KR20050062988A - 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법 - Google Patents

촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법 Download PDF

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KR20050062988A
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Abstract

본 발명은 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어지며 상기 카본 쉘부에 전이금속, 전이금속 산화물 및 알칼리 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 촉매물질 첨착 나노카본볼은 쉘부에 첨착된 촉매물질에 의하여 다양한 종류의 악취발생물질이 매우 신속하고 효과적으로 탈취될 뿐만 아니라 분해된 악취발생물질이 촉매 표면에 쌓이는 피독현상이 개선되므로 소취 수명이 획기적으로 향상된다.

Description

촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법{manufacturing method of a nano carbon ball impregnated with catalyst}
본 발명은 흡착하여 분해할 수 있는 촉매물질이 첨착된 소취용 카본 나노볼의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 에어컨, 기저귀, 생리대, 담배, 신발장, 옷장 등의 생활용품을 사용할 때나, 침실, 화장실, 자동차 실내 등 일상 생활공간과 산업현장에는 김치, 생선, 담배연기, 배설물, 쓰레기, 자동차 가스, 매연 등으로부터 다양한 악취가 발생한다. 악취를 발생시키는 주요 물질로는 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 메틸메르캅탄(Methanthiol) 등이 있으며, 그 외에도 아세트알데히드 (acetaldehyde), 황화메틸(methyl sulfide), 이황화메틸(dimethyl disulfide), 황화수소(hydrogen sulfide), 산화질소(nitric oxide), 이산화질소(nitrous oxide), 스티렌(styrene) 등의 악취발생물질이 있다.
이와 같은 악취를 제거하거나 반감시킬 목적으로 악취발생물질의 분해를 촉진시키는 촉매를 고정한 활성탄 등이 소취제로서 가장 널리 이용되고 있으며, 소취제의 성능과 소취수명을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제 1997-033020호는 향료물질 및 식물성 복합 엑기스를, 대한민국 공개특허 제 2000-0039604호는 글리옥살 (glyoxal) 및 구연산 (citric acid)을, 대한민국 공개특허 제 2001-0049580호는 파라티노스 가열 분해물을, 대한민국 공개특허 제 2001-0085546호 및 미합중국특허 제 5882638호는 시클로덱스트린을, 일본 공개 특허 소60-88558호는 옥틸 크로토네이트 (octyl crotonate)를 소취제로 사용하고 있다. 또한, 한국 공개특허공보 제 1999-0080808호에는 활성탄에 KL, NiCl2, CuCl2, FeCl3, FeCl2, Fe3O 4, MnO2, H3PO4, Na2CO2, CoCl 2, PdCl2, NaOH 및 CaCl2로 구성된 물질 중에서 두 가지 이상을 활성탄에 함침하여 탈취제로 사용하는 조성물에 관한 기술이 개시되어 있고, 한국특허공보 제 95-14813호에는 철, 크롬, 니켈, 코발트, 망간, 동, 마그네슘, 칼슘 중 일종이상의 금속산화물이 함침된 활성탄을 냉장고용 탈취제로 사용하는 기술이 개시되어 있다. 미국 특허 제 6319440 B1호에는 그래뉼이나 섬유상 활성탄에 구리이온을 함침 시키고 산 처리를 하는 탈취성 개량특허가 소개되고 있다.
