invention for the adsorption and removal of greenhouse gases methane, hydrogen fluorocarbon, perfluorocarbon, sulfur hexafluoride.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 양이온 계면활성제, 실리카원, 방향족 탄화수소를 염기성 수용액에 분산시키고 나서, 소성하여 실리카 주형을 제조하는 단계; (b) 상기 실리카 주형 및 탄소 전구체를 혼합하고 숙성시키고 나서 탄소화하여 탄소화 실리카 물질을 제조하는 단계; (c) 상기 탄소화 실리카 물질을 산처리하는 단계를 포함하는 메조포러스 탄소체 제조방법이 개시된다.According to one aspect of the invention, (a) dispersing a cationic surfactant, a silica source, an aromatic hydrocarbon in a basic aqueous solution, and then calcining to prepare a silica template; (b) mixing, maturing and carbonizing the silica template and the carbon precursor to produce a carbonized silica material; Disclosed is a method for producing a mesoporous carbon body comprising the step of acidifying the carbonized silica material.

일 구현예에 따르면, 상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, C29H42NBr), 세틸피리디늄 브로마이드(CPBr) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고, 상기 실리카원은 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS), n-옥타세실트리메톡실란, 트리메톡시비닐실란(TMVS) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되며, 상기 방향족 탄화수소는 메시틸렌(mesitylene)를 사용할 수 있다.According to one embodiment, the cationic surfactant is selected from cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, C 29 H 42 NBr), cetylpyridinium bromide (CPBr) and mixtures thereof, and the silica source is tetraethyl orthosilicate ( TEOS), n-octacecyltrimethoxysilane, trimethoxyvinylsilane (TMVS) and mixtures thereof, and the aromatic hydrocarbon may be mesitylene.

바람직한 구현예에 따르면, 상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, C29H42NBr)이고, 상기 실리카원은 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)이며, 상기 방향족 탄화수소는 메시틸렌(mesitylene)을 사용하고, 상기 염기성 수용액은 NaOH 염기를 물에 용해하여 제조된다. According to a preferred embodiment, the cationic surfactant is cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, C 29 H 42 NBr), the silica source is tetraethyl orthosilicate (TEOS), and the aromatic hydrocarbon is mesitylene. In use, the basic aqueous solution is prepared by dissolving NaOH base in water.

더욱 바람직한 구현예에 따르면, 상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, C29H42NBr) 및 세틸피리디늄 브로마이드(CPBr)의 1 : 0.5-1.5 몰비의 혼합물이다. 또한, 상기 실리카원은 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) 및 n-옥타세실트리메톡실란의 1 : 0.5-1.5 몰비의 혼합물인 것이 바람직하다.According to a more preferred embodiment, the cationic surfactant is a mixture of 1: 0.5-1.5 molar ratio of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, C 29 H 42 NBr) and cetylpyridinium bromide (CPBr). In addition, the silica source is preferably a mixture of 1: 0.5-1.5 molar ratio of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and n-octacecyltrimethoxysilane.

이때, 상기 CTAB : TEOS : NaOH : 물의 몰비는 0.1 : 0.8-1 : 0.05-0.15 : 80-120이고, 상기 CTAB 주입량을 기준으로 상기 메시틸렌은 1 : 0.05-3 몰비로 사용하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, the molar ratio of CTAB: TEOS: NaOH: water is 0.1: 0.8-1: 0.05-0.15: 80-120, and it is more preferable to use the mesitylene in a molar ratio of 1: 0.05-3 based on the amount of CTAB injected. .

다른 구현예에 있어서, 상기 실리카 주형 및 상기 탄소 전구체는 1 : 0.8-1.2의 중량비로 혼합할 수 있다.In another embodiment, the silica template and the carbon precursor may be mixed in a weight ratio of 1: 0.8-1.2.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체는 레조시놀, 포름알데히드 및 탄산염의 분산액일 수 있다.In another embodiment, the carbon precursor may be a dispersion of resorcinol, formaldehyde and carbonate.

