KR20160062654A - 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이산화탄소 흡착제로서, 네크워크 구조의 그래핀 겔; 및 상기 그래핀 겔 상에 구비된 탄소 질화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제이 제공된다.

Description

이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법{Absorbent for carbon dioxide and manufacturing method for the same}
본 발명은 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상온과 상압에서도 우수한 흡착/탈착 특성을 가지며, 질소 가스에 대한 매우 높은 선택도를 갖는 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산업용 배기 가스에서 CO2(이산화탄소)의 분리(격리)는 녹색과 지속 가능한 미래를 구현하기 위한 중요 기술 중 하나로 여겨진다. 이산화탄소를 분리하는 재료의 성능은 두 개의 극단적인 작업 조건 , 즉, 흡착 및 탈착 하에서 평가되어야한다.
높은 CO2 저장 용량을 갖는 나노물질에 대한 필요성으로 인하여 탈착 현상은 종종 간과되고 있다. 이런 맥락에서 CO2 친화성과 선택성 사이의 상호 의존성을 통하여 근본적인 문제가 발생한다. 본 발명에서는 겔화 원리를 이용하여 2차원성의 흑연 C3N4(g-C3N4)를 다공성 그래핀 표면에 구비시킨다. 동일한 평면이 아닌(non-coplanar) 에지로부터 이루어지는 미세공극의 존재로 인하여 화학흡착과 물리흡착 사이의 적정 영역을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 물질은 상온에서 향상된 이산화탄소 흡착(0.43 mmol.g-1)과 질소에 대한 높은 선택성(
Figure pat00001
= 113 )을 보여주며, 여전히 포집된 이산화탄소를 탈착시킬 수 있는 능력(R = 98 %)을 보여준다.
원칙 밀도 함수 이론 계산에서, 이산화탄소와 g-C3N4 사이의 상호작용의 원리를 쌍극자와 유도 쌍극자 상호 작용으로 분류하며, 본 발명은 지구상에서 매우 풍분한 물질로부터 이산화탄소의 손쉬운 흡착과 탈착이 가능한 CO2 흡수제를 제공한다.
발전소로부터의 후연소 가스, 즉 배기 가스는 CO2 전체 배출량의 40 % 이상을 차지한다. 배기 가스의 효과적인 관리는 온난화에 대한 대비와 지속가능한 에너지 제공의 관점에서 상당히 중요하다. 현재, 산업용 배기 가스 제어는 주로 알카놀아민 용매를 이용하는 습식 화학적 흡착에 주로 기초한다.
불행하게도 CO2 분리와 이러한 용매의 분리는 상당한 양의 에너지(총 에너지 생산 의 30 %까지)를 요구한다. 또한, 부식성 운전 조건으로 인하여 비용이 증가하는 문제가 있다. 제올라이트가 일부 포함된 금속 유기 프레임웍(metal organic framework)이 대체 물질로 연구되고 있으나, 고가의 전이 금속 촉매를 사용하고, 높은 배체 흡착 에너지와 관련된 낮은 재생성 등의 문제가 있다.
강력한 흡착 에너지는 높은 수준의 이산화탄소 포획에 중요한 요소이다. 하지만, 이는 불가피한 이산화탄소의 탈착과 재생 에너지의 상승을 초래한다. 이상적인 이산화탄소 흡착제는 용이한 이산화탄소 흡착/탈리 기전에서의 우수한 재생성과, 적절한 흡착 에너지를 가져야 한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 없이도 증가된 이산화탄소 흡착 용량을 가지면서, 우수한 선택도, 안정성 및 재생성이 향상된 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이산화탄소 흡착제로서, 상호 연결된 네트워크 구조의 그래핀 산화물층; 상기 그래핀 산화물층에 형성된 탄소 질화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀 산화물층은, 상기 그래핀 산화물이 분산된 용액을 겔화시켜 상호 연결된 네트워크 구조가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 질화물은 흑연 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀 산화물이 분산된 용액에 질소 함유 탄소 물질을 혼합, 겔화한 후, 열처리함으로써 제조된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 질화물은 육각 형태의 헵타진(트리스-s-트라아진) 단위로 이루어진 2차원 층상 물질이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 질화물은 축합된 고분자 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 질화물은, 상기 고분자 구조를 형성하는 모노머 형태로 상기 그래핀 산화물층에 결합된 후, 축합되어 상기 고분자 구조가 형성된 것이다.