그러나 전술한 기술들은 소취효과가 길지 못하다. 활성탄 역시 존재하는 기공의 크기가 매우 작으므로 흡착된 오염물질에 의해 기공이 쉽게 막히게 될 뿐만 아니라, 활성탄에 첨착된 촉매물질과 악취가스의 반응 결과물 또는 그 중간체가 촉매 표면에 쌓임으로서 촉매 효과가 감소되는 현상 (피독 현상)이 발생하여 그 소취성능의 효율이 떨어지고 수명이 짧아지는 단점이 있다. 한편, 대한민국 특허출원 제2002-8376호에는 구형의 중공 코어부가 형성된 다공성의 카본 쉘부로 이루어진 나노카본볼의 제조방법이 개시되어 있는데, 이러한 나노카본볼은 활성탄보다 다양한 종류의 오염물질을 흡착할 수 있다는 장점은 있으나, 기공에 일정량의 오염물질이 흡착되면 다 이상의 흡착이 불가능하여 소취수명이 길지 못할 뿐만 아니라, 소취효능에도 한계가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 종류의 악취발생물질이 매우 신속하고 효과적으로 탈취될 뿐만 아니라 촉매의 피독현상이 개선되어 소취수명이 획기적으로 향상된 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어지며 상기 카본 쉘부에 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법으로서, (S1) 입경이 10 ~ 1000 nm인 구형의 실리카 입자를 준비하는 단계; (S2) 상기 구형의 실리카 입자, 실리카 전구체 및 계면활성제를 용매하에서 반응시켜 상기 구형의 실리카 입자 표면에 실리카와 계면활성제 성분으로 이루어진 쉘부를 성장시키는 단계; (S3) 상기 (S2)단계로부터 얻은 결과물을 열처리하여 쉘부의 계면활성제 성분을 제거함으로써 쉘부에 기공이 형성된 실리카 주형 입자를 얻는 단계; (S4) 상기 기공이 형성된 실리카 주형 입자에 고분자 전구체를 주입하고 중합시켜 고분자-실리카 복합체를 형성하는 단계; (S5) 상기 고분자-실리카 복합체를 소성하여 고분자 성분을 탄화시키는 단계; (S6) 상기 (S5)단계로부터 얻은 결과물에서 실리카 성분을 에칭하여 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어진 나노카본볼을 제조하는 단계; (S7) 상기 나노카본볼의 카본 쉘부에 전이금속, 전이금속 산화물 및 알칼리 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 촉매물질을 첨착시키는 단계; 를 포함하는 촉매물질이 첨착된 소취용 카본 나노볼의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 촉매물질이 첨착된 소취용 카본 나노볼의 제조방법에 있어서, (S6)단계의 실리카 성분의 에칭은 (S5)단계로부터 얻은 결과물을 수산화나트륨 수용액 또는 불산 수용액을 이용하여 상온에서 1차 처리한 다음, 40 ~ 80℃의 온도로 가온하여 2차 처리함에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법에 있어서, (S6)단계로부터 얻은 나노카본볼의 카본 쉘부에 형성된 메조다공의 평균직경은 1 내지 100nm인 것이 바람직한데, 특히 약 3nm의 직경을 갖는 기공으로 주로 이루어지도록 제조되는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 입경이 10 ~ 1000nm인 구형의 실리카 입자(1)를 준비한다(S1). 실리카 입자(1)는 예를 들어 테트라에톡시실란, 테트라메틸오르토실리케이트, 테트라에틸오르토실리케이트와 같은 실리카 전구체로부터 공지의 스토버 공정(Stober, W.; Fink, A.; Bohn, E. J. Colloid Inter. Sci. 1968, 26, 62)에 따라 합성할 수 있다.
이어서, 구형의 실리카 입자(1)와 실리카 전구체 및 계면활성제, 예를 들어 하기 화학식 1로 표시되는 알킬트리메톡시실란, 하기 화학식 2로 표시되는 알킬트리에톡시실란, 하기 화학식 3으로 표시되는 할로겐화알킬트리메틸암모늄, 하기 화학식 4로 표시되는 알킬폴리옥시에틸렌 및 하기 화학식 5로 표시되는 글리세롤에톡실레이트 등과 같은 계면활성제를 용매하에서 반응시켜 구형의 실리카 입자(1) 표면에 실리카와 계면활성제 성분으로 이루어진 쉘부(2)를 성장시킨다(S2).