바람직한 구현예에 있어서, 상기 탄산염은 탄산나트륨이고, 상기 분산액은 레조시놀, 포름알데히드, 탄산염 및 물이 1 : 1.5-2.5 : 0.01-0.05 몰비로 혼합된 혼합액이다.In a preferred embodiment, the carbonate is sodium carbonate and the dispersion is a mixture of resorcinol, formaldehyde, carbonate and water in a 1: 1.5-2.5: 0.01-0.05 molar ratio.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 숙성은 80-100 ℃에서 1-5 일 동안 수행되고, 상기 탄소화 과정은 비활성 기체 분위기 하에서 800-1,000 ℃에서 1-5 시간 동안 유지시켜 수행된다.In another embodiment, the aging is carried out at 80-100 ° C. for 1-5 days, and the carbonization process is carried out by holding at 800-1,000 ° C. for 1-5 hours under an inert gas atmosphere.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 산처리는 40-60%의 불산 수용액으로 10-15 시간 동안 수행된다.In another embodiment, the acid treatment is carried out with 40-60% hydrofluoric acid aqueous solution for 10-15 hours.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 여러 구현예에 따라서 제조된 메조포러스 탄소체가 개시된다.According to another aspect of the present invention, mesoporous carbon bodies prepared according to various embodiments of the present invention are disclosed.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 여러 구현예에 따라서 제조된 메조포러스 탄소체를 포함한 기체 제거용 흡착제가 개시되며, 특히 상기 기체는 메탄, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 및 이들 2종 이상의 혼합물 중에서 선택된다.According to another aspect of the invention, there is disclosed an adsorbent for gas removal comprising mesoporous carbon bodies prepared according to various embodiments of the invention, in particular the gas is methane, hydrofluorocarbons, perfluorocarbons, sulfur hexafluoride and It is selected from these 2 or more types of mixtures.

다른 구현예에 따르면, 메조포러스 탄소 흡착제의 제조방법과 기 흡착제로 이산화탄소를 제외한 나머지 온실가스를 흡착하기 위한 것으로서, 일정한 기공크기를 가지는 고체 상태의 메조포러스 실리카와 탄소 전구체를 혼합하여 탄소 전구체-실리카 복합체를 형성시켜 탄소화 과정을 거친 후 실리카를 에칭하여 메조포러스 탄소체를 제조하고, 이를 메탄, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 등의 온실가스 흡착에 적합한 기공 크기를 용이하게 제어할 수 있다.According to another embodiment, a method for preparing a mesoporous carbon adsorbent and a gas adsorbent for adsorbing the remaining greenhouse gases other than carbon dioxide, by mixing a mesoporous silica and a carbon precursor in a solid state having a predetermined pore size, the carbon precursor-silica After forming a composite and undergoing carbonization process, silica can be etched to produce mesoporous carbon bodies, which can easily control the pore size suitable for adsorption of greenhouse gases such as methane, hydrogen fluorocarbon, perfluorocarbon, and sulfur hexafluoride. have.

또 다른 구현예에 따르면, 메조포러스 실리카 분말을 사용하여 메조포러스 탄소를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 일정한 메조포러스 실리카에 첨가물의 제조에 사용되어진 메조포러스 실리카의 일정한 기공 크기를 그대로 메조포러스 탄소의 기공을 유지시키는 특징을 가지며, 메조포러스 탄소제조 방법은 다음과 같다.According to another embodiment, the present invention relates to a method for producing mesoporous carbon using mesoporous silica powder, wherein the pore of mesoporous carbon is used without changing the constant pore size of mesoporous silica used for the preparation of additives to the constant mesoporous silica. It is characterized by maintaining the, mesoporous carbon production method is as follows.

본 발명의 메조포러스 탄소 제조 방법에 따르면, 기 제조된 메조포러스 실리카 분말을 이용함으로써, 구조적으로 안정한 벽체와 크기가 일정한 기공크기를 가지는 메조포러스 탄소를 얻을 수 있다. 또한, 실리카 제조 단계에서 기공크기와 기공벽 두께 제어하기 위해 고가의 계면활성제의 종류를 변경하지 않고 저렴하면서 분자량이 작은 방향족 탄화수소의 농도 조절을 통해 제조하기 때문에 타 방법에 비해 제조 비용이 저렴하고, 기공조절이 용이하다. According to the mesoporous carbon production method of the present invention, by using the prepared mesoporous silica powder, it is possible to obtain a mesoporous carbon having a structurally stable wall and a pore size having a constant size. In addition, in order to control the pore size and the pore wall thickness in the silica manufacturing step, the production cost is lower than other methods because it is prepared by controlling the concentration of an inexpensive and small molecular weight aromatic hydrocarbon without changing the type of expensive surfactant, Pore control is easy.

