KR20140080339A - Catalyst comprsing ordered mesoporous carbon-arbon nanotube nanocomposites and fuel cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 촉매 금속 입자를 담지한 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체 및 이를 이용한 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 - 탄소 나노튜브 나노 복합체와 상기 나노 복합체의 표면에 담지한 촉매 금속 입자가 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 담체에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst carrier made of a nanocomposite having catalyst metal particles supported thereon and a fuel cell using the same. More particularly, the present invention relates to a catalyst having a structure regularized mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite and a catalyst supported on the surface of the nanocomposite And the metal particles are uniformly dispersed in the catalyst carrier.
연료전지는 친환경적이고 높은 효율을 가지는 에너지 변환 장치로서 향후 저탄소 기반 산업을 주도할 기술로 주목을 받고 있으며, 특히 휴대용 전자기기, 가정용 및 운송용 에너지 변환장치로서의 응용성이 크게 기대되고 있다. 하지만, 전기 화학반응을 촉진하는 촉매의 낮은 안정성은 연료전지 상업화에 큰 장애물로 여겨지고 있다.The fuel cell is an environmentally friendly and highly efficient energy conversion device, and has been attracting attention as a technology that will lead the low-carbon-based industry in the future. Especially, it is expected to be applied to portable electronic devices, household and transportation energy conversion devices. However, the low stability of the catalyst promoting the electrochemical reaction is regarded as a serious obstacle to the commercialization of the fuel cell.
촉매는 주로 촉매 금속 입자와 이를 균일하게 분산하기 위한 담체로 이루어져 있으며, 촉매의 활성과 안정성은 이러한 담체에 의해 크게 좌우된다. 따라서 이에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.The catalyst mainly consists of the catalyst metal particles and a carrier for uniformly dispersing the catalyst metal particles, and the activity and the stability of the catalyst depend heavily on such a carrier. Therefore, researches are actively conducted.
탄소 기반의 물질은 전기 전도성, 넓은 표면적, 및 가격 등에서 에너지 변환장치용 촉매 담체로서 유리한 특성들을 가지고 있으며, 이러한 촉매 담체로는 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 구조 규칙성 중형 다공성 탄소, 그래핀 등이 널리 사용되고 있다.Carbon-based materials have advantageous properties as catalyst carriers for energy conversion devices in terms of electrical conductivity, large surface area, and price. Such catalyst carriers include carbon fibers, carbon nanotubes, structured regular mesoporous carbon, and graphene Widely used.
이러한 탄소 기반 물질 가운데, 구조 규칙성 중형 다공성 탄소는 촉매 담지에 유리한 넓은 표면적과, 물질전달과 수송에 유리한 중형 기공들이 규칙적으로 연결되어 있어 촉매 담체로서 많은 연구가 진행되어 왔다.Among these carbon-based materials, the regular regular porous carbon has been widely studied as a catalyst carrier since it has a large surface area favorable to catalyst loading and medium pores which are advantageous for mass transfer and transportation.
그러나 구조 규칙성 중형 다공성 탄소를 상기 목적으로 촉매 담체로서 사용할 경우 낮은 안정성으로 인해 장기적인 사용을 기대하기 어렵다.However, when the structured regular mesoporous carbon is used as the catalyst support for the above purpose, it is difficult to expect long-term use due to its low stability.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 구조 규칙성 중형 다공성 탄소가 탄소 나노튜브와 서로 연결된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 나노 복합체를 형성하여 향상된 전기 전도성과 안정성을 갖는 촉매 담체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a catalyst carrier having improved electrical conductivity and stability by forming a nanocomposite characterized in that the structure-ordered mesoporous carbon is interconnected with carbon nanotubes .
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 촉매 담체를 이용하여 안정성이 향상된 연료전지를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a fuel cell having improved stability by using the above-described catalyst carrier.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 담체는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소와 탄소 나노튜브가 서로 연결된 구조를 갖는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노복합체; 및According to an aspect of the present invention, there is provided a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite having structure regular mesoporous carbon and carbon nanotube connected to each other; And
상기 나노 복합체 표면에 균일하게 분산되어 있는 촉매 금속 입자를 포함할 수 있다.And catalyst metal particles uniformly dispersed on the surface of the nanocomposite.
상기 촉매 금속 입자의 함량은 상기 촉매 담체 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 60 중량부일 수 있다.The content of the catalyst metal particles may be 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst support.
상기 중형 기공의 평균 직경은 2~30nm 일 수 있다.The mesopores may have an average diameter of 2 to 30 nm.
