KR20170103113A - Carbon composite, method of manufacturing the carbon composite, sodium-ion capacitor electrode including the carbon composite, and carbon-dioxide absorbent - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a carbon composite, a manufacturing method thereof, a sodium ion capacitor electrode including the same, and a carbon dioxide adsorbent, wherein the carbon composite includes a carbonized biomass doped with a functional group including at least one selected among phosphorus (P), sulfur (S), and nitrogen (N). The carbon composite has a honeycomb structure therein and has a plurality of pores formed on the surface thereof. The carbon composite has electrochemical activity using a biomass which is a low-cost environmentally-friendly material, and the carbon composite can be easily manufactured through a simple process.

Description

탄소 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 나트륨이온 커패시터용 전극 및 이산화탄소 흡착제{CARBON COMPOSITE, METHOD OF MANUFACTURING THE CARBON COMPOSITE, SODIUM-ION CAPACITOR ELECTRODE INCLUDING THE CARBON COMPOSITE, AND CARBON-DIOXIDE ABSORBENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a carbon composite material, an electrode for a sodium ion capacitor, and a carbon dioxide adsorbent containing the carbon composite material, a method for producing the carbon composite, an electrode for a sodium ion capacitor,

본 발명은 탄소 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 나트륨이온 커패시터용 전극 및 이산화탄소 흡착제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 바이오매스를 포함하는 탄소 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 나트륨이온 커패시터용 전극 및 이산화탄소 흡착제에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon composite material, a method for producing the same, an electrode for a sodium ion capacitor including the carbon composite material, and a carbon dioxide adsorbent, and more particularly to a carbon composite material including a biomass, a method for producing the carbon composite material, Carbon dioxide adsorbent.

팜 열매의 부산물인 EFB(empty fruit bunch) 등과 같은 생물자원인 바이오매스(biomass)가 친환경적이면서도 값이 싸기 때문에, 바이오매스 에너지 생산이나 다양한 기술 분야의 재료로 이용하고자 하는 연구들이 지속적으로 이루어지고 있다. 그 중에서, 바이오매스의 화학적 성질을 개선하기 위해서 탄화시킨, 탄화 바이오매스가 화력 발전의 석탄의 대체 연료, 전극 활물질, 흡착제 등으로 이용되고 있다. 탄화 바이오매스는 바이오매스를 단순히 탄소화시키거나 활성화시켜 탄소 복합체로 제조하고 있다.Biomass, a biological resource such as EFB (empty fruit bunch), which is a by-product of palm fruit, is eco-friendly and inexpensive. Therefore, researches for use as materials for biomass energy production and various technical fields are continuously carried out . Among them, carbonized biomass, which is carbonized to improve the chemical properties of biomass, is used as an alternative fuel for coal-fired power generation, an electrode active material, an adsorbent, and the like. Carbonated biomass is simply carbonized or activated to produce a carbon composite.

한편, 최근에는 고출력을 갖는 슈퍼커패시터의 수요가 점차 증가하고 있는데, 특히, 나트륨 이온(Na-ion) 커패시터는 나트륨 이온이 풍부하고 리튬 이온과 비슷한 포텐셜을 가지고 있어 리튬을 기반으로 한 전자 장치를 대체할 수 있는 에너지 저장 장치로 주목받고 있다. 일반적인 커패시터의 전극의 제조에 금속 산화물 복합체를 이용하는 경우, 커패시터의 수명이 짧고 이온과 전자의 이동이 느리기 때문에 커패시터의 특성을 향상시키는데 한계가 있다. 따라서 에너지 저장 능력이 높은 전극재의 개발이 필요하다.
Recently, the demand for supercapacitors with high output is gradually increasing. In particular, sodium ion (Na-ion) capacitors are rich in sodium ions and have a potential similar to that of lithium ions, thereby replacing lithium-based electronic devices And is attracting attention as an energy storage device. In the case of using a metal oxide composite for the production of electrodes of a general capacitor, there is a limit to improve the characteristics of the capacitor because the lifetime of the capacitor is short and the movement of ions and electrons is slow. Therefore, it is necessary to develop electrode material with high energy storage capacity.

본 발명의 일 목적은 바이오매스 기반의 전기화학적으로 활성화된 탄소 복합체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a biomass-based electrochemically activated carbon composite and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 탄소 복합체를 포함하는 에너지 저장 능력을 향상시킬 수 있는 나트륨 이온 커패시터용 전극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrode for a sodium ion capacitor which can improve the energy storage capability of the carbon composite material.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 탄소 복합체를 포함하는 이산화탄소 흡착제를 제공하는 것이다.
Yet another object of the present invention is to provide a carbon dioxide adsorbent comprising the carbon composite material.

본 발명의 일 목적을 위한 탄소 복합체는 인(P), 황(S) 및 질소(N) 중 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함한다.The carbon composite for one purpose of the present invention comprises carbonized biomass doped with a functional group containing at least one selected from phosphorus (P), sulfur (S) and nitrogen (N).

일 실시예에서, 상기 탄소 복합체는 내부가 허니컴 구조를 갖고 표면에는 다수의 기공들이 형성된 다공성일 수 있다.In one embodiment, the carbon composite material may be porous, having a honeycomb structure inside and having a plurality of pores on its surface.

일 실시예에서, 상기 탄화 바이오매스는 탄화 EFB(empty fruit bunch)일 수 있다.In one embodiment, the carbonated biomass may be carbonized EFB (empty fruit bunch).

일 실시예에서, 상기 작용기는 상기 탄화 바이오매스와 수소 결합될 수 있다.In one embodiment, the functional group may be hydrogen bonded to the carbonized biomass.

일 실시예에서, 상기 탄소 복합체의 비표면적이 900 m2/g 내지 1,500 m2/g일 수 있다.In one embodiment, the specific surface area of the carbon composite material may be 900 m 2 / g to 1,500 m 2 / g.

