KR101858011B1 - Manufacturing method of nitrogen-doped activated carbon - Google Patents

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노광철
장수진
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한국세라믹기술원
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Abstract

The present invention provides a method for manufacturing nitrogen-doped activated carbon, comprising the steps of: preparing a metallic activation reactor having an internal surface coated with AIN; carbonizing a carbonaceous material under an inert atmosphere; inputting the carbonized carbonaceous material, an alkali source and a nitrogen source into the activation reactor and activating a nitrogen doping operation under the inert atmosphere; and neutralizing and cleaning the nitrogen doping activated carbonaceous material by an acid. The present invention performs the nitrogen doping and the activation process at the same time to simplify processes; performs the nitrogen doping and the activation process by using the activation reactor having corrosion resistance against alkali and heat resistance against high temperature to prevent a metal component like Ni, which is a material of the activation reactor, from getting out toward an internal surface of the reactor in the activation process; and prevents the metal component from being adsorbed in the nitrogen doping activated carbonaceous material to manufacture the nitrogen-doped activated carbon which has low content of impurities, is able to show high capacity and has excellent electrical properties.

Description

질소 도핑 활성탄의 제조방법{Manufacturing method of nitrogen-doped activated carbon}[0001] The present invention relates to a method for producing nitrogen-doped activated carbon,

본 발명은 질소 도핑 활성탄의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질소 도핑과 활성화 처리가 동시에 이루어짐으로써 공정이 단순화 되고, 알칼리 내식성과 고온에 대한 내열성을 갖는 활성화 반응기를 이용하여 질소 도핑과 활성화 처리를 동시에 수행함으로써 활성화 처리 과정에서 활성화 반응기의 재질인 Ni과 같은 금속 성분이 반응기 내부면 쪽으로 빠져 나오지 않게 되고 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재에 흡착되지 않음으로써 불순물의 함유량이 적고 높은 용량 발현이 가능하며 전기적 특성이 우수한 질소 도핑 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing nitrogen-doped activated carbon, and more particularly, to a method for producing nitrogen-doped activated carbon, which comprises the steps of simultaneously performing nitrogen doping and activation treatment, simplifying the process, The metal component such as Ni, which is the material of the activation reactor, does not escape to the inner surface of the reactor during the activation process and is not adsorbed to the carbon material activated by the nitrogen doping, so that the content of the impurities is low and the capacity is high. To a method for producing nitrogen-doped activated carbon having excellent electrical characteristics.

일반적으로 울트라커패시터(Ultracapacitor)는 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 또는 슈퍼커패시터(Supercapacitor)라고도 일컬어지며, 이는 전극 및 도전체와, 그것에 함침된 전해질 용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용하는 것으로, 충전/방전 동작의 반복으로 인한 열화가 매우 작아 보수가 필요없는 소자이다. 이에 따라 울트라커패시터는 각종 전기ㆍ전자기기의 IC(integrated circuit) 백업을 하는 형태로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 그 용도가 확대되어 장난감, 태양열 에너지 저장, HEV(hybrid electric vehicle) 전원 등에까지 폭넓게 응용되고 있다.In general, an ultracapacitor is also referred to as an electric double layer capacitor (EDLC) or a supercapacitor, which is formed by a pair of electrodes and a conductor, each having a different sign at the interface between the electrode and the conductor, (Electric double layer) of the charge / discharge operation is used, and the deterioration due to the repetition of the charging / discharging operation is very small, so that the device is not required to be repaired. Accordingly, ultracapacitors are mainly used for IC (integrated circuit) backup of various electric and electronic devices. Recently, they have been widely used for toys, solar energy storage, HEV (hybrid electric vehicle) have.

이와 같은 울트라커패시터는 일반적으로 전해액이 함침된 양극 및 음극의 두 전극과, 이러한 두 전극 사이에 개재되어 이온(ion) 전도만 가능케 하고 단락 방지를 위한 다공성 재질의 분리막(separator)과, 전해액의 누액을 방지하고 단락을 방지하기 위한 가스켓(gasket)과, 그리고 이들을 포장하는 케이스를 포함한다. Such an ultracapacitor generally comprises two electrodes of a positive electrode and a negative electrode impregnated with an electrolytic solution, a separator of a porous material interposed between the two electrodes to allow only ion conduction and to prevent a short circuit, A gasket for preventing short-circuiting, and a case for packaging them.

이러한 구조를 갖는 울트라커패시터의 성능은 전극활물질, 전해액 등에 의하여 결정되며, 특히 축전용량 등 주요성능은 전극활물질에 의하여 대부분 결정된다. 이러한 전극활물질로는 활성탄이 주로 사용되고 있으며, 상용제품의 전극 기준으로 비축전용량은 최고 19.3 F/cc 정도로 알려져 있다. 일반적으로 울트라커패시터의 전극활물질로 사용되는 활성탄은 비표면적 1500㎡/g 이상의 고비표면적 활성탄이 사용되고 있다. The performance of the ultracapacitor having such a structure is determined by the electrode active material, the electrolyte, etc. In particular, the major performance such as the capacitance is largely determined by the electrode active material. Activated carbon is mainly used as the electrode active material, and the non-storage capacity based on the electrode of commercial products is known to be about 19.3 F / cc. In general, activated carbon used as an electrode active material of an ultracapacitor is a high specific surface area activated carbon having a specific surface area of 1500 m 2 / g or more.

활성탄을 제조하기 위하여 종래에는 활성화 반응기로 니켈 반응기를 제작하여 사용해왔다. 그러나, 알칼리 활성화 과정 동안 니켈 반응기의 부식성이 커서 활성탄에 니켈이 검출되는 일이 발생하여 문제가 될 수 있다. Conventionally, a nickel reactor has been used as an activation reactor to produce activated carbon. However, since the corrosiveness of the nickel reactor is large during the alkali activation process, nickel may be detected on the activated carbon, which may be a problem.

대한민국 특허등록번호 제10-1591264호Korean Patent Registration No. 10-1591264

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 질소 도핑과 활성화 처리가 동시에 이루어짐으로써 공정이 단순화 되고, 알칼리 내식성과 고온에 대한 내열성을 갖는 활성화 반응기를 이용하여 질소 도핑과 활성화 처리를 동시에 수행함으로써 활성화 처리 과정에서 활성화 반응기의 재질인 Ni과 같은 금속 성분이 반응기 내부면 쪽으로 빠져 나오지 않게 되고 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재에 흡착되지 않음으로써 불순물의 함유량이 적고 높은 용량 발현이 가능하며 전기적 특성이 우수한 질소 도핑 활성탄을 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to simplify the process by simultaneously performing nitrogen doping and activation treatment and simultaneously performing nitrogen doping and activation treatment using an activation reactor having alkali resistance and high temperature resistance, A metal component such as Ni, which is a material of the reactor, does not escape to the inner surface of the reactor and is not adsorbed to the carbon material subjected to the nitrogen doping activation treatment. Thus, the nitrogen doping activated carbon having a low content of impurities and capable of high capacity expression and excellent electrical characteristics To provide a way to do that.

본 발명은, 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계와, 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계와, 탄화 처리된 탄소재, 알칼리 및 질소 소스를 상기 활성화 반응기의 내부에 장입하고 비활성 분위기에서 질소 도핑 활성화 처리하는 단계 및 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 산(acid)으로 중화 처리하고 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a method of manufacturing a carbon nanotube, comprising the steps of preparing an activation reactor of a metal material whose inner surface is coated with AlN, carbonizing the carbon material in an inert atmosphere, and carbonizing the carbonized carbon material, And performing a nitrogen doping activation treatment in an inert atmosphere, and neutralizing the carbonaceous material subjected to the nitrogen doping activation treatment with an acid and cleaning the carbonaceous material.