상기 촉매 담체의 비표면적은 200~2,000 m2/g 이며, 전기 전도도는 2~30 S/m 일 수 있다.The specific surface area of the catalyst support may be 200 to 2,000 m 2 / g and the electric conductivity may be 2 to 30 S / m.
상기 촉매 담체의 X-선 회절분석시, Cu-K알파(α) 특성 X-선 파장 1.541Å에 대한 브래그 각 (2θ)의 주 피크가 0.5~1.5에서 나타날 수 있다.In the X-ray diffraction analysis of the catalyst carrier, the main peak of the Bragg angle (2?) Relative to the Cu-K alpha (?) Characteristic X-ray wavelength of 1.541 ANGSTROM may appear at 0.5 to 1.5.
상기 촉매 금속 입자는 백금(Pt), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os) 및 금(Au)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The catalyst metal particles may be at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), osmium (Os) and gold (Au).
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 전극은 상기 촉매 담체를 포함할 수 있다.The electrode for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention may include the catalyst carrier.
또한, 상기 연료전지용 전극은 캐소드일 수 있다.Also, the electrode for the fuel cell may be a cathode.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 전극은 상기 촉매 담체가 포함된 전극을 구비할 수 있다.The electrode for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention may include an electrode including the catalyst carrier.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 촉매 담체의 제조방법은 탄소 전구체와 구조규칙성 중형다공성 실리카의 혼합물을 형성하는 단계, 상기 혼합물을 탄화시켜 탄화물을 형성하는 단계, 상기 탄화물로부터 중형 다공성 실리카를 제거하는 단계, 및 상기 중형 다공성 실리카를 제거함으로써 생성된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체에 촉매 금속 전구체를 담지 후 환원시켜 촉매금속 입자를 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체의 표면에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Also, in a preferred embodiment of the present invention, a method for preparing a catalyst carrier comprises the steps of: forming a mixture of a carbon precursor and a structured regular mesoporous silica; carbonizing the mixture to form a carbide; removing the mesoporous silica from the carbide; Supporting the catalytic metal precursor on the structure regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite produced by removing the mesoporous silica and then reducing the catalytic metal precursor to form the mesoporous carbon nanotube composite of the structure regular mesoporous carbon- On the surface thereof.
상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 혼합되는 상기 촉매금속 전구체의 함량은 함량은 상기 나노 복합체 100 중량부에 대하여 10~150 중량부일 수 있다.The content of the catalytic metal precursor mixed with the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite may be 10 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the nanocomposite.
상기 촉매 금속 전구체의 환원은 200℃ 내지 400℃ 의 온도범위에서 이루어질 수 있다.The reduction of the catalytic metal precursor may be performed at a temperature ranging from 200 ° C to 400 ° C.
본 발명에 따라 제조된 촉매 담체는 이를 구성하는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 - 탄소 나노튜브 나노 복합체에서 탄소 나노튜브가 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 입자를 상호 연결해 줌으로써 전기 전도성이 개선된다.The catalyst carrier prepared according to the present invention improves the electrical conductivity by connecting the structured regular mesoporous carbon particles with the carbon nanotubes in the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite constituting the catalyst support.
본 발명에 따라 제조된 촉매 담체를 연료전지용 전극에 적용하면, 안정성이 향상된 연료전지를 제조할 수 있다.When a catalyst carrier prepared according to the present invention is applied to an electrode for a fuel cell, a fuel cell having improved stability can be manufactured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체의 형성과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체의 제조공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체의 주사전자현미경 사진이다.
도 4 및 도 5는 비교예 1, 2에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 주사 현미경 사진이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체의 투과전자현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 저각 X선 회절 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 고각 X선 회절 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 9은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 전기 전도도 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체의 투과전자현미경 사진이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 투과전자현미경 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 고각 X선 회절 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 14 및 도 15은 본 발명의 실시예 및 비교예 1-2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 질소 흡착 동온선과 기공크기 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 16 및 도 17는 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 하프 셀 사이클링 테스트 전 결과를 나타낸 그래프이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 하프 셀 사이클링 테스트 후 결과를 나타낸 그래프이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 단위 전지 과전압 테스트 전후 결과를 나타낸 그래프이다.
도 22 및 도 23는 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 백금 촉매 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체와 백금 촉매입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소로 이루어진 촉매 담체의 단위 전지 과전압 테스트 전후의 전기화학적 임피던스 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a view conceptually showing a process of forming a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying thereon catalyst metal particles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a process for producing a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying catalytic metal particles according to the present invention.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite fabricated according to an embodiment of the present invention.
Figs. 4 and 5 are SEM micrographs of the structured regular mesoporous carbon prepared according to Comparative Examples 1 and 2. Fig.
