KR20170140781A - Porous carbonaceous structure formed by using porous geopolymer, method of preparing the same, and use of the same - Google Patents

Porous carbonaceous structure formed by using porous geopolymer, method of preparing the same, and use of the same Download PDF

Info

Publication number
KR20170140781A
KR20170140781A KR1020170073730A KR20170073730A KR20170140781A KR 20170140781 A KR20170140781 A KR 20170140781A KR 1020170073730 A KR1020170073730 A KR 1020170073730A KR 20170073730 A KR20170073730 A KR 20170073730A KR 20170140781 A KR20170140781 A KR 20170140781A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous
geopolymer
porous geopolymer
carbon structure
porosity
Prior art date
Application number
KR1020170073730A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101983675B1 (en
Inventor
최진호
양재훈
이롱 페이
박대환
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이화여자대학교 산학협력단 filed Critical 이화여자대학교 산학협력단
Publication of KR20170140781A publication Critical patent/KR20170140781A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101983675B1 publication Critical patent/KR101983675B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/005Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/26Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/04Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by dissolving-out added substances
    • C04B38/045Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by dissolving-out added substances the dissolved-out substance being a monolitic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a prepreg obtained by bonding together dissolvable particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5392After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete by burning
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14Pore volume
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16Pore diameter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

The present invention relates to a porous carbonaceous structure manufactured by using a porous geopolymer as a mold, and to a method for manufacturing the porous carbonaceous structure, wherein the method for manufacturing the porous carbonaceous structure is very simple and economical, the porous carbon structure not only has improved Lewis acid properties but also has uniform nanopores, and as the size of a pupil can be adjusted from the micropore to the mesopore, the porous carbonaceous structure can be used as electrode materials such as a catalyst, an adsorbent, a catalyst carrier, a sensor, or a battery.

Description

다공성 지오폴리머를 이용한 다공성 탄소 구조체, 이의 제조 방법 및 이의 용도{POROUS CARBONACEOUS STRUCTURE FORMED BY USING POROUS GEOPOLYMER, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND USE OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous carbon structure using a porous geopolymer, a method for producing the porous carbon structure, and a method for producing the porous carbon structure,

본원은, 다공성 지오폴리머를 주형으로서 이용하여 제조되는 다공성 탄소 구조체 및 상기 다공성 탄소 구조체의 제조 방법, 그리고 상기 다공성 탄소 구조체의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a porous carbon structure produced by using a porous geopolymer as a template, a method for producing the porous carbon structure, and a use of the porous carbon structure.

일반적으로 다공성 탄소 구조체는, 실리카 계열의 다공성 분자체를 주형으로 하여 동공 내에 탄소 전구체를 담지한 후 탄화시키고, 주형을 용해시킴으로써 제조된다. 대한민국 특허공개공보 제2001-1127호에 개시되어 있는 중형 다공성 탄소 분자체 (mesoporous carbon molecular sieve)는, 계면활성제를 주형물질 (template material)로 사용하여 제조된 메조동공을 지닌 다공성 실리카 분자체 (mesoporous silica molecular sieve)를 이용하여, 다공성 탄소 분자체를 제조한다. 나노복제 (nano-replication)라고 명명되는 이 방법으로부터 마이크로동공 (micropores) 및 메조동공 (mesopores)이 3 차원적으로 연결되어 있는 "MCM-48", "SBA-1" 및 "SBA-15" 등과 같은 메조 다공성 실리카 분자체를 주형으로 사용함으로써, 마이크로동공 및 메조동공이 규칙적으로 정렬된 다공성 탄소 분자체를 제조하고 있다. 그러나, 상기 방법에서 주형으로 쓰이는 메조포러스 실리카는, 고가의 TEOS (tetraethoxy orthosilicate)를 실리콘 원료로 사용하기 때문에 비경제적이므로, 주형으로 사용되었던 실리콘을 수거하여 재사용 하거나 저렴한 실리콘 전구체로 TEOS를 대체하는 등의 시도들이 보고되고 있다. 따라서, 다공성 실리케이트를 제조하는데 있어서 TEOS를 대체 할 수 있는 전구체를 이용하여 경제적으로 제조하는 방법이 요구되고 있으며, 또한 이렇게 제조된 다공성 실리카 분자체로부터 다공성 탄소 소재를 경제적으로 제조하는 기술을 개발하여야 할 필요성이 대두되고 있다.Generally, the porous carbon structure is produced by carrying a carbon precursor in a pore, using a silica-based porous molecular sieve as a template, carbonizing the resultant, and dissolving the template. The mesoporous carbon molecular sieve disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-1127 is a mesoporous carbon molecular sieve having mesopores prepared using a surfactant as a template material. silica molecular sieve) to produce a porous carbon molecular sieve. From this method, called nano-replication, "MCM-48", "SBA-1" and "SBA-15", in which micropores and mesopores are three- By using the same mesoporous silica molecular sieve as a mold, a porous carbon molecular sieve having ordered micropores and mesopores is produced. However, since the mesoporous silica used as the template in the above method is not economical because expensive TEOS (tetraethoxy orthosilicate) is used as the silicon raw material, the silicon used as the template can be collected and reused or replaced with an inexpensive silicon precursor such as TEOS Have been reported. Therefore, a method for economical production using a precursor that can replace TEOS in the production of porous silicates is required, and a technique for economically manufacturing a porous carbon material from the porous silica molecular sieve thus prepared should be developed There is a growing need.

특히, 메조포러스 실리카에 촉매 특성을 부여하기 위하여 Al 이온을 실리콘 골격에 일부 도핑을 하는 기술들도 보고되고 있는데, 이를 제조하기 위한 기존의 방법에서는, 메조포러스 실리카를 합성하는데 있어서 Si 전구체와 동시에 Al 전구체를 넣어서 합성하거나, 메조포러스 실리카 합성 후 Al 으로 표면을 개질하는 방법이 보고되어 있으나, 이와 같은 방법으로 제조된 메조포러스 알루미노 실리케이트의 메조동공 구조는, 소성 공정에서 다공성 골격의 과도한 탈-알루미늄현상을 보이고 있다 [Ryoo, R., et al. Chem. Commun. 2225 (1997); and Luan, Z. H., et al., J. Phys. Chem. 99 10590 (1995)]. 이것은, 소성 공정에서 발생된 증기에 의해 다공성 실리카 골격 내의 Al이 가수분해되기 때문이다 [Corma, A., et al. J. Catal. 148 569 (1994); and Luan, Z. H., et al., J. Phys. Chem. 99 10590 (1995)]. In particular, techniques for partially doping Al ions to the silicon skeleton to impart catalytic properties to the mesoporous silica have been reported. In the conventional methods for preparing the mesoporous silica, Si precursor and Al A method of synthesizing mesoporous silica by adding a precursor or modifying the surface with Al after synthesis of mesoporous silica has been reported. However, the mesoporous structure of the mesoporous aluminosilicate prepared by such a method has a problem that excessive de-aluminum (Ryoo, R., et al. Chem. Commun. 2225 (1997); and Luan, Z. H., et al., J. Phys. Chem. 99, 10590 (1995)). This is because Al in the porous silica framework is hydrolyzed by the steam generated in the firing process (Corma, A., et al. J. Catal. 148 569 (1994); and Luan, Z. H., et al., J. Phys. Chem. 99, 10590 (1995)).

본원은, 자연에 풍부한 소재인 점토, 특히 카올린 또는 메타-카올린 으로부터 다공성인 다공성 지오폴리머를 합성하고, 이것을 주형으로 하여 다공성 탄소 구조체를 제조하는 새로운 시스템을 개발하였는데, 이것은 전통적인 TEOS를 사용하여 제조되는 메조포러스 다공성 실리카로부터 다공성 탄소 소재를 제조하는 방법과는 다른 시스템이다. 본원은, 메타-카올린 (Al/Si 비율이 1/1)에 일정 양의 퓸 실리카 (fumed silica)를 섞은 실리카 전구체를 이용하여 최종 주형인 다공성 지오폴리머의 Si/Al 비율을 일정한 범위 (1 내지 1,000)에서 조절함으로써, 고온에서도 안정한 다공성 구조를 유지하는 소재를 개발할 수 있었다.We have developed a new system to synthesize a porous geopolymer porous from natural clay, especially kaolin or meta-kaolin, and use this as a template to produce a porous carbon structure, which is produced using conventional TEOS This is a different system from the method for producing a porous carbon material from mesoporous porous silica. The present invention relates to a method for preparing a porous geopolymer, which uses a silica precursor in which a certain amount of fumed silica is mixed with meta-kaolin (Al / Si ratio is 1/1) 1,000), it was possible to develop a material having a stable porous structure even at a high temperature.

따라서, 본원에 의하여, 고온 조건 하에서도 안정한 다공성 알루미노 실리케이트 (다공성 지오폴리머)를 개발하고, 이를 이용하여 상기의 다공성 탄소 구조체를 제조하는 기술의 발명은 경제적인 측면에서 TEOS 보다 400 배 정도 가격이 저렴하고 자연에 풍부한 메타-카올린을 출발물질로 이용한 경제적인 제조 기술이기 때문에 그 기술적 의의가 크다.Therefore, according to the present invention, a porous aluminosilicate (porous geopolymer) which is stable even under a high temperature condition has been developed and the present invention of a technique for producing the porous carbon structure by using the same has cost about 400 times as much as that of TEOS It is an economical manufacturing technology using meta-kaolin, which is inexpensive and rich in nature, as its starting material, so its technical significance is great.

본원은, 천연 점토인 카올린으로부터 시작하여 다공성 지오폴리머를 제조하고, 상기 다공성 지오폴리머를 주형으로서 이용하여 제조되는 다공성 탄소 구조체 및 상기 다공성 탄소 구조체의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is directed to a porous carbon structure produced by preparing a porous geopolymer starting from kaolin, which is a natural clay, and using the porous geopolymer as a template, and a method for producing the porous carbon structure.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 메타-카올린 또는 그의 전구체 및 염기를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제-함유 제 2 용액를 혼합하여 수득되는 혼합 용액을 숙성 (aging)시켜 수열 반응시키는 단계; 및 상기 수열 반응된 혼합 용액으로부터 생성된 침전물을 분리한 후 소성하여 상기 계면활성제를 제거함으로써 다공성 지오폴리머를 수득하는 단계를 포함하는, 다공성 지오폴리머의 제조 방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a water-soluble polymer, comprising: hydrothermal reaction by aging a mixed solution obtained by mixing a first solution containing meta-kaolin or a precursor thereof and a base with a surfactant- And separating and precipitating the precipitate formed from the hydrothermally reacted mixed solution to remove the surfactant, thereby obtaining a porous geopolymer.

본원의 제 2 측면은, Si/Al 원자 비율은 약 1 내지 약 1,000 의 범위이고 메조 동공을 포함하는, 다공성 지오폴리머로서, 상기 동공을 형성하는 기본골격은 SiO4 단위의 사면체 및 AlO4 단위의 사면체가 연결되어 형성되며, 약 2 nm 내지 약 50 nm 범위의 크기를 갖는 상기 동공의 반복적 동공 구조를 갖는, 다공성 지오폴리머를 제공한다.Second aspect of the present application is, Si / Al atomic ratio is in the range of about 1 to a range of about 1,000 and a porous geo-polymer containing a meso pore, the fundamental structure of forming the cavity is a tetrahedron and AlO 4 units of SiO 4 units Tetrahedra are connected and formed and have a repeating pore structure of the pore having a size ranging from about 2 nm to about 50 nm.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면에 따른 다공성 지오폴리머를 탄소 전구체-함유 용액을 이용하여 함침시켜 상기 다공성 폴리머의 동공 내에 상기 탄소 전구체를 담지하는 단계; 및 상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시킨 후 상기 다공성 지오폴리머를 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하는 단계를 포함하는, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법을 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a porous polymer, comprising: impregnating a porous geopolymer according to the second aspect of the present invention with a carbon precursor-containing solution to support the carbon precursor in the pores of the porous polymer; And heating and carbonizing the porous geopolymer on which the carbon precursor is supported, and removing the porous geopolymer to obtain a porous carbon structure.

본원의 제 4 측면은, 나노 동공을 가지며, 본원의 제 2 측면에 따른 다공성 지오폴리머의 역전된 동공 구조를 적어도 한 개 가지는 다공성 탄소 구조체를 제공한다.A fourth aspect of the invention provides a porous carbon structure having nanoporous and at least one reversed pore structure of the porous geopolymer according to the second aspect of the present application.

본원의 제 5 측면은, 본원의 제 4 측면에 따른 다공성 탄소 구조체의 촉매, 흡착제, 촉매 담체, 센서, 또는 배터리 등의 전극 소재로서 용도를 제공한다.The fifth aspect of the present invention provides an electrode material for a catalyst, an adsorbent, a catalyst carrier, a sensor, or a battery of a porous carbon structure according to the fourth aspect of the present invention.