일정한 기공을 가지고, 소수성 표면을 가지는 메조포러스 탄소는 비극성의 온실가스 물질을 쉽게 표면반응으로 유도할 수 있어 크기가 상이한 온실가스 물질을 선택적으로 흡착하는데 유리하며, 흡착공정에 도입시 다양한 가스가 혼합되어있는 배기가스 중에 온실가스를 회수하는데 효과적이다.Mesoporous carbon, which has a constant pore and hydrophobic surface, can easily induce nonpolar greenhouse gas materials by surface reaction, which is advantageous for selective adsorption of greenhouse gas materials of different sizes. It is effective for recovering greenhouse gas from the exhaust gas.

도 1은 본 발명의 제조예에서 제조된 메조포러스 탄소에 대한 BET 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에서 실시된 온실가스 제거를 위한 시스템에 대한 그림이다.1 is a graph showing the BET measurement results for the mesoporous carbon prepared in Preparation Example of the present invention.
2 is a diagram of a system for removing greenhouse gases carried out in Experimental Example 2 of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.

메조포러스 실리카 형성이 다공성을 형성하는 지지체로 세틸트리메틸암모늄 브롬화물(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)을 사용하였는데 이때 CTAB의 탄소수가 12-29 범위 내의 것을 사용하였으며, 일정 기공 크기를 유지할 수 있는 탄소수의 CTAB의 사용을 결정하고 나면, 기공크기는 분자량이 작은 방향족 탄화수소를 사용하였으며 CTAB와의 비가 1:0.1-1:2로 주입하여 조절하도록 한다.Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was used as a support for the formation of mesoporous silica in porosity. After deciding on the use, the pore size used aromatic hydrocarbons of low molecular weight and the ratio of CTAB to 1: 0.1-1: 2 was adjusted.

방향족 탄화수소의 투입량이 증가할수록 기공의 크기는 커지며, 하기 제조예에서 사용한 메시틸렌을 사용할 경우 주입량 1 몰당 약 8 nm 증가하였는데 이는 사용한 계면활성제의 탄소수가 29로 클 경우에 그러하며, 계면활성제의 탄소수가 작을 경우 크기 증가는 더 적게 나타남을 확인하였다.As the amount of aromatic hydrocarbon is increased, the pore size increases, and when the mesitylene used in the following preparation example is used, the pore size increases by about 8 nm per mole of injection, which is the case when the carbon number of the used surfactant is 29, and the carbon number of the surfactant is increased. When the size is small, the increase is smaller.

상기의 메조포러스 실리카와 탄소 전구체와 혼합하여 3일 이상 85 ℃에서 숙성시키고, 비활성 분위기에서 850 ℃에서 3 시간 이상 열처리하는 단계를 거쳐 실리카-탄소 복합체를 형성시킨다. 온도와 시간은 실리카-탄소 복합체가 충분히 탄소화 시키는 과정에 있어 중요하지만 상기한 시간을 명확히 따를 필요는 없으며, 다만 상기한 시간과 온도 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.The mesoporous silica is mixed with the carbon precursor and aged at 85 ° C. for at least 3 days, and heat-treated at 850 ° C. for 3 hours in an inert atmosphere to form a silica-carbon composite. Temperature and time are important in the process of sufficiently carbonizing the silica-carbon composite, but it is not necessary to follow the above time clearly, but it is preferable to keep the above time and temperature.

메조포러스 실리카에 첨가하는 탄소 전구체의 양은 0.01-2배의 무게비로 첨가하는 것이 바람직하며, 특히 0.2-1배 이내의 범위가 더욱 바람직하다. 실리카의 양이 위 범위를 벗어나 지나치게 많아 질 경우 반응하지 않는 실리카가 잔존하게 되며, 탄소의 양이 위 범위를 벗어나 지나치게 많아지면 반응 후 잔존하는 탄소의 양으로 인해 일정한 기공을 가지는 메조포러스 탄소를 얻을 수 없게 된다.The amount of the carbon precursor added to mesoporous silica is preferably added in a weight ratio of 0.01-2 times, and more preferably within a range of 0.2-1 times. If the amount of silica is too high out of the above range, the unreacted silica remains. If the amount of carbon is too high out of the above range, mesoporous carbon having a certain pore is obtained due to the amount of carbon remaining after the reaction. It becomes impossible.