FIG. 6 is a transmission electron micrograph of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite fabricated according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the results of low-angle X-ray diffraction analysis of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite and the structured regular mesoporous carbon prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the results of high-angle X-ray diffraction analysis of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite and the structured regular mesoporous carbon prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2.
9 is a graph showing the results of electrical conductivity analysis of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 and the structured regular mesoporous carbon.
FIG. 10 is a transmission electron micrograph of a catalyst carrier comprising a structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying platinum catalyst particles prepared according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are transmission electron micrographs of a catalyst carrier made of structured regular mesoporous carbon on which platinum catalyst particles prepared according to Comparative Examples 1 and 2 of the present invention are supported.
Fig. 13 is a graph showing the relationship between the structural regularity of a catalyst carrier made of a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite on which platinum catalyst particles prepared according to Examples of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 are carried, FIG. 3 is a graph showing the results of high-angle X-ray diffraction analysis of a catalyst support made of mesoporous carbon. FIG.
FIGS. 14 and 15 are schematic diagrams showing a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite supported on platinum catalyst particles prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Example 1-2, A graph showing a nitrogen adsorption temperature and a pore size distribution of a catalyst carrier made of regular size mesoporous carbon.
FIGS. 16 and 17 are graphs showing the relationship between the catalyst carrier made of the structurally ordered mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite supported on the platinum catalyst particles prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, Fig. 6 is a graph showing the results of the half-cell cycling test of the catalyst carrier made of the structural regularity mesoporous carbon.
FIGS. 18 and 19 are graphs showing the relationship between the catalyst carrier composed of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the platinum catalyst particles prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, Structural Regularity A graph showing the results after a half cell cycling test of a catalyst carrier made of mesoporous carbon.
20 and 21 are graphs showing the relationship between the catalyst carrier made of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the platinum catalyst particles prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, Structural Regularity A graph showing the results before and after a unit cell overvoltage test of a catalyst carrier made of mesoporous carbon.
22 and 23 are graphs showing the relationship between the catalyst carrier made of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the platinum catalyst particles prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, Structural Regularity A graph showing electrochemical impedance results of a catalyst carrier made of mesoporous carbon before and after a unit cell overvoltage test.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체에 대하여 설명하기로 한다.The catalyst support comprising the structure regular microporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the catalyst metal particles according to the preferred embodiment of the present invention will now be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노복합체로 이루어진 촉매 담체의 형성과정을 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view conceptually showing a process of forming a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying thereon catalyst metal particles according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체는 중형 기공을 가지는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소와 탄소 나노튜브가 서로 연결된 구조를 가지며, 상기 나노 복합체 표면에 촉매 금속 입자가 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.The catalyst carrier comprising the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the catalytic metal particles according to the present invention has a structure in which the mesoporous mesoporous mesoporous mesoporous carbon and the carbon nanotubes are connected to each other, And the catalyst metal particles are uniformly dispersed on the surface of the composite.
본 발명에 의한 나노 복합체는 미세기공(micropore)만을 갖고 있는 종래의 비정형질 미세 다공성 탄소 분말과는 달리 미세기공뿐만 아니라 중간 세공(mesopore)를 적정 비율로 보유한다.The nanocomposite according to the present invention retains fine mesopores as well as mesopores at a proper ratio, unlike conventional amorphous microporous carbon powders having only micropores.
여기에서 IUPAC의 정의에 의하면, 미세기공은 일반적으로 약 2nm이하의 직경을 갖는 세공을 의미하고, 중간 세공이라 함은 2 내지 50 nm의 직경을 갖는 세공을 의미한다.Herein, by definition of IUPAC, micropores generally mean pores having a diameter of about 2 nm or less, and mesopores mean pores having a diameter of 2 to 50 nm.
상기 중형 기공의 평균 직경은 2~30 nm 인 것을 특징으로 한다.And the average pore diameter of the mesopores is 2 to 30 nm.
본 발명에 의한 나노 복합체를 촉매 담체에 적용시, 상기 중형 기공의 평균 직경이 2 nm 미만이면 나노 복합체로 공급되는 연료 물질의 확산이 원할하지 못하여 촉매의 활성에 제한이 가해지고, 중형 기공의 평균 직경이 30nm를 초과하면 촉매 제조시 촉매 입자가 커지는 경향이 있어 촉매의 효율이 저하되어 바람직하지 못하다.When the nanocomposite according to the present invention is applied to a catalyst carrier, if the mean diameter of the mesopores is less than 2 nm, the diffusion of the fuel material supplied to the nanocomposite is unfavorable, If the diameter exceeds 30 nm, the catalyst particles tend to be large in the production of the catalyst, and the efficiency of the catalyst deteriorates, which is not preferable.