본원의 제 1 측면은, 메타-카올린 또는 그의 전구체 및 염기를 포함하는 제 1 용액과 계면활성본원의 일 구현예에 따르면, 점토의 한 종류인 카올린을 열처리하여 얻은 메타-카올린으로부터 합성한, 육방형 (hexagonal), 입방형 (cubic) 또는 웜홀형 (wormlole like) 다공성 지오폴리머를 주형으로 이용하여, 다공성 탄소 구조체를 제조할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따른 다공성 탄소 구조체는, TEOS 보다 400 배 가량 저렴한 전구체인 카올린 또는 메타-카올린을 사용함으로써 제조된다는 점에서 매우 경제적이라는 장점을 가진다.According to an embodiment of the present invention, a first aspect of the present invention relates to a method for preparing a first solution comprising a meta-kaolin or a precursor thereof and a base, A porous carbon structure can be prepared using a hexagonal, cubic or wormlole like porous geopolymer as a template. The porous carbon structure according to one embodiment of the present invention is advantageous in that it is manufactured by using kaolin or meta-kaolin which is a precursor which is 400 times cheaper than TEOS.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 지오폴리머는 루이스 산 특성을 지니고 있으며, 이러한 다공성 지오폴리머를 이용하여 제조된 다공성 탄소 구조체는 균일한 크기의 나노동공을 가지며 마이크로동공 (약 0.6 nm - 약 1.8 nm의 범위의 크기를 가짐)에서 메조동공 (약 2 nm - 약 10 nm의 범위의 크기를 가짐)에 이르기까지 동공의 크기 조절이 가능하기 때문에, 촉매, 흡착제, 촉매 담체, 센서, 배터리 등의 전극 소재로서 활용될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the porous geopolymer has Lewis acid characteristics, and the porous carbon structure produced using the porous geopolymer has nanopores of uniform size and has micropores (about 0.6 nm- (Having a size in the range of about 2 nm to about 10 nm) in the mesopores (having a size in the range of about 1.5 nm to about 1.8 nm), it is possible to adjust the size of the pupil to a mesoporous And the like.

도 1은, 본원의 일 구현예에 있어서, 다공성 지오폴리머의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 있어서, 다공성 지오폴리머로부터 다공성 탄소 구조체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3a는, 본원의 실시예 1 내지 10, 26 및 27에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 3b는, 본원의 실시예 1, 11, 12 및 13에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 3c는, 본원의 실시예 28 및 29에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 3d는, 본원의 일 실시예에 있어서, 실시예 13 내지 16, 및 29 내지 32에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 3e는, 본원의 실시예 40에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 3f는, 본원의 실시예 42에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 4a는, 본원의 실시예 13에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4b는, 본원의 실시예 23에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 MP 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4c는, 본원의 실시예 29에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4d는, 본원의 실시예 36에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 MP 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4e는, 본원의 실시예 40에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4f는, 본원의 실시예 41에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4g는, 본원의 실시예 42에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4h는, 본원의 실시예 43에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 4i는, 본원의 실시예 41에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 CO2 흡착 분석 결과를 나타낸 등온 CO2 흡착 곡선을 나타낸다.
도 5a는, 본원의 실시예 13에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5b는, 본원의 실시예 29에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5c는, 본원의 실시예 39에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5d는, 본원의 실시예 42에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5e는, 본원의 실시예 23에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5f는, 본원의 실시예 36에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5g는, 본원의 실시예 41에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 5h는, 본원의 실시예 43에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체의 다공성을 나타내는 TEM 사진이다.
도 6은, 본원의 실시예에 있어서, 다공성 지오폴리머의 열안정성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는, 본원의 실시예 45 에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대한 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 7b는, 본원의 실시예 45에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머의 BET 표면적 분석 결과를 나타낸 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 8a는, 본원의 실시예 46 내지 실시예 49 에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대한 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 8b는, 본원의 실시예 46 내지 실시예 49 에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머의 BET 표면적 분석 결과를 나타낸 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 9는, 본원의 실시예 50 에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 BET 표면적 분석 결과를 나타낸 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 MP 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 10a는, 본원의 실시예 51 내지 실시예 53 에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대한 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 10b는, 본원의 실시예 51 내지 실시예 53에 따라 제조된, 다공성 지오폴리머의 BET 표면적 분석 결과를 나타낸 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 BJH 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
도 11a는, 본원의 실시예 54 에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 X-선 회절 실험 결과를 나타낸다.
도 11b는, 본원의 실시예 54 에 따라 제조된, 다공성 탄소 구조체에 대한 BET 표면적 분석 결과를 나타낸 등온 질소 흡-탈착 곡선 및 NLDFT 분석법에 의한 동공 크기 분포 곡선을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow chart illustrating a method of making a porous geopolymer in one embodiment of the invention.
FIG. 2 is a flow diagram illustrating a method of making a porous carbon structure from a porous geopolymer, in one embodiment of the present invention.
Figure 3a shows X-ray diffraction patterns measured on porous geopolymers with mesopores prepared according to Examples 1 to 10, 26 and 27 herein.
Figure 3b shows an X-ray diffraction pattern measured on porous geopolymers with mesopores prepared according to Examples 1, 11, 12 and 13 herein.
Figure 3c shows an X-ray diffraction pattern measured for porous geopolymers with mesopores prepared according to Examples 28 and 29 herein.
Figure 3d shows an X-ray diffraction pattern measured for a porous geopolymer having mesopores, prepared according to Examples 13 to 16 and 29 to 32, in one embodiment of the present invention.
Figure 3e shows an X-ray diffraction pattern measured for a porous geopolymer having a mesopore, prepared according to Example 40 herein.
Figure 3f shows an X-ray diffraction pattern measured for a porous geopolymer having mesopores prepared according to Example 42 herein.
4A shows an isothermal nitrogen adsorption-desorption curve of a porous geopolymer prepared according to Example 13 of the present application and a pupil size distribution curve by BJH analysis.
4B shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves for the porous carbon structure prepared according to Example 23 of this application and a pupil size distribution curve by MP analysis.
4C shows an isothermal nitrogen adsorption-desorption curve of the porous geopolymer prepared according to Example 29 of this application and a pupil size distribution curve by BJH analysis.
Figure 4d shows the isothermal nitrogen adsorption-desorption curves for the porous carbon structure prepared according to Example 36 of this application and the pupil size distribution curve by MP analysis.
Figure 4e shows the isothermal nitrogen adsorption-desorption curves of the porous geopolymers prepared according to Example 40 of this application and the pupil size distribution curves by BJH analysis.
4f shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves for the porous carbon structure prepared according to Example 41 of the present application and a pupil size distribution curve by BJH analysis.
Figure 4g shows the isothermal nitrogen adsorption-desorption curves of the porous geopolymers prepared according to Example 42 of this application and the pupil size distribution curves by BJH analysis.
4H shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves for the porous carbon structure prepared according to Example 43 of this application and a pupil size distribution curve by BJH analysis.
Figure 4i shows an isothermal CO 2 adsorption curve showing the results of CO 2 adsorption analysis for a porous carbon structure made according to Example 41 herein.
5A is a TEM photograph showing the porosity of a porous geopolymer prepared according to Example 13 of the present application.
Figure 5b is a TEM photograph showing the porosity of a porous geopolymer prepared according to Example 29 of the present application.
Figure 5c is a TEM photograph showing the porosity of a porous geopolymer prepared according to Example 39 of the present application.
5D is a TEM photograph showing the porosity of a porous geopolymer prepared according to Example 42 of the present application.
5E is a TEM photograph showing the porosity of the porous carbon structure prepared according to Example 23 of the present application.
5F is a TEM photograph showing the porosity of a porous carbon structure fabricated according to Example 36 of the present application.
5g is a TEM photograph showing the porosity of the porous carbon structure prepared according to Example 41 of the present application.
5H is a TEM photograph showing the porosity of the porous carbon structure prepared according to Example 43 of the present application.
Figure 6 is a graph showing the thermal stability of the porous geopolymer in the Examples herein.
Figure 7a shows an X-ray diffraction pattern for a porous geopolymer with mesoporous, prepared according to Example 45 herein.
Figure 7b shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves showing the BET surface area analysis results of the mesoporous porous geopolymers prepared according to Example 45 of this application and the pupil size distribution curves by BJH analysis.
Figure 8a shows an X-ray diffraction pattern for a mesoporous porous geopolymer prepared according to Examples 46 to 49 herein.
Figure 8b shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves showing the BET surface area analysis results of mesoporous porous geopolymers prepared according to Examples 46 to 49 herein and the pupil size distribution curves by BJH analysis.
9 shows an isothermal nitrogen adsorption-desorption curve showing the BET surface area analysis results for a porous carbon structure prepared according to Example 50 of this application and a pupil size distribution curve by MP analysis.
Figure 10a shows an X-ray diffraction pattern for a porous geopolymer having mesopores prepared according to Examples 51 to 53 of the present application.
10B shows isothermal nitrogen adsorption-desorption curves showing the BET surface area analysis results of the porous geopolymers prepared according to Examples 51 to 53 of the present application and the pupil size distribution curves by BJH analysis.
11a shows the results of an X-ray diffraction experiment on a porous carbon structure prepared according to Example 54 of the present application.
11B shows the isothermal nitrogen adsorption-desorption curve showing the BET surface area analysis results for the porous carbon structure prepared according to Example 54 of this application and the pupil size distribution curve by NLDFT analysis.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적 또는 정전기적 인력으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a portion is referred to as being "connected" to another portion, it is meant to include not only "directly connected" but also "electrically or electrostatically attracted" And the like.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) " or " step " used to the extent that it is used throughout the specification does not mean " step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term " combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체를 통하여, 용어 "나노동공[nanopore(s)]"은, IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) 에 의하여 정의된 바와 같이, 약 0.2 - 약 2 nm 크기의 마이크로동공[micropore(s)], 약 2 - 약 50 nm 크기의 메조동공[mesopore(s)], 및 약 50 nm 초과 또는 약 50 nm - 약 1,000 nm 크기의 마크로동공[macropore(s)]으로 분류될 수 있다.Throughout this specification, the term "nanopore (s)" refers to a micropore (s) of about 0.2 to about 2 nm in size, as defined by the International Union of Pure and Applied Chemistry ), Mesopores (s) of about 2 to about 50 nm in size, and macropores (s) of about 50 nm or about 50 nm to about 1,000 nm in size.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 제 1 측면은, 메타-카올린 또는 그의 전구체 및 염기를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제-함유 제 2 용액를 혼합하여 수득되는 혼합 용액을 숙성(aging)시켜 수열 반응시키는 단계; 및 상기 수열 반응된 혼합 용액으로부터 생성된 침전물을 분리한 후 소성하여 상기 계면활성제를 제거함으로써 다공성 지오폴리머를 수득하는 단계를 포함하는, 다공성 지오폴리머의 제조 방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a water-soluble polymer, comprising: hydrothermal reaction by aging a mixed solution obtained by mixing a first solution containing meta-kaolin or a precursor thereof and a base with a surfactant- And separating and precipitating the precipitate formed from the hydrothermally reacted mixed solution to remove the surfactant, thereby obtaining a porous geopolymer.

본원의 일 구현예에 있어서, 카올린을 소성하여 수득되는 메타-카올린을 알루미늄 및 실리콘의 전구체로서 사용하여 고온 조건 하에서 소성함으로써, 다공성 탄소 구조체를 제조할 때 주형으로서 주로 사용되는 메조포러스 지오폴리머를 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 메타-카올린은 카올린을 열처리함으로써 수득될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesoporous geopolymer mainly used as a template for producing the porous carbon structural body is produced by using meta-kaolin obtained by calcining kaolin as a precursor of aluminum and silicon and firing under high temperature conditions But may not be limited thereto. For example, the meta-kaolin can be obtained by heat-treating kaolin.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 용액은 실리카 소스를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 실리카 소스는 퓸 실리카 (fumed silica), 물유리 (waterglass), 루독스 (Ludox®) 또는 테트라(C1-6알킬)오르소실리케이트과 같은 테트라알킬 오르소실리케이트 [예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트 (tetraethly orthosilicate, TEOS)] 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first solution may include, but is not limited to, a silica source. For example, the silica source is fumed silica (fumed silica), sodium silicate (waterglass), Ludox (Ludox ®) or tetra (C 1-6 alkyl) ortho silrikeyiteugwa tetraalkyl ortho silicate [e.g., such as tetra Tetraethly orthosilicate (TEOS)], and the like, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합 용액 중 Si/Al 원자 비율은 약 1 이상, 예를 들어, 약 1 내지 약 1,000 의 범위로 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 메타-카올린의 출발 물질로서 카올리나이트 (kaolinite)을 사용하는 경우 상기 카올리나이트의 Si/Al 원자 비율이 약 1이므로 상기 혼합 용액 중 Si/Al 원자 비율이 약 1 이상이며, 상기 메타-카올린 및 염기를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제-함유 제 2 용액를 혼합하여 수득되는 혼합 용액의 반응 과정에서 Al이 용해되거나 Si 전구체(소스)를 추가로 첨가할 수 있으므로, 상기 혼합 용액 중 Al이 Si에 비하여 더 적으며 경우에 따라 Al이 거의 또는 모두 제거 될 수 있다. In one embodiment of the invention, the Si / Al atomic ratio in the mixed solution may be controlled to be in the range of about 1 or more, for example, about 1 to about 1,000, but is not limited thereto. For example, when kaolinite is used as a starting material of the meta-kaolin, the ratio of Si / Al atoms in the kaolinite is about 1 or more, Since Al can be dissolved or a Si precursor (source) can be additionally added during the reaction of the mixed solution obtained by mixing the first solution containing kaolin and the base and the surfactant-containing second solution, Lt; RTI ID = 0.0 > Si. ≪ / RTI >