본 발명은 이산화탄소 흡착제 제조방법으로, 그래핀 산화물 분산액과, 질소 및 탄소 함유 모노머 분산액을 혼합하는 단계; 상기 혼합하는 단계의 혼합액을 겔화시키는 단계; 및 상기 겔화시키는 단계의 겔을 열처리하여 상기 그래핀 산화물의 네트워크 구조상에 구비되며, 상기 모노머로부터 유래된 탄소 질화물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모노머는 상기 열처리하는 단계에서 고분자화된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 질화물은 육각으로 조직화되며 3가 아민에 의하여 연결된 헵타진(트리스-s-트라아진) 단위로 이루어진 2차원 층상 물질이다.
본 발명은 상술한 방법에 의하여 제조된 이산화탄소 흡착제를 제공한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 흡착제는 흑연 구조의 겔 네트워크 상에 구비되며, 질소로 관능화된 탄소 질화물을 포함한다. 이로써 상온과 상압에서도 우수한 흡착/탈착 특성을 가지며, 질소 가스에 대한 매우 높은 선택도를 갖는다.
도 1a는 탄소 질화물에 기초한 높은 다공 네트워크 구조와 그 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제 제조방법의 단계도이다.
도 1c는 순수 그래핀 겔(PG), 다시안디아미드 겔(DCG, 3 내지 8 중량%의 질소 함유) 및 탄소 질화물 관능화 겔(CNG, 8 중량 %의 질소 함유)의 이산화탄소 포획 용량을 나타내는 도면이다.
도 1d는 실험상의 이산화탄소 흡착/탈착 등온 반복 싸이클을 나타내는 도면이다.
도 1e는 과량의 질소에 대한 본 발명에 따른 흡착제의 선택도를 나타내는 도면이다.
도 2a는 아르곤 흡착 등온곡선에 기초한 질소 흡착 등온곡선과 기공크기 분포(내부 이미지)이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제의 조직 구조를 나타내는 SEM 사진이다.
도 2c는 고해상도 TEM(transmission electron microscope) 이미지이고, 내부 이미지는 본 발명에 따른 흡착제의 불연속상을 나타내는 선택 영역 전자 회절(SAED) 분석 결과이다.
도 2d는 STEM(Scanning transmission electron microscope) 이미지 및 전자 맵핑 결과이다.
도 2e는 C1s의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석결과(좌측)이고, N1s 분석결과이다. 위첨자 AP 및 AR은 지방족 및 방향족 화합물을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 아이템 이용 기간 제어 방법 및 이를 위한 서버를 설명하기로 한다.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 독특한 탄소 질화물 흡착제를 사용하며, 상온 온도와 압력에서도 우수한 흡착/탈착 특성을 갖게 한다. 또한 질소 가스에 대한 매우 높은 선택도를 갖는다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제는 상호 연결된 네트워크 구조의 그래핀 산화물층과, 상기 그래핀 산화물층에 형성된 탄소 질화물을 포함한다. 이를 통하여 흡착제의 거대 다공성을 유지하면서도, 탄소 질화물에 의한 향상된 흡착 용량과 질소에 대한 우수한 선택도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 탄소 질화물(g-C3N4)는 육각으로 조직화되며 3가 아민에 의하여 연결된 헵타진(트리스-s-트라아진) 단위로 이루어진 2차원 층상 물질이다. 상기 흑연 구조의 탄소 질화물은, 헵타진 사슬의 조여진 패킹 형태로부터 발생되며, 잘 정의된 다공도(d=7.5Å)을 갖는 비평면상 구조를 갖는다. 상기 물질은 진성 반도체 성질(2.7 eV), 화학/열적 안정성, 및 탄소 질화물의 순수 미세 다공도를 가지며, 무금속 광촉매, 생체분자 이미징 등에 사용될 수 있다.