상기 나노 복합체의 비표면적은 200~2,000 m2/g 이며, 전기 전도도는 2~30 S/cm 인 것을 특징으로 한다.The nanocomposite has a specific surface area of 200 to 2,000 m 2 / g and an electrical conductivity of 2 to 30 S / cm.
상기 나노 복합체의 비표면적이 200 m- 2/g 미만이면 촉매 제조시 금속 입자가 균일하게 분산되지 못하고 촉매 입자가 커지는 경향이 있어 바람직하지 못하고, 비표면적이 2000 m2/g 이상이면 마이크로 포어의 분포가 너무 커져서 촉매 제조시 제조되는 촉매 입자가 마이크로포어 내부에 형성되어 반응물들이 제대로 접근을 못하여 바람직하지 못하다.The specific surface area of the nanocomposite 200 m - do not less than 2 / g not distributed, the metal particles in the manufacture catalysts uniform preferable is a tendency that the catalyst particles increases, when the specific surface area is 2000 m 2 / g or more of micropores The distribution is so large that the catalyst particles to be produced during the production of the catalyst are formed inside the micropore and the reactants can not be properly accessed.
본 발명의 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 세공들이 규칙적으로 배열된 구조를 가지므로 X-선 회절 분석에서 Cu-K알파(α) 특성 X-선 파장 1.541Å에 대한 브래그 각(2θ)의 주 피크가 적어도 0.5도에서 1.5도에서 나타난다. The structure regular microporous carbon-carbon nanotube nanocomposite of the present invention has a structure in which the pores of the structurally ordered mesoporous carbon are regularly arranged. Therefore, in the X-ray diffraction analysis, the Cu-K alpha The main peak of the Bragg angle (2 [theta]) for a wavelength of 1.541 A appears at least 0.5 to 1.5 degrees.
상기 촉매 금속 입자의 평균 직경은 1~10 nm 인 것을 특징으로 한다.And the average diameter of the catalyst metal particles is 1 to 10 nm.
상기 촉매 금속 입자의 평균 직경이 1 nm 미만이면 촉매 금속 입자가 불안정하여 촉매 활성이 제한적이고, 금속 입자의 평균 직경이 10 nm 를 초과하면 단위 질량당 촉매 활성 면적이 감소하여 촉매의 효율이 저하되어 바람직하지 못하다.
If the average diameter of the catalyst metal particles is less than 1 nm, the catalytic metal particles are unstable and the catalytic activity is limited. When the average diameter of the metal particles exceeds 10 nm, the catalytic active area per unit mass decreases, It is not desirable.
도 2는 본 발명에 따른 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 - 탄소 나노튜브 나노복합체로 이루어진 촉매 담체의 제조공정도이다.FIG. 2 is a view showing a process for producing a catalyst carrier comprising a structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying catalytic metal particles according to the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 촉매 담체의 제조방법은 탄소 전구체와 구조 규칙성 중형 다공성 실리카의 혼합물을 형성하는 단계(S10), 상기 혼합물을 탄화시켜 탄화물을 형성하는 단계(S20), 상기 탄화물로부터 중형 다공성 실리카를 제거하는 단계(S30), 및 상기 중형 다공성 실리카를 제거함으로써 생성된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체에 촉매 금속 전구체를 담지 후 환원시켜 촉매금속 입자를 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체의 표면에 형성하는 단계(S40)를 포함한다.The method for preparing a catalyst carrier according to a preferred embodiment of the present invention comprises the steps of forming a mixture of a carbon precursor and a structured regular mesoporous silica (S10), carbonizing the mixture to form a carbide (S20) (S30) of removing the mesoporous silica, and supporting and supporting the catalytic metal precursor on the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite produced by removing the mesoporous silica, (S40) on the surface of the porous carbon-carbon nanotube composite.
상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 혼합되는 상기 촉매금속 전구체의 함량은 함량은 상기 나노 복합체 100 중량부에 대하여 10~150 중량부인 것을 특징으로 한다.The content of the catalytic metal precursor mixed with the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite is 10 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the nanocomposite.