예를 들어, 상기 혼합 용액 중 Si/Al 원자 비율은 약 1 내지 약 1,000의 범위, 약 1 내지 약 900의 범위, 약 1 내지 약 800의 범위, 약 1 내지 약 700의 범위, 약 1 내지 약 600의 범위, 약 1 내지 약 500의 범위, 약 1 내지 약 400의 범위, 약 1 내지 약 300의 범위, 약 1 내지 약 200의 범위, 약 1 내지 약 100 범위, 약 1 내지 약 80 범위, 약 1 내지 약 60 범위, 약 1 내지 약 40 범위, 약 1 내지 약 20 범위, 약 1 내지 약 10 범위, 약 10 내지 약 100 범위, 약 10 내지 약 80 범위, 약 10 내지 약 60 범위, 약 10 내지 약 40 범위, 약 10 내지 약 20 범위, 약 20 내지 약 100 범위, 약 20 내지 약 80 범위, 약 20 내지 약 60 범위, 약 20 내지 약 40 범위, 약 40 내지 약 100 범위, 약 40 내지 약 80 범위, 약 40 내지 약 60 범위, 약 60 내지 약 100 범위, 또는 약 60 내지 약 80 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 혼합 용액 중 상기 Si/Al 원자 비율은 상기 제조된 초기 혼합 용액 중에 존재하는 Al과 Si의 초기 농도로부터 계산될 수 있는 Al 및 Si의 명목상 (nominal) 함량에 근거한 것이다. 필요한 경우, 상기 Al 및 Si의 실제 함량은 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 EDX (energy dispersive X-ray) spectrometry, XRF (X-ray fluorescence) spectrometry 및/또는 ICP (inductively coupled plasma) spectrometry에 의하여 용이하게 분석될 수 있다.For example, the Si / Al atomic ratio in the mixed solution may be in the range of about 1 to about 1,000, in the range of about 1 to about 900, in the range of about 1 to about 800, in the range of about 1 to about 700, From about 1 to about 100, from about 1 to about 100, from about 1 to about 500, from about 1 to about 400, from about 1 to about 300, from about 1 to about 200, from about 1 to about 100, From about 1 to about 60, from about 1 to about 40, from about 1 to about 20, from about 1 to about 10, from about 10 to about 100, from about 10 to about 80, from about 10 to about 60, From about 10 to about 40, from about 10 to about 20, from about 20 to about 100, from about 20 to about 80, from about 20 to about 60, from about 20 to about 40, from about 40 to about 100, To about 80, from about 40 to about 60, from about 60 to about 100, or from about 60 to about 80. In some embodiments, The Si / Al atomic ratio in the mixed solution is based on the nominal content of Al and Si which can be calculated from the initial concentrations of Al and Si present in the prepared initial mixed solution. If necessary, the actual contents of Al and Si can be easily measured by energy dispersive X-ray (EDX) spectrometry, X-ray fluorescence (XRF) spectrometry and / or inductively coupled plasma (ICP) spectrometry commonly used in the art Lt; / RTI >

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합 용액 중 실리카에 비하여 Al의 함량이 높아질수록 제조되는 다공성 지오폴리머의 루이스 산으로서의 특성 및 열적 안정성이 우수해질 수 있으며, Si의 함량이 높아질수록 퓸 실리카 또는 TEOS 등을 포함하는 상기 실리카 소스의 첨가량이 증가해야 하므로 경제성이 떨어질 수 있기 때문에, 상기 혼합 용액 중 Si/Al 몰 비율은 바람직하게는 약 2 내지 약 10 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the higher the content of Al in the mixed solution than the silica, the better the properties and thermal stability of the porous geopolymer produced and the higher the content of Si, the more the fumed silica or TEOS The Si / Al molar ratio in the mixed solution may preferably be in the range of about 2 to about 10, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머는 메조포러스 (mesoporous) 지오폴리머일 수 있으며, 상기 다공성 지오폴리머의 동공의 크기가 약 2 nm 내지 약 50 nm의 범위로 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 메조포러스 지오폴리머의 동공의 크기는 약 2 nm 내지 약 50 nm, 약 2 nm 내지 약 40 nm, 약 2 nm 내지 약 30 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 50 nm 범위로 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the porous geopolymer can be a mesoporous geopolymer and the size of the pores of the porous geopolymer can be adjusted to a range from about 2 nm to about 50 nm, But may not be limited. For example, the size of the pupil of the mesoporous geopolymer may range from about 2 nm to about 50 nm, from about 2 nm to about 40 nm, from about 2 nm to about 30 nm, from about 2 nm to about 20 nm, From about 10 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 40 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 10 nm to about 20 nm, from about 20 nm to about 50 nm, from about 20 nm to about 40 nm nm, from about 20 nm to about 30 nm, from about 30 nm to about 50 nm, from about 30 nm to about 40 nm, or from about 40 nm to about 50 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 메타-카올린은 염기에 의해 용해되는 것일 수 있으며, 상기 염기 대 메타-카올린의 알루미늄의 당량 비율은 약 2 내지 약 10의 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment herein, the meta-kaolin may be solubilized by a base, and the equivalent ratio of aluminum to the base to meta-kaolin may range from about 2 to about 10, have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 염기는 메타-카올린을 용해할 수 있는 강염기라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 강염기에 의해 메타-카올린이 용해되어 다공성 지오폴리머의 골격을 형성하는 기본 소재인 나노 클러스터, 즉 4-배위결합 화합물인 사면체 구조의 AlO4 및 SiO4 기본 단위의 알루미늄 및 실리콘을 포함한, 나노미터 크기를 갖는 클러스터 형태를 함유하는 혼합 용액을 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이와 관련하여, 실리케이트 모노머 [SiOx(OH)4 - x x -, 여기서 x = 0 내지 3], 실리케이트 다이머 [Si2Ox+1(OH)6-x x-, 여기서 x = 0 내지 3], 실리케이트 폴리머 종 (species), 알루미네이트 모노머 [Al(OH)4 -], 알루미노실리케이트 올리고머, 알루미노실리케이트 폴리머 등과 같은 나노클러스터(nanoclusters)가 상기 염기성 조건에서 상기 메타-카올린의 분해 동안 형성될 수 있으며, 이후 상기 나노클러스터는 상기 다공성 지오폴리머를 형성하는 구조적 골격을 제공한다. 예를 들어, 상기 강염기에 의해 메타-카올린이 용해된 수용액은 매우 강한 염기성으로서 pH 약 10 내지 약 14, 약 11 내지 약 14, 약 12 내지 약 14, 또는 약 13 내지 약 14 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the base may be used without limitation as long as it is a strong base capable of dissolving meta-kaolin, for example, but may include, but is not limited to, sodium hydroxide or potassium hydroxide. For example, nano clusters, i.e., four-coordinate coordination compounds, AlO 4 , which is the base material in which meta-kaolin is dissolved by the strong bases to form the skeleton of the porous geopolymer, and aluminum and silicon in the basic unit of SiO 4 But may not be limited to, a mixed solution containing a cluster type having a nanometer size. In this connection, the silicate monomer [SiO x (OH) 4 - x x -, where x = 0 to 3], dimer silicates [Si 2 O x + 1 ( OH) 6-x x-, where x = 0 to 3 , Nanoclusters such as silicate polymer species, aluminate monomers [Al (OH) 4 - ], aluminosilicate oligomers, aluminosilicate polymers and the like are formed during the decomposition of the meta- And then the nanoclusters provide a structural framework to form the porous geopolymer. For example, the aqueous solution in which the meta-kaolin is dissolved by the strong base may be a very strong basic, pH about 10 to about 14, about 11 to about 14, about 12 to about 14, or about 13 to about 14.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합 용액의 알루미노 실리케이트 음이온은, 계면활성제의 존재 하에서 분자 조립 반응을 통해 다공성 구조를 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the aluminosilicate anion of the mixed solution may form a porous structure through a molecular assembly reaction in the presence of a surfactant, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 계면활성제는 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 CTAB, P123, 또는 F127을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the surfactant may include an ionic surfactant or a nonionic surfactant. Specifically, the surfactant may include, but is not limited to, CTAB, P123, or F127.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제는 친수성 분절 (segments)로서 폴리에틸렌옥사이드 -(PEO)x (여기에서 x는 2 내지 100임) 를 하나 이상 포함하고, 소수성 분절로서 폴리프로필렌옥사이드 -(PPO)y, (여기에서 y는 30 내지 70임), 알킬기, 알킬기에 의하여 치환될 수 있는 아릴기, 폴리부틸렌옥사이드, 알킬기- 또는 아릴기-치환된 폴리부틸렌옥사이드 또는 이의 혼합물을 포함하는 디-, 트리-, 또는 테트라- 블록 공중합체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 비이온성 계면활성제는 P123 (HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H), Pluronic F127 (HO(CH2CH2O)106(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)106H), 폴리스티렌-블록-폴리(2-하이드록시에틸 아크릴레이트) [polystyrene-block-poly(2-hydroxylethyl acrylate)], 또는 폴리(스티렌-b-tert-부틸 아크릴레이트) [poly(stylene-b-tert-butyl acrylate)]를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 계면활성제의 선택은 다공성 구조의 타입을 결정하는데 중요한 역할을 하는데, 웜홀 및 육방형 구조의 자기 조립을 위해서는 중성 아민이 유용한 계면활성제로서 작용한다 [Kim. Science. 282, 1302 (1998)].In one embodiment herein, the nonionic surfactant comprises at least one hydrophilic segment of polyethylene oxide- (PEO) x wherein x is from 2 to 100, and the polypropylene oxide- (PPO) y , wherein y is from 30 to 70, an alkyl group, an aryl group which may be substituted by an alkyl group, a polybutylene oxide, an alkyl group or an aryl group-substituted polybutylene oxide or mixtures thereof But are not limited to, di-, tri-, or tetra-block copolymers. For example, the nonionic surfactant is P123 (HO (CH 2 CH 2 O) 20 (CH 2 CH (CH 3) O) 70 (CH 2 CH 2 O) 20 H), Pluronic F127 (HO (CH 2 CH 2 O) 106 (CH 2 CH (CH 3) O) 70 (CH 2 CH 2 O) 106 H), polystyrene-block-poly (2-hydroxyethyl acrylate) [polystyrene- block -poly (2- hydroxylethyl acrylate], or poly (styrene-b-tert-butyl acrylate). The selection of such surfactants plays an important role in determining the type of porous structure, and neutral amines serve as useful surfactants for self-assembly of wormholes and hexagonal structures [Kim. Science. 282, 1302 (1998)).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머는 동공의 구조에 따라 특징적인 X-선 회절 패턴을 보일 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 동공의 기본 골격 (pore wall) 과 동공의 구조는, 고해상도 투과전자현미경 분석으로부터도 그 구조의 타입을 결정할 수 있다. 동공 간의 거리에 해당하는 하나 이상의 X-선 회절 피크로부터 동공의 크기를 예측할 수 있고, 이는 상기 다공성 지오폴리머로부터 합성되는 다공성 탄소 구조체의 동공의 크기를 간접적으로 예상할 수 있게 할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the porous geopolymer may exhibit a characteristic X-ray diffraction pattern depending on the structure of the pore. For example, the structure of the pore wall of the pore of the porous geopolymer and the structure of the pore can be determined from a high-resolution transmission electron microscopic analysis. It is possible to predict the size of the pupil from one or more X-ray diffraction peaks corresponding to the distance between the pupils, which can indirectly predict the size of the pores of the porous carbon structure synthesized from the porous geopolymer, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합 용액의 숙성은 약 20℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 숙성은 약 20℃ 내지 약 150℃, 약 20℃ 내지 약 130℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 80℃, 약 20℃ 내지 약 60℃, 약 40℃ 내지 약 150℃, 약 40℃ 내지 약 130℃, 약 40℃ 내지 약 100℃, 약 40℃ 내지 약 80℃, 약 40℃ 내지 약 60℃, 약 60℃ 내지 약 150℃, 약 60℃ 내지 약 130℃, 약 60℃ 내지 약 100℃, 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 80℃ 내지 약 130℃, 약 80℃ 내지 약 100℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 100℃ 내지 약 130℃, 또는 약 130℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 숙성의 시간은 약 0.5 시간 내지 약 72 시간의 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 숙성의 시간은 약 0.5 시간 내지 약 72 시간, 약 0.5 시간 내지 약 60 시간, 약 0.5 시간 내지 약 48 시간, 약 0.5 시간 내지 약 36 시간, 약 0.5 시간 내지 약24 시간, 약 0.5 시간 내지 약 12 시간, 또는 약 0.5 시간 내지 약 6 시간의 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, aging of the mixed solution may be performed at a temperature ranging from about 20 [deg.] C to about 150 [deg.] C, but is not limited thereto. For example, the aging may be performed at a temperature of about 20 캜 to about 150 캜, about 20 캜 to about 130 캜, about 20 캜 to about 100 캜, about 20 캜 to about 80 캜, From about 40 캜 to about 150 캜, from about 40 캜 to about 130 캜, from about 40 캜 to about 100 캜, from about 40 캜 to about 80 캜, from about 40 캜 to about 60 캜, From about 80 ° C to about 130 ° C, from about 80 ° C to about 100 ° C, from about 100 ° C to about 150 ° C, from about 100 ° C to about 130 ° C , Or about 130 < 0 > C to about 150 < 0 > C. The aging time may range from about 0.5 hours to about 72 hours, but is not limited thereto. For example, the aging time may be from about 0.5 hours to about 72 hours, from about 0.5 hours to about 60 hours, from about 0.5 hours to about 48 hours, from about 0.5 hours to about 36 hours, from about 0.5 hours to about 24 hours, But is not limited to, from 0.5 hours to about 12 hours, or from about 0.5 hours to about 6 hours.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 소성은 약 400℃ 내지 약 900℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 소성은 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 900℃, 약 500℃ 내지 약 800℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 900℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 600℃ 내지 약 700℃, 약 700℃ 내지 약 800℃, 또는 약 800℃ 내지 약 900℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the calcination may be performed in a temperature range of from about 400 [deg.] C to about 900 [deg.] C, but is not limited thereto. For example, the calcination may be performed at a temperature of about 400 ° C to about 900 ° C, about 400 ° C to about 800 ° C, about 400 ° C to about 700 ° C, about 400 ° C to about 600 ° C, About 600 ° C to about 900 ° C, about 500 ° C to about 800 ° C, about 500 ° C to about 700 ° C, about 500 ° C to about 600 ° C, about 600 ° C to about 900 ° C, 700 ° C, from about 700 ° C to about 800 ° C, or from about 800 ° C to about 900 ° C.