한편, 현재 가능한 합성법으로 최소 표면 영역을 갖는 탄소 질화물의 압축된 형태를 제조할 수 있으나, 헵타진 사슬간의 강한 층간 패킹과, 일반적인 산/염기 및 용매에 대한 저항성은 층간 구조체에 대한 순수한 대면적의 개발을 어렵게 한다.
하지만, 본 발명은 거대다공성 그래핀 젤 네트워크 표면 상에 탄소 질화물을 구비시켜, 우수한 탈착/재생을 유지하면서도 향상된 흡착 용량과 질소에 대한 우수한 선택도를 갖게 한다.
상기 헤테로구조는 흡착 용량 및 선택도의 향상을 유도하면서도, 높은 등비체적의 흡착 에너지를 제거한다. 일반적인 물리흡착(0.1-10 kJ·mol-1)보다 더 큰 강도를 갖는 탄소 질화물 흡착제의 쌍극자-유도 쌍극자 상호작용(20-30 kJ·mol-1)은 높은 이산화탄소 흡착 용량(0.43 mmol·g-1 0.1 bar, 300K)를 가능하게 하며, 우수한 재생도(R=97.6%), 높은 선택도(α12 add)와 넓은 흡착제 선택 파라미터(S=492)를 갖게 한다.
실시예
그래핀 산화물 합성
흑연 1g, NaNO3 1g, 및 황산 47 mL를 둥근 바닥 플라스크에 넣고 교반하였다. KMnO4를 얼음 욕조 안의 플라스크에 천천히 첨가하였다. 혼합물을 2시간 동안 지속적으로 교반하면서 섭씨 35도에 두었다.
이후 상기 플라스크를 얼음 욕조에서 냉각하면서 과산화수소수 20mL를 30분간 교반하면서 천천히 첨가하였다. 이후 수득된 용액을 필터링하고 4%의 염산으로 5회 세정하였다. 정제된 고체물질을 진공에서 24시간 상온에서 건조하였다. 그래핀 산화물 각 1g을 500 mL의 탈이온수와 혼합하고, 2시간 동안 초음파처리 하였다. 초음파 처리된 그래핀 산화물 현택액을 1500-2000RPM으로40분간 원심분리하여, 흑연 잔류물로부터 분리된 박리 그래핀 산화물을 얻었다. 박리된 그래핀 산화물 용액을 투석 튜브로 2주간 정제하였다.
질소로 관능화된 환원 그래핀 산화물 하이드로겔 및 에어로겔 합성
L-아스코빅산 0.1 g과 다양한 양의 디시안아미드(40 내지 400 mg)을 상기 박리된 그래핀 산화물 용액(2.4 mg·mL-1) 5mL에 첨가고, 30분간 섭씨 50도로 가열하였다. 수득된 흑색 용액을 상온에서 냉각시키며, 8 내지 10시간 이내에서 느린 겔화를 유도하였다. 그 결과, 점도성 용액이 모노리틱 겔로 전환되었다. 이 겔을 먼저 열수로 2회 세척하고, 5일간 물에, 5일간 에탄올에 침지시켰다. 8시간 마다, 용매를 교환하여, 잔류하는 이온 전구체 또는 부산물을 제거하였다. 용매-교환 겔을 초임계 조건에서 이산화탄소로 건조시켰다. 얻어진 겔은 탄성이 있는 모노리틱 에어로겔로 전환되었다.