본 발명에 의한 나노 복합체와 혼합되는 상기 촉매 금속 전구체의 함량이 10 중량부 미만이면 연료전지 제조시 촉매층이 두꺼워져 연료의 물질전달이 원활하지 못하여 활성에 제한이 가해지고, 촉매 금속 전구체의 함량이 150 중량부를 초과하면 촉매 제조시 금속 입자가 균일하게 분산되지 못하고 커지는 경향이 있어 촉매의 효율이 저하되어 바람직하지 못하다.If the content of the catalytic metal precursor to be mixed with the nanocomposite according to the present invention is less than 10 parts by weight, the catalytic layer becomes thick during the production of the fuel cell, the mass transfer of the fuel is not smooth and the activity is restricted, If the amount is more than 150 parts by weight, the metal particles tend not to be uniformly dispersed during the preparation of the catalyst, which tends to increase and the catalyst efficiency is lowered, which is not preferable.
또한, 상기 촉매 금속 전구체의 환원은 200 내지 400 ℃ 의 온도범위에서 이루어질 수 있다.The reduction of the catalyst metal precursor may be performed at a temperature ranging from 200 to 400 ° C.
상기 촉매 금속 전구체의 환원 온도가 200 ℃ 미만이면 전구체가 완전히 환원되지 못하여 촉매 금속 입자의 형성이 제한되며, 촉매 금속 전구체의 환원 온도가 400 ℃를 초과하면 촉매 금속 입자가 커지는 경향이 있어 촉매의 효율이 저하되어 바람직하지 못하다.If the reduction temperature of the catalyst metal precursor is less than 200 ° C, the precursor is not completely reduced to restrict the formation of the catalyst metal particles. If the reduction temperature of the catalyst metal precursor is higher than 400 ° C, Which is undesirable.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 촉매 금속 입자를 담지한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체로 이루어진 촉매 담체 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the catalyst carrier comprising the structure-regulated mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite carrying the catalyst metal particles according to the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are illustrative of the present invention only and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예: 백금 촉매 입자 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체의 제조>Example: Preparation of Platinum Catalyst Particle Loading Structure Regular Medium Porous Carbon-Carbon Nanotube Composite [
니켈 프탈로시아닌 1 g 과 구조 규칙성 중형 다공성 실리카의 일종인 SBA-15 1 g 을 상온에서 물리적으로 혼합하였다. 상기와 같이 혼합한 니켈 프탈로시아닌과 SBA-15의 혼합물을 튜브형 전기로에 넣고 이를 질소 분위기 하에서 가열하여 900 ℃에서 탄화처리를 실시하였다.1 g of nickel phthalocyanine and 1 g of SBA-15, a kind of structured regular mesoporous silica, were physically mixed at room temperature. The mixture of nickel phthalocyanine and SBA-15 mixed as described above was placed in a tubular electric furnace and heated in a nitrogen atmosphere to carry out carbonization treatment at 900 ° C.
상기와 같이 탄화 처리된 결과물(탄화물)을 HF, 물 및 에탄올의 혼합 용액에 넣고 교반하는 과정을 반복하여 SBA-15를 제거하여 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 - 탄소 나노튜브 복합체를 제조하였다.The resultant carbonized product (carbide) was added to a mixed solution of HF, water and ethanol and stirred to remove SBA-15, thereby preparing a structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite.
백금 전구체 H2PtCl6·xH2O 0.332 g을 아세톤 1.5 mL에 용해하여 백금 전구체 함유 혼합물을 제조하였다.A platinum precursor-containing mixture was prepared by dissolving 0.332 g of platinum precursor H 2 PtCl 6 .xH 2 O in 1.5 mL of acetone.
상기 백금 전구체 함유 혼합물과 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체 0.5 g을 물리적으로 혼합한 다음 이 혼합물을 60 ℃의 온도에서 12시간 유지하였다. 이어서 상기 결과물을 수소 분위기에서 200 ℃의 온도에서 환원시켜 백금 촉매 입자를 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체 표면에 형성하였다.
The platinum precursor-containing mixture and 0.5 g of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite were physically mixed, and then the mixture was maintained at a temperature of 60 ° C for 12 hours. Subsequently, the resultant was reduced at a temperature of 200 ° C in a hydrogen atmosphere to form platinum catalyst particles on the surface of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite.
<비교예 1: 백금 촉매 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 제조>≪ Comparative Example 1: Preparation of Regular Medium Porous Carbon Carrying Structure of Platinum Catalyst >
탄소 전구체로서 니켈이 함유되지 않은 프탈로시아닌 분자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법에 따라 탄화처리를 실시하여 구조 규칙성 중형 다공성 탄소를 제조하였다.Carbonization treatment was carried out in the same manner as in Example, except that phthalocyanine molecules not containing nickel were used as the carbon precursor, to prepare the structured regular mesoporous carbon.
촉매 담체로 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 백금 촉매 입자를 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 표면에 형성하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the structured regular mesoporous carbon was used as the catalyst support, thereby forming platinum catalyst particles on the structurally ordered mesoporous carbon surface.