본원의 제 2 측면은, Si/Al원자 비율이 약 1 내지 약 1,000 범위이고 메조 동공을 포함하는, 상기 동공을 형성하는 기본골격은 SiO4 단위의 사면체 및 AlO4 단위의 사면체가 연결되어 형성되며, 약 2 nm 내지 약 50 nm 범위의 크기를 갖는 상기 동공의 반복적 동공 구조를 갖는, 다공성 지오폴리머를 제공한다.The second aspect of the present invention is that the basic skeleton forming the pores having a Si / Al atomic ratio ranging from about 1 to about 1,000 and including mesopores is formed by connecting a tetrahedron of SiO 4 unit and a tetrahedron of AlO 4 unit , And a repetitive pore structure of the pore having a size ranging from about 2 nm to about 50 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머는 알루미노실리케이트 소스로서 메타-카올린 또는 그의 전구체를 사용하여 제조되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the porous geopolymer may be one prepared using meta-kaolin or a precursor thereof as an aluminosilicate source.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Si/Al 원자 비율은 약 1 내지 약 1,000의 범위, 약 1 내지 약 900의 범위, 약 1 내지 약 800의 범위, 약 1 내지 약 700의 범위, 약 1 내지 약 600의 범위, 약 1 내지 약 500의 범위, 약 1 내지 약 400의 범위, 약 1 내지 약 300의 범위, 약 1 내지 약 200의 범위, 약 1 내지 약 100 범위, 약 1 내지 약 80 범위, 약 1 내지 약 60 범위, 약 1 내지 약 40 범위, 약 1 내지 약 20 범위, 약 1 내지 약 10 범위, 약 10 내지 약 100 범위, 약 10 내지 약 80 범위, 약 10 내지 약 60 범위, 약 10 내지 약 40 범위, 약 10 내지 약 20 범위, 약 20 내지 약 100 범위, 약 20 내지 약 80 범위, 약 20 내지 약 60 범위, 약 20 내지 약 40 범위, 약 40 내지 약 100 범위, 약 40 내지 약 80 범위, 약 40 내지 약 60 범위, 약 60 내지 약 100 범위, 또는 약 60 내지 약 80 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the Si / Al atomic ratio is in the range of about 1 to about 1,000, in the range of about 1 to about 900, in the range of about 1 to about 800, in the range of about 1 to about 700, From about 1 to about 100, from about 1 to about 100, from about 1 to about 500, from about 1 to about 400, from about 1 to about 300, from about 1 to about 200, from about 1 to about 100, , About 1 to about 60, about 1 to about 40, about 1 to about 20, about 1 to about 10, about 10 to about 100, about 10 to about 80, about 10 to about 60, From about 10 to about 40, from about 10 to about 20, from about 20 to about 100, from about 20 to about 80, from about 20 to about 60, from about 20 to about 40, from about 40 to about 100, From about 40 to about 80, from about 40 to about 60, from about 60 to about 100, or from about 60 to about 80, by weight of the composition.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Al의 함량이 높아질수록 다공성 지오폴리머의 루이스 산으로서의 특성 및 열적 안정성이 우수해질 수 있으며, 이에, 상기 Si/Al 원자 비율은 바람직하게는 약 2 내지 약 10 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the higher the content of Al, the better the properties and thermal stability of the porous geopolymer as a Lewis acid, and the Si / Al atomic ratio is preferably in the range of about 2 to about 10 But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머는 메조포러스 (mesoporous) 지오폴리머일 수 있으며, 상기 다공성 지오폴리머의 동공의 크기가 약 2 nm 내지 약 50 nm의 범위로 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 메조포러스 지오폴리머의 동공의 크기는 약 2 nm 내지 약 50 nm, 약 2 nm 내지 약 40 nm, 약 2 nm 내지 약 30 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 50 nm 범위로 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the porous geopolymer can be a mesoporous geopolymer and the size of the pores of the porous geopolymer can be adjusted to a range from about 2 nm to about 50 nm, But may not be limited. For example, the size of the pupil of the mesoporous geopolymer may range from about 2 nm to about 50 nm, from about 2 nm to about 40 nm, from about 2 nm to about 30 nm, from about 2 nm to about 20 nm, From about 10 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 40 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 10 nm to about 20 nm, from about 20 nm to about 50 nm, from about 20 nm to about 40 nm nm, from about 20 nm to about 30 nm, from about 30 nm to about 50 nm, from about 30 nm to about 40 nm, or from about 40 nm to about 50 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머의 비표면적은 약 50 m2/g 내지 약 1,200 m2/g 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 비표면적은 약 50 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 200 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 100 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 200 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 800 m2/g, 또는 약 600 m2/g 내지 약 800 m2/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the specific surface area of the porous geopolymer may be from about 50 m 2 / g to about 1200 m 2 / g, but is not limited thereto. For example, the specific surface area of the porous geopolymer may range from about 50 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, from about 50 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, from about 50 m 2 / g to about 800 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 200 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 100 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 800 m 2 / g, from about 100 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 200 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 800 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 800 m 2 / g, or from about 600 m 2 / g to about 800 m 2 / g.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1.0 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 0.5 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 1.0 cm3/g, 약 1.0 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 1.0 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 또는 약 1.5 cm3/g 내지 약 2 cm3/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the pore volume of the porous geopolymer may be from about 0.1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, but is not limited thereto. For example, the pore volume of the porous geopolymer may be from about 0.1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1.0 cm 3 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 0.5 cm 3 / g, from about 0.5 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 0.5 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, approximately 0.5 cm 3 / g to about 1.0 cm 3 / g, from about 1.0 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 1.0 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, or from about 1.5 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머는 고온에서 안정성을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머는 약 100℃ 이상, 약 200℃ 이상, 약 300℃ 이상, 또는 약 400℃ 이상, 약 500℃ 이상, 약 600℃ 이상, 약 700℃ 이상, 약 800℃ 이상, 또는 약 900℃의 고온에서 안정성을 갖는 것일 수 있다. 상기 본원의 일 구현예에 따른 다공성 지오폴리머는 약 100℃ 내지 900℃ 범위, 약 200℃ 내지 900℃ 범위, 약 300℃ 내지 900℃ 범위, 약 400℃ 내지 900℃ 범위, 약 500℃ 내지 900℃ 범위, 또는 약 600℃ 내지 900℃ 범위에서 안정성을 갖는 것일 수 있다. 퓸 실리카로만 이용하여 합성된 다공성 실리카인 경우 800℃까지 열처리했을 때는 초기 다공 특성의 70% 이상 유지하고 있으나, 900℃에서 열처리하면 다공 구조가 완전히 무너지는 반면, 본원의 일 구현예에 따른 다공성 지오폴리머는 900℃까지 열처리하여도 다공특성을 80% 이상 유지한다.In one embodiment herein, the porous geopolymer may be, but not limited to, be stable at high temperatures. For example, the porous geopolymer may have a molecular weight of at least about 100 ° C, at least about 200 ° C, at least about 300 ° C, or at least about 400 ° C, at least about 500 ° C, at least about 600 ° C, at least about 700 ° C, Or at a high temperature of about 900 < 0 > C. The porous geopolymer according to one embodiment of the present invention may have a temperature in the range of about 100 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 200 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 300 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 400 DEG C to 900 DEG C, Range, or in the range of about 600 < 0 > C to 900 < 0 > C. In the case of the porous silica synthesized using only fumed silica, when the heat treatment was performed up to 800 ° C., the porous silica was maintained at 70% or more of the initial porosity. However, when the heat treatment was performed at 900 ° C., the porous structure completely collapsed, The polymer maintains porosity of more than 80% even after heat treatment to 900 ° C.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 지오폴리머의 동공은 육방형 (hexagonal), 입방형 (cubic) 또는 웜홀 (wormhole) 배열을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pores of the porous geopolymer may be hexagonal, cubic, or wormhole, but may not be limited thereto.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면에 따른 다공성 지오폴리머를 탄소 전구체-함유 용액을 이용하여 함침시켜 상기 다공성 폴리머의 동공 내에 상기 탄소 전구체를 담지하는 단계; 및 상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시킨 후 상기 다공성 지오폴리머를 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하는 단계를 포함하는, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법을 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a porous polymer, comprising: impregnating a porous geopolymer according to the second aspect of the present invention with a carbon precursor-containing solution to support the carbon precursor in the pores of the porous polymer; And heating and carbonizing the porous geopolymer on which the carbon precursor is supported, and removing the porous geopolymer to obtain a porous carbon structure.

본원의 제 3 측면에 따른 다공성 탄소 구조체의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다. Although a detailed description of the method of manufacturing the porous carbon structure according to the third aspect of the present application is omitted for the sake of simplicity of description of the second aspect of the present invention, The same applies to the third aspect.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시키는 단계는 진공 또는 산소를 차단한 조건 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of carbonizing the porous geopolymer carrying the carbon precursor by heating may be carried out under vacuum or oxygen-blocking conditions, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시키는 온도는 약 400℃ 내지 약 1,400℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화시키는 온도는 약 400℃ 내지 약 1,400℃, 약 400℃ 내지 약 1,200℃, 약 400℃ 내지 약 1,000℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 1,400℃, 약 600℃ 내지 약 1,200℃, 약 600℃ 내지 약 1,000℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1,400℃, 약 800℃ 내지 약 1,200℃, 약 800℃ 내지 약 1,000℃, 또는 약 1,000℃ 내지 약 1,200℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the temperature at which the carbon precursor-supported porous geopolymer is heated and carbonized may be from about 400 ° C to about 1,400 ° C, but is not limited thereto. For example, the carbonization temperature may be from about 400 ° C to about 1,400 ° C, from about 400 ° C to about 1,200 ° C, from about 400 ° C to about 1,000 ° C, from about 400 ° C to about 800 ° C, About 600 ° C to about 1,200 ° C, about 600 ° C to about 1,000 ° C, about 600 ° C to about 800 ° C, about 800 ° C to about 1,400 ° C, about 800 ° C to about 1,200 ° C, Lt; 0 > C to about 1,000 < 0 > C, or from about 1,000 [deg.] C to about 1,200 [deg.] C.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄화시키는 온도를 조절함에 따라 상기 다공성 탄소 구조체의 표면에 존재하는 산소의 양이 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the amount of oxygen present on the surface of the porous carbon structure may be controlled by controlling the carbonization temperature, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체는 탄수화물계 유기 물질, 또는 비탄수화물계 유기 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carbon precursor may include, but is not limited to, a carbohydrate-based organic material or a non-carbohydrate-based organic material.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄수화물계 유기물질은 물에 대해 용해도가 높은 단당류, 이당류, 또는 다당류를 포함하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 단당류는 글루코스 (glucose), 프룩토스 (fructose), 또는 갈락토스 (galactose)를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 이당류는 슈크로스 (sucrose), 또는 말토스 (maltose)를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 다당류는 셀룰로스 (cellulose), 또는 글리코겐 (glycogen)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the carbohydrate-based organic material may be used without limitation, including, but not limited to, monosaccharide, disaccharide, or polysaccharide having high solubility in water. For example, the monosaccharide may be glucose, fructose, or galactose, and the disaccharide may be sucrose, maltose, And the polysaccharide may be cellulose, or glycogen, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄수화물을 물에 용해시켜 사용하는 경우, 사용하는 물의 양은 제한되지 않으나, 물을 너무 많이 사용하게 되는 경우 건조시키는 단계에서 필요 이상의 시간이 소요될 수 있으므로 주형으로 사용되는 상기 다공성 지오폴리머가 잠길만한 양이라면 충분하다.In an embodiment of the present invention, when the carbohydrate is dissolved in water, the amount of water to be used is not limited. However, if the carbohydrate is used in excess, it may take more time than necessary in the drying step. It is sufficient that the porous geopolymer is an amount that can be locked.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 비탄수화물계 유기 물질은 푸르푸릴 알코올 (furfuryl alcohol), 아닐린 (aniline), 아세틸렌 (acetylene), 프로필렌 (propylene), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the non-carbohydrate based organic material is selected from the group consisting of furfuryl alcohol, aniline, acetylene, propylene, and combinations thereof. But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소-전구체의 양은 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피에 해당하는 탄소량을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피보다 더 많은 양의 탄소-전구체를 사용할 경우, 무정형의 탄소 덩어리가 생길 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the amount of carbon precursor may include, but is not limited to, the amount of carbon corresponding to the pore volume of the porous geopolymer. For example, when a greater amount of carbon precursor than the porosity volume of the porous geopolymer is used, amorphous carbon lumps may occur, but this is not so limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체-함유 용액은 산을 추가로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 산은 상기 탄수화물 등의 탄소 전구체를 축합 또는 중합시키는 촉매의 역할을 할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 황산, 염산, 질산, 설폰산, 또는 메타-설폰산을 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로는 황산이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carbon precursor-containing solution may include, but is not limited to, an acid. For example, the acid may be used without limitation as long as it can serve as a catalyst for condensing or polymerizing a carbon precursor such as the carbohydrate, and may be sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfonic acid, or meta-sulfonic acid In particular, sulfuric acid may be preferable, but it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체를 중합시키는 온도는 약 40℃ 내지 약 160℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the temperature for polymerizing the carbon precursor may be, but is not limited to, be carried out at a temperature ranging from about 40 ° C to about 160 ° C.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시킨 후 상기 다공성 지오폴리머를 제거하는 것은 강염기, 불산 (HF), 또는 NH4FHF과 같은 화합물을 이용하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 강염기는 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carbon precursor-supported porous geopolymer is heated and carbonized, and the porous geopolymer is then removed using a compound such as a strong base, hydrofluoric acid (HF), or NH 4 FHF But may not be limited thereto. For example, the strong base may include, but is not limited to, sodium hydroxide or potassium hydroxide.