본 발명의 일 목적을 위한 탄소 복합체의 제조 방법은, 바이오매스와 인(P), 황(S) 및 질소(N) 중 적어도 어느 하나의 도핑 산화제를 이용하여, 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계와, 상기 도핑 탄화 바이오매스에 대해서 증기 활성화 처리하는 단계를 포함한다.A method for producing a carbon composite material for an object of the present invention includes the steps of forming a doped carbonized biomass using biomass and at least one doping oxidant of phosphorus (P), sulfur (S), and nitrogen (N) And a step of vapor-activating the doped carbonization biomass.

일 실시예에서, 상기 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계는 상기 바이오매스와 상기 도핑 산화제를 용매와 혼합하여 수열 반응시킴으로써 수행할 수 있다.In one embodiment, the step of forming the doped carbonized biomass may be performed by hydrothermal reaction by mixing the biomass and the doped oxidant with a solvent.

일 실시예에서, 상기 증기 활성화 처리하는 단계는 질소 가스 분위기 하에서 이산화탄소 가스 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 이용하여 수행할 수 있다.In one embodiment, the step of performing the steam activation treatment may be performed using at least one of carbon dioxide gas and steam in a nitrogen gas atmosphere.

일 실시예에서, 상기 도핑 산화제는 피트산(Phytic acid), 염화포스포릴(Phosphoryl chloride), 메틸포스포닉산(Methyl phosphonic acid), 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine), 싸이오글리콜산(Thioglycolic acid), 2-싸이오펜메탄올(2-thiophenemethanol), 벤질디설파이드(Benzyl disulfide), 멜라민(melamine), 우레아(urea) 및 암모니아(ammonia) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the doping oxidant is selected from the group consisting of phytic acid, phosphoryl chloride, methyl phosphonic acid, triphenylphosphine, thioglycolic acid, , At least one selected from 2-thiophenemethanol, benzyl disulfide, melamine, urea, and ammonia.

일 실시예에서, 상기 증기 활성화 처리하는 단계에서 상기 도핑 산화제가 증기 활성화의 촉매가 될 수 있다.In one embodiment, in the step of performing the vapor activation treatment, the doping oxidizing agent may be a catalyst for vapor activation.

일 실시예에서, 상기 증기 활성화 처리하는 단계에서 상기 도핑 탄화바이오매스에 다수의 기공들이 형성될 수 있다. 이때, 상기 기공들은 내부가 허니컴 구조를 갖는 도핑 탄화바이오매스의 표면에 형성될 수 있다.In one embodiment, a plurality of pores may be formed in the doped carbonization biomass in the steam activation process. At this time, the pores may be formed on the surface of the doped carbonized biomass having a honeycomb structure inside.

일 실시예에서, 상기 도핑 탄화 바이오매스는 인, 황 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기를 포함하고, 상기 작용기가 탄화 바이오매스와 수소 결합될 수 있다.In one embodiment, the doped carbonization biomass comprises a functional group comprising at least one of phosphorus, sulfur and nitrogen, and the functional group may be hydrogen bonded to the carbonized biomass.

일 실시예에서, 상기 제조 방법은, 상기 증기 활성화 처리하는 단계 전에, 상기 도핑 탄화 바이오매스를 동결 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the manufacturing method may further include lyophilizing the doped carbonization biomass before the step of performing the vapor activation treatment.

본 발명의 다른 목적을 위한 나트륨 이온 커패시터용 전극은 인(P)을 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함하는 다공성의 탄소 복합체로 이루어진다.An electrode for a sodium ion capacitor for another purpose of the present invention consists of a porous carbon composite comprising a carbonaceous biomass doped with a functional group containing phosphorus (P).

일 실시예에서, 상기 탄소 복합체는 질소(N) 및 황(S) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the carbon composite material may further include a functional group including at least one of nitrogen (N) and sulfur (S).

본 발명의 또 다른 목적을 위한 이산화탄소 흡착제는 질소(N)를 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함하는 다공성의 탄소 복합체로 이루어진다.
A carbon dioxide adsorbent for another purpose of the invention comprises a porous carbon composite comprising carbonized biomass doped with a functional group comprising nitrogen (N).

상기에서 설명한 본 발명의 탄소 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 나트륨이온 커패시터용 전극 및 이산화탄소 흡착제에 따르면, 탄소 복합체는 저가의 친환경 재료인 바이오매스를 이용하여 전기화학적 활성을 가지고, 이러한 탄소 복합체는 간단한 공정을 통해 용이하게 제조할 수 있다. 탄소 복합체의 제조 방법에서, 탄화시키는 단계와 증기 활성화시키는 단계는 각각 개별적으로 단순히 조합된 것이 아니라, 이들 두 단계가 서로 상호 작용하여 탄소 복합체의 특성 향상에 시너지를 나타낸다. 본 발명에 따른 탄소 복합체는 나트륨 이온 커패시터의 전극으로 이용되어 커패시터의 에너지 저장 능력을 현저히 향상시킬 수 있다. 동시에, 탄소 복합체는 이산화탄소의 흡착능을 가지고 있기 때문에 단독으로 이산화탄소 흡착제로 이용될 수 있다.
According to the carbon composite material of the present invention, the method for producing the carbon composite material, the electrode for a sodium ion capacitor and the carbon dioxide adsorbent containing the carbon composite material of the present invention, the carbon composite material has an electrochemical activity using biomass, And can be easily manufactured through a simple process. Carbon composite material, the carbonization step and the steam activation step are not merely individually combined, but the two steps interact with each other to produce a synergistic effect in improving the properties of the carbon composite material. The carbon composite material according to the present invention can be used as an electrode of a sodium ion capacitor to significantly improve the energy storage capability of a capacitor. At the same time, the carbon complex can be used alone as a carbon dioxide adsorbent because of its ability to adsorb carbon dioxide.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 인 도핑-탄화 EFB 및 샘플 1의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.
도 3은 황 도핑-탄화 EFB 및 샘플 2의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.
도 4는 질소 도핑-탄화 EFB 및 샘플 3의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.
도 5는 탄화 EFB 및 비교 샘플 1의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 샘플 1 내지 3과 비교 샘플 1 각각의 이산화탄소 흡수능의 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 샘플 1, 비교 샘플 1, 인 도핑-탄화 EFB 및 탄화 EFB 각각이 적용된 커패시터의 에너지 저장 특성의 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 샘플 1 내지 샘플 3 각각의 비표면적 분석(BET) 결과를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon composite material according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing SEM photographs of phosphorus-doped carbonized EFB and Sample 1. FIG.
3 is a SEM photograph of sulfur-doped-carbonized EFB and sample 2. FIG.
4 shows SEM pictures of nitrogen doped-carbonized EFB and sample 3. Fig.
5 is a view showing SEM photographs of carbonized EFB and comparative sample 1. Fig.
6 is a graph showing the results of evaluating the carbon dioxide absorbing ability of each of Samples 1 to 3 and Comparative Sample 1 according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the results of evaluation of energy storage characteristics of a capacitor to which Sample 1, Comparative Sample 1, phosphorous-doped EFB, and carbonized EFB, respectively, according to the present invention are applied.
8 is a graph showing graphs showing the results of specific surface area analysis (BET) of samples 1 to 3, respectively.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