<비교예 2 : 백금 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 제조>≪ Comparative Example 2: Preparation of Regular Porous Carbon Having Platinum Supported Structure >
수크로오즈 2.2 g와 황산 0.25 g을 물 5 g과 혼합하여 수크로오즈 수용액을 제조하였다. 이어서 상기 결과물을 구조 규칙성 중형 다공성 실리카의 일종인 SBA-15 1 g과 물리적으로 혼합하였다. 상기 혼합물을 공기 분위기에서 가열하여 160 ℃에서 탄화처리를 하였다.2.2 g of sucrose and 0.25 g of sulfuric acid were mixed with 5 g of water to prepare a sucrose aqueous solution. The resultant was then physically mixed with 1 g of SBA-15, a type of structured regular mesoporous silica. The mixture was heated in an air atmosphere and carbonized at 160 ° C.
상기 결과물을 질소 분위기 하에서 가열하여 900 ℃에서 탄화처리를 실시하였다.The resultant was heated in a nitrogen atmosphere and carbonized at 900 ° C.
상기와 같이 탄화 처리된 결과물(탄화물)을 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 SBA-15를 제거하여 구조 규칙성 중형 다공성 탄소를 제조하였다.The resultant carbonized product (carbide) was subjected to the same method as in Example 1 to remove SBA-15 to prepare a structured regular mesoporous carbon.
촉매 담체로 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 백금 촉매 입자를 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 표면에 형성하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the structured regular mesoporous carbon was used as the catalyst support, thereby forming platinum catalyst particles on the structurally ordered mesoporous carbon surface.
도 3은 실시예에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체의 주사전자현미경 사진으로, 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 입자들이 탄소 나노튜브에 의해 네트워크 구조로 연결되어 있음을 보여주고 있다.FIG. 3 is a scanning electron micrograph of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite synthesized by the embodiment, showing that the particles of the structure regular mesoporous carbon are connected by a network structure by carbon nanotubes Giving.
도 4 및 도 5는 비교예 1, 2에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 주사현미경 사진으로, 합성된 탄소 물질에 탄소 나노튜브가 없고 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 입자들만으로 이루어져 있음을 알 수 있다.FIGS. 4 and 5 are SEM micrographs of the structured regular mesoporous carbon synthesized by Comparative Examples 1 and 2, showing that the synthesized carbon material has no carbon nanotubes and consists only of structured regular mesoporous carbon particles have.
도 6는 실시예에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노복합체의 투과전자현미경 사진으로 탄소 나노튜브가 구조 규칙성 탄소 입자에 박혀있는 형상을 보여주고 있다.FIG. 6 shows a transmission electron micrograph of the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite synthesized according to the embodiment, showing a shape in which carbon nanotubes are embedded in the structurally ordered carbon particles.
도 7은 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 합성한 물질의 저각 X-선 회절 형태를 도시한 것으로, 실시예에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 난노복합체와 비교예 1, 2에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 주 피크들이 모두 0.9도에서 나타남을 알 수 있다. FIG. 7 is a low-angle X-ray diffraction pattern of a material synthesized according to an embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, and shows the structure regularized mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite synthesized by the examples It can be seen that the main peaks of the structured regular mesoporous carbon synthesized by Comparative Examples 1 and 2 all appear at 0.9 degrees.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 합성한 물질의 고각 X-선 회절 형태를 도시한 것으로, 실시예에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체는 26도 부근에서 선폭이 매우 좁고 세기가 강한 피크를 보인다. 이는 탄소 나노튜브의 흑연화된 탄소층에 의해 나오는 피크로서 복합체에서 탄소 나노튜브가 존재함을 의미한다.Fig. 8 shows the high-angle X-ray diffraction pattern of the material synthesized by the example of the present invention and the comparative examples 1 and 2, and the structure regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite synthesized by the example The line width is very narrow and the intensity is strong at around 26 degrees. This means that carbon nanotubes are present in the complex as a peak coming from the graphitized carbon layer of the carbon nanotube.
반면 비교예 1, 2에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 경우 22~26도 사이에서 비교적 넓은 선폭의 피크를 보이며 이는 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 골격이 무정형의 탄소 골격으로 이루어져 있음을 의미한다.On the other hand, in the case of the structured regular mesoporous carbon synthesized by Comparative Examples 1 and 2, the peak of a relatively wide line width is observed between 22 and 26 degrees, which means that the skeleton of the regular regular mesoporous carbon is composed of the amorphous carbon skeleton do.