분석
합성후 박리는 순수한 거대면적의 그래핀 질화물 시트를 드러내게 하기에 유용한 방법이다. 하지만, 화학적 처리 없이 밀착된 층간 스태킹을 극복하기에 효과적인 방법은 현재까지 개시되지 않은 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 박리 그래핀 산화물 수용성 분산액을 부드럽게 환원시킴으로써 제조된 그래핀 네트워크가 존재하는 겔 구조에, 디시안디아민, 탄소 질화물의 용해성 전구체를 가교시켜 이를 해결하였다. 탄소 질화물은 용매 교환, 액체 추출 및 열 처리에 의하여 성장하였다. 이러한 방법은 용해성 불순물을 제거하며, 그래핀 층 내에 포획된 물 분자를 추출하여 다공 네트워크를 보존한다. 아울러 그래핀 표면의 디시안디아미드 전구체를 2차원 탄소 질화물 상으로 전환시킨다. 탄소 질화물에 기초한 높은 다공 네트워크 구조는 도 1a에 도시된다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제 제조방법의 단계도이다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착제의 제조방법은, 그래핀 산화물 분산액과, 질소 및 탄소 함유 모노머 분산액을 혼합하는 단계; 상기 혼합하는 단계의 혼합액을 겔화시키는 단계; 및 상기 겔화시키는 단계의 겔을 열처리하여 상기 그래핀 산화물의 네트워크 구조상에 구비되며, 상기 모노머로부터 유래된 탄소 질화물을 형성하는 단계를 포함한다.
도 1c는 순수 그래핀 겔(PG), 다시안디아미드 겔(DCG, 3 내지 8 중량%의 질소 함유) 및 탄소 질화물 관능화 겔(CNG, 8 중량 %의 질소 함유)의 이산화탄소 포획 용량을 나타내는 도면이다.
도 1c를 참조하면, PG는 표준 상온 상압에서 0.9 mmol·g-1 수준의 흡착 용량을 부여준다. DCG는 향상된 용량을 보여주는데, 질소 함량(3, 5 및 5%)에 비례하여 1.4mmol·g-1, 1.7mmol·g-1, 2.2mmol·g-1의 포획용량을 갖는다. 이 결과는 아민 함유 관능화기가 이산화탄소 흡착에 대하여 갖는 중요한 기능성을 보여준다. 하지만, 디시안디아미드 농도(40 mg·mL-1)에서의 불안정안 그래핀 겔의 고화 현상으로 인하여 겔 네트워크에서의 질소 함량의 최대 한계(10 중량%)를 갖는다. 열처리 후, 디시안디아미드는 폴리머성의 탄소 질화물로 응축되며, 이는 보다 향상된 이산화탄소 포획 용량(4.2mmol·g-1)이 가능해진다.
본 발명에 따른 그래핀 겔 네트워크 구조 상에 구비된 탄소 질화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제의 이산화탄소 흡착 효율을 공지된 다른 물질과 비교하기 위하여, 5 가지의 흡착제 기준을 설정하고, 측졍하였다.
이는 0.1 bar 압력에서 이산화탄소 흡착용량(N1 ads [mmol·g-1]), 작동용량(△N1 = N1 ads -N1 des [mmol·g -1]), 재생성(R = (△N1/N1 ads) x100 [%]), 흡착선택도((α12 ads = (N1 ads/N2 ads)(y2/y1)), 및 흡착 선택 파라미터(S=(α12 ads)2(α12 des)(△N1/△N12) 이었다. 이들 기준에 따른 측정 결과를 하기 표1에 정리하였다.
[표 1]
Figure pat00002
이산화탄소는 배기가스 중 미량(약 10 내지 15%) 존재하므로, 배기가스로부터의 흡착효율 계산에 있어 0.1 bar 압력까지의 흡착용량이 매우 중요하다. 본 발명에 따른 흡착물질(CNG)은 강한 결합 흡착제, 예를 들어 비교예 2, 비교예 3, 그리고 비교예 4에 비하여 적절한 이산화탄소 흡착용량(0.43)을 보여준다. 상기 흡착용량은 바로 흡착제 표면에서의 결합 강도를 반영한다.
중간 정도의 흡착용량을 갖는 본 발명에 따른 흡착물질은 이산화탄소 탈착에 의한 재생에 있어서는 유리할 수 있는데, 상기 표 1로부터의 작동용량(△N1 = N1 ads -N1 des [mmol·g ??1]), 즉, 흡착후 방출양 그리고 재생성(R), 재사용 가능한 이산화탄소 포획 지점은 이를 잘 설명한다.