본원의 제 4 측면은, 나노 동공을 가지며, 본원의 제 2 측면에 따른 다공성 지오폴리머의 역전된 동공 구조를 적어도 한 개 가지는, 다공성 탄소 구조체를 제공한다. 본원의 제 4 측면에 따른 다공성 탄소 구조체에 대하여, 본원의 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 4 측면에 동일하게 적용될 수 있다.A fourth aspect of the invention provides a porous carbon structure having a nanoporous structure and at least one reversed pore structure of the porous geopolymer according to the second aspect of the present application. Although the description of the porous carbon structure according to the fourth aspect of the present invention is omitted from the description of the second aspect of the present invention, the description of the second aspect of the present invention is not limited to the fourth aspect of the present invention As shown in FIG.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체는 본원의 제 2 측면에 따른 다공성 지오폴리머를 주형으로서 사용하여 형성되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the porous carbon structure may be formed using the porous geopolymer according to the second aspect of the present invention as a template.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체의 동공의 크기는 약 0.5 nm 내지 약 50 nm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 탄소 구조체의 동공의 크기는 약 0.5 nm 내지 약 50 nm, 약 0.5 nm 내지 약 40 nm, 약 0.5 nm 내지 약 30 nm, 약 0.5 nm 내지 약 20 nm, 약 0.5 nm 내지 약 10 nm, 약 0.5 nm 내지 약 1 nm, 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 20 nm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the size of the pores of the porous carbon structure may be from about 0.5 nm to about 50 nm, but is not limited thereto. For example, the size of the pores of the porous carbon structure may be from about 0.5 nm to about 50 nm, from about 0.5 nm to about 40 nm, from about 0.5 nm to about 30 nm, from about 0.5 nm to about 20 nm, From about 1 nm to about 50 nm, from about 1 nm to about 30 nm, from about 1 nm to about 10 nm, from about 10 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 30 nm , From about 30 nm to about 50 nm, or from about 10 nm to about 20 nm, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체의 비표면적은 약 100 m2/g 내지 약 2,500 m2/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 탄소 구조체의 비표면적은 약 100 m2/g 내지 약 2,500 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 2,000 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 1,000 m2/g 내지 약 2,500 m2/g, 약 1,000 m2/g 내지 약 2,000 m2/g, 약 1,000 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,500 m2/g 내지 약 2,500 m2/g, 약 1,500 m2/g 내지 약 2,000 m2/g, 약 2,000 m2/g 내지 약 2,500 m2/g, 또는 약 1,200 m2/g 내지 약 1,700 m2/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the specific surface area of the porous carbon structure may be from about 100 m 2 / g to about 2,500 m 2 / g, but is not limited thereto. For example, the specific surface area of the porous carbon structure may range from about 100 m 2 / g to about 2,500 m 2 / g, from about 100 m 2 / g to about 2,000 m 2 / g, from about 100 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 1,000 m 2 / g to about 2,500 m 2 / g, about 1,000 m 2 / g to about 2,000 m 2 / g, about 1,000 m 2 / g and about 1,500 m 2 / g, about 1,500 m 2 / g to about 2,500 m 2 / g, about 1,500 m 2 / g to about 2,000 m 2 / g, about 2,000 m 2 / g to about 2,500 m 2 / g, or may be an approximately 1,200 m 2 / g to about 1,700 m 2 / g, it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 탄소 구조체의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 3 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 2.5 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1 cm3/g, 약 1 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g, 약 1 cm3/g 내지 약 3 cm3/g, 약 1 cm3/g 내지 약 2.5 cm3/g, 약 1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 1 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 1.5 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g, 약 1.5 cm3/g 내지 약 3 cm3/g, 약 1.5 cm3/g 내지 약 2.5 cm3/g, 약 1.5 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 2 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g, 약 2 cm3/g 내지 약 3 cm3/g, 약 2 cm3/g 내지 약 2.5 cm3/g, 약 2.5 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g, 약 2.5 cm3/g 내지 약 3 cm3/g, 또는 약 3 cm3/g 내지 약 3.5 cm3/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment herein, the pore volume of the porous carbon structure may be from about 0.1 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, but is not limited thereto. For example, the pore volume of the porous carbon structure may be from about 0.1 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 3 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 2.5 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1 cm 3 / g, from about 1 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, from about 1 cm 3 / g to about 3 cm 3 / g, from about 1 cm 3 / g to about 2.5 cm 3 / g, from about 1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 1 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, from about 1.5 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, from about 1.5 cm 3 / g to about 3 cm 3 / g, from about 1.5 cm 3 / g to about 2.5 cm 3 / g, from about 1.5 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 2 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, from about 2 cm 3 / g to about 3 cm 3 / g, about 2 cm 3 / g to about 2.5 cm 3 / g, from about 2.5 cm 3 / g to about 3.5 cm 3 / g, from about 2.5 cm 3 / g to about 3 cm 3 / g, or from about 3 cm 3 / g to About 3.5 cm < 3 > / g, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체 제조를 위한 주형으로서 사용되는 상기 다공성 지오폴리머의 비표면적은 약 50 m2/g 내지 약 1,200 m2/g 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 비표면적은 약 50 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 200 m2/g, 약 50 m2/g 내지 약 100 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 100 m2/g 내지 약 200 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 800 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 600 m2/g, 약 200 m2/g 내지 약 400 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 400 m2/g 내지 약 800 m2/g, 또는 약 600 m2/g 내지 약 800 m2/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the specific surface area of the porous geopolymer used as a mold for preparing the porous carbon structure may be from about 50 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, but is not limited thereto . For example, the specific surface area of the porous geopolymer may range from about 50 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, from about 50 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, from about 50 m 2 / g to about 800 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 200 m 2 / g, about 50 m 2 / g to about 100 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 800 m 2 / g, from about 100 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 100 m 2 / g to about 200 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 800 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 600 m 2 / g, about 200 m 2 / g to about 400 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 400 m 2 / g to about 800 m 2 / g, or from about 600 m 2 / g to about 800 m 2 / g.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체 제조를 위한 주형으로서 사용되는 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피는 약 0.1 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 1.0 cm3/g, 약 0.1 cm3/g 내지 약 0.5 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 약 0.5 cm3/g 내지 약 1.0 cm3/g, 약 1.0 cm3/g 내지 약 2 cm3/g, 약 1.0 cm3/g 내지 약 1.5 cm3/g, 또는 약 1.5 cm3/g 내지 약 2 cm3/g일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pore volume of the porous geopolymer used as a template for the production of the porous carbon structure may be from about 0.1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, but is not limited thereto . For example, the pore volume of the porous geopolymer may be from about 0.1 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 1.0 cm 3 3 / g, from about 0.1 cm 3 / g to about 0.5 cm 3 / g, from about 0.5 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 0.5 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, approximately 0.5 cm 3 / g to about 1.0 cm 3 / g, from about 1.0 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, from about 1.0 cm 3 / g to about 1.5 cm 3 / g, or from about 1.5 cm 3 / g to about 2 cm 3 / g, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체 제조를 위한 주형으로서 사용되는 상기 다공성 지오폴리머는 고온에서 안정성을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 지오폴리머는 약 100℃ 이상, 약 200℃ 이상, 약 300℃ 이상, 또는 약 400℃ 이상, 약 500℃ 이상, 약 600℃ 이상, 약 700℃ 이상, 약 800℃ 이상, 또는 약 900℃의 고온에서 안정성을 갖는 것일 수 있다. 상기 본원의 일 구현예에 따른 다공성 지오폴리머는 약 100℃ 내지 900℃ 범위, 약 200℃ 내지 900℃ 범위, 약 300℃ 내지 900℃ 범위, 약 400℃ 내지 900℃ 범위, 약 500℃ 내지 900℃ 범위, 또는 약 600℃ 내지 900℃ 범위에서 안정성을 갖는 것일 수 있다. 퓸 실리카로만 이용하여 합성된 다공성 실리카인 경우 800℃까지 열처리했을 때는 초기 다공 특성에 70% 이상 유지하고 있으나, 900℃에서 열처리하면 다공 구조가 완전히 무너지는 반면, 본원의 일 구현예에 따른 다공성 지오폴리머는 900℃까지 열처리하여도 다공특성을 80% 이상 유지한다.In one embodiment of the present invention, the porous geopolymer used as a template for the production of the porous carbon structure may be, but not limited to, be stable at high temperatures. For example, the porous geopolymer may have a molecular weight of at least about 100 ° C, at least about 200 ° C, at least about 300 ° C, or at least about 400 ° C, at least about 500 ° C, at least about 600 ° C, at least about 700 ° C, Or at a high temperature of about 900 < 0 > C. The porous geopolymer according to one embodiment of the present invention may have a temperature in the range of about 100 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 200 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 300 DEG C to 900 DEG C, in the range of about 400 DEG C to 900 DEG C, Range, or in the range of about 600 < 0 > C to 900 < 0 > C. In the case of the porous silica synthesized by using only fumed silica, when the heat treatment is performed up to 800 ° C., the initial porous property is maintained at 70% or more. However, when the heat treatment is performed at 900 ° C., the porous structure is completely collapsed, The polymer maintains porosity of more than 80% even after heat treatment to 900 ° C.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체 제조를 위한 주형으로서 사용되는 상기 다공성 지오폴리머의 동공은 육방형 (hexagonal), 입방형 (cubic) 또는 웜홀 (wormhole) 배열을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pores of the porous geopolymer used as a template for preparing the porous carbon structure may have a hexagonal, cubic, or wormhole arrangement, But may not be limited.

본원의 제 5 측면은, 본원의 제 4 측면에 따른 다공성 탄소 구조체의 촉매, 흡착제, 촉매 담체, 센서, 또는 배터리 등의 전극 소재로서 용도를 제공한다.The fifth aspect of the present invention provides an electrode material for a catalyst, an adsorbent, a catalyst carrier, a sensor, or a battery of a porous carbon structure according to the fourth aspect of the present invention.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체는 다양한 반응의 촉매로서 사용될 수 있는 용도를 가지며, 예를 들어, N-도핑되는 경우, Friedel-Crafts (FC) acylation 반응을 위한 촉매로서 사용될 수 있다.In one embodiment herein, the porous carbon structure has the use of being able to be used as a catalyst for a variety of reactions, for example, when it is N-doped, it can be used as a catalyst for Friedel-Crafts (FC) .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체는 CO2, 휘발성 유기물 등의 흡착제로서 용도를 가진다.In one embodiment of the invention, the porous carbon structure has application as an adsorbent such as CO 2 , volatile organic compounds, and the like.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소 구조체는 유기 기체를 선택적으로 감지할 수 있는 센서로서 용도를 가진다. In one embodiment of the present invention, the porous carbon structure has a use as a sensor capable of selectively sensing an organic gas.