탄소 전구체는 레조시놀(Resorcinol)과 포름알데히드(Formaldehyde)의 혼합물을 사용하였으며 레조시놀과 포름알데히드의 혼합비는 1 : 2로 하는 것이 바람직하다. 탄소 전구체와 메조포러스 실리카를 혼합할 때 반응 촉매로 탄산나트륨(sodium carbonate)를 사용할 수 있는데 반응 pH를 일정하게 유지시켜 주는 버퍼의 역할과 실리카와 탄소의 결합력을 증대시켜주는 역할로 탄산나트륨 대신 수산화나트륨 등의 알칼리 시약을 사용할 수 있으나 적절한 pH를 조정하기에는 탄산나트륨의 바람직하다.As the carbon precursor, a mixture of resorcinol and formaldehyde was used, and the mixing ratio of resorcinol and formaldehyde is preferably 1: 2. Sodium carbonate can be used as a reaction catalyst when the carbon precursor and mesoporous silica are mixed.It serves as a buffer to keep the reaction pH constant and to increase the bond between silica and carbon. Alkali reagents may be used but sodium carbonate is preferred to adjust the appropriate pH.

소성 후의 탄소-실리카 조성을 갖는 검은 색의 시료를 불산 수용액 속에 두어 실리카를 완전히 제거하였으며, 과량의 증류수를 이용하여 여과하고 세척하였으며, 건조하여 메조포러스 탄소를 제조하였다. 제조된 메조포러스 탄소를 온실가스 제거에 이용해보기 위해 도2와 같은 간단한 시스템을 이용해 가스크로마토그래피로 분석하였다.
After firing, a black sample having a carbon-silica composition was placed in hydrofluoric acid solution to completely remove silica, filtered and washed with excess distilled water, and dried to prepare mesoporous carbon. The prepared mesoporous carbon was analyzed by gas chromatography using a simple system as shown in FIG.

이하 본 발명은 다음 실시 예를 제시하나, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에 다양한 변경이 가능하므로 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention is set forth in the following examples, but various modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

실리카 주형은 양이온 계면활성제인(cetyltrimethylammoniumbromide, CTAB, C29H42NBr)을 구조유도체로 사용하였으며, 실리카원으로 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethylorthosilicate, TEOS)를 사용하였다. 제조에 사용되어진 합성물의 반응 몰비는 TEOS : CTAB : NaOH : H2O = 0.1 : 0.9 : 0.1 : 100이다. 기공조절을 위한 물질로 메시틸렌(mesitylene)을 사용하였으며, CTAB 주입량 기준으로 1 : 0.1, 1 : 1, 1 : 2로 변경하면서 주입하였다. 도 1은 메시틸렌의 양을 0.1몰 주입한 경우의 세공크기를 나타낸 것이다.As a silica template, a cationic surfactant (cetyltrimethylammoniumbromide, CTAB, C 29 H 42 NBr) was used as a structural derivative, and tetraethyl orthosilicate (TEOS) was used as a silica source. The reaction molar ratio of the composite used in the preparation is TEOS: CTAB: NaOH: H 2 O = 0.1: 0.9: 0.1: 100. Mesitylene was used as a material for pore control, and was injected with a change of 1: 0.1, 1: 1, 1: 2 based on CTAB injection amount. 1 shows the pore size when 0.1 mol of mesitylene is injected.

제조된 메조포러스 실리카와 탄소 전구체는 1 : 1로 혼합하였으며, 탄소 전구체의 반응 몰비는 레조시놀 : 포름알데히드 : Na2CO3 : H2O = 1 : 2 : 0.02 : 5.62로 하였고, 혼합 후 85 ℃에서 3일 동안 숙성시키고 회화로를 이용하여 비활성 기체 분위기 하에서 850 ℃에서 3 시간 동안 유지하면서 탄소화 과정을 거쳤다.The prepared mesoporous silica and the carbon precursor was mixed in a 1: 1, and the reaction molar ratio of the carbon precursor was set to resorcinol: formaldehyde: Na 2 CO 3 : H 2 O = 1: 2: 0.02: 5.62, and after mixing It was aged for 3 days at 85 ° C. and subjected to a carbonization process using an incinerator for 3 hours at 850 ° C. under an inert gas atmosphere.

탄소화된 탄소-실리카 조성을 갖는 검은 색의 시료를 12 시간 동안 48％ 불산 수용액 속에 두어 실리카를 완전히 제거하였고 과량의 증류수를 이용하여 여과하고 세척하였으며, 약 70 ℃서 건조하여 메조포러스 탄소체를 수득하였다. A black sample having a carbonized carbon-silica composition was placed in 48% hydrofluoric acid solution for 12 hours to completely remove silica, filtered and washed with excess distilled water, and dried at about 70 ° C. to obtain mesoporous carbon bodies. It was.