R1R2R3R4Si(OCH3)3
상기 화학식 1에서, R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 메틸 또는 에틸기이고, R4는 탄소수 12 내지 22인 알킬기이다.
R1R2R3R4Si(OC2H5)3
상기 화학식 2에서, R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 메틸 또는 에틸기이고, R4는 탄소수 12 내지 22인 알킬기이다.
R1R2R3R4NX
상기 화학식 3에서, R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 메틸 또는 에틸기이고, R4는 탄소수 4 내지 22인 알킬기이고, X는 할로겐이다.
R(OCH2CH2)nOH
상기 화학식 4에서, R은 탄소수 4 내지 22인 알킬기이고, n은 3 내지 20의 정수이다.
CH2(CH2O)n1HCH(CH2O)n2HCH2(CH 2O)n3H
상기 화학식 5에서, n1, n2 및 n3는 서로 독립적으로 4 내지 20의 정수이다.
그런 다음, 쉘부가 형성된 결과물을 예를 들어 500 내지 600℃로 열처리하여 쉘부의 계면활성제 성분을 제거하면, 계면활성제 성분이 제거된 자리에 소정 직경의 기공들이 형성된 실리카 쉘부(3)를 갖는 실리카 주형 입자(10)를 얻는다(S3). 기공의 크기와 쉘부의 두께는 계면활성제의 종류, 실리카 전구체의 종류 및 몰비를 변화시킴으로서 조절이 가능한데, 쉘부의 두께는 50 내지 500nm인 것이 바람직하다.
이어서, 쉘부에 기공이 형성된 실리카 주형 입자(10)에 고분자 전구체(11), 예를 들어 아크릴로 니트릴, 페놀-포름알데히드, 디비닐벤젠과 같은 모노머를 쉘부에 형성된 기공 안으로 주입하고 중합시켜 고분자-실리카 복합체를 형성한다(S4). 고분자 전구체는 그 특성에 따라 공지된 적절한 방법으로 중합반응 시키는데, 일반적으로 60∼80℃의 온도에서 약 12시간 동안 중합 반응시킨다.
그런 다음, 고분자 중합체가 함유된 실리카 구조체인 고분자-실리카 복합체를 예를 들어 1,000℃ 정도로 질소분위기 하에서 소성하면, 탄화된 고분자 성분(13)이 함유된 실리카 구조체가 형성된다(S5). 이어서, 위 결과물을 예를 들어 불산이나 가성소다 수용액에 넣어 실리카 성분을 에칭하면, 구형의 중공(속이 비어 있는) 코어(Core)부(15)와 껍질인 메조다공성의 카본 쉘(Shell)부로 이루어진 볼 형상의 나노카본볼(20)이 얻어진다(S6). 실리카 성분을 녹여내는 에칭방법에 따라 형성되는 나노카본볼(20)의 표면적과 메조기공의 면적이 변화하는데, 에칭방법은 (S5)단계로부터 얻은 결과물을 수산화나트륨 수용액 또는 불산 수용액을 이용하여 상온에서 1차 처리한 다음, 40 ~ 80℃의 온도에서 2차 처리하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 2차에 거친 에칭공정에 의하여 나노카본볼(20)의 표면적과 메조기공의 면적이 극대화된다.