탄소 복합체 및 이의 제조 방법Carbon composites and their preparation

본 발명에 따른 탄소 복합체는 인(P), 황(S) 및 질소(N) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함한다.The carbon composite material according to the present invention comprises carbonized biomass doped with a functional group containing at least one selected from phosphorus (P), sulfur (S) and nitrogen (N).

상기 탄소 복합체 그 자체는 탄화 바이오매스로 구성되되, 탄화 바이오매스에 인, 황 및/또는 질소를 포함하는 작용기로 도핑됨으로써, 탄화 바이오매스와 상이한 전기화학적 활성, 이산화탄소 흡수능 등을 갖는다. 상기 작용기는 인, 황 및 질소 중 어느 하나를 포함하는 작용기일 수 있고, 상기 탄소 복합체는 이러한 인, 황 및 질소 중 어느 하나를 포함하는 작용기들을 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 복합체는 인을 포함하는 작용기와 질소를 포함하는 작용기, 즉 2종의 작용기를 포함할 수 있다. 상기 작용기는 상기 탄화 바이오매스와 수소 결합으로 연결될 수 있다.The carbon composite itself is composed of carbonized biomass, and has a different electrochemical activity and carbon dioxide absorbing ability than carbonized biomass by being doped with a functional group containing phosphorus and / or nitrogen in the carbonated biomass. The functional group may be a functional group including any one of phosphorus, sulfur and nitrogen, and the carbon composite may include at least one of functional groups including any one of phosphorus, sulfur and nitrogen. For example, the carbon composite material may include a functional group containing phosphorus and a functional group containing nitrogen, that is, two kinds of functional groups. The functional group may be connected to the carbonized biomass by hydrogen bonding.

상기 탄화 바이오매스는 탄화된 EFB(empty fruit bunch)일 수 있다.The carbonized biomass may be carbonized EFB (empty fruit bunch).

상기 탄소 복합체의 내부가 허니컴 구조를 가질 수 있다. 상기 탄소 복합체는 길이 방향을 갖는 1차원의 섬유 다발 구조를 가질 수 있는데, 섬유들이 부분적으로 연결되어 길이 방향과 교차하는 방향으로 절단한 횡단면이 허니컴 구조를 나타낼 수 있다. 이때, 상기 탄소 복합체의 표면에는 다수의 기공들이 형성되어 상기 탄소 복합체가 다공성을 가질 수 있다.The inside of the carbon composite material may have a honeycomb structure. The carbon composite material may have a one-dimensional fiber bundle structure having a longitudinal direction. The cross-sectional surface cut in the direction in which the fibers are partially connected and cross the longitudinal direction may represent a honeycomb structure. At this time, a plurality of pores are formed on the surface of the carbon composite material, so that the carbon composite material may have porosity.

일례로, 상기 탄소 복합체가 인을 갖는 작용기로 도핑된 경우, 상기 탄소 복합체는 전기화학적 활성을 가질 수 있다. 인을 갖는 작용기로 도핑된 경우, 황이나 질소를 갖는 작용기로 도핑된 경우에 비해서 더 많은 기공들이 형성됨에 따라, 상기 탄소 복합체를 나트륨 이온 커패시터용 전극으로 이용하는 경우 에너지 저장 용량을 최대화시킬 수 있다. 이에 따라, 고출력 슈퍼커패시터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.For example, when the carbon composite material is doped with a functional group having phosphorus, the carbon composite material may have electrochemical activity. When doped with a functional group having phosphorus, more pores are formed than when doped with a functional group having sulfur or nitrogen, so that when the carbon composite is used as an electrode for a sodium ion capacitor, the energy storage capacity can be maximized. Thus, the electrical characteristics of the high-output supercapacitor can be improved.

다른 예로, 상기 탄소 복합체가 질소를 갖는 작용기로 도핑된 경우, 상기 탄소 복합체는 이산화탄소 흡수능을 가질 수 있다. 상기 탄소 복합체가 염기성인 질소를 포함함으로써 산성의 이산화탄소 흡수능을 갖게 된다. 이 경우, 상기 탄소 복합체를 이산화탄소 흡착제로서 이용할 수 있는 장점이 있다.As another example, when the carbon composite material is doped with a functional group having nitrogen, the carbon composite material may have a capability of absorbing carbon dioxide. Since the carbon composite material contains basic nitrogen, it has acidic carbon dioxide absorption ability. In this case, the carbon composite material can be used as a carbon dioxide adsorbent.

또 다른 예로서, 상기 탄소 복합체는 인을 갖는 작용기와 질소를 갖는 작용기 모두로 도핑될 수 있고, 이때에는 상기 탄소 복합체가 전기화학적 활성과 이산화탄소 흡수능을 모두 가질 수 있다.As another example, the carbon composite may be doped with both a phosphorus-containing functional group and a nitrogen-containing functional group, and the carbon composite may have both electrochemical activity and carbon dioxide absorption ability.