상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 1: x : y (여기서, 2≤x≤6, 0.2≤y≤0.6)의 중량비로 상기 활성화 반응기에 장입하는 것이 바람직하다.It is preferable that the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source are charged into the activation reactor at a weight ratio of 1: x: y (where 2? X? 6, 0.2? Y? 0.6).

상기 질소 도핑 활성탄에 질소가 0.1∼2.0 원자% 함유되게 하는 것이 바람직하다.The nitrogen-doped activated carbon preferably contains nitrogen in an amount of 0.1 to 2.0 at%.

상기 질소 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포크산틴(hypoxanthine), 산틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen source may be selected from the group consisting of polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melamine, urea, purine, adenine, guanine at least one substance selected from the group consisting of guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine and caffeine.

상기 알칼리는 수산화칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The alkali may include at least one material selected from the group consisting of potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH).

상기 질소 도핑 활성화 처리하는 단계는, 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 상기 활성화 반응기 내에 장입하는 단계와, 상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 비활성 기체를 주입하는 단계와, 상기 활성화 반응기 내의 온도를 700∼950℃의 온도까지 승온하여 질소 도핑과 활성화 처리가 이루어지는 단계 및 상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of activating the nitrogen doping comprises the steps of charging the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source into the activation reactor, injecting an inert gas through the inlet of the activation reactor, The temperature in the reactor is raised to a temperature of 700 to 950 캜 to perform nitrogen doping and activation treatment, and cooling the activation reactor to obtain a carbon material subjected to nitrogen doping activation treatment.

상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 주입된 비활성 기체는 배출구를 통해 배출되게 하고, 상기 배출구는 에탄올이 담긴 배출조에 연결되게 하며, 상기 비활성 기체가 상기 배출조에 담긴 에탄올로 배출되게 하여 외부 공기 중으로 직접적으로 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. The inert gas injected through the inlet of the activation reactor is discharged through an outlet, the outlet is connected to a discharge vessel containing ethanol, and the inert gas is discharged to ethanol contained in the discharge vessel to be discharged directly into the outside air .

상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계는, 상기 활성화 반응기를 냉각하다가 에탄올의 끓는점보다 높은 80∼150℃의 온도에서 상기 활성화 반응기 내부로 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 샤워시켜 주는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 에탄올 증기는 상기 배출구를 통해 액체가 담긴 상기 배출조로 배출되게 하는 것이 바람직하다.The step of cooling the activation reactor to obtain a carbon material subjected to the nitrogen doping activation treatment comprises cooling the activation reactor and introducing ethanol into the activation reactor at a temperature higher than the boiling point of ethanol at a temperature of 80 to 150 ° C, A step of allowing the carbon material subjected to the doping activation treatment to be showered, and the ethanol vapor is discharged through the discharge port to the discharge vessel containing the liquid.

상기 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계는, 상기 활성화 반응기의 내부면이 될 금속 재질 기판에 AlN을 코팅하는 단계와, 상기 AlN이 코팅된 금속 재질 기판을 원하는 형태의 활성화 반응기로 성형하는 단계 및 성형된 상기 활성화 반응기에 비활성 기체가 유입되는 유입구와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구를 설치하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 성형한다.The step of preparing an activation reactor of a metal material having the inner surface coated with AlN may include the steps of: coating AlN on a metal substrate to be an inner surface of the activation reactor; Forming an activation reactor, and providing an inlet through which the inert gas is introduced into the activated reactor and an outlet through which the inert gas is discharged, wherein the AlN-coated portion forms an inner surface of the activation reactor .

상기 AlN은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법으로 1∼200㎛의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.The AlN is preferably coated to a thickness of 1 to 200 탆 by a PVD (Physical Vapor Deposition) method.

상기 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계는, C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 탄소재를 400∼900℃의 온도에서 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계를 포함할 수 있다.The step of carbonizing the carbonaceous material in an inert atmosphere may include a step of carbonizing the carbonaceous material containing C, H and O as constituent components in an inert atmosphere at a temperature of 400 to 900 占 폚.

C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 상기 탄소재는 피치(Pitch), 코크스(Cokes), 야자각, 클로렐라, 밀대, 옥수수대 및 톱밥으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The carbon material comprising C, H and O as a constituent may include at least one material selected from the group consisting of Pitch, Cokes, Coconut, Chlorella, Bottom, Cornstalk and Sawdust.

상기 금속은 니켈(Ni) 또는 스테인레스 스틸(Stainless steel)을 포함할 수 있다.The metal may include nickel (Ni) or stainless steel.

본 발명에 의하면, 알칼리 내식성과 고온에 대한 내열성을 갖는 활성화 반응기를 이용하여 질소 도핑과 활성화 처리를 동시에 수행함으로써 활성화 처리 과정에서 활성화 반응기의 재질인 Ni과 같은 금속 성분이 반응기 내부면쪽으로 빠져 나오지 않게 되고 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재에 흡착되지 않게 됨으로써 불순물의 함유량이 적고 높은 용량 발현이 가능하며 전기적 특성이 우수한 질소 도핑 활성탄을 제조할 수 있다. 상기 활성화 반응기의 내부면은 AlN으로 코팅되어 있으므로, 내부식성과 내열성을 향상시킬 수 있고, 알칼리를 이용한 활성화 처리 과정에서 부식 등을 억제하여 활성화 반응기의 재질인 금속이 내부면 쪽으로 빠져나오지 않게 할 수 있다. According to the present invention, nitrogen doping and activation treatment are simultaneously performed using an activation reactor having alkali resistance and high temperature resistance, so that a metal component such as Ni, which is the material of the activation reactor, does not escape toward the inner surface of the reactor And is not adsorbed on the carbon material subjected to the nitrogen doping activation treatment, thereby making it possible to produce nitrogen-doped activated carbon having a small content of impurities and capable of high capacity expression and having excellent electrical characteristics. Since the inner surface of the activation reactor is coated with AlN, it is possible to improve corrosion resistance and heat resistance, and it is possible to inhibit corrosion and the like in the activation treatment process using alkali to prevent the metal, which is the material of the activation reactor, have.

질소(N)를 활성탄에 도핑함으로써 활성탄의 전기전도도가 향상되고, 울트라커패시터 전극의 전극활물질로 사용할 경우에 전해액의 전하 전달을 용이하게 해줄 수 있으며, 울트라커패시터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 활성탄에 도핑된 질소(N)에 의해 울트라커패시터의 전기적 특성이 악화되는 것을 억제할 수 있으며, 또한 수명 및 에너지밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 활성탄에 함유된 질소(N)는 활성탄의 주성분을 이루는 탄소(C)와 결합(공유결합)되어 안정화되며, 가혹한 전기화학적 조건과 고온에서도 안정한 상태를 가지며, 단위셀의 장기 수명 특성이 개선되고, 작동 전압이 높아져 에너지밀도가 향상되는 장점이 있다.The electrical conductivity of the activated carbon is improved by doping nitrogen (N) into the activated carbon. When used as an electrode active material of the ultracapacitor electrode, charge transfer of the electrolyte can be facilitated, and the electrical characteristics of the ultracapacitor can be improved. Further, the deterioration of the electrical characteristics of the ultracapacitor can be suppressed by the nitrogen (N) doped in the activated carbon, and the lifetime and the energy density can be prevented from being lowered. In addition, nitrogen (N) contained in activated carbon is stabilized by bonding (covalent bonding) with carbon (C) which is the main component of activated carbon, and has stable state even under severe electrochemical condition and high temperature. The operating voltage is increased and the energy density is improved.