이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are given to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예] [Example]

하기 실시예들에 있어서, 제조된 다공성 지오폴리머는 ESG (Ewha-Solvey Geopolymer)로 명명하였으며, 다공성 지오폴리머를 이용하여 제조된 다공성 탄소 구조체는 ESC (Ewha-Solvay Carbon)으로 명명하였다.In the following examples, the prepared porous geopolymer was named ESW (Ewha-Solvey Geopolymer), and the porous carbon structure prepared using the porous geopolymer was named ESC (Ewha-Solvay Carbon).

실시예Example 1: 다공성  1: Porosity 지오폴리머Geopolymer 1 [ One [ ESGESG -41-0.10-3-2--41-O-10-3-2- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, hexagonal

Si/Al 몰 비율이 3인 조건에서 전형적인 육방형 (hexagonal) 동공 구조를 지닌 MCM-41 타입의 다공성 지오폴리머가 도 1 에 나타낸 바와 같은 과정에 의해 제조되었다. 실시예 1의 최종 샘플은 ESG-41로 표시되었다. 합성 과정은 다음과 같았다: Si/Al 몰 비율이 3이 되는 적절한 양의 메타-카올린과 퓸 실리카를 적절한 양의 KOH 용액으로 녹였다. 그 후 필요한 양의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 (CTAB) 수용액을 첨가하고, HCl로 혼합물의 산도를 10.5로 조절하고 60 분간 상온에서 격렬하게 교반시킨 후, 테플론 코팅된 수열 합성기 (혼합물은 수열 합성기의 부피만큼 채움)에서 1 일간 100℃에서 교반 없이 반응시켰다. 생성물을 여과하고, 증류수로 철저히 세척한 뒤, 100℃에서 건조하여 분말을 얻은 후 550℃에서 6 시간 소성하여 지오폴리머를 합성하였다. 상기 반응 물질의 조성은 다음과 같았다: 메타-카올린 (meta-kaolin) 1 g, 퓸 실리카 (fume silica) 1.06 g, KOH 1.01 g, CTAB 1.31 g, 5.5 M HCl (l) 2 ml, 물 65 ml.A porous geopolymer of MCM-41 type having a typical hexagonal pore structure at a Si / Al molar ratio of 3 was prepared by the procedure shown in FIG. The final sample of Example 1 was designated ESG-41. The synthesis procedure was as follows: Appropriate amounts of meta-kaolin and fumed silica with a Si / Al molar ratio of 3 were dissolved in an appropriate amount of KOH solution. After the addition of the required amount of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) aqueous solution, the acidity of the mixture was adjusted to 10.5 with HCl and stirred vigorously at room temperature for 60 minutes, then the Teflon coated hydrothermal synthesizer Filling) for 1 day at 100 < 0 > C without stirring. The product was filtered, thoroughly washed with distilled water, and dried at 100 ° C to obtain a powder, which was then calcined at 550 ° C for 6 hours to synthesize a geopolymer. The composition of the reaction material was as follows: 1 g of meta-kaolin, 1.06 g of fume silica, 1.01 g of KOH, 1.31 g of CTAB, 2 ml of 5.5 M HCl (l), 65 ml of water .

소성 후의 샘플은 420 m2/g의 BET 표면적, 0.45 cm3/g의 동공 부피 및 2.9 nm의 유효 동공 크기를 나타냈다. X-선 회절 패턴은 육방형 메조동공 구조를 갖는 다공성 실리카에서 전형적으로 관찰되는 (100), (110), (200) 및 (210) 에 해당하는 4 개의 회절피크가 저각에서 관찰되었다 (도 3a 참고). The sample after firing exhibited a BET surface area of 420 m 2 / g, a pore volume of 0.45 cm 3 / g and an effective pore size of 2.9 nm. Four diffraction peaks corresponding to (100), (110), (200) and (210), which are typically observed in porous silica having a hexagonal mesoporous structure, were observed at low angles in the X-ray diffraction pattern Reference).

실시예Example 2: 다공성  2: Porosity 지오폴리머Geopolymer 2 [ 2 [ ESGESG -41-0.10-3-2--41-O-10-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 占 폚, hexagonal

130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that it was aged at 130 占 폚. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 3: 다공성  3: Porosity 지오폴리머Geopolymer 3 [ 3 [ ESGESG -41-0.20-3-2--41-0. 20-3-2- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.20, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 육방형+ Al) = 0.20, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, hexagonal

CTAB를 2.62 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 2.62 g of CTAB was used. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 4: 다공성  4: Porosity 지오폴리머Geopolymer 4 [ 4 [ ESGESG -41-0.20-3-2--41-0. 20-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.20, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 육방형+ Al) = 0.20, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 占 폚, hexagonal

CTAB를 2.62 g을 사용하고, 130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 2.62 g of CTAB was used and aged at 130 캜. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 5: 다공성  5: Porosity 지오폴리머Geopolymer 5 [ 5 [ ESGESG ―41-0.30-3-2--41-0.30-3-2- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.30, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 육방형+ Al) = 0.30, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, hexagonal

CTAB를 3.93 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 3.93 g of CTAB was used. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 6: 다공성  6: Porosity 지오폴리머Geopolymer 6 [ 6 [ ESGESG -41-0.30-3-2--41-0.30-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.30, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 육방형+ Al) = 0.30, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 占 폚, hexagonal

CTAB를 3.93 g을 사용하고, 130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 3.93 g of CTAB was used and aged at 130 캜. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 7: 다공성  7: Porosity 지오폴리머Geopolymer 7 [ 7 [ ESGESG -41-0.40-3-2--41-0. 40-3-2- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.40, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 육방형+ Al) = 0.40, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, hexagonal

CTAB를 5.24 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 5.24 g of CTAB was used. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 8: 다공성  8: Porosity 지오폴리머Geopolymer 8 [ 8 [ ESGESG -41-0.40-3-2--41-0. 40-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.40, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 육방형+ Al) = 0.40, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 占 폚, hexagonal

CTAB를 5.24 g을 사용하고, 130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 5.24 g of CTAB was used and aged at 130 캜. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 9: 다공성  9: Porosity 지오폴리머Geopolymer 9 [ 9 [ ESGESG -41-0.50-3-2--41-0.50-3-2- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.50, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 육방형+ Al) = 0.50, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, hexagonal

CTAB를 6.55 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 6.55 g of CTAB was used. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 10: 다공성  10: Porosity 지오폴리머Geopolymer 10 [ 10 [ ESGESG -41-0.50-3-2--41-0.50-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.50, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 육방형+ Al) = 0.50, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 占 폚, hexagonal

CTAB를 6.55 g을 사용하고, 130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3a는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 6.55 g of CTAB was used and aged at 130 캜. FIG. 3A is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 11: 다공성  11: Porosity 지오폴리머Geopolymer 11 [ 11 [ ESGESG -41-0.10-3-3--41-0. 10-3-3- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 3, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 3, 100 占 폚, hexagonal

KOH를 1.52 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3b는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 1.52 g of KOH was used. FIG. 3B is a graph showing an X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 12: 다공성  12: Porosity 지오폴리머Geopolymer 12 [ 12 [ ESGESG -41-0.10-3-4--41-O- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 4, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 4, 100 占 폚, hexagonal

KOH를 2.02 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3b는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 2.02 g of KOH was used. FIG. 3B is a graph showing an X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 13: 다공성  13: Porosity 지오폴리머Geopolymer 13 [ 13 [ ESGESG -41-0.10-3-5--41-O-10-3-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 5, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 5, 100 占 폚, hexagonal

KOH를 2.52 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3b는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 2.52 g of KOH was used. FIG. 3B is a graph showing an X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

하기 표 1은, 실시예 1, 11, 12 및 13 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다. 상기 다공성 분석은 본 기술 분야에서 통상 사용되는 방법에 의하여 용이하게 측정될 수 있다 [참고 문헌: F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic press, New York, 1999]: Table 1 below summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 1, 11, 12 and 13. The porosity analysis can be easily measured by methods commonly used in the art (F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids , Academic press, New York, 1999 ] :

Figure pat00001
Figure pat00001

실시예Example 14: 다공성  14: Porosity 지오폴리머Geopolymer 14 [ 14 [ ESGESG -41-0.10-4-5--41-O- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.10,  Preparation - CTAB / (Si + Al) = 0.10, SiSi /Al = 4, KOH/Al = 5, 100℃, / Al = 4, KOH / Al = 5, 100 DEG C, 육방형Hexagonal

메타-카올린 0.80 g, 퓸 실리카 1.30 g, KOH를 2.52 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 0.80 g of meta-kaolin, 1.30 g of fumed silica and 2.52 g of KOH were used. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

실시예Example 15: 다공성  15: Porosity 지오폴리머Geopolymer 15 [ 15 [ ESGESG -41-0.10-5-5--41-O-10-5-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, + Al) = 0.10, SiSi /Al = 5, KOH/Al = 5, 100℃, / Al = 5, KOH / Al = 5, 100 DEG C, 육방형Hexagonal

메타-카올린 0.67 g, 퓸 실리카 1.44 g, KOH를 1.69 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 0.67 g of meta-kaolin, 1.44 g of fumed silica and 1.69 g of KOH were used. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

실시예Example 16: 다공성  16: Porosity 지오폴리머Geopolymer 16 [ 16 [ ESGESG -41-0.10-2-5--41-O-10-2-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, + Al) = 0.10, SiSi /Al = 2, KOH/Al = 5, 100℃, / Al = 2, KOH / Al = 5, 100 DEG C, 육방형Hexagonal

메타-카올린 1.33 g, 퓸 실리카 0.72 g, KOH를 3.35 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 1.33 g of meta-kaolin, 0.72 g of fumed silica and 3.35 g of KOH were used. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

하기 표 2는, 실시예 13 내지 16 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 2 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 13 to 16:

Figure pat00002
Figure pat00002

실시예Example 17: 다공성 탄소 구조체 1의 제조 (탄소 전구체로서  17: Preparation of porous carbon structure 1 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용)  use)

도 2에 나타낸 과정에 따라 다공성 탄소 구조체를 제조하였다. 본 실시예에서, 탄소 전구체인 슈크로스는 하기 표시된 양을 한번에 첨가하였다. 구체적으로, 황산이 첨가된 수용액에 슈크로스를 녹이고, 상기 용액을 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 시료에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리한 후 질소를 흘려주면서 900℃ 에서 6 시간 동안 탄화시켰다. 이렇게 탄화시킨 복합체에서, 주형으로 사용된 다공성 지오폴리머 골격을 10% HF 수용액을 이용하여 제거하여 다공성 탄소 구조체를 제조하였다. 상기와 같은 물질을 얻기 위해 사용된 반응물의 조성은 다음과 같다: 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.71 g (1.587ⅹ0.45ⅹ100%=0.71; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.45 cm3/g), H2SO4 0.076 g, H2O 4.23 mL, 10% HF 50 mL.The porous carbon structure was prepared according to the procedure shown in FIG. In this example, sucrose, which is a carbon precursor, was added in an amount indicated below. Specifically, sucrose was dissolved in an aqueous solution to which sulfuric acid had been added. The solution was added to the porous geopolymer sample obtained in Example 2, impregnated at 60 ° C until powdered, and the sample was heated at 100 ° C for 6 hours at 160 ° C For 6 hours and then carbonized at 900 ° C for 6 hours while flowing nitrogen. In this carbonized composite, the porous geopolymer skeleton used as the template was removed with a 10% HF aqueous solution to prepare a porous carbon structure. The composition of the reactants used to obtain such a material is as follows: 1 g of porous geopolymer, 0.71 g of sucrose (1.587 x 0.45 x 100% = 0.71; density of sucrose = 1.587 g / mol; The volume of the obtained porous geopolymer mesopores = 0.45 cm 3 / g), 0.076 g of H 2 SO 4 , 4.23 mL of H 2 O, 50 mL of 10% HF.

실시예 18: 다공성 탄소 구조체 2의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 18: Preparation of porous carbon structure 2 (using sucrose as a carbon precursor)

본 실시예에서 탄소 전구체인 슈크로스는 하기 표시된 양을 2회에 걸쳐 80%와 20%로 나누어 첨가하였다. 슈크로스를 황산이 첨가된 수용액에 녹이고, 상기 용액을 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 시료에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리하였다. 상기 반응물의 조성은 다음과 같다: 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.57 g (1.587ⅹ0.45ⅹ80%=0.57; 슈크로스의 밀도 =1.587 g/mol; 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.45 cm3/g), H2SO4 0.061g, H2O 3.4mL.In this Example, sucrose, which is a carbon precursor, was added in two portions of 80% and 20% by dividing the amount shown below. The sucrose was dissolved in an aqueous solution containing sulfuric acid. The solution was added to the porous geopolymer sample obtained in Example 2, impregnated at 60 DEG C until powdered, and the sample was dried at 100 DEG C for 6 hours, at 160 DEG C for 6 hours Lt; / RTI > The composition of the reactant is as follows: 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 2, 0.57 g of sucrose (1.587 x 0.45 x 80% = 0.57; density of sucrose = 1.587 g / mol; porosity obtained in Example 2 Polymer mesopore volume = 0.45 cm 3 / g), H 2 SO 4 0.061 g, H 2 O 3.4 mL.