실시예Example 2 2

(1) 양이온 계면활성제로서 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, C29H42NBr) 및 세틸피리디늄 브로마이드(CPBr)의 몰비 1 : 1 혼합물을 사용한 점, 및 (2) 실리카원으로 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) 및 n-옥타세실트리메톡실란 몰비 1 : 1 혼합물을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 양의 양이온 계면활성제 및 실리카원을 사용했다는 점을 포함해서 실시예 1에 준하는 방식으로 실험을 진행하여 메조포러스 탄소체를 수득하였다.(1) a molar ratio 1: 1 mixture of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, C 29 H 42 NBr) and cetylpyridinium bromide (CPBr) as cationic surfactant, and (2) tetraethyl orthosilicate as silica source Example 1 except that the same amount of cationic surfactant and silica source as in Example 1 were used, except that a (TEOS) and n-octaceyltrimethoxysilane molar ratio 1: 1 mixture was used. The experiment was carried out in the manner to obtain a mesoporous carbon body.

비교예Comparative example 1 One

실리카원으로서 n-옥타세실트리메톡실란을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 준하는 방식으로 실험을 진행하여 메조포러스 탄소체를 수득하였다.The mesoporous carbon was obtained by carrying out experiments in the same manner as in Example 1 except that n-octaceyltrimethoxysilane was used as the silica source.

실험예Experimental Example 1 One

위 실시예 1-2 및 비교예 1에서 제조된 메조포러스 탄소의 기공물성을 평가하기 위해서 질소 흡탈착 실험을 수행하였다. 질소 흡탈착 실험은 Micromeritics ASAP 2020 장비를 이용하여 수행하였으며, 도 1에 기공분포도를 나타내었다.In order to evaluate the pore properties of the mesoporous carbon prepared in Example 1-2 and Comparative Example 1, a nitrogen adsorption and desorption experiment was performed. Nitrogen adsorption and desorption experiment was performed using a Micromeritics ASAP 2020 equipment, the pore distribution is shown in FIG.

실험예Experimental Example 2 2

위 실시예 1-2 및 비교예 1에서 제조된 메조포러스 탄소를 이용하여 온실가스 중 메탄, 불화탄소, 육불화황의 흡착을 실시하였다. 도 2는 메조포러스 탄소를 이용해 온실가스를 제거하는 반응기를 나타낸 것이다. 반응기는 U형 관을 사용하였으며, 온실가스의 주입농도는 3,000 ppm을 연속적으로 주입시켰고, 흡착제의 양은 0.25 g, 온실가스는 혼합 것이 아닌 각각 주입하여 실험하였다.Adsorption of methane, carbon fluoride and sulfur hexafluoride was carried out in greenhouse gases using the mesoporous carbon prepared in Examples 1-2 and Comparative Example 1. Figure 2 shows a reactor for removing greenhouse gases using mesoporous carbon. The reactor used a U-type tube, and the concentration of greenhouse gas was continuously injected with 3,000 ppm, the amount of adsorbent was 0.25 g, and the greenhouse gas was not mixed but was tested.