도 1은 활성화 반응기의 내부면이 되는 금속 기판(110)에 AlN(120)을 스퍼터링(Sputtering) 방법을 코팅하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 AlN 코팅층이 형성된 금속 기판을 원통형(원기둥 모양)으로 성형한 활성화 반응기(100a)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 성형된 활성화 반응기(110a)에 비활성 기체가 유입되는 유입구(130)와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구(140)를 설치한 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 실험예 1에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)를 보여주는 도면이다.
도 5는 실험예 2에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS를 보여주는 도면이다.
도 6은 실험예 3에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS를 보여주는 도면이다. FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a sputtering method is coated on a metal substrate 110 serving as an inner surface of an activation reactor.
2 is a view schematically showing an activation reactor 100a in which a metal substrate on which an AlN coating layer is formed is formed into a cylindrical shape (cylindrical shape).
3 is a view showing an inlet 130 through which inert gas is introduced into the activated reactor 110a and an outlet 140 through which the inert gas is discharged.
FIG. 4 is a view showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 1. FIG.
FIG. 5 is a view showing XPS of nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 2. FIG.
6 is a view showing XPS of nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 3. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질소 도핑 활성탄의 제조방법은, 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계와, 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계와, 탄화 처리된 탄소재, 알칼리 및 질소 소스를 상기 활성화 반응기의 내부에 장입하고 비활성 분위기에서 질소 도핑 활성화 처리하는 단계 및 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 산(acid)으로 중화 처리하고 세정하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing nitrogen-doped activated carbon according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of preparing an activation reactor of a metal material whose inner surface is coated with AlN, carbonizing the carbon material in an inert atmosphere, Charging a material, an alkali and a nitrogen source into the activation reactor, and performing nitrogen doping activation treatment in an inert atmosphere; and neutralizing and cleaning the carbon material having been subjected to the nitrogen doping activation treatment with an acid.

상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 1: x : y (여기서, 2≤x≤6, 0.2≤y≤0.6)의 중량비로 상기 활성화 반응기에 장입하는 것이 바람직하다.It is preferable that the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source are charged into the activation reactor at a weight ratio of 1: x: y (where 2? X? 6, 0.2? Y? 0.6).

상기 질소 도핑 활성탄에 질소가 0.1∼2.0 원자% 함유되게 하는 것이 바람직하다.The nitrogen-doped activated carbon preferably contains nitrogen in an amount of 0.1 to 2.0 at%.

상기 질소 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포크산틴(hypoxanthine), 산틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen source may be selected from the group consisting of polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melamine, urea, purine, adenine, guanine at least one substance selected from the group consisting of guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine and caffeine.

상기 알칼리는 수산화칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The alkali may include at least one material selected from the group consisting of potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH).

상기 질소 도핑 활성화 처리하는 단계는, 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 상기 활성화 반응기 내에 장입하는 단계와, 상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 비활성 기체를 주입하는 단계와, 상기 활성화 반응기 내의 온도를 700∼950℃의 온도까지 승온하여 질소 도핑과 활성화 처리가 이루어지는 단계 및 상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of activating the nitrogen doping comprises the steps of charging the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source into the activation reactor, injecting an inert gas through the inlet of the activation reactor, The temperature in the reactor is raised to a temperature of 700 to 950 캜 to perform nitrogen doping and activation treatment, and cooling the activation reactor to obtain a carbon material subjected to nitrogen doping activation treatment.

상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 주입된 비활성 기체는 배출구를 통해 배출되게 하고, 상기 배출구는 에탄올이 담긴 배출조에 연결되게 하며, 상기 비활성 기체가 상기 배출조에 담긴 에탄올로 배출되게 하여 외부 공기 중으로 직접적으로 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. The inert gas injected through the inlet of the activation reactor is discharged through an outlet, the outlet is connected to a discharge vessel containing ethanol, and the inert gas is discharged to ethanol contained in the discharge vessel to be discharged directly into the outside air .

상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계는, 상기 활성화 반응기를 냉각하다가 에탄올의 끓는점보다 높은 80∼150℃의 온도에서 상기 활성화 반응기 내부로 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 샤워시켜 주는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 에탄올 증기는 상기 배출구를 통해 액체가 담긴 상기 배출조로 배출되게 하는 것이 바람직하다.The step of cooling the activation reactor to obtain a carbon material subjected to the nitrogen doping activation treatment comprises cooling the activation reactor and introducing ethanol into the activation reactor at a temperature higher than the boiling point of ethanol at a temperature of 80 to 150 ° C, A step of allowing the carbon material subjected to the doping activation treatment to be showered, and the ethanol vapor is discharged through the discharge port to the discharge vessel containing the liquid.

상기 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계는, 상기 활성화 반응기의 내부면이 될 금속 재질 기판에 AlN을 코팅하는 단계와, 상기 AlN이 코팅된 금속 재질 기판을 원하는 형태의 활성화 반응기로 성형하는 단계 및 성형된 상기 활성화 반응기에 비활성 기체가 유입되는 유입구와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구를 설치하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 성형한다.The step of preparing an activation reactor of a metal material having the inner surface coated with AlN may include the steps of: coating AlN on a metal substrate to be an inner surface of the activation reactor; Forming an activation reactor, and providing an inlet through which the inert gas is introduced into the activated reactor and an outlet through which the inert gas is discharged, wherein the AlN-coated portion forms an inner surface of the activation reactor .

상기 AlN은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법으로 1∼200㎛의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.The AlN is preferably coated to a thickness of 1 to 200 탆 by a PVD (Physical Vapor Deposition) method.

상기 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계는, C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 탄소재를 400∼900℃의 온도에서 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계를 포함할 수 있다.The step of carbonizing the carbonaceous material in an inert atmosphere may include a step of carbonizing the carbonaceous material containing C, H and O as constituent components in an inert atmosphere at a temperature of 400 to 900 占 폚.

C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 상기 탄소재는 피치(Pitch), 코크스(Cokes), 야자각, 클로렐라, 밀대, 옥수수대 및 톱밥으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The carbon material comprising C, H and O as a constituent may include at least one material selected from the group consisting of Pitch, Cokes, Coconut, Chlorella, Bottom, Cornstalk and Sawdust.

상기 금속은 니켈(Ni) 또는 스테인레스 스틸(Stainless steel)을 포함할 수 있다.The metal may include nickel (Ni) or stainless steel.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질소 도핑 활성탄의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of producing nitrogen-doped activated carbon according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 발명자들은 활성화 반응기로 알칼리와 비교적 반응성이 낮은 니켈로 제작된 반응기를 사용하여 왔다. 그러나, 알칼리 활성화 과정 동안 니켈 반응기의 부식성이 커서 활성탄에 니켈이 검출되는 일이 발생하곤 하였다. 본 발명의 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안을 연구하였다. The inventors of the present invention have used a reactor made of alkali and a nickel having relatively low reactivity as an activation reactor. However, during the alkali activation process, the corrosiveness of the nickel reactor was so large that nickel was detected in the activated carbon. The inventors of the present invention have studied ways to solve such problems.

AlN은 균일한 열 분포를 가질 수 있고, 열전도도는 알루미나의 약 5배 우수하며, 내화학성 세라믹스이고, 활성화 공정 중 급격한 온도 변화에도 저항성을 가지는 특성이 있다. AlN can have a uniform heat distribution, thermal conductivity is about five times that of alumina, chemical resistant ceramics, and resistance to abrupt temperature changes during the activation process.