그런 다음, 나노카본볼(20)을 전이금속, 전이금속 산화물, 알칼리 금속염과 같은 촉매물질 수용액에 함침시켜 나노카본볼(20)의 카본 쉘부에 촉매물질(17)을 첨착 시킨다. 이후 촉매물질이 첨착된 나노카본볼은 여과 과정을 거쳐 60 ~ 300℃에서 건조하고(열적으로 활성화가 필요한 경우에는 고온 처리과정을 더 거침) 분쇄하는 과정을 거치게 된다. 쉘부에 첨착 될 수 있는 전이금속 또는 그 염으로는 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni), 코발트(Co), 은(Ag), 금(Au), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 파라듐(Pd) 등의 전이금속과 그 염이 1종 이상 사용될 수 있고, 알칼리 금속염으로는 브롬화 나트륨(NaBr), 요오드화 나트륨(NaI), 브롬화 칼륨(KBr), 요오드화 칼륨(KI), 요오드산칼륨(KIO3) 등이 1종 이상 사용될 수 있다. 촉매물질의 첨착량은 촉매물질 수용액의 농도나 함침시간을 변화시킴으로서 조절이 가능한데, 나노카본볼 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 촉매물질이 첨착된 나노카본볼은 구형의 중공 코어(Core) 부분과 촉매물질이 첨착된 메조다공성의 카본 쉘(Shell) 부분으로 이루어지는 볼(ball) 형상의 탄소 구조체(나노카본볼)로서, 중공 코어부의 직경은 10 내지 1000nm, 카본 쉘부의 두께는 50 내지 500nm인 것이 바람직하고, 쉘부에 형성된 메조기공의 직경은 1 내지 100nm 정도로서, 주된 기공의 직경은 2 내지 20nm, 더욱 주된 기공의 직경은 약 3nm 정도인 것인 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 촉매물질이 첨착된 나노카본볼은 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 메틸메르캅탄(Methanthiol)의 주요 악취유발물질을 흡착할 수 있을 뿐만 아니라, 오염물질에 장기간 노출되어 있거나 장시간 사용하여도 그 기공이 막히지 않고 촉매와 악취유발물질의 반응 결과물이나 중간체가 촉매에 쌓이는 피독현상이 감소되므로 소취효과가 매우 클 뿐만 아니라 수명 또한 길다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 촉매물질 첨착 나노카본볼은 첨착 활성탄과는 달리 중공의 코어부분에 악취유발물질이 포집되므로, 악취유발과 쉘의 내표면에 첨착된 촉매물질 사이에 충분한 접촉시간이 부여되어 소취능력이 효율적으로 발휘된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.
실시예 1 ~ 6
실리카 전구체로서 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)을 사용하여 공지의 스토버 공정에 따라 구형의 실리카 입자를 합성하였다. 여기에 테트라에톡시실란을 계면활성제인 옥타데실트리메톡시실란(C18-TMS: octadecyltri - methoxysilane)과 함께 투입하여 반응시킨 후, 필터링하여 실리카 입자들을 얻은 다음, 이를 550℃에서 5시간동안 열처리하여, 계면활성제가 제거된 자리에 일정한 크기의 기공이 형성된 실리카 입자를 얻었다. 다음으로 디비닐벤젠을 라디칼 개시제인 아조비스이소부티로니트릴 (azobisisobutyronitrile: AIBN)과 잘 혼합한 후 상기 실리카 입자의 메조 세공에 주입하고, 80℃의 온도에서 약 12 시간 동안 중합 반응시켜 고분자-실리카 복합체를 제조하였다. 계속하여 고분자-실리카 복합체를 1,000℃의 질소분위기 하에서 소성하여 고분자 성분을 탄화시켰다. 이어서, 고분자 성분이 탄화된 복합체를 1몰의 수산화나트륨 수용액으로 상온에서 5시간 동안 처리한 다음, 50℃에서 2시간 동안 다시 처리하여 실리카 성분을 에칭하였다. 도 2a ~ 2b는 각각 이와 같이 제조된 나노카본볼의 외관, 단면 SEM 사진이다. 쉘부분의 단면(A)는 도 3a ~ 3b의 실리카볼(계면활성제가 제거된 자리에 일정한 크기의 기공이 형성된 실리카 입자)의 쉘부분에형성된 약 지름 3 nm 크기의 채널에 고분자 물질이 들어가서 탄화된 후 만들어진 것이다. 도 4 는 실시예 1에 따라 제조된 나노카본볼의 카본 쉘부에 형성된 메조다공의 직경분포를 도시한 그래프이다. 메조기공은 평균 3나노미터 크기로 균일하게 분포되었음을 알 수 있다.