상기 탄소 복합체는 비표면적이 900 m2/g 내지 1,500 m2/g일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 복합체의 비표면적은 1,000 m2/g 내지 1,100 m2/g일 수 있다. 바이오매스로서 EFB를 이용하는 경우, EFB의 비표면적이 최대 10 m2/g 수준인 것과 비교할 때, 본 발명의 탄소 복합체는 비표면적이 적어도 90배 이상으로 큰 특성을 갖는다. 이러한 큰 비표면적을 갖는 탄소 복합체는 고출력 슈퍼커패시터용 전극으로 이용되는 경우 에너지 저장 능력이 현저히 증가하고, 이산화탄소 흡착능 또한 현저하게 향상될 수 있다.The carbon composite material may have a specific surface area of 900 m 2 / g to 1,500 m 2 / g. For example, the specific surface area of the carbon composite material may be 1,000 m 2 / g to 1,100 m 2 / g. When the EFB is used as the biomass, the carbon composite material of the present invention has a specific surface area at least 90 times greater than that of the EFB having a specific surface area of 10 m 2 / g at the maximum. When such a carbon composite material having a large specific surface area is used as an electrode for a high output supercapacitor, the energy storage ability can be remarkably increased and the carbon dioxide adsorbing ability can be remarkably improved.

이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 탄소 복합체의 제조 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for producing a carbon composite material according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 복합체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon composite material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 바이오매스와 도핑 산화제를 이용하여 도핑 탄화 바이오매스를 형성한다(단계 S110).Referring to FIG. 1, the biomass and the doping oxidant are used to form a doped carbonization biomass (step S110).

상기 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계는 기본적으로 자가 조립(self assembly)와, 바이오매스와 도핑 산화제 사이의 수소 결합이 일어난다. 이를 위해서, 상기 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계는 상기 바이오매스와 상기 도핑 산화제를 물과 같은 용매와 혼합하여 수열 반응시킴으로써 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 수열 반응은 180 내지 220℃의 온도에서 적어도 10 시간 이상 수행될 수 있다.The step of forming the doped carbonization biomass basically involves self assembly and hydrogen bonding between the biomass and the doping oxidizing agent. For this purpose, the step of forming the doped carbonized biomass may be performed by mixing the biomass and the doped oxidizing agent with a solvent such as water and hydrothermal reaction. For example, the hydrothermal reaction may be performed at a temperature of 180-220 < 0 > C for at least 10 hours.

상기 도핑 산화제는 피트산(Phytic acid), 염화포스포릴(Phosphoryl chloride), 메틸포스포닉산(Methyl phosphonic acid), 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine), 싸이오글리콜산(Thioglycolic acid), 2-싸이오펜메탄올(2-thiophenemethanol), 벤질디설파이드(Benzyl disulfide), 멜라민(melamine), 우레아(urea) 및 암모니아(ammonia) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 중에서, 피트산, 염화포스포릴, 메틸포스포닉산, 트리페닐포스핀이 인을 포함하는 작용기를 도핑하기 위한 도핑 산화제이고, 싸이오글리콜산, 2-싸이오펜메탄올, 벤질디설파이드가 황을 포함하는 작용기를 도핑하기 위한 도핑 산화제이다. 또한, 멜라민, 우레아, 암모니아는 질소를 포함하는 작용기를 도핑하기 위한 도핑 산화제이다. 상기 열거된 도핑 산화제는 1종을 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 인을 포함하는 작용기와 질소를 포함하는 작용기를 도핑하기 위해서는 도핑 산화제로서 피트산과 멜라민을 이용할 수 있다. 상기 도핑 산화제는 용매에 특정 화합물이 분산된 용액 상태로 이용될 수 있다.The doping oxidant may be selected from the group consisting of phytic acid, phosphoryl chloride, methyl phosphonic acid, triphenylphosphine, thioglycolic acid, 2-thiophene, And may include at least one selected from the group consisting of 2-thiophenemethanol, benzyl disulfide, melamine, urea, and ammonia. Among them, phytic acid, phosphorous chloride, methylphosphonic acid and triphenylphosphine are doping oxidants for doping functional groups including phosphorus, and thioglycolic acid, 2-thiophenemethanol and benzyldisulfide contain sulfur Lt; / RTI > is a doping oxidant for doping functional groups. Also, melamine, urea, and ammonia are doping oxidants for doping functional groups containing nitrogen. The above doping oxidizing agents may be used alone or in combination of two or more. For example, phytic acid and melamine can be used as doping oxidants to dope the functional group containing phosphorus and the functional group containing nitrogen. The doping oxidizing agent may be used in a solution state in which a specific compound is dispersed in a solvent.

상기 수열 반응은 물과 같은 용매가 존재하고 상기 도핑 산화제도 용액 상태로 이용되기 때문에, 상기 수열 반응에서 바이오매스의 자기조립이 일어날 수 있다. 바이오매스의 자기조립과 동시에, 바이오매스의 표면에 작용기들이 생성되고 바이오매스와 작용기 사이의 수소 결합이 형성됨으로써 작용기로 도핑된 도핑 탄화 바이오매스가 형성될 수 있다.Since the hydrothermal reaction is a solvent such as water and the doping oxidant is also used in a solution state, self-assembly of the biomass in the hydrothermal reaction may occur. Simultaneously with the self-assembly of the biomass, functional groups are formed on the surface of the biomass and hydrogen bonds between the biomass and the functional groups are formed, so that the doped carbonized biomass doped with the functional groups can be formed.

상기 수열 반응 후에는, 추가적으로 동결 건조 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 동결 건조 공정에 의해서, 용매의 표면 장력을 감소시킬 수 있다.After the hydrothermal reaction, an additional lyophilization process may be further performed. By the freeze-drying process, the surface tension of the solvent can be reduced.