내부면이 AlN(질화알루미늄)으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비한다. 상기 활성화 반응기의 내부면이 될 금속 재질 기판에 AlN을 코팅하고, 상기 AlN이 코팅된 금속 재질 기판을 원하는 형태의 활성화 반응기로 성형한다. 상기 활성화 반응기는 반응기 내부면이 될 금속 재질 기판에 AlN을 코팅하고 원하는 형태(예컨대, 원기둥, 사각기등)로 제작된 것일 수 있다. 도 1은 활성화 반응기의 내부면이 되는 금속 기판(110)에 AlN(120)을 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 코팅하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 AlN 코팅층이 형성된 금속 기판을 원통형(원기둥 모양)으로 성형한 활성화 반응기(100a)를 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 3은 성형된 활성화 반응기(110a)에 비활성 기체가 유입되는 유입구(130)와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구(140)를 설치한 모습을 보여주는 도면이다. An activation reactor of a metal material whose inner surface is coated with AlN (aluminum nitride) is prepared. AlN is coated on a metal substrate to be an inner surface of the activation reactor, and the metal substrate coated with the AlN is formed into a desired type of activation reactor. The activation reactor may be made of a desired shape (e.g., a cylinder, a square, or the like) by coating AlN on a metal substrate to be an inner surface of the reactor. FIG. 1 is a schematic view showing a state in which an AlN 120 is coated on a metal substrate 110 serving as an inner surface of an activation reactor by a sputtering method. FIG. 2 is a view showing a metal substrate on which an AlN coating layer is formed, FIG. 3 is a schematic view showing an activated reactor 100a formed with a non-reactive gas and an inert gas, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the activated reactor 110a in which an inlet 130 into which inert gas is introduced and an outlet 140 through which the inert gas is discharged It is a drawing showing a figure.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 내부면이 AlN으로 코팅된 활성화 반응기는 고온에서의 알칼리 내부식성과 열전도도를 가지므로, 불순물이 포함되지 않은 활성탄 제조에 이용할 수 있다. 상기 활성화 반응기(100)는 AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 제작한다. 상기 금속은 니켈(Ni), 스테인레스 스틸(Stainless steel) 등일 수 있다. 상기 AlN은 스퍼터링(Sputtering) 등과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 금속 재질의 반응기 표면에 코팅할 수 있다. 상기 AlN을 코팅하게 되면, 내부식성과 내열성을 향상시킬 수 있고, 알칼리를 이용한 활성화 처리 과정에서 부식 등을 억제하여 활성화 반응기의 재질인 금속이 내부면 쪽으로 빠져나오지 않게 할 수 있다. 상기 AlN은 활성화 처리 과정에서 부식 등을 억제하여 활성화 반응기의 재질인 금속이 빠져나오지 않게 하기 위하여 1∼200㎛, 더욱 바람직하게는 10∼150㎛의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 AlN의 두께가 1㎛ 미만일 경우에는 AlN의 두께가 충분치 않아 활성화 반응기의 재질인 금속이 빠져나와 활성화 처리 과정에서 알칼리 용액에 섞일 수 있고, 상기 AlN의 두께가 200㎛를 초과하는 경우에는 증착 시간, 증착 비용 등을 고려할 때 비경제적일 수 있다. 성형된 활성화 반응기에 비활성 기체가 유입되는 유입구(130)와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구(140)를 설치한다. 상기 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법의 일 예로서 스퍼터링(Sputtering) 방법은 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링(Magnetron sputtering), 바이어스 스퍼터링(Bias sputtering), 리액티브 스퍼터링(Reactive sputtering) 등을 포함할 수 있으며, 이와 같은 방법은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 1 to 3, an activation reactor having an inner surface coated with AlN has alkaline corrosion resistance and thermal conductivity at a high temperature, and thus can be used for the production of activated carbon containing no impurities. The activation reactor 100 is fabricated such that the portion coated with AlN forms the inner surface of the activation reactor. The metal may be nickel (Ni), stainless steel, or the like. The AlN may be coated on the surface of a metal-made reactor using a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as sputtering. The coating of AlN can improve the corrosion resistance and the heat resistance and inhibit corrosion and the like during the activation process using alkali to prevent the metal, which is the material of the activation reactor, from escaping toward the inner surface. Preferably, the AlN is coated to a thickness of 1 to 200 mu m, more preferably 10 to 150 mu m, in order to prevent corrosion of the activation reactor and prevent metal, which is a material of the activation reactor, from escaping. When the thickness of the AlN is less than 1 mu m, the thickness of the AlN is not sufficient and the metal as the material of the activation reactor may escape and be mixed with the alkali solution during the activation process. If the thickness of the AlN exceeds 200 mu m, , Deposition cost, and the like. An inlet 130 through which an inert gas flows into the formed activation reactor and an outlet 140 through which the inert gas is discharged are installed. As an example of the PVD (Physical Vapor Deposition) method, a sputtering method may include DC sputtering, RF sputtering, magnetron sputtering, bias sputtering, reactive sputtering, and the like. Such a method is well known in general, so a detailed description thereof will be omitted here.

탄소재를 준비하고, 상기 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리한다. 상기 탄소재는 C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 탄소재일 수 있다. 이러한 탄소재로서 피치(Pitch), 코크스(Cokes), 야자각, 바이오매스(Biomass), 이들의 혼합물 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 바이오매스는 클로렐라, 밀대, 옥수수대, 톱밥 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 탄화 처리는 400∼900℃ 정도의 온도, 더욱 바람직하게는 500∼750℃ 정도의 온도에서 10분∼12시간 동안 비활성 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 비활성 분위기는 질소(N2), 아르곤(Ar), 이들의 혼합가스와 같은 비활성 기체 분위기를 의미한다. A carbon material is prepared, and the carbon material is carbonized in an inert atmosphere. The carbon material may be a carbon material containing C, H and O as constituent components. Examples of such carbon materials include Pitch, Cokes, Coconut Angle, Biomass, and mixtures thereof. Examples of the biomass include chlorella, wheat bran, corn bran, sawdust and the like. The carbonization treatment is preferably carried out in an inert atmosphere at a temperature of about 400 to 900 DEG C, more preferably about 500 to 750 DEG C for 10 minutes to 12 hours. The inert atmosphere means an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), or a mixed gas thereof.

탄화 처리된 탄소재에 대하여 볼 밀링, 제트밀 등을 이용하여 분쇄 공정을 수행할 수도 있다. 분쇄 공정의 구체적인 예로서 볼밀링 공정을 설명하면, 탄화처리된 탄소재를 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하고, 볼밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 분쇄한다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼밀링기의 회전속도 등을 조절하여 목표하는 입자의 크기로 분쇄한다. 밀링 시간이 증가함에 따라 탄소재의 입도가 점차 감소하고, 이에 따라 비표면적이 증가하게 된다. 볼밀링에 사용되는 볼은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2)와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하는데, 예를 들면, 볼의 크기는 1~30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼밀링기의 회전속도는 50~500rpm 정도의 범위로 설정하며, 볼밀링은 1~50 시간 동안 실시할 수 있다. The carbonized carbon material may be subjected to a pulverizing process using ball milling, jet milling, or the like. As a concrete example of the milling process, the ball milling process will be described. The carbonized carbon material is charged into a ball milling machine, and is pulverized by rotating it at a constant speed using a ball milling machine. The size of the balls, the milling time, the rotation speed of the ball miller, and the like are adjusted so as to be crushed to the target particle size. As the milling time increases, the grain size of the carbonaceous material gradually decreases, thereby increasing the specific surface area. The balls used for ball milling can be ceramic balls such as alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), and the balls may be all the same size or may be used together with balls having two or more sizes It is possible. The size of the ball, the milling time, and the rotation speed per minute of the ball mill are adjusted. For example, the size of the ball is set in the range of about 1 to 30 mm, and the rotation speed of the ball mill is about 50 to 500 rpm And ball milling can be performed for 1 to 50 hours.