실시예 1의 경우에 메탄과 불화탄소의 흡착 실험 결과 온실가스의 흡착량(흡착제 g당 온실가스 mmol)은 메탄은 0.329 mmol/g, 불화탄소는 0.018 mmol/g, 육불화황은 0.011 mmol/g임을 확인하였다. 이에 비해서 실시예 2의 경우 메탄, 불화탄소, 육불화황의 흡착량이 실시예 1에 비하여 13%, 22%, 34% 향상됨을 확인하였다. 반면, 비교예 1의 경우에는 메탄, 불화탄소, 육불화황의 흡착량이 실시예 1에 비하여 42%, 38%, 29% 저하됨을 확인하였다.In the case of Example 1 as a result of adsorption experiment of methane and carbon fluoride, the adsorption amount of greenhouse gas (mmol of greenhouse gas per sorbent) was 0.329 mmol / g for methane, 0.018 mmol / g for carbon fluoride, and 0.011 mmol / g for sulfur hexafluoride. It was confirmed that. In contrast, in Example 2, it was confirmed that the adsorption amount of methane, carbon fluoride, and sulfur hexafluoride was improved by 13%, 22%, and 34% compared to Example 1. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, the adsorption amount of methane, carbon fluoride, sulfur hexafluoride was confirmed to be 42%, 38%, 29% lower than in Example 1.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 양이온 계면활성제, 실리카원, 방향족 탄화수소를 염기성 수용액에 분산시키고 나서, 소성하여 실리카 주형을 제조하는 단계, (b) 상기 실리카 주형 및 탄소 전구체를 혼합하고 숙성시키고 나서 탄소화하여 탄소화 실리카 물질을 제조하는 단계, (c) 상기 탄소화 실리카 물질을 산처리하는 단계를 포함하는 메조포러스 탄소체 제조방법으로서;
상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, C29H42NBr) 및 세틸피리디늄 브로마이드(CPBr)의 1 : 0.5-1.5 몰비의 혼합물이고, 상기 실리카원은 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) 및 n-옥타세실트리메톡실란의 1 : 0.5-1.5 몰비의 혼합물이며, 상기 방향족 탄화수소는 메시틸렌(mesitylene)을 사용하고, 상기 염기성 수용액은 NaOH 염기를 물에 용해하여 제조되며;
상기 CTAB : TEOS : NaOH : 물의 몰비는 0.1 : 0.8-1 : 0.05-0.15 : 80-120이고, 상기 CTAB 주입량을 기준으로 상기 메시틸렌은 1 : 0.05-3 몰비로 사용하는 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.(a) dispersing a cationic surfactant, a silica source, and an aromatic hydrocarbon in a basic aqueous solution, followed by calcining to prepare a silica mold, (b) mixing and aging the silica template and a carbon precursor, and carbonizing the carbonized silica A method of producing a mesoporous carbon body comprising the step of preparing a material, and (c) acid treating the carbonized silica material;
The cationic surfactant is a mixture of 1: 0.5-1.5 molar ratio of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, C29H42NBr) and cetylpyridinium bromide (CPBr), and the silica source is tetraethyl orthosilicate (TEOS) and n-octaceyl A mixture of 1: 0.5-1.5 molar ratio of trimethoxysilane, wherein the aromatic hydrocarbon is made of mesitylene, and the basic aqueous solution is prepared by dissolving NaOH base in water;
The molar ratio of CTAB: TEOS: NaOH: water is 0.1: 0.8-1: 0.05-0.15: 80-120, and the mesoprene is characterized in that the mesitylene is used in a molar ratio of 1: 0.05-3 based on the CTAB injection amount. Carbon body manufacturing method. 제5항에 있어서, 상기 실리카 주형 및 상기 탄소 전구체는 1 : 0.8-1.2의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.The method of claim 5, wherein the silica template and the carbon precursor are mixed in a weight ratio of 1: 0.8-1.2. 제6항에 있어서, 상기 탄소 전구체는 레조시놀, 포름알데히드 및 탄산염의 분산액인 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.The method of claim 6, wherein the carbon precursor is a dispersion of resorcinol, formaldehyde and carbonate. 제7항에 있어서, 상기 탄산염은 탄산나트륨이고, 상기 분산액은 레조시놀, 포름알데히드, 탄산염 및 물이 1 : 1.5-2.5 : 0.01-0.05 몰비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.The method according to claim 7, wherein the carbonate is sodium carbonate, and the dispersion is mesoporous carbon body manufacturing method characterized in that the resorcinol, formaldehyde, carbonate and water is mixed in a molar ratio of 1: 1.5-2.5: 0.01-0.05. . 제8항에 있어서, 상기 숙성은 80-100 ℃에서 1-5 일 동안 수행되고, 상기 탄소화 과정은 비활성 기체 분위기 하에서 800-1,000 ℃에서 1-5 시간 동안 유지시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.The meso according to claim 8, wherein the aging is carried out at 80-100 ° C. for 1-5 days, and the carbonization process is carried out by holding at 800-1,000 ° C. for 1-5 hours under an inert gas atmosphere. Method for producing porous carbon body. 제9항에 있어서, 상기 산처리는 40-60%의 불산 수용액으로 10-15 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 메조포러스 탄소체 제조방법.The method of claim 9, wherein the acid treatment is a method for producing mesoporous carbon sieve, characterized in that performed for 10-15 hours with 40-60% hydrofluoric acid aqueous solution. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따라서 제조된 메조포러스 탄소체.Mesoporous carbon body prepared according to any one of claims 5 to 9. 삭제delete 제11항에 따른 메조포러스 탄소체를 포함한 기체 제거용 흡착제로서, 상기 기체는 메탄, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 및 이들 2종 이상의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기체 제거용 흡착제.A gas removal adsorbent comprising a mesoporous carbon body according to claim 11, wherein the gas is selected from methane, hydrogen fluorocarbon, perfluorocarbon, sulfur hexafluoride, and a mixture of two or more thereof. 삭제delete
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