이어서, 상기 도핑 탄화 바이오매스에 대해서 증기 활성화 처리를 수행한다(단계 S120).Next, the doping carbonization biomass is subjected to a vapor activation treatment (step S120).

상기 증기 활성화 처리는 질소 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 비활성 분우기인 질소 가스 분위기 하에서, 이산화탄소 가스 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 증기 활성화 처리를 수행할 수 있다. 상기 증기 활성화 처리로 인해 상기 도핑 탄화 바이오매스에 다수의 기공들이 형성되어 궁극적으로 다공성의 탄소 복합체가 제조될 수 있다.The steam activation treatment may be performed in a nitrogen gas atmosphere. The vapor activation process may be performed using at least one of carbon dioxide gas and steam in an inert gas atmosphere of nitrogen. Due to the steam activation process, a number of pores may be formed in the doped carbonization biomass to ultimately produce a porous carbon composite.

상기 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계에서 첨가되었던 도핑 산화제가, 상기 증기 활성화 처리 과정에서는 상기 도핑 탄화 바이오매스의 활성화 반응의 촉매로 이용될 수 있다. 즉, 상기 도핑 산화제가 상기 증기 활성화 과정에서 촉매로 이용되어 다수의 기공들을 형성할 수 있다. 상기 도핑 산화제가 촉매로 이용됨에 따라 비표면적이 900 m2/g 내지 1,500 m2/g 수준의 매우 큰 비표면적을 갖는 탄소 복합체를 제조할 수 있다.The doping oxidant added in the step of forming the doped carbonized biomass can be used as a catalyst for the activation reaction of the doped carbonized biomass in the vapor activation process. That is, the doping oxidant may be used as a catalyst in the vapor activation process to form a plurality of pores. As the doped oxidant is used as a catalyst, a carbon composite having a very large specific surface area having a specific surface area of 900 m 2 / g to 1,500 m 2 / g can be produced.

이하에서는, 구체적인 제조예 및 제조된 샘플들의 특성 평가를 통해서 본 발명에 대해서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific production examples and characteristics evaluation of the prepared samples.

샘플 1(S'-P-EFB)의 제조Preparation of Sample 1 (S'-P-EFB)

젠닥스(Gendocs, 회사명, 말레이시아 위치)에서 구입한 EFB(empty fruits bunch) 1g과 도핑 산화제로서 피트산(phytic acid) 2mL를 혼합하여 200℃에서 12 시간동안 수열 반응을 수행하였다. -200℃에서 3일 동안 동결 건조하여 탄화 EFB를(M-EFB)을 제조하였다1 g of EFB (empty fruits bunch) purchased from Gendocs (company name, located in Malaysia) was mixed with 2 mL of phytic acid as a doping agent and hydrothermal reaction was carried out at 200 ° C for 12 hours. And lyophilized at -200 ° C. for 3 days to prepare carbonized EFB (M-EFB)

상기 수열 반응에 의해 제조된 인(P) 도핑-탄화 EFB(P-EFB)를 쿼츠 튜브 가열로(Quartz tube furnace)에서 질소 가스와 수증기를 공급하면서 800℃에서 활성화시켜 샘플 1(S'-P-EFB)을 제조하였다.
The phosphorus (P) -doped carbonized EFB (P-EFB) prepared by the hydrothermal reaction was activated at 800 ° C. in a quartz tube furnace while supplying nitrogen gas and water vapor to prepare Sample 1 (S'-P -EFB).

샘플 2(S'-S-EFB)의 제조Preparation of Sample 2 (S'-S-EFB)

도핑 산화제로서 싸이오글리콜산(thioglycolic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 샘플 1의 제조와 실질적으로 동일한 방법을 통해, 황(S) 도핑-탄화 EFB를 제조(S-EFB)하고 기체 활성화시켜 샘플 2(S'-S-EFB)를 제조하였다.
(S) -doped-carbonized EFB (S-EFB) was prepared (S-EFB) through substantially the same procedure as in the preparation of Sample 1, except that thioglycolic acid was used as the doping oxidant, 2 (S'-S-EFB).

샘플 3(S'-N-EFB)의 제조Preparation of Sample 3 (S'-N-EFB)

도핑 산화제로서 멜라민(melamine)을 이용한 것을 제외하고는, 샘플 1의 제조와 실질적으로 동일한 방법을 통해, 질소(N) 도핑-탄화 EFB(N-EFB)를 제조하고 기체 활성화시켜 샘플 3(S'-N-EFB)를 제조하였다.
(N) -doped carbonized EFB (N-EFB) was prepared and gas activated to form Sample 3 (S ') by substantially the same method as that of Sample 1 except that melamine was used as a doping oxidant. -N-EFB).

비교 샘플 1(S'-M-EFB)의 제조Preparation of Comparative Sample 1 (S'-M-EFB)

EFB(empty fruits bunch)를 물과 혼합하여 200℃에서 12 시간동안 수열 반응을 수행한 후, -200℃에서 3일 동안 동결 건조하여 탄화 EFB를(M-EFB)을 제조하였다. 이를 쿼츠 튜브 가열로(Quartz tube furnace)에서 질소 가스와 수증기를 공급하면서 800℃에서 활성화시켜 비교 샘플 1(S'-M-EFB)을 제조하였다.
EFB (empty fruits bunch) was mixed with water, subjected to a hydrothermal reaction at 200 ° C for 12 hours, and then lyophilized at -200 ° C for 3 days to prepare carbonized EFB (M-EFB). This was activated in a quartz tube furnace at 800 DEG C while supplying nitrogen gas and water vapor to prepare Comparative Sample 1 (S'-M-EFB).