탄화 처리된 탄소재, 알칼리 및 질소 소스를 혼합하여 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기에 장입하고, 질소 도핑 처리와 활성화 처리가 동시에 이루어지게 한다. 이하에서, 상기 질소 도핑 처리와 활성화 처리를 '질소 도핑 활성화 처리'라 한다. 상기 질소 도핑 활성화 처리는 탄화 처리된 탄소재와, 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 등과 같은 알칼리, 그리고 질소 소스를 혼합한 후, 700∼950℃ 정도, 더욱 바람직하게는 750∼900℃의 온도에서 10분∼12시간 동안 비활성 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 이를 위해 탄화 처리된 탄소재, 알칼리 및 질소 소스를 상기 활성화 반응기 내에 장입하고, 활성화 반응기의 유입구(130)를 통해 비활성 기체를 주입하여 수행한다. 상기 질소 도핑 활성화 처리를 위한 온도까지는 0.1∼50℃/min의 승온속도로 승온하는 것이 바람직하다. 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스는 1: x : y (여기서, 2≤x≤6, 0.2≤y≤0.6)의 중량비로 상기 활성화 반응기에 장입하는 것이 바람직하다. 상기 질소 소스로는 폴리아크릴로니트릴(PAN; polyacrylonitrile), 폴리아닐린(PANI; polyaniline), 폴리피롤(PPy; polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포크산틴(hypoxanthine), 산틴(xanthine), 테오브로민(theobromine), 카페인(caffeine) 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. The carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source are mixed and the inner surface is charged into the activation reactor of the metal material coated with AlN so that the nitrogen doping treatment and the activation treatment are performed at the same time. Hereinafter, the nitrogen doping treatment and the activation treatment are referred to as 'nitrogen doping activation treatment'. The nitrogen doping activation treatment may be performed by mixing carbonized carbon material with an alkali such as potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), or the like and a nitrogen source at a temperature of about 700 to 950 ° C, Lt; / RTI > for 10 minutes to 12 hours. For this, a carbonized carbon material, an alkali and a nitrogen source are charged into the activation reactor and an inert gas is injected through the inlet 130 of the activation reactor. The temperature for the nitrogen doping activation treatment is preferably raised to a temperature raising rate of 0.1 to 50 캜 / min. It is preferable that the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source are charged into the activation reactor at a weight ratio of 1: x: y where 2? X? 6, 0.2? Y? 0.6. Examples of the nitrogen source include polyacrylonitrile (PAN), polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polyrhodanine, melamine, urea, purine, Adenine, guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine, caffeine, or a mixture thereof may be used.

탄화 처리된 탄소재, 알칼리, 그리고 질소 소스를 활성화 반응기에 함께 넣어서 질소 도핑 처리와 활성화 처리를 동시에 수행함으로써 별도의 탄화 과정이나 질화 처리 공정 없이 한 번의 공정으로 간소화하여 질소가 도핑된 활성탄(이하 '질소 도핑 활성탄'이라 함)을 얻을 수 있는 장점이 있다. The carbonized carbon material, alkali, and nitrogen source are put together in the activation reactor to perform the nitrogen doping treatment and the activation treatment at the same time, thereby simplifying the carbonization process or the nitriding treatment process to a single process, Nitrogen-doped activated carbon ') can be obtained.

상기 활성화 반응기의 유입구(130)를 통해 주입된 비활성 기체는 배출구(140)를 통해 배출되게 한다. 이때, 배출구(140)를 통해 배출되는 비활성 기체는 외부 공기 중으로 직접적으로 배출되지 않게 하는 것이 바람직하다. 배출구(140)를 통해 배출되는 비활성 기체에는 활성화 처리를 위한 알칼리 성분이 함유될 수 있어 위험하기 때문이다. 이를 위해 배출구(140)는 에탄올 등의 액체(160)가 담긴 배출조(150)에 연결되게 하고, 배출조(150)에 담긴 액체(160)로 비활성 기체가 배출되게 하여 외부 공기 중으로 직접적으로 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 활성화 반응기의 내부면은 AlN으로 코팅되어 있기 때문에, 활성화 처리 과정에서 활성화 반응기의 재질인 Ni과 같은 금속 성분이 반응기 내부면 쪽으로 빠져 나오지 않게 되고 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재에 섞이지 않게 된다. 상기 비활성 분위기는 질소(N2), 아르곤(Ar), 이들의 혼합가스와 같은 비활성 기체 분위기를 의미한다. The inert gas injected through the inlet 130 of the activation reactor is discharged through the outlet 140. At this time, it is preferable that the inert gas discharged through the discharge port 140 is not directly discharged into the outside air. This is because the inert gas discharged through the discharge port 140 may contain an alkali component for the activation treatment. For this purpose, the discharge port 140 is connected to the discharge tank 150 containing the liquid 160 such as ethanol, the inert gas is discharged to the outside air by the liquid 160 contained in the discharge tank 150, . Since the inner surface of the activating reactor is coated with AlN, a metal component such as Ni, which is the material of the activating reactor, does not escape to the inner surface of the reactor during the activation process, and is not mixed with the nitrogen doping activated carbon material. The inert atmosphere means an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), or a mixed gas thereof.

질소 도핑 활성화 처리 후에 활성화 반응기의 온도를 냉각한다. 상기 활성화 반응기를 냉각하다가 에탄올의 끓는점보다 높은 온도(예컨대, 80∼150℃)에서 에탄올 연결부(170)를 통해 활성화 반응기 내부로 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 샤워시켜 주는 것이 바람직하다. 메탄올은 유독성이 있어 작업자에게 위해를 줄 수 있으므로 사용하지 않는 것이 바람직하고, 증류수는 알칼리와 혼합시에 화재 등의 위험이 있을 수 있으므로 사용하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 에탄올 증기를 이용한 샤워는 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재에 묻어있는 알칼리 부산물을 효과적으로 제거하는 역할을 한다. 에탄올 증기는 배출구(140)를 통해 액체가 담긴 배출조로 배출되게 하는 것이 바람직하다. After the nitrogen doping activation treatment, the temperature of the activation reactor is cooled. Ethanol is injected into the activating reactor through the ethanol connecting portion 170 at a temperature higher than the boiling point of the ethanol (for example, 80 to 150 ° C) while cooling the activating reactor to allow the carbon material activated by nitrogen doping with ethanol vapor to be showered . It is preferable not to use methanol because it is harmful to workers because it is toxic and distilled water should not be used because there is a risk of fire when mixed with alkali. Thus, the ethanol vapor shower effectively removes alkali byproducts from the activated carbon material subjected to nitrogen doping. It is preferable that the ethanol vapor is discharged through the discharge port 140 to the discharge tank containing the liquid.

상기 질소 도핑 활성화 처리 후에는 알칼리 성분을 제거하기 위하여 염산(HCl), 질산(HNO3)과 같은 산(acid)으로 중화 처리하고, 증류수 등으로 세정하는 것이 바람직하다. 세정 후에는 60∼180℃ 정도의 온도에서 10분∼24시간 동안 충분히 건조한다. After the nitrogen doping activation treatment, it is preferable to neutralize with an acid such as hydrochloric acid (HCl) or nitric acid (HNO 3 ) and remove with an acid such as distilled water in order to remove the alkali component. After cleaning, sufficiently dry at a temperature of about 60 to 180 DEG C for 10 minutes to 24 hours.

이렇게 제조된 질소 도핑 활성탄은 비표면적이 1000∼2000 ㎡/g 범위이고, 질소관능기를 함유하고 있다. 상기 질소 도핑 활성탄에는 질소의 함량이 0.1∼2.0 원자% 정도가 되게 하는 것이 바람직하다. The thus prepared nitrogen-doped activated carbon has a specific surface area of 1000 to 2000 m < 2 > / g and contains a nitrogen functional group. The nitrogen-doped activated carbon preferably has a nitrogen content of about 0.1 to 2.0 atomic%.