일반적으로 강한 화학흡착력을 갖는 흡착제는 초기 흡착 용량에 대하여 과도하게 감소되는 작동 용량을 갖는 문제가 있는데, 이는 상기 표 1의 비교예 2 내지 6으로부터 알 수 있다. 반명 적절한 흡착력의 흡착제, 예를 들어 비교예 1, ZIF-82(0.38 mmol·g-1/0.41 mmol·g-1), 그리고 본 발명에 따른 흡착물질(CNG, 0.42 mmol·g-1/0.43 mmol·g-1)는 작동 용량에서의 작은 감소만을 나타낸다. 이것은 표면 대부분이 초기 흡착/탈착 후에도 여전히 활성을 갖는다는 것을 의미한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착물질은 우수한 재생성(97.6 %)를 보였다.
도 1d는 실험상의 이산화탄소 흡착/탈착 등온 반복 싸이클을 나타내는 도면이다.
도 1d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 기반 흡착제는 전체적으로 90 내지 97 %의 재생성을 갖는 것을 알 수 있다.
도 1e는 과량의 질소에 대한 본 발명에 따른 흡착제의 선택도를 나타내는 도면이다 .
도 1e를 참조하면, 300 K에서 이산화탄소와 질소의 흡착/탈착 등온 실험은 113 수준의 우수한 선택도를 나타내었다. 즉, 압력 증가에 따라 이산화탄소의 흡착량은 증가하였으나, 질소는 흡착량이 매우 낮은 수준으로 유지되는 것을 통하여 본 발명에 따른 흡착제의 우수한 선택도를 알 수 있다.
특히, 금속이 없는, 소위 무금속인 본 발명의 흡착제는 다른 비교물질과 동등 또는 그 이상의 선택도를 보이는 것에 주목하여야 한다. 최종 측정 파리미터인, 흡착물질 선택 파라미터(S)는 흡착/탈착 용량과 선택도를 모두 나타내는 파라미터로, 이것은 놓여진 환경에서의 흡착제의 전체 성능을 나타낸다.
표 1의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제는 다른 비교예보다 높은 427의 S값을 보여준다.
효과적인 고체 흡착제의 중요 기준 중 하나는 안정한 다공 구조로서, 이것은 높은 표면적과 흡착물질의 우수한 침투/확산 능력과 관련된다. 본 발명에서는 질소와 아르곤 등온실험에 기반한 프로스메트릭 측정으로 다공 구조를 측정하였는데, 도 2a는 아르곤 흡착 등온곡선에 기초한 질소 흡착 등온곡선과 기공크기 분포(내부 이미지)이다.
도 2a를 참조하면, 원하는 다공 구조를 얻는데 있어 그래핀 겔화와 건조 공정이 매우 중요하다는 것을 증명한다. 또한 넓은 표면적(450 m2·g-1), 넓은 기공 부피(1.5 m3·g-1) 및 상당양의 메조(2<d<50nm) 및 마크로포어(d>50nm)가 존재하는 것을 알 수 있는데, 특히 급격한 표면적 감소(> 5 m2·g-1)와 기공 부피 감소(> 0.2 m3·g-1)는 최종 얻어지는 다공구조가 건조공정에 의하여 크게 영향받는다는 것을 증명한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제의 조직 구조를 나타내는 SEM 사진이다. 도 2b에서 흰색, 녹색 및 적색 바는 각각 100 마이크로미터, 2 마이크로미터 및 2 나노미터를 나타낸다.
도 2b를 참조하면, 그래핀 시트층(적색 부분)으로 이루어진 스폰지 형상의 다공 채널(녹색 부분)을 확인할 수 있다. 그래핀 산화물 분삭액으로부터의 겔화 공정에서, 그래핀 산화물층 사이에 트랩된 물이 차지하는 부분에 의하여 마크로다공 구조가 형성된다.