구조 확인Structure verification

샘플 1의 제조 공정 중에 생성된 인 도핑-탄화 EFB와 샘플 1 각각에 대해서 SEM 이미지를 획득하였다. 또한, 샘플 2와 샘플 3의 제조 공정 중에서 생성된 황 도핑-탄화 EFB와 질소 도핑-탄화 EFB, 그리고 샘플 2 및 3 각각에 대해서 SEM 이미지를 획득하였다. 그 결과를 도 2 내지 4에 나타낸다.SEM images were obtained for each of the indium-carbonized EFB and Sample 1 produced during the manufacturing process of Sample 1. In addition, SEM images were obtained for each of the sulfur-doped-carbonized EFB, nitrogen-doped-carbonized EFB, and samples 2 and 3 produced in the manufacturing process of Sample 2 and Sample 3. The results are shown in Figs.

비교 샘플 1의 제조 공정 중에서 생성된 탄화 EFB와 비교 샘플 1 각각에 대해서 SEM 이미지를 획득하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다.An SEM image was obtained for each of the carbonized EFB and Comparative Sample 1 produced in the manufacturing process of Comparative Sample 1. The results are shown in Fig.

도 2는 인 도핑-탄화 EFB 및 샘플 1의 SEM 사진들을 나타낸 도면이고, 도 3은 황 도핑-탄화 EFB 및 샘플 2의 SEM 사진들을 나타낸 도면이며, 도 4는 질소 도핑-탄화 EFB 및 샘플 3의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing SEM photographs of phosphorus-doped carbonized EFB and Sample 1, FIG. 3 is a SEM photograph of Sulfur-doped-carbonized EFB and Sample 2, SEM photographs.

도 2 내지 도 4 각각에서, (a)는 증기 활성화 처리 전의 탄화 EFB의 이미지이고, (b)는 증기 활성화 처리 후에 제조된 샘플의 측면 이미지이며, (c)는 증기 활성화 처리 후에 제조된 샘플의 표면 이미지이다.(B) is a side view of the sample produced after the vapor activation treatment, and (c) is a side view of the sample prepared after the vapor activation treatment; Fig. 2 Surface image.

도 2 내지 도 4의 (a)를 참조하면, 수열 반응에 의한 EFB의 자기 조립에 의해서 도핑-탄화 EFB가 섬유 다발 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이때, 섬유 다발을 구성하고 있는 섬유들의 표면에는 소수의 기공들이 형성된 것을 발견할 수 있다. 반면, 도 2 내지 도 4의 (b) 및 (c)에 나타난 바와 같이, 증기 활성화 처리 후에는 (a)와 비교하여 현저하게 표면에 미세한 기공들이 다수 개 형성된 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 2의 (b)에서 보여주듯이, 도핑-탄화 EFB의 횡단면 구조가 허니컴 구조를 갖는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 4 (a), it can be confirmed that the self-assembly of EFB by hydrothermal reaction has a fiber bundle structure of doped-carbonized EFB. At this time, it can be found that a small number of pores are formed on the surfaces of the fibers constituting the fiber bundle. On the other hand, as shown in Figs. 2 to 4 (b) and 4 (c), it can be confirmed that after the vapor activation treatment, a number of fine pores are formed on the surface remarkably in comparison with (a). Particularly, as shown in FIG. 2 (b), it can be seen that the cross-sectional structure of the doped-carbonized EFB has a honeycomb structure.

도 5는 탄화 EFB 및 비교 샘플 1의 SEM 사진들을 나타낸 도면이다.5 is a view showing SEM photographs of carbonized EFB and comparative sample 1. Fig.

도 5에서, (a)는 탄화되기 전의 EFB 그 자체의 SEM 이미지이고, (b)는 탄화 EFB에 대한 것이며, (c) 및 (d)는 증기 활성화 처리 후에 제조된 비교 샘플 1의 SEM 이미지들이다.5 (a) is a SEM image of EFB itself before carbonization, (b) is for carbonized EFB, and (c) and (d) are SEM images of Comparative Sample 1 produced after the vapor activation treatment .

도 5의 (a)를 참조하면, 탄화 전의 EFB 그 자체는 표면이 매끄러운 구조를 가지고, 탄화된 결과물인 (b)를 참조하면 EFB의 자기조립이 수행된 것을 확인할 수 있다. 다만, (c) 및 (d)를 참조하면, 허니컴 구조와 기공들의 존재를 확인할 수 있기는 하지만, 도 2 내지 도 4의 (b)와 (c)의 SEM 이미지들과 다르게 기공들이 아주 미량으로만 형성된 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 4의 결과에서 다공성을 갖는 구조를 형성하는데 도핑 산화제가 촉매로서 기능을 하였음을 알 수 있고, 본 발명과 같이 도핑 산화제를 이용하더라도 유효 표면적의 감소가 일어나지 않고 다공성의 특성은 그대로 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 5 (a), it can be seen that the EFB itself before the carbonization has a smooth surface structure and the self-assembly of the EFB is performed with reference to the carbonized resultant (b). However, although the presence of the honeycomb structure and pores can be confirmed by referring to FIGS. 2C and 2D, unlike the SEM images of FIGS. 2 to 4B and 4C, As shown in Fig. That is, in the results of FIGS. 2 to 4, it can be seen that the doping oxidizing agent functions as a catalyst in forming the porous structure, and even when the doping oxidizing agent is used as in the present invention, the reduction of the effective surface area does not occur, You can see that you have it.

특성 평가-1Characteristic evaluation-1

상기에서 준비한 샘플 1 내지 3과 비교 샘플 1 각각에 대해서, 압력 변화에 따른 이산화탄소 흡수율을 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타낸다.For each of Samples 1 to 3 and Comparative Sample 1 prepared above, the carbon dioxide absorption rate with respect to the pressure change was measured. The results are shown in Fig.

도 6은 본 발명에 따른 샘플 1 내지 3과 비교 샘플 1 각각의 이산화탄소 흡수능의 평가 결과를 나타낸 도면이다.6 is a graph showing the results of evaluating the carbon dioxide absorbing ability of each of Samples 1 to 3 and Comparative Sample 1 according to the present invention.