도 9는 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 합성한 물질의 전기 전도성을 도시한 것으로, 실시예에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노복합체가 비교예 1, 2에 의해 합성한 구조 규칙성 중형 다공성 탄소보다 전기 전도성이 우수한 것을 알 수 있다.FIG. 9 shows the electrical conductivity of the material synthesized by the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, and the structure regularized mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite synthesized by the examples is shown in Comparative Examples 1, It is found that the electroconductivity of the mesoporous carbon is better than that of the structure-ordered mesoporous carbon synthesized by the method of the present invention.
도 10는 실시예에 의해 합성한 백금 촉매 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체의 투과전자현미경 사진으로 나노 복합체 표면에 2 nm 이하의 백금 촉매 입자가 균일하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다.FIG. 10 shows a transmission electron microscope photograph of the regular mesoporous carbon-carbon nanotube composite of platinum catalyst supporting structure synthesized according to the example, showing that platinum catalyst particles of 2 nm or less are uniformly dispersed on the surface of the nanocomposite .
도 11 및 도 12는 비교예 1, 2에 의해 합성한 백금 촉매 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소의 투과전자현미경 사진으로 표면에 2nm 이하의 백금 촉매 입자가 균일하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다.FIGS. 11 and 12 are transmission electron micrographs of ordered mesoporous carbon having regular structure of platinum catalyst supported structure synthesized by Comparative Examples 1 and 2, and platinum catalyst particles of 2 nm or less in size are uniformly dispersed on the surface.
도 13은 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 합성한 백금 촉매 담지 물질의 고각 X-선 회절 형태를 도시한 것으로 표면에 형성된 백금 촉매 입자에 해당하는 주 피크가 40도 부근에서 나타나는 것을 알 수 있다.13 is a high-angle X-ray diffraction pattern of the platinum catalyst supporting material synthesized according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, wherein the main peak corresponding to the platinum catalyst particles formed on the surface is observed at about 40 degrees .
도 14 및 도 15은 각각 질소흡착 등온선과 이로부터 기공크기 분포도를 도시한 것으로, 실시예에 의해 준비된 백금 촉매 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체와 비교예 1, 2에 의해 준비된 백금 촉매 담지 구조 규칙성 중형 다공성 탄소 모두 유사한 흡착 등온선과 기공크기 분포도를 보임을 알 수 있다.14 and 15 show the nitrogen adsorption isotherm and the pore size distribution diagram therefrom, respectively. The platinum catalyst supported structure regular microporous carbon-carbon nanotube composite prepared according to the embodiment and the platinum prepared by Comparative Examples 1 and 2 The adsorption isotherms and pore size distributions of the mesoporous carbon are shown to be similar to those of the regular mesoporous carbon.
상기 실시예 및 비교예 1, 2에 있어서 합성 물질의 표면적, 기공부피, 기공 직경, 전기 전도도 값을 하기 표 1에 나타내었다.The surface area, pore volume, pore diameter, and electrical conductivity of the synthesized material in the above Examples and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
(m2/g)BET surface area
(m 2 / g)
(cm3 /g)Pore volume
(cm < 3 > / g)
(nm)Pore diameter
(nm)
(S/cm)Conductivity (20kN)
(S / cm)
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 준비된 백금 담지 촉매의 하프 셀 사이클링 테스트 전 결과를 도시한 것이고, 도 18 및 도 19는 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 준비된 백금 담지 촉매의 하프 셀 사이클링 테스트 후 결과를 도시한 것을 도시한 것으로 본 발명의 실시예에 의해 준비된 담지 촉매가 비교예 1, 2에 의해 준비된 촉매에 비해 초기 성능과 사이클링 테스트 후의 성능 모두 우수한 것을 알 수 있다.Figs. 16 and 17 show the results of the half-cell cycling test of the platinum-supported catalyst prepared by the examples of the present invention and Comparative Examples 1 and 2, and Figs. 18 and 19 show the results of the experiment , And FIG. 2 shows the result after the half-cell cycling test of the platinum-supported catalyst, showing that the supported catalyst prepared according to the example of the present invention had an initial performance and an improved performance after the cycling test Performance is excellent.
상기 실시예 및 비교예 1, 2에 있어서 하프 셀 사이클링 테스트 전후 단위 질량당 전류 밀도 값을 하기 표 2에 나타내었다.The current density values per unit mass before and after the half-cell cycling test in Examples and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 2 below.
도 20 및 21은 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 준비된 백금 담지 촉매의 단위 전지 과전압 테스트 전후 결과를 나타낸 것으로 본 발명의 실시예에 의해 준비된 촉매가 비교예 1, 2에 의해 준비된 촉매에 비해 과전압 테스트 후에도 가장 성능이 우수한 것을 알 수 있다.20 and 21 show the results before and after the unit cell overvoltage test of the platinum-supported catalyst prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2. The catalysts prepared by the examples of the present invention were prepared by Comparative Examples 1 and 2 It can be seen that the most excellent performance is obtained even after the overvoltage test in comparison with the catalyst.