상기 질소 도핑 활성탄은 울트라커패시터의 전극 제조를 위한 전극활물질로 사용될 수 있다. 활성탄에 질소(N)가 0.1∼2.0 원자% 정도로 도핑되게 함으로써 활성탄의 전기전도도가 향상되고 울트라커패시터 전극의 전극활물질로 사용할 경우에 전해액의 전하 전달을 용이하게 해줄 수 있으며, 울트라커패시터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 활성탄에 도핑된 질소(N)에 의해 울트라커패시터의 전기적 특성이 악화되는 것을 억제할 수 있으며, 또한 수명 및 에너지밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 활성탄에 함유된 질소(N)는 활성탄의 주성분을 이루는 탄소(C)와 결합(공유결합)되어 안정화되며, 가혹한 전기화학적 조건과 고온에서도 안정한 상태를 가지며, 단위셀의 장기 수명 특성이 개선되고, 작동 전압이 높아져 에너지밀도가 향상되는 장점이 있다.The nitrogen-doped activated carbon may be used as an electrode active material for manufacturing an electrode of an ultracapacitor. When the activated carbon is doped with nitrogen (N) in an amount of about 0.1 to 2.0 atomic%, the electrical conductivity of the activated carbon is improved and charge transfer of the electrolyte can be facilitated when the electrode is used as an electrode active material of the ultracapacitor electrode. Can be improved. Further, the deterioration of the electrical characteristics of the ultracapacitor can be suppressed by the nitrogen (N) doped in the activated carbon, and the lifetime and the energy density can be prevented from being lowered. In addition, nitrogen (N) contained in activated carbon is stabilized by bonding (covalent bonding) with carbon (C) which is the main component of activated carbon, and has stable state even under severe electrochemical condition and high temperature. The operating voltage is increased and the energy density is improved.

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

<실험예 1><Experimental Example 1>

니켈 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 원통형(원기둥 모양)으로 성형하여 활성화 반응기를 제작하였다. The nickel substrate was molded into a cylindrical shape (cylinder shape) as shown in Fig. 2 to prepare an activation reactor.

도 3에 도시된 바와 같이, 활성화 반응기에 유입구(130), 배출구(140) 및 에탄올 연결부(170)를 설치하였다. As shown in FIG. 3, an inlet 130, an outlet 140 and an ethanol connection 170 are provided in the activation reactor.

탄화 처리된 탄소재, 알칼리 그리고 질소 소스를 혼합하여 활성화 반응기 안에 장입하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재는 그린코크스가 질소 분위기 하에 700 ℃에서 1시간 동안 탄화 처리된 것을 사용하였다. 상기 알칼리는 KOH를 사용하였다. 상기 질소 소스는 멜라닌(melamine)을 사용하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스는 1 : 4 : 0.4의 중량비로 혼합하였다. The carbonized carbon material, alkali and nitrogen source were mixed and charged into the activation reactor. The carbonized carbon material was obtained by subjecting green coke to carbonization treatment at 700 DEG C for 1 hour in a nitrogen atmosphere. KOH was used as the alkali. The nitrogen source was melamine. The carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source were mixed at a weight ratio of 1: 4: 0.4.

활성화 반응기의 유입구(130)로 비활성 기체를 계속 주입하면서 3℃/min 속도로 천천히 900℃의 온도까지 올리고, 1시간 동안 유지하여 질소 도핑 활성화 처리를 수행하였다. 상기 비활성 기체는 질소(N2)를 사용하였다. The inert gas was continuously injected into the inlet 130 of the activating reactor while slowly raising the temperature to 900 캜 at a rate of 3 캜 / min and maintaining the temperature for 1 hour to perform the nitrogen doping activation treatment. The inert gas used was nitrogen (N 2 ).

질소 도핑 활성화 처리된 탄소재가 담긴 활성화 반응기의 온도를 냉각하는 과정 중에 100℃에서 10분 동안 유지하면서, 에탄올 연결관을 통해 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 샤워를 시켜주었다.The temperature of the activation reactor containing the nitrogen-doped activated carbon material was maintained at 100 ° C for 10 minutes during the cooling process, and ethanol was injected through an ethanol connecting tube to allow the reaction to take place with ethanol vapor.

활성화 반응기의 온도를 실온까지 내리고, 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재인 활성탄(질소 도핑 활성탄)을 묽은 염산(HCl) 수용액으로 중화 처리하고, 증류수로 세정하였다. 세정 후에는 80℃의 온도에서 12시간 동안 충분히 건조하여 질소 도핑 활성탄을 얻었다. The temperature of the activating reactor was lowered to room temperature, and activated carbon (nitrogen-doped activated carbon), which is a carbon material subjected to nitrogen doping activation treatment, was neutralized with dilute hydrochloric acid (HCl) aqueous solution and washed with distilled water. After the washing, sufficiently dried at a temperature of 80 캜 for 12 hours to obtain nitrogen-doped activated carbon.

<실험예 2><Experimental Example 2>

반응기의 내부면이 되는 니켈 기판(금속 판)에 AlN을 PVD 방법을 이용하여 코팅하였다. 상기 PVD 방법은 스퍼터링 방법을 사용하였다. 더욱 구체적으로는, 진공 챔버 내에 니켈 기판을 장착하고, 타겟(target)으로 AlN(순도 99.999%)을 사용하였으며, 상기 진공 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 5mTorr의 유량으로 주입하고, 500W의 RF 전력을 가하였으며, RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하였다. 상기 AlN은 100㎛ 정도의 두께로 코팅하였다. AlN was coated on a nickel substrate (metal plate) serving as an inner surface of the reactor using a PVD method. The PVD method uses a sputtering method. More specifically, a nickel substrate was mounted in a vacuum chamber, AlN (purity 99.999%) was used as a target, argon (Ar) gas was injected into the vacuum chamber at a flow rate of 5 mTorr, And an RF magnetron sputtering method was used. The AlN was coated to a thickness of about 100 mu m.

AlN 코팅층이 형성된 니켈 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 원통형(원기둥 모양)으로 성형하여 활성화 반응기를 제작하였다. AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 활성화 반응기를 제작하였다. The nickel substrate on which the AlN coating layer was formed was molded into a cylindrical shape (cylindrical shape) as shown in Fig. 2 to prepare an activation reactor. An activated reactor was fabricated so that the AlN-coated part forms the inner surface of the activation reactor.

도 3에 도시된 바와 같이, 활성화 반응기에 유입구(130), 배출구(140) 및 에탄올 연결부(170)를 설치하였다. As shown in FIG. 3, an inlet 130, an outlet 140 and an ethanol connection 170 are provided in the activation reactor.

탄화 처리된 탄소재와 알칼리를 혼합하여 활성화 반응기 안에 장입하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재는 그린코크스가 질소 분위기 하에 700 ℃에서 1시간 동안 탄화 처리된 것을 사용하였다. 상기 알칼리는 KOH를 사용하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재와 상기 알칼리는 1 : 4의 중량비로 혼합하였다. The carbonized carbon material and alkali were mixed and charged into the activated reactor. The carbonized carbon material was obtained by subjecting green coke to carbonization treatment at 700 DEG C for 1 hour in a nitrogen atmosphere. KOH was used as the alkali. The carbonized carbon material and the alkali were mixed at a weight ratio of 1: 4.

활성화 반응기의 유입구(130)로 비활성 기체를 계속 주입하면서 3℃/min 속도로 천천히 900℃의 온도까지 올리고, 1시간 동안 유지하여 활성화 처리를 수행하였다. 상기 비활성 기체는 질소(N2)를 사용하였다. The inert gas was slowly introduced into the inlet 130 of the activation reactor at a rate of 3 ° C / min to a temperature of 900 ° C and maintained for 1 hour to carry out the activation treatment. The inert gas used was nitrogen (N 2 ).

활성화 처리된 탄소재가 담긴 활성화 반응기의 온도를 냉각하는 과정 중에 100℃에서 10분 동안 유지하면서, 에탄올 연결관을 통해 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 샤워를 시켜주었다.The temperature of the activated carbon containing activated carbon material was maintained at 100 ° C for 10 minutes during the cooling process, and ethanol was injected through an ethanol connecting tube to shower with ethanol vapor.