건조하여 얻은 상기 분말을 슈크로스의 황산 용액에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리한 후 질소를 흘려주면서 900℃ 에서 6시간 탄화시켰다. 이렇게 탄화시킨 복합체에서, 주형으로 사용된 다공성 지오폴리머 골격을 10% HF 수용액을 이용하여 제거하여 다공서 탄소 구조체를 수득하였다. 상기 다공성 탄소 구조체를 수득하기 위한 반응물의 조성은 다음과 같았다: 슈크로스 0.14 g (1.587ⅹ0.45ⅹ20%=0.14; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.45 cm3/g), H2SO4 0.015 g, H2O 3.4 mL, 10% HF 50 mL.The dried powder was impregnated with a sulfuric acid solution of sucrose and impregnated at 60 ° C until powdered. The sample was heat-treated at 100 ° C for 6 hours and at 160 ° C for 6 hours, Time carbonized. In this carbonized composite, the porous geopolymer skeleton used as the template was removed using a 10% HF aqueous solution to obtain a porous carbon structure. The composition of the reactant for obtaining the porous carbon structure was as follows: 0.14 g of sucrose (1.587 × 0.45 × 20% = 0.14; density of sucrose = 1.587 g / mol) of the porous geopolymer mesopores obtained in Example 2 Volume = 0.45 cm 3 / g), 0.015 g of H 2 SO 4 , 3.4 mL of H 2 O, 50 mL of 10% HF.

실시예 19: 다공성 탄소 구조체 3의 제조 [슈크로스 총 사용량: 80% +45%]Example 19: Preparation of Porous Carbon Structure 3 [Total amount of sucrose: 80% + 45%]

본 실시예에서 탄소 전구체인 슈크로스는 실시예 17에서 사용된 슈크로즈의 양의 125%를 사용하였으며, 하기 표시된 양을 2회에 걸쳐 80%와 45%로 나누어 첨가하였다. 슈크로스를 황산이 첨가된 수용액에 녹이고, 상기 용액을 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 시료에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리하였다. 반응물의 조성은 다음과 같았다: 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머1 g, 슈크로스 0.57 g (1.587ⅹ0.45ⅹ80%=0.57; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.45 cm3/g), H2SO4 0.061 g, H2O 3.4 mL.In this example, sucrose, a carbon precursor, was used in an amount of 125% of the amount of sucrose used in Example 17, and the amount shown below was added in two portions at 80% and 45%. The sucrose was dissolved in an aqueous solution containing sulfuric acid. The solution was added to the porous geopolymer sample obtained in Example 2, impregnated at 60 DEG C until powdered, and the sample was dried at 100 DEG C for 6 hours, at 160 DEG C for 6 hours Lt; / RTI > The composition of the reactant was as follows: 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 2, 0.57 g of sucrose (1.587 x 0.45 x 80% = 0.57; density of sucrose = 1.587 g / mol; porosity of the porous geopolymer Volume of mesopore = 0.45 cm 3 / g), 0.061 g of H 2 SO 4 , 3.4 mL of H 2 O,

건조하여 얻은 상기 분말을 슈크로스의 황산 용액에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리한 후 질소를 흘려주면서 900℃ 에서 6시간 동안 탄화시켰다. 이렇게 탄화시킨 복합체에서, 주형으로 사용된 다공성 지오폴리머 골격을 10% HF 수용액을 이용하여 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하였다. 상기 다공성 탄소 구조체를 수득하기 위한 반응물의 조성은 다음과 같았다: 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머1 g, 슈크로스 0.32 g (1.587ⅹ0.45ⅹ45%=0.32; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 실시예 2에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.45 cm3/g), H2SO4 0.034 g, H2O 3.4 mL, 10% HF 50 mL. The dried powder was impregnated with a sulfuric acid solution of sucrose and impregnated at 60 ° C until powdered. The sample was heat-treated at 100 ° C for 6 hours and at 160 ° C for 6 hours, Carbonized for a period of time. In this carbonized composite, the porous geopolymer skeleton used as the template was removed using a 10% HF aqueous solution to obtain a porous carbon structure. The composition of the reactant for obtaining the porous carbon structure was as follows: 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 2, 0.32 g of sucrose (1.587 × 0.45 × 45% = 0.32; density of sucrose = 1.587 g / mol; The volume of the porous geopolymer mesopores obtained in Example 2 = 0.45 cm 3 / g), 0.034 g of H 2 SO 4 , 3.4 mL of H 2 O, 50 mL of 10% HF.

하기 표 3은, 실시예 17 내지 19 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 3 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous carbon structure prepared according to Examples 17 to 19:

Figure pat00003
Figure pat00003

실시예Example 20: 다공성 탄소 구조체 4의 제조 (탄소 전구체로서  20: Preparation of porous carbon structure 4 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 10의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.56 g, H2SO4 0.059 g, H2O를 3.3 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 10, 0.56 g of sucrose, 0.059 g of H 2 SO 4 , and 3.3 g of H 2 O were used in the same manner as in Example 17, The structure was synthesized.

실시예Example 21: 다공성 탄소 구조체 5의 제조 (탄소 전구체로서  21: Preparation of porous carbon structure 5 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 10의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.45 g, H2SO4 0.047 g, H2O를 2.6 g을 사용하였으며, 슈크로스 0.11 g, H2SO4 0.012 g, H2O를 2.6 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 18의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.1 g of the porous geopolymer of Example 10, 0.45 g of sucrose, 0.047 g of H 2 SO 4 and 2.6 g of H 2 O were used and 0.11 g of sucrose, 0.012 g of H 2 SO 4 and 2.6 g of H 2 O , A porous carbon structure was synthesized in the same manner as in the method for producing a carbon structure of Example 18 above.

실시예Example 22: 다공성 탄소 구조체 6의 제조 (탄소 전구체로서  22: Preparation of porous carbon structure 6 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 10의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.45 g, H2SO4 0.047 g, H2O를 2.6 g을 사용하였으며, 슈크로스 0.25 g, H2SO4 0.027 g, H2O를 2.6 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 19의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. 1 g of the porous geopolymer of Example 10, 0.45 g of sucrose, 0.047 g of H 2 SO 4 and 2.6 g of H 2 O were used, and 0.25 g of sucrose, 0.027 g of H 2 SO 4 and 2.6 g of H 2 O , A porous carbon structure was synthesized in the same manner as in the method of producing the carbon structure of Example 19 above.

하기 표 4는, 실시예 1 내지 10, 26 및 27에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이며, 하기 표 5는, 실시예 17 내지 19 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 4 summarizes the analysis results of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 1 to 10, 26 and 27, and Table 5 below shows the results of analysis of the porosity of the porous carbon structures prepared according to Examples 17 to 19 The results of analyzing the porosity are summarized as follows:

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

실시예Example 23: 다공성 탄소 구조체 7의 제조 (탄소 전구체로서  23: Preparation of porous carbon structure 7 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 13의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.67 g, H2SO4 0.069 g, H2O를 4.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 13, 0.67 g of sucrose, 0.069 g of H 2 SO 4 and 4.0 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

실시예 24: 다공성 탄소 구조체 8의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 24: Preparation of porous carbon structure 8 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 14의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.71 g, H2SO4 0.073 g, H2O를 4.2 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 14, 0.71 g of sucrose, 0.073 g of H 2 SO 4 and 4.2 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

실시예 25: 다공성 탄소 구조체 9의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 25: Preparation of Porous Carbon Structure 9 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 15의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.92 g, H2SO4 0.10 g, H2O를 5.44 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 15, 0.92 g of sucrose, 0.10 g of H 2 SO 4 and 5.44 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

하기 표 6은, 실시예 23 내지 25 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 6 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous carbon structure prepared according to Examples 23 to 25:

Figure pat00006
Figure pat00006

실시예Example 26: 다공성  26: Porosity 지오폴리머Geopolymer 17 [ 17 [ ESGESG -- WHWH -0.60-3-2--0.60-3-2- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.60,  Manufacturing - CTAB / (Si + Al) = 0.60, SiSi /Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, 웜홀/ Al = 3, KOH / Al = 2, 100 占 폚, wormhole

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 7.88g 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 7.88 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer.

실시예Example 27: 다공성  27: Porosity 지오폴리머Geopolymer 18 [ 18 [ ESGESG -- WHWH -0.60-3-2--0.60-3-2- 130]의130] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.60, Si/Al = 3, KOH/Al = 2, 130℃, 웜홀+ Al) = 0.60, Si / Al = 3, KOH / Al = 2, 130 DEG C,

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 7.88g 사용하고, 130℃에서 숙성시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 7.88 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer and the aging was performed at 130 캜.

실시예Example 28: 다공성  28: Porosity 지오폴리머Geopolymer 19 [ 19 [ ESGESG -- WHWH -0.60-3-5--0.60-3-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.60, Si/Al = 3, KOH/Al = 5, 100℃, 웜홀+ Al) = 0.60, Si / Al = 3, KOH / Al = 5,

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 7.88g 사용하고, KOH를 2.52 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3c는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1, except that 7.88 g of CTAB and 2.52 g of KOH were used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer. FIG. 3C is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

실시예Example 29: 다공성  29: Porosity 지오폴리머Geopolymer 20 [ 20 [ ESGESG -- WHWH -0.05-3-5--0.05-3-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.05, Si/Al = 3, KOH/Al = 5, 100℃, 웜홀+ Al) = 0.05, Si / Al = 3, KOH / Al = 5, 100 占 폚,

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 0.66 g을 사용하고, KOH를 2.52 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 0.66 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer and 2.52 g of KOH was used. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

하기 표 7은, 실시예 28 및 29 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 7 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 28 and 29:

Figure pat00007
Figure pat00007

실시예Example 30: 다공성  30: Porous 지오폴리머Geopolymer 21 [ 21 [ ESGESG -- WHWH -0.05-4-5--0.05-4-5- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.05,  Manufacturing - CTAB / (Si + Al) = 0.05, SiSi /Al = 4, KOH/Al = 5, 100℃, 웜홀/ Al = 4, KOH / Al = 5, 100 占 폚, wormhole

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 0.66 g을 사용하고, 메타-카올린 0.80 g, 퓸 실리카 1.30 g, KOH를 2.02 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.Except that 0.66 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer, 0.80 g of meta-kaolin, 1.30 g of fumed silica, and 2.02 g of KOH were used. , A porous geopolymer was synthesized. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

실시예Example 31: 다공성  31: Porosity 지오폴리머Geopolymer 22[ 22 [ ESGESG -- WHWH -0.10-5-5--0.10-5-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.05, Si/Al = 5, KOH/Al = 5, 100℃, 웜홀+ Al) = 0.05, Si / Al = 5, KOH / Al = 5,

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 0.66 g을 사용하고, 메타-카올린 0.67 g, 퓸 실리카 1.44 g, KOH를 1.69 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.Except that 0.66 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer, 0.67 g of meta-kaolin, 1.44 g of fumed silica, and 1.69 g of KOH were used. , A porous geopolymer was synthesized. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

실시예Example 32: 다공성  32: Porosity 지오폴리머Geopolymer 23 [ 23 [ ESGESG -- WHWH -0.05-2-5--0.05-2-5- 100]의100] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.05, Si/Al = 2, KOH/Al = 5, 100℃, 웜홀+ Al) = 0.05, Si / Al = 2, KOH / Al = 5, 100 占 폚,

웜홀 타입 다공성 지오폴리머 합성에서 CTAB를 0.66 g을 사용하고, 메타-카올린 1.33 g, 퓸 실리카 0.72 g, KOH를 3.35 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 도 3d는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.Except that 0.66 g of CTAB was used in the synthesis of the wormhole-type porous geopolymer, 1.33 g of meta-kaolin, 0.72 g of fumed silica, and 3.35 g of KOH were used. , A porous geopolymer was synthesized. FIG. 3D is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example.

하기 표 8은, 실시예 29 내지 32 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 8 summarizes the analysis results of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 29 to 32:

Figure pat00008
Figure pat00008

실시예 33: 다공성 탄소 구조체 10의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 33: Preparation of porous carbon structure 10 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 27의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.62 g, H2SO4 0.066 g, H2O를 3.7 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 27, 0.62 g of sucrose, 0.066 g of H 2 SO 4 , and 3.7 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

실시예 34: 다공성 탄소 구조체 11의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 34: Preparation of Porous Carbon Structure 11 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 27의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.50 g, H2SO4 0.053 g, H2O를 2.9 g을 사용하였으며, 슈크로스 0.12 g, H2SO4 0.013 g, H2O를 2.9 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 18의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.1 g of the porous geopolymer of Example 27, 0.50 g of sucrose, 0.053 g of H 2 SO 4 and 2.9 g of H 2 O, 0.12 g of sucrose, 0.013 g of H 2 SO 4 , 2.9 g of H 2 O , A porous carbon structure was synthesized in the same manner as in the method for producing a carbon structure of Example 18 above.

실시예 35: 다공성 탄소 구조체 12의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 35: Preparation of porous carbon structure 12 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 27의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.50 g, H2SO4 0.053 g, H2O를 2.9 g을 사용하였으며, 슈크로스 0.28 g, H2SO4 0.030 g, H2O를 2.9 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 19의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. 1 g of the porous geopolymer of Example 27, 0.50 g of sucrose, 0.053 g of H 2 SO 4 and 2.9 g of H 2 O, 0.28 g of sucrose, 0.030 g of H 2 SO 4 , 2.9 g of H 2 O , A porous carbon structure was synthesized in the same manner as in the method of producing the carbon structure of Example 19 above.