이어서, 제조된 나노카본볼 10g을 염화아연 2.4% 수용액 100ml에 침지시켜 상온에서 2일 동안 숙성시킨 후, 여과 과정을 거쳐 70 ~ 110℃에서 건조시켰다(실시예 1).
에칭 공정의 조건을 하기 표 1에 따라 변화시킨 것에 따라 실시예 1 ~ 6 까지로 하고, 나노카본볼 대신 활성탄(Activated Carbon, 일본 Junsei사 제품)을 사용한 비교예 1과 비교하였다.
구분 공정 BET 표면적(m2/g) Mesopore Area(m2/g)
실시예 1 1M NaOH로 상온 5시간 + 1M NaOH 50도 2시간 처리 1450 900
실시예 2 1M HF로 상온 5시간 + 1M HF 50도 2시간 처리 1470 890
실시예 3 1M NaOH로 상온 10시간 840 600
실시예 4 1M HF로 상온 10시간 1250 730
실시예 5 1M HF로 70도 3시간 1280 750
실시예 6 1M NaOH로 70도 5시간 1280 730
비교예 1 활성탄 (일본 Junsei 사 제품) 950 200
표 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 따른 촉매물질이 첨착된 카본 나노볼은 종래의 활성탄보다 표면적과 이에 형성된 기공의 면적이 매우 큰 것을 알 수 있다. 특히, 온도를 달리하여 2회에 걸쳐 에칭 처리한 실시예 1 ~ 2의 나노카본볼은 그 표면적과 기공의 면적이 매우 증대되었다.
실시예 7 ~ 9
첨착된 촉매물질을 하기 표 2에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
구분 탈취, 소취제 금속의 종류 (중량비)
실시예1 나노카본볼 아연(2.4)
실시예7 나노카본볼 구리(1.5) + 망간(1.3)
실시예8 나노카본볼 요오드화 칼륨 (3.1)
실시예9 나노카본볼 코발트(2.1) + 요오드산 칼륨(1.3)
탈취, 소취제 BET 표면적 (m2/g) MesoporeArea(m2/g) 파과점(분)
MM TMA NH3
실시예 1 나노카본볼 1,450 900 60 130 90
실시예 7 나노카본볼 1,500 890 55 95 86
실시예 8 나노카본볼 C 1,450 890 62 113 92
실시예 9 나노카본볼 D 1,480 900 50 112 100
비교예 2 활성탄+구리(7%)+망간(3%) 930 190 35 20 30
상기 표 2에서 각 금속은 나노카본볼 총 중량을 기준으로 한 첨착량(중량%)이고, 표 3에서 MM은 메틸메르캅탄, TMA는 트리메틸아민, NH3는 암모니아를 나타낸다. 표 2와 3을 참조하면, 첨착된 촉매의 종류에 따라 메틸메르캅탄, 트리메틸아민, 암모니아취에 대한 선택적인 성능은 다소 차이가 났지만 모두 활성탄에 비해 월등한 소취 수명을 지니는 것으로 나타났다. 도 5에 나타난 바와 같이 본 발명의 촉매물질이 첨착된 나노카본볼은 100% 탈취력을 유지하는 시간이 활성탄에 비해 십배 정도 증가되었음을 알 수 있다. 카본나노볼에 첨착된 촉매 물질의 함량이 1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 5중량% 범위에서 소취 수명이 극대화되었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 촉매물질 첨착 나노카본볼은 쉘부에 첨착된 촉매물질에 의하여 다양한 종류의 악취발생물질이 매우 신속하고 효과적으로 탈취될 뿐만 아니라 분해된 악취발생물질이 촉매 표면에 쌓이는 피독현상이 개선되므로 소취 수명이 획기적으로 향상된다. 특히, 본 발명의 제조방법 중 실리카 성분의 에칭시 온도를 달리한 2차의 에칭공정을 따를 경우 나노카본볼의 표면적과 메조기공의 면적이 극대화되어 최상의 소취제를 제조할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
명세서 내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.