활성화 반응기의 온도를 실온까지 내리고, 활성화 처리된 탄소재인 활성탄을 묽은 염산(HCl) 수용액으로 중화 처리하고, 증류수로 세정하였다. 세정 후에는 80℃의 온도에서 12시간 동안 충분히 건조하여 활성탄을 얻었다. The temperature of the activating reactor was lowered to room temperature, and the activated carbon, which was activated carbon, was neutralized with dilute hydrochloric acid (HCl) aqueous solution and washed with distilled water. After the washing, it was sufficiently dried at a temperature of 80 캜 for 12 hours to obtain activated carbon.

활성탄, 질소 소스 및 증류수(용매)를 혼합하여 플라스크 반응기 안에 장입하였다. 상기 질소 소스는 멜라닌(melamine)을 사용하였다. 상기 활성탄과 상기 질소 소스는 1 : 0.4의 중량비로 혼합하였다. Activated carbon, nitrogen source and distilled water (solvent) were mixed and charged into a flask reactor. The nitrogen source was melamine. The activated carbon and the nitrogen source were mixed at a weight ratio of 1: 0.4.

활성탄, 질소 소스 및 증류수를 포함하는 용액이 담긴 상기 플라스크 반응기를 중탕 처리하며 용매를 제거하였다.The flask reactor containing a solution containing activated carbon, a nitrogen source and distilled water was treated with hot water to remove the solvent.

용매가 제거되어 얻은 파우더를 전기로에 장입하고 열처리를 실시하여 질소 도핑 활성탄을 수득하였다. 열처리 온도까지는 5℃/min 속도로 천천히 온도를 올린 후, 900℃의 열처리 온도에서 1시간 동안 유지하였다. 상기 열처리는 질소 가스 분위기에서 수행하였다. 상기 열처리에 의해 여분의 멜라민 등은 제거되게 된다.The powder obtained by removing the solvent was charged into an electric furnace and subjected to heat treatment to obtain nitrogen-doped activated carbon. The temperature was slowly raised to 5 ° C / min until the heat treatment temperature, and then maintained at the heat treatment temperature of 900 ° C for 1 hour. The heat treatment was performed in a nitrogen gas atmosphere. Excess melamine and the like are removed by the heat treatment.

<실험예 3><Experimental Example 3>

반응기의 내부면이 되는 니켈 기판(금속 판)에 AlN을 PVD 방법을 이용하여 코팅하였다. 상기 PVD 방법은 스퍼터링 방법을 사용하였다. 더욱 구체적으로는, 진공 챔버 내에 니켈 기판을 장착하고, 타겟(target)으로 AlN(순도 99.999%)을 사용하였으며, 상기 진공 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 5mTorr의 유량으로 주입하고, 500W의 RF 전력을 가하였으며, RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하였다. 상기 AlN은 100㎛ 정도의 두께로 코팅하였다. AlN was coated on a nickel substrate (metal plate) serving as an inner surface of the reactor using a PVD method. The PVD method uses a sputtering method. More specifically, a nickel substrate was mounted in a vacuum chamber, AlN (purity 99.999%) was used as a target, argon (Ar) gas was injected into the vacuum chamber at a flow rate of 5 mTorr, And an RF magnetron sputtering method was used. The AlN was coated to a thickness of about 100 mu m.

AlN 코팅층이 형성된 니켈 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 원통형(원기둥 모양)으로 성형하여 활성화 반응기를 제작하였다. AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 활성화 반응기를 제작하였다. The nickel substrate on which the AlN coating layer was formed was molded into a cylindrical shape (cylindrical shape) as shown in Fig. 2 to prepare an activation reactor. An activated reactor was fabricated so that the AlN-coated part forms the inner surface of the activation reactor.

도 3에 도시된 바와 같이, 활성화 반응기에 유입구(130), 배출구(140) 및 에탄올 연결부(170)를 설치하였다. As shown in FIG. 3, an inlet 130, an outlet 140 and an ethanol connection 170 are provided in the activation reactor.

탄화 처리된 탄소재, 알칼리 그리고 질소 소스를 혼합하여 활성화 반응기 안에 장입하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재는 그린코크스가 질소 분위기 하에 700 ℃에서 1시간 동안 탄화 처리된 것을 사용하였다. 상기 알칼리는 KOH를 사용하였다. 상기 질소 소스는 멜라닌(melamine)을 사용하였다. 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스는 1 : 4 : 0.4의 중량비로 혼합하였다. The carbonized carbon material, alkali and nitrogen source were mixed and charged into the activation reactor. The carbonized carbon material was obtained by subjecting green coke to carbonization treatment at 700 DEG C for 1 hour in a nitrogen atmosphere. KOH was used as the alkali. The nitrogen source was melamine. The carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source were mixed at a weight ratio of 1: 4: 0.4.

활성화 반응기의 유입구(130)로 비활성 기체를 계속 주입하면서 3℃/min 속도로 천천히 900℃의 온도까지 올리고, 1시간 동안 유지하여 질소 도핑 활성화 처리를 수행하였다. 상기 비활성 기체는 질소(N2)를 사용하였다. The inert gas was continuously injected into the inlet 130 of the activating reactor while slowly raising the temperature to 900 캜 at a rate of 3 캜 / min and maintaining the temperature for 1 hour to perform the nitrogen doping activation treatment. The inert gas used was nitrogen (N 2 ).

질소 도핑 활성화 처리된 탄소재가 담긴 활성화 반응기의 온도를 냉각하는 과정 중에 100℃에서 10분 동안 유지하면서, 에탄올 연결관을 통해 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 샤워를 시켜주었다.The temperature of the activation reactor containing the nitrogen-doped activated carbon material was maintained at 100 ° C for 10 minutes during the cooling process, and ethanol was injected through an ethanol connecting tube to allow the reaction to take place with ethanol vapor.

활성화 반응기의 온도를 실온까지 내리고, 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재인 활성탄(질소 도핑 활성탄)을 묽은 염산(HCl) 수용액으로 중화 처리하고, 증류수로 세정하였다. 세정 후에는 80℃의 온도에서 12시간 동안 충분히 건조하여 질소 도핑 활성탄을 얻었다. The temperature of the activating reactor was lowered to room temperature, and activated carbon (nitrogen-doped activated carbon), which is a carbon material subjected to nitrogen doping activation treatment, was neutralized with dilute hydrochloric acid (HCl) aqueous solution and washed with distilled water. After the washing, sufficiently dried at a temperature of 80 캜 for 12 hours to obtain nitrogen-doped activated carbon.

도 4는 실험예 1에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)를 보여주는 도면이고, 도 5는 실험예 2에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS를 보여주는 도면이며, 도 6은 실험예 3에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 XPS를 보여주는 도면이다. 아래의 표 1에 실험예 2와 실험예 3에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄의 비표면적과 기공부피를 나타내었다.4 is a view showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of nitrogen-doped activated carbon prepared according to Experimental Example 1, FIG. 5 is a view showing XPS of nitrogen-doped activated carbon prepared according to Experimental Example 2, Fig. 3 is a view showing XPS of nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 3. Fig. Table 1 below shows the specific surface area and pore volume of the nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 2 and Experimental Example 3.