도 2c는 고해상도 TEM(transmission electron microscope) 이미지이고, 내부 이미지는 본 발명에 따른 흡착제의 불연속상을 나타내는 선택 영역 전자 회절(SAED) 분석 결과이다.
도 2c를 참조하면, 탄소 질화물의 결정형 도메인을 시각적으로 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제(g-C3N4)의 불연속적인 회절 패턴([101] 및 [221] 방향)이 SAED 분석 결과 얻어졌다. 이것은 그래핀 겔 네트워크 구조 상에 잘 분산된 탄소질화물을 증명한다.
도 2d는 STEM(Scanning transmission electron microscope) 이미지 및 전자 맵핑 결과이다.
도 2d의 결과 또한 그래핀 겔 네트워크 구조 상에 잘 분산된 질소, 탄소 및 산소를 잘 설명한다.
도 2e는 C1s의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석결과(좌측)이고, N1s 분석결과이다. 위첨자 AP 및 AR은 지방족 및 방향족 화합물을 나타낸다.
도 2e의 결과로부터, 흑연 도메인(284.5 eV) 과 그래핀 산화물 결합 관능기(287-291 eV)는 본 발명에 따른 흡착제의 주요기재가 다공성 그래핀 산화물일을 설명한다.
285-288 eV, 398-399 eV, 399.5-400.5 eV, 및 401-402 eV는 C-N, 방향족 C=N-C, 지방족 C=N (or N-H), 및 4가 아민 결합 탄소에 대응되며, 이것은 다양한 탄소 질화물 구성 원소이다.
열적 어닐링(25 내지 400℃) 공정에서 상기 질소 기능기를 관찰한 결과, 디시안디아미드(dicyandiamide)의 축합으로 탄소 질화물 폴리머 구조가 형성되는 것을 알 수 있었다.
이상 살핀 바와 같이 본 발명에 따른 흡착제는, 겔화 과정을 통하여 형성된 환원 그래핀 산화물 네트워크 상에 형성된 탄소 질화물을 기본 구조로 포함하며, 특히 상기 탄소 질화물은 겔화 공정 후 후속하는 열처리 공정을 통하여 축합중합되어 고분자 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 흡착제는 우수한 작용용량과, 상온과 상압에서도 우수한 흡착/탈착 특성을 가지며, 질소 가스에 대한 매우 높은 선택도를 갖는다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

Claims (11)

  1. 이산화탄소 흡착제로서,
    상호 연결된 네트워크 구조의 그래핀 산화물층;
    상기 그래핀 산화물층에 형성된 탄소 질화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그래핀 산화물층은,
    상기 그래핀 산화물이 분산된 용액을 겔화시켜 상호 연결된 네트워크 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 질화물은 흑연 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  4. 제 1항에 있어서,
    그래핀 산화물 용액에 질소 함유 탄소 물질을 혼합, 겔화한 후, 열처리함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 탄소 질화물은 육각 형태의 헵타진(트리스-s-트라아진) 단위로 이루어진 2차원 층상 물질인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 질화물은 축합된 고분자 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 탄소 질화물은,
    상기 고분자 구조를 형성하는 모노머 형태로 상기 그래핀 산화물층에 결합된 후, 축합되어 상기 고분자 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제.
  8. 이산화탄소 흡착제 제조방법으로,
    그래핀 산화물 분산액과, 질소 및 탄소 함유 모노머 분산액을 혼합하는 단계;
    상기 혼합하는 단계의 혼합액을 겔화시키는 단계; 및
    상기 겔화시키는 단계의 겔을 열처리하여 상기 그래핀 산화물의 네트워크 구조상에 구비되며, 상기 모노머로부터 유래된 탄소 질화물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 모노머는 상기 열처리하는 단계에서 고분자화되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 탄소 질화물은 육각으로 조직화되며 3가 아민에 의하여 연결된 헵타진(트리스-s-트라아진) 단위로 이루어진 2차원 층상 물질인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡착제 제조방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 이산화탄소 흡착제.
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