도 1은 본 발명의 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조공정을 나타낸 개략도이고,
도 2a ~ 2b는 본 발명의 나노카본볼 외관 및 단면 사진이다.
도 3a ~ 3b는 나노카본볼 합성의 중간체인 실리카볼 외관과 단면 사진이다.
도 4는 본 발명의 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조공정에 있어서, 나노카본볼의 카본 쉘부에 형성된 메조다공의 직경분포를 도시한 그래프이다.
도 5a ~ 5c는 본 발명의 제조방법에 따라 수득한 촉매물질이 첨착된 실시예 7의 나노카본볼과 종래의 활성탄이 각각 악취발생물질인 암모니아, 메틸머캅탄 및 트리메틸아민에 대하여 나타내는 탈취효과를 시간흐름에 따라 도시한 그래프이다.

Claims (9)

  1. 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어지며 상기 카본 쉘부에 촉매물질이 첨착된 나노카본볼의 제조방법으로서,
    (S1) 입경이 10 ~ 1000nm인 구형의 실리카 입자를 준비하는 단계;
    (S2) 상기 구형의 실리카 입자, 실리카 전구체 및 계면활성제를 용매하에서 반응시켜 상기 구형의 실리카 입자 표면에 실리카와 계면활성제 성분으로 이루어진 쉘부를 성장시키는 단계;
    (S3) 상기 (S2)단계로부터 얻은 결과물을 열처리하여 쉘부의 계면활성제 성분을 제거함으로서 쉘부에 기공이 형성된 실리카 주형 입자를 얻는 단계;
    (S4) 상기 기공이 형성된 실리카 주형 입자에 고분자 전구체를 주입하고 중합시켜 고분자-실리카 복합체를 형성하는 단계;
    (S5) 상기 고분자-실리카 복합체를 소성하여 고분자 성분을 탄화시키는 단계;
    (S6) 상기 (S5)단계로부터 얻은 결과물에서 실리카 성분을 에칭하여 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어진 나노카본볼을 제조하는 단계;
    (S7) 상기 나노카본볼의 카본 쉘부에 전이금속, 전이금속 산화물 및 알칼리 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 촉매물질을 첨착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 카본 나노볼의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (S2)단계의 실리카 전구체는 테트라에톡시실란, 테트라메틸오르토실리케이트, 테트라에틸오르토실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (S4)단계의 고분자 전구체는 아크릴로니트릴, 페놀-포름알데히드 및 디비닐벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (S6)단계의 실리카 성분의 에칭은 (S5)단계로부터 얻은 결과물을 수산화나트륨 수용액 또는 불산 수용액을 이용하여 상온에서 1차 처리한 다음, 40 ~ 80℃의 온도로 가온하여 2차 처리함에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (S6)단계로부터 얻은 나노카본볼의 중공 코어부의 직경은 10 내지 1000nm이고, 카본 쉘부의 두께는 50 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (S6)단계로부터 얻은 나노카본볼의 카본 쉘부에 형성된 메조다공의 평균직경은 1 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메조다공은 주로 약 3nm의 직경인 기공으로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (S7)단계의 전이금속은 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni), 코발트(Co), 은(Ag), 금(Au), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 아연(Zn), 마그네슘(Mg) 및 파라듐(Pd)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이고, 상기 알칼리 금속염은 브롬화 나트륨(NaBr), 요오드화 나트륨(NaI), 브롬화 칼륨(KBr), 요오드화 칼륨(KI) 및 요오드산칼륨(KIO3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 촉매물질의 첨착량은 카본나노볼 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 촉매물질이 첨착된 소취용 나노카본볼의 제조방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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