비표면적 (㎡/g)Specific surface area (m &lt; 2 &gt; / g) 기공부피(㎤/g) Pore volume (cm &lt; 3 &gt; / g) 실험예 2Experimental Example 2 12501250 0.500.50 실험예 3Experimental Example 3 16801680 0.720.72

도 4 내지 도 6, 표 1을 참조하면, 실험예 1에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄에서는 활성화 반응기의 금속 재질인 Ni가 검출되었으며, Ni는 불순물로 작용하게 된다. 실험예 2의 경우처럼 활성화 처리와 질소도핑 처리를 나누어서 할 경우, 질소 도핑량은 많지만, 비표면적이 줄어들어 커패시터 전극으로 사용하였을 때, 용량이 낮게 측정될 수 있다. 실험예 3에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄은 실험예 2에 따라 제조된 질소 도핑 활성탄에 비하여 비표면적과 기공부피가 높게 나타났다.Referring to FIGS. 4 to 6 and Table 1, in the nitrogen-doped activated carbon produced according to Experimental Example 1, Ni as a metal material of the activation reactor was detected, and Ni acted as an impurity. When the activation treatment and the nitrogen doping treatment are separately performed as in the case of Experimental Example 2, although the nitrogen doping amount is large, the specific surface area is reduced, and the capacitance can be measured to be low when used as a capacitor electrode. The nitrogen-doped activated carbon prepared according to Experimental Example 3 had higher specific surface area and pore volume than the nitrogen-doped activated carbon prepared according to Experimental Example 2.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, This is possible.

100: 활성화 반응기
110: 금속 기판
120: AlN
130: 유입구
140: 배출구
150: 배출조
160: 액체
170: 에탄올 연결부100: Activation Reactor
110: metal substrate
120: AlN
130: inlet
140: outlet
150:
160: liquid
170: Ethanol connection

Claims (12)

내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계;
탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계;
탄화 처리된 탄소재, 알칼리 및 질소 소스를 상기 활성화 반응기의 내부에 장입하고 비활성 분위기에서 질소 도핑 활성화 처리하는 단계; 및
질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 산(acid)으로 중화 처리하고 세정하는 단계를 포함하며,
상기 질소 도핑 활성탄에 질소가 0.1∼2.0 원자% 함유되게 하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
Preparing an activation reactor of a metal material whose inner surface is coated with AlN;
Carbonizing the carbonaceous material in an inert atmosphere;
Charging a carbonized carbon material, an alkali and a nitrogen source into the inside of the activation reactor, and performing a nitrogen doping activation treatment in an inert atmosphere; And
Neutralizing the carbonaceous material subjected to the nitrogen doping activation treatment with an acid and cleaning the carbonaceous material,
Wherein the nitrogen-doped activated carbon contains nitrogen in an amount of 0.1 to 2.0 atomic percent.
제1항에 있어서, 상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 1: x : y (여기서, 2≤x≤6, 0.2≤y≤0.6)의 중량비로 상기 활성화 반응기에 장입하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
2. The method according to claim 1, wherein the carbonization-treated carbon material, the alkali and the nitrogen source are charged into the activation reactor at a weight ratio of 1: x: y (where 2? X? 6, 0.2? Y? 0.6) Wherein the nitrogen-doped activated carbon is produced by a method comprising the steps of:
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 질소 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포크산틴(hypoxanthine), 산틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the nitrogen source is selected from the group consisting of polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melamine, urea, purine, Characterized in that it comprises at least one substance selected from the group consisting of adenine, guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine and caffeine. &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서, 상기 알칼리는 수산화칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the alkali comprises at least one material selected from the group consisting of potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH).
제1항에 있어서, 상기 질소 도핑 활성화 처리하는 단계는,
상기 탄화 처리된 탄소재, 상기 알칼리 및 상기 질소 소스를 상기 활성화 반응기 내에 장입하는 단계;
상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 비활성 기체를 주입하는 단계;
상기 활성화 반응기 내의 온도를 700∼950℃의 온도까지 승온하여 질소 도핑과 활성화 처리가 이루어지는 단계; 및
상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계를 포함하며,
상기 활성화 반응기의 유입구를 통해 주입된 비활성 기체는 배출구를 통해 배출되게 하고,
상기 배출구는 에탄올이 담긴 배출조에 연결되게 하며,
상기 비활성 기체가 상기 배출조에 담긴 에탄올로 배출되게 하여 외부 공기 중으로 직접적으로 배출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the nitrogen doping activation processing comprises:
Charging the carbonized carbon material, the alkali and the nitrogen source into the activation reactor;
Injecting an inert gas through an inlet of the activation reactor;
A step of raising the temperature in the activation reactor to a temperature of 700 to 950 캜 to perform nitrogen doping and activation treatment; And
Cooling the activation reactor to obtain a carbon material subjected to nitrogen doping activation treatment,
The inert gas injected through the inlet of the activating reactor is discharged through the outlet,
The outlet port being connected to a discharge vessel containing ethanol,
Wherein the inert gas is discharged to the ethanol contained in the discharge vessel to prevent direct discharge of the inert gas into the outside air.
제6항에 있어서, 상기 활성화 반응기를 냉각하여 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 수득하는 단계는,
상기 활성화 반응기를 냉각하다가 에탄올의 끓는점보다 높은 80∼150℃의 온도에서 상기 활성화 반응기 내부로 에탄올을 주입하여 에탄올 증기로 질소 도핑 활성화 처리된 탄소재를 샤워시켜 주는 단계를 포함하며,
상기 에탄올 증기는 상기 배출구를 통해 액체가 담긴 상기 배출조로 배출되게 하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the step of cooling the activation reactor to obtain a nitrogen-
Cooling the activation reactor and injecting ethanol into the activation reactor at a temperature of 80 to 150 DEG C higher than the boiling point of ethanol to cause a carbon material activated by nitrogen doping with ethanol vapor to be showered,
Wherein the ethanol vapor is discharged through the discharge port to the discharge vessel containing the liquid.
제1항에 있어서, 상기 내부면이 AlN으로 코팅된 금속 재질의 활성화 반응기를 준비하는 단계는,
상기 활성화 반응기의 내부면이 될 금속 재질 기판에 AlN을 코팅하는 단계;
상기 AlN이 코팅된 금속 재질 기판을 원하는 형태의 활성화 반응기로 성형하는 단계; 및
성형된 상기 활성화 반응기에 비활성 기체가 유입되는 유입구와 상기 비활성 기체가 배출되는 배출구를 설치하는 단계를 포함하며,
상기 AlN으로 코팅된 부분이 활성화 반응기의 내부면을 이루도록 성형하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the step of preparing an activation reactor of a metal material, the inner surface of which is coated with AlN,
Coating AlN on a metal substrate to be an inner surface of the activation reactor;
Molding the AlN-coated metal substrate into an activation reactor of a desired type; And
And installing an inlet through which the inert gas is introduced into the activated reactor and an outlet through which the inert gas is discharged,
Wherein the AlN-coated portion is formed so as to form an inner surface of the activation reactor.
제8항에 있어서, 상기 AlN은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법으로 1∼200㎛의 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the AlN is coated by a PVD (Physical Vapor Deposition) method to a thickness of 1 to 200 탆.
제1항에 있어서, 상기 탄소재를 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계는,
C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 탄소재를 400∼900℃의 온도에서 비활성 분위기에서 탄화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
The method of claim 1, wherein carbonizing the carbonaceous material in an inert atmosphere comprises:
And carbonizing the carbon material containing C, H and O as constituent components in an inert atmosphere at a temperature of 400 to 900 占 폚.
제10항에 있어서, C, H 및 O를 구성성분으로 포함하는 상기 탄소재는 피치(Pitch), 코크스(Cokes), 야자각, 클로렐라, 밀대, 옥수수대 및 톱밥으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the carbon material comprising C, H, and O as a constituent is at least one material selected from the group consisting of Pitch, Cokes, Coconut, Chlorella, Wherein the nitrogen-doped activated carbon has an average particle size of about 10 nm or less.
제1항에 있어서, 상기 금속은 니켈(Ni) 또는 스테인레스 스틸(Stainless steel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 도핑 활성탄의 제조방법.The method of claim 1, wherein the metal comprises nickel (Ni) or stainless steel.
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