상기 실시예 및 비교예 1, 2에 있어서 단위 전지 과전압 테스트 전후 0.6 V에서의 전류밀도 값을 하기 표 3에 나타내었다.The current density values at 0.6 V before and after the unit cell overvoltage test in Examples and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 3 below.
도 22 및 도 23는 본 발명의 실시예와 비교예 1, 2에 의해 준비된 백금 담지 촉매의 단위 전지 과전압 테스트 전후의 전기화학적 임피던스 측정(Electrochemical impedance spectroscopy) 결과를 나타낸 것으로, 실시예에 의해 준비된 촉매가 비교예 1, 2에 의해 준비된 촉매에 비해 과전압 테스트 후에도 계면 저항의 증가가 더 적은 것을 알 수 있다.22 and 23 show the electrochemical impedance spectroscopy results of the platinum-supported catalyst prepared according to the embodiment of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 before and after the unit cell overvoltage test. It is seen that the increase in the interface resistance is smaller even after the overvoltage test as compared with the catalyst prepared according to Comparative Examples 1 and 2. [
상기 계면 저항은 도 22 및 도 23에 도시된 반원의 크기에 비례한다.The interfacial resistance is proportional to the size of the semicircle shown in Figs. 22 and 23.
상기 실시예 및 비교예 1, 2에 있어서 단위 전지 과전압 테스트 전후의 전기화학적 임피던스 측정 값을 하기 표 4에 나타내었다.The electrochemical impedance measured values before and after the unit cell overvoltage test in the above Examples and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 4 below.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
Claims (13)
상기 나노 복합체 표면에 균일하게 분산되어 있는 촉매 금속 입자를 포함하는 촉매 담체.Structural Regularity Structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite having a structure in which mesoporous carbon and carbon nanotube are connected to each other; And
And a catalyst metal particle dispersed uniformly on the surface of the nanocomposite.
상기 중형 기공의 평균 직경은 2~30nm 인 것을 특징으로 하는 촉매 담체.The method according to claim 1,
Wherein the mesopores have an average diameter of 2 to 30 nm.
상기 촉매 담체의 X-선 회절분석시,
Cu-K알파(α) 특성 X-선 파장 1.541Å에 대한 브래그 각 (2θ)의 주 피크가 0.5~1.5에서 나타나는 것을 특징으로 하는 촉매 담체.The method according to claim 1,
In the X-ray diffraction analysis of the catalyst support,
Characterized in that the main peak of the Bragg angle (2?) Relative to the Cu-K alpha (?) Characteristic X-ray wavelength of 1.541 Å appears at 0.5 to 1.5.
상기 혼합물을 탄화시켜 탄화물을 형성하는 단계;
상기 탄화물로부터 중형 다공성 실리카를 제거하는 단계; 및
상기 중형 다공성 실리카를 제거함으로써 생성된 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체에 촉매 금속 전구체를 담지 후 환원시켜 촉매금속 입자를 상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체의 표면에 형성하는 단계를 포함하는 촉매 담체의 제조방법.Forming a mixture of carbon precursor and structured regular mesoporous silica;
Carbonizing the mixture to form a carbide;
Removing the mesoporous silica from the carbide; And
The mesoporous carbon nanotube composite is formed by removing the mesoporous silica to support the catalytic metal precursor on the mesoporous carbon nanotube structure and then reducing the catalytic metal precursor to form the catalytic metal particles on the surface of the mesoporous mesoporous carbon nanotube structure ≪ / RTI >
상기 구조 규칙성 중형 다공성 탄소-탄소 나노튜브 나노 복합체와 혼합되는 상기 촉매금속 전구체의 함량은 함량은 상기 나노 복합체 100 중량부에 대하여 10~150 중량부일 수 있다.12. The method of claim 11,
The content of the catalytic metal precursor mixed with the structured regular mesoporous carbon-carbon nanotube nanocomposite may be 10 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the nanocomposite.
상기 촉매 금속 전구체의 환원은 200 내지 400 ℃ 의 온도범위에서 이루어질 수 있다.12. The method of claim 11,
The reduction of the catalytic metal precursor may be performed at a temperature ranging from 200 to 400 ° C.
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| KR20220127985A (en) * | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 주식회사 와이파인텍 | Mesoporous carbon-carbon wire structure for anode materials of lithium-ion battery, producing method thereof and lithium secondary battery using it |
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2012
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