도 6에서, x축은 압력(단위 kPa)을 나타내고, y축은 흡수한 이산화탄소량(단위 mmol/g)을 나타내며, "S'-P-EFB"는 샘플 1, "S'-S-EFB"는 샘플 2, "S'-N-EFB"는 샘플 3을 나타내며, "S'-M-EFB"는 비교 샘플 1을 나타낸다.S-P-EFB "is the sample 1," S'-S-EFB "is the amount of carbon dioxide absorbed (unit mmol / g) Sample 2, "S'-N-EFB" represents Sample 3, and "S'- M-EFB"

도 6을 참조하면, 샘플 1 내지 3 및 비교 샘플 1 모두 압력이 증가할수록 이산화탄소 흡수량이 증가하는 경향을 보이는 것을 알 수 있으나, 샘플 1, 2 및 비교 샘플 1의 경우에는 일정 압력 이상에서는 더 이상 이산화탄소를 흡수하지 못하고 포화되는 것을 알 수 있다. 반면, 질소를 포함하는 샘플 3의 경우, 샘플 1, 2 또는 비교 샘플 1과는 달리, 압력이 증가할수록 계속하여 이산화탄소 흡수량이 증가하는 경향을 나타낸다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the absorbed amount of carbon dioxide increases with increasing pressure in all of the samples 1 to 3 and the comparative sample 1, but in the case of the samples 1 and 2 and the comparative sample 1, And it is saturated. On the other hand, in the case of Sample 3 containing nitrogen, unlike Sample 1 or 2 or Comparative Sample 1, the carbon dioxide uptake tends to increase continuously as the pressure increases.

즉, 질소를 포함하는 샘플 3의 경우에는, 단순히 기공이 형성됨으로써 표면적이 증가한 것뿐만 아니라 해당 기공들이 질소에 의해서 염기성을 나타내므로 산성인 이산화탄소를 더 많이 흡착할 수 있기 때문에 나타나는 결과로 볼 수 있다.
That is, in the case of Sample 3 containing nitrogen, not only the surface area was increased due to the formation of pores, but also because the pores showed basicity by nitrogen, it was possible to adsorb more acidic carbon dioxide .

특성 평가-2Characteristic evaluation -2

샘플 1, 비교 샘플 1, 인 도핑-탄화 EFB 및 탄화 EFB 각각을 이용하여 3전극 시스템을 구성하고, 전해질로서 NaClO4 in EC/DMC(ethylene carbonate/dimethyl carbonate)을 이용하여 에너지 저장 특성을 평가하였다. 그 결과를 도 7에 나타낸다.A three-electrode system was constructed using Sample 1, Comparative Sample 1, phosphorous-doped EFB and carbonized EFB, respectively, and energy storage characteristics were evaluated using NaClO 4 in EC / DMC (ethylene carbonate / dimethyl carbonate) . The results are shown in Fig.

도 7은 본 발명에 따른 샘플 1, 비교 샘플 1, 인 도핑-탄화 EFB 및 탄화 EFB 각각이 적용된 커패시터의 에너지 저장 특성의 평가 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a graph showing the results of evaluation of energy storage characteristics of a capacitor to which Sample 1, Comparative Sample 1, phosphorous-doped EFB, and carbonized EFB, respectively, according to the present invention are applied.

도 7에서, "M-EFB"가 탄화 EFB를 나타내고, "P-EFB"가 인 도핑-탄화 EFB를 나타내며, "S'-M-EFB"는 비교 샘플 1을, "S'-P-EFB"는 샘플 1을 나타낸다.7, " M-EFB "represents carbonized EFB," P-EFB "represents doped- "Represents Sample 1. "

도 7을 참조하면, 기공들을 갖는 비교 샘플 1이나 샘플 1이 증기 활성화되지 않은 탄화 EFB나 인 도핑-탄화 EFB에 비해서 현저하게 에너지 저장 용량이 큰 것을 알 수 있다. 비교 샘플 1과 샘플 1 중에서도 인을 포함하는 작용기로 도핑된 샘플 1의 경우에 비교 샘플 1에 비해서 상대적으로 더 에너지 저장 용량이 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the comparative sample 1 or sample 1 having pores has a remarkable energy storage capacity as compared with the non-steam activated carbonized EFB or the phosphorous-doped carbonized EFB. It can be seen that the comparative sample 1 and the sample 1 have a relatively larger energy storage capacity than the comparative sample 1 in the case of the sample 1 doped with the functional group containing phosphorus.

즉, 인을 포함하는 작용기로 도핑된 샘플 1의 경우, 단순히 기공의 형성으로 인해 표면적이 넓어진 것뿐만 아니라 인의 존재에 의해서 전해질의 나트륨 이온이 물리적 결합으로 쉽게 흡착할 수 있는 활성 지점이 되어, 나트륨 이온 커패시터에 이용되어 커패시터의 저장 용량이 크게 증가한 것으로 나타난 결과이다.
That is, in the case of the sample 1 doped with the phosphorus-containing functional group, not only the surface area is widened due to the formation of the pores, but also the presence of phosphorus makes the sodium ion of the electrolyte easy to be adsorbed by physical bonding, Ion capacitors and the storage capacity of the capacitors is greatly increased.

특성 평가-3Characteristic evaluation -3

도 8은 샘플 1 내지 샘플 3 각각의 비표면적 분석(BET) 결과를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.8 is a graph showing graphs showing the results of specific surface area analysis (BET) of samples 1 to 3, respectively.

도 8에서, (a)가 샘플 1의 비표면적 분석 결과 그래프이고, (b)가 샘플 2의 비표면적 분석 결과 그래프이며, (c)는 샘플 3의 비표면적 분석 결과 그래프이다.In FIG. 8, (a) is a graph of a specific surface area analysis result of Sample 1, (b) is a graph of a specific surface area analysis result of Sample 2, and (c) is a graph of a specific surface area analysis result of Sample 3.

도 8을 참조하면, 샘플 1 내지 3 각각의 비표면적은 1109.5 m2/g, 1009.9 m2/g, 1050.9 m2/g로 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, EFB의 비표면적이 10 m2/g 수준인 것을 고려할 때, 현저하게 비표면적이 증가한 것을 확인할 수 있다. 이러한 비표면적의 증가는 증기 활성화 처리에 의한 기공의 생성과, 증기 활성화 처리 공정에서의 도핑 산화제가 기공의 생성량을 더욱 향상시킨 결과로 나타나는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 8, it can be seen that the specific surface area of each of Samples 1 to 3 is 1109.5 m 2 / g, 1009.9 m 2 / g, and 1050.9 m 2 / g. That is, considering that the specific surface area of EFB is 10 m 2 / g level, it can be confirmed that the specific surface area is remarkably increased. It can be seen that the increase of the specific surface area results from the generation of pores by the vapor activation treatment and the result that the doping oxidant in the vapor activation treatment process further improves the pore generation amount.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (17)

인(P), 황(S) 및 질소(N) 중 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함하는, 탄소 복합체.
And carbonized biomass doped with a functional group containing at least one selected from phosphorus (P), sulfur (S), and nitrogen (N).
제1항에 있어서,
내부가 허니컴 구조를 갖고 표면에는 다수의 기공들이 형성된 다공성인 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체.
The method according to claim 1,
Characterized in that it has a honeycomb structure inside and a porous surface on which a plurality of pores are formed.
Carbon complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화 바이오매스는 탄화 EFB(empty fruit bunch)인 것을 특징으로 하는, 탄소 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonized biomass is carbonized EFB (empty fruit bunch).
제1항에 있어서,
상기 작용기는 상기 탄화 바이오매스와 수소 결합된 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the functional group is hydrogen bonded to the carbonized biomass.
Carbon complex.
바이오매스와 인(P), 황(S) 및 질소(N) 중 적어도 어느 하나의 도핑 산화제를 이용하여, 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계; 및
상기 도핑 탄화 바이오매스에 대해서 증기 활성화 처리하는 단계를 포함하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
Forming biomass and a doped carbonization biomass using a doping oxidant of at least one of phosphorus (P), sulfur (S), and nitrogen (N); And
And performing a vapor activation treatment on the doped carbonization biomass.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 도핑 탄화 바이오매스를 형성하는 단계는
상기 바이오매스와 상기 도핑 산화제를 용매와 혼합하여 수열 반응시킴으로써 수행하는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The step of forming the doped carbonization biomass
Characterized in that it is carried out by hydrothermal reaction by mixing the biomass and the doping oxidant with a solvent.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 증기 활성화 처리하는 단계는
질소 가스 분위기 하에서 이산화탄소 가스 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The step of activating the steam
Characterized in that at least one of carbon dioxide gas and water vapor is used in a nitrogen gas atmosphere,
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 도핑 산화제는
피트산(Phytic acid), 염화포스포릴(Phosphoryl chloride), 메틸포스포닉산(Methyl phosphonic acid), 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine), 싸이오글리콜산(Thioglycolic acid), 2-싸이오펜메탄올(2-thiophenemethanol), 벤질디설파이드(Benzyl disulfide), 멜라민(melamine), 우레아(urea) 및 암모니아(ammonia) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The doping oxidant
Phytic acid, phosphoryl chloride, methyl phosphonic acid, triphenylphosphine, thioglycolic acid, 2-thiophenemethanol (2- characterized in that it comprises at least one selected from thiophenemethanol, benzyl disulfide, melamine, urea and ammonia.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 증기 활성화 처리하는 단계에서
상기 도핑 산화제가 증기 활성화의 촉매가 되는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
In the steam activation treatment step
Characterized in that the doping oxidant is a catalyst for vapor activation.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 증기 활성화 처리하는 단계에서
상기 도핑 탄화바이오매스에 다수의 기공들이 형성되는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
In the steam activation treatment step
Characterized in that a plurality of pores are formed in the doped carbonization biomass.
Carbon composite.
제10항에 있어서,
상기 기공들은
내부가 허니컴 구조를 갖는 도핑 탄화바이오매스의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The pores
Characterized in that the inside is formed on the surface of a doped carbonized biomass having a honeycomb structure.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 도핑 탄화 바이오매스는 인, 황 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기를 포함하고,
상기 작용기가 탄화 바이오매스와 수소 결합된 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the doped carbonization biomass comprises a functional group comprising at least one of phosphorus, sulfur and nitrogen,
Characterized in that the functional group is hydrogen bonded to the carbonized biomass.
Carbon composite.
제5항에 있어서,
상기 증기 활성화 처리하는 단계 전에,
상기 도핑 탄화 바이오매스를 동결 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Before the steam activation treatment step,
Further comprising the step of lyophilizing the doped carbonized biomass.
Carbon composite.
인(P)을 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함하는 다공성의 탄소 복합체로 이루어진,
나트륨 이온 커패시터용 전극.
A porous carbon composite material comprising a carbonaceous biomass doped with a functional group containing phosphorus (P)
Electrodes for sodium ion capacitors.
제14항에 있어서,
상기 탄소 복합체는 질소(N) 및 황(S) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 작용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
나트륨 이온 커패시터용 전극.
15. The method of claim 14,
Characterized in that the carbon composite further comprises a functional group containing at least one of nitrogen (N) and sulfur (S).
Electrodes for sodium ion capacitors.
질소(N)를 포함하는 작용기로 도핑된 탄화 바이오매스를 포함하는 다공성의 탄소 복합체로 이루어진,
이산화탄소 흡착제.
A carbon composite material comprising a porous carbon composite material comprising carbonized biomass doped with a functional group containing nitrogen (N)
Carbon dioxide adsorbent.
제1항에 있어서,
비표면적이 900 m2/g 내지 1,500 m2/g인 것을 특징으로 하는,
탄소 복합체.
The method according to claim 1,
And a specific surface area of 900 m 2 / g to 1,500 m 2 / g.
Carbon complex.
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