하기 표 9는, 실시예 33 내지 35 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 9 summarizes the results of analysis of the porosity of the porous carbon structure produced according to Examples 33 to 35:

Figure pat00009
Figure pat00009

실시예Example 36: 다공성 탄소 구조체 13의 제조 (탄소 전구체로서  36: Preparation of Porous Carbon Structure 13 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 29의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.49 g, H2SO4 0.052 g, H2O를 2.9 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 29, 0.49 g of sucrose, 0.052 g of H 2 SO 4 and 2.9 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

실시예Example 37: 다공성 탄소 구조체 14의 제조 (탄소 전구체로서  37: Preparation of Porous Carbon Structure 14 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 30의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.51 g, H2SO4 0.054 g, H2O를 3.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다.Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 30, 0.51 g of sucrose, 0.054 g of H 2 SO 4 , and 3.0 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

실시예Example 38: 다공성 탄소 구조체 15의 제조 (탄소 전구체로서  38: Preparation of Porous Carbon Structure 15 (as a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용)  use)

실시예 31의 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.57 g, H2SO4 0.060 g, H2O를 3.6 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. Except that 1 g of the porous geopolymer of Example 31, 0.57 g of sucrose, 0.060 g of H 2 SO 4 and 3.6 g of H 2 O were used in place of the porous carbon The structure was synthesized.

하기 표 10은, 실시예 36 내지 38 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 10 summarizes the analysis results of the porosity of the porous carbon structural bodies prepared according to Examples 36 to 38:

Figure pat00010
Figure pat00010

실시예Example 39: 다공성  39: Porosity 지오폴리머Geopolymer 24 [ 24 [ ESGESG -15-0.017-3-2--15-0.017-3-2- 100]의100] 제조 - P123/( Manufacturing - P123 / ( SiSi +Al) = 0.017, + Al) = 0.017, SiSi /Al = 3, KOH/Al = 2, 100℃, / Al = 3, KOH / Al = 2, 100 DEG C, 육방형Hexagonal

Si/Al 몰 비율이 3인 전형적인 육방형 동공 구조를 갖는 SBA-15 타입 다공성 지오폴리머 (ESG-15로 명명함)는, 하기와 같은 합성 과정에 의해 제조되었다. Si/Al 몰 비율이 3에 해당하는 적절한 양의 메타-카올린과 퓸 실리카를 적절한 양의 KOH용액으로 녹였다. 그 후 필요한 양의 P123를 녹인 HCl 수용액에 첨가하고, HCl로 혼합물의 pH 를 1.5 이하로 조절하고 12 시간 동안 상온에서 격렬하게 교반시켰다. 결과물을 테플론 코팅된 수열 합성기에서 2일간 100℃에서 교반 없이 반응시켰다. 생성물을 여과하고, 증류수로 철저히 세척하고 100℃에서 건조하여 분말을 얻은 후, 550℃에서 6 시간 동안 소성 하였다. 상기와 같은 다공성 지오폴리머를 얻기 위한 물질의 조성은 다음과 같았다: 메타-카올린2.95 g, 퓸 실리카 3.19 g, KOH 3.0 g, P123 4 g, 2 M HCl(l) 150 ml, 물 185 ml.An SBA-15 type porous geopolymer (referred to as ESG-15) having a typical hexagonal pore structure with a Si / Al molar ratio of 3 was prepared by the following synthetic procedure. An appropriate amount of meta-kaolin and fumed silica corresponding to a Si / Al molar ratio of 3 was dissolved in an appropriate amount of KOH solution. The required amount of P123 was then added to the dissolved HCl aqueous solution, the pH of the mixture was adjusted to below 1.5 with HCl and vigorously stirred at room temperature for 12 hours. The resultant was reacted in a Teflon coated hydrothermal synthesizer at 100 캜 for 2 days without stirring. The product was filtered, thoroughly washed with distilled water, and dried at 100 DEG C to obtain a powder, which was then calcined at 550 DEG C for 6 hours. The composition of the material for obtaining such a porous geopolymer was as follows: 2.95 g of meta-kaolin, 3.19 g of fumed silica, 3.0 g of KOH, 4 g of P123, 150 ml of 2 M HCl (l) and 185 ml of water.

소성 후 샘플은 502 m2/g의 BET 표면적, 1.47 cm3/g의 동공부피 및 10.7 nm의 유효 동공 크기를 나타냈다. X-선 회절분석 결과, 육방형 메조동공 구조의 (100) 피크 하나만 저각에서 관찰되었다.The sample after firing showed a BET surface area of 502 m 2 / g, a pore volume of 1.47 cm 3 / g and an effective pore size of 10.7 nm. As a result of X-ray diffraction analysis, only one (100) peak of the hexagonal mesoporous structure was observed at a low angle.

실시예Example 40: 다공성  40: Porosity 지오폴리머Geopolymer 25 [ 25 [ ESGESG -15-0.017-3-5--15-0.017-3-5- 100]의100] 제조 - P123/( Manufacturing - P123 / ( SiSi +Al) = 0.017, + Al) = 0.017, SiSi /Al = 3, KOH/Al = 5, 100℃, / Al = 3, KOH / Al = 5, 100 DEG C, 육방형Hexagonal

KOH를 4.9 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 39의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. 소성 후 샘플은 645 m2/g의 BET 표면적, 0.78 cm3/g의 동공부피 및 8.0 nm의 유효 동공 크기를 나타냈다. 도 3e는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다. X-선 회절분석 결과, 육방형 메조동공 구조에 의한 (100), (110), (200) 회절 피크들이 저각에서 관찰되었다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 39 except that 4.9 g of KOH was used. The sample after firing showed a BET surface area of 645 m 2 / g, a pore volume of 0.78 cm 3 / g and an effective pore size of 8.0 nm. FIG. 3E is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG. As a result of the X-ray diffraction analysis, (100), (110) and (200) diffraction peaks due to the hexagonal mesoporous structure were observed at a low angle.

하기 표 11은, 실시예 39 및 40 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 11 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 39 and 40:

Figure pat00011
Figure pat00011

실시예 41: 다공성 탄소 구조체 16의 제조 (탄소 전구체로서 슈크로스 사용)Example 41: Preparation of Porous Carbon Structure 16 (using sucrose as a carbon precursor)

실시예 40에서 얻은 다공성 지오폴리머 1 g을 사용하고, 슈크로스 1.27 g, H2SO4 0.14 g, H2O7.77 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 17의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. The procedure of Example 17 was repeated except that 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 40 was used and 1.27 g of sucrose, 0.14 g of H 2 SO 4 and 7.7 g of H 2 O were used. A porous carbon structure was synthesized.

하기 표 12는, 실시예 41에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 12 summarizes the analysis results of the porosity of the porous carbon structural body produced according to Example 41:

Figure pat00012
Figure pat00012

실시예Example 42: 다공성  42: Porosity 지오폴리머Geopolymer 26 [ 26 [ ESGESG -- 12]의12] of 제조 - 입방형 Manufacturing - Cubic

Si/Al 몰 비율이 3인 입방형 (cubic) 동공 구조를 가지는 FDU-12 타입 다공성 지오폴리머 (ESG-12로 명명됨)가 하기와 같은 합성 과정에 의하여 제조되었다. Si/Al 몰 비율이 3에 해당하는 적절한 양의 메타-카올린과 퓸 실리카를 적절한 양의 KOH용액으로 녹인 후, 필요한 양의 F127, KCl, 트리메틸 벤젠 (trimethyl benzene)의 HCl 수용액에 첨가하고, HCl로 혼합물의 pH를 1.5 이하로 조절하고, 60분간 상온에서 격렬하게 교반시켰다. 이렇게 제조한 혼합물을 테플론 코팅된 수열 합성기에서 1일간 100℃에서 교반 없이 반응시킨 후, 여과하고, 증류소로 철저히 세척하고 100℃에서 건조하여 분말을 얻은 후, 550℃에서 6 시간 소성 하였다. 상기와 같은 다공성 지오폴리머를 얻기 위한 반응물의 조성은 다음과 같았다: 메타-카올린4.43 g, 퓸 실리카4.78 g, KOH 4.47 g, F127 2 g, KCl 3 g, 트리메틸 벤젠 2 g, 2 M HCl(l) 120 ml, 물 30 ml. An FDU-12 type porous geopolymer (named ESG-12) having a cubic pore structure with a Si / Al molar ratio of 3 was prepared by the following synthesis procedure. The appropriate amount of meta-kaolin and fumed silica corresponding to a Si / Al molar ratio of 3 was dissolved in an appropriate amount of KOH solution and then added to the required amount of HCl aqueous solution of F127, KCl, trimethyl benzene, To adjust the pH of the mixture to 1.5 or less, and vigorously stirred at room temperature for 60 minutes. The thus prepared mixture was reacted in a Teflon-coated hydrothermal synthesizer for 1 day at 100 ° C without stirring, filtered, thoroughly washed with distillation, and dried at 100 ° C to obtain powder, which was then calcined at 550 ° C for 6 hours. The composition of the reactant to obtain the porous geopolymer was as follows: 4.43 g of meta-kaolin, 4.78 g of fumed silica, 4.47 g of KOH, 2 g of F127, 3 g of KCl, 2 g of trimethylbenzene, 2 M HCl ) 120 ml, water 30 ml.

소성 후에 샘플은 248 m2/g의 BET 표면적, 0.51 cm3/g의 동공 부피 및 10.8 nm의 유효 동공 크기를 나타냈다. 도 3f는 본 실시예에 따라 제조된, 메조동공을 갖는 다공성 지오폴리머에 대하여 측정된 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다. After firing, the sample showed a BET surface area of 248 m 2 / g, a pore volume of 0.51 cm 3 / g and an effective pore size of 10.8 nm. FIG. 3F is a graph showing the X-ray diffraction pattern measured for a mesoporous porous geopolymer prepared according to this example. FIG.

하기 표 13은, 실시예 42 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 13 below summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymer prepared according to Example 42:

Figure pat00013
Figure pat00013

실시예Example 43: 다공성 탄소 구조체 17 [ 43: Porous carbon structure 17 [ ESCESC -- 12]의12] of 제조 (탄소 전구체로서  (As a carbon precursor 슈크로스Sucrose 사용) use)

실시예 42의 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.57 g, H2SO4 0.06 g, H2O를 3.3 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 41의 탄소 구조체 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 탄소 구조체가 합성되었다. Except that 1 g of the geopolymer of Example 42, 0.57 g of sucrose, 0.06 g of H 2 SO 4 and 3.3 g of H 2 O were used in place of the porous carbon structure Was synthesized.

하기 표 14는, 실시예 43 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 14 summarizes the analysis results of the porosity of the porous carbon structure prepared according to Example 43:

Figure pat00014
Figure pat00014

실시예 44: 다공성 지오폴리머의 열안정성 평가Example 44: Evaluation of thermal stability of a porous geopolymer

다공성 지오폴리머의 열안정성을 평가하기 위하여, 실시예 15로부터 합성된 다공성 지오폴리머를 다양한 온도 (600℃ 내지 -900℃)에서 6 시간 동안 열처리 후, XRD 와 BET를 측정하여 각각 도 6과 하기 표 15에 도시하였다. Al이 들어있지 않은 MCM-41타입의 다공성 실리카를 기존에 보고된 방법으로 퓸 실리카로부터 합성하여, 실시예 15로부터 합성된 시료와 비교하였다. 본 실시예에서 합성된 다공성 지오폴리머의 경우, 900℃에서의 열처리 후에도 XRD 패턴이 그대로 유지되는 것을 확인할 수 있으나, 비교예로 사용된 다공성 실리카의 경우는 800℃ 까지는 XRD 상으로 안정하나, 900℃에서 열처리 후에는 메조동공 구조가 대부분 무너져서 비정질에 가까운 XRD 패턴을 보여주었다. BET 비표면적의 경우도 다공성 지오폴리머의 경우, 900℃에서의 열처리 후에도 초기 비표면적 (624 m2/g)의 86% (536 m2/g)까지 유지하였으나, 비교예인 다공성 실리카인 경우 900℃에서의 열처리 후 초기 비표면적 (857 m2/g)의 4% (36 m2/g) 까지 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는, 다공성 실리카의 경우 메조동공 구조가 900℃에서의 열처리 후에 급격히 무너짐을 보여주고 있는데, 이는 XRD 측정 결과와 일치하는 것을 볼 수 있다. 이것은, 본원에 따라 합성된 다공성 지오폴리머들의 열안정성이 우수하다는 것을 보여준다. In order to evaluate the thermal stability of the porous geopolymer, the porous geopolymer synthesized from Example 15 was heat-treated at various temperatures (600 ° C. to -900 ° C.) for 6 hours, and XRD and BET were measured, 15. The porous silica of MCM-41 type containing no Al was synthesized from fumed silica by a previously reported method and compared with the sample synthesized from Example 15. In the case of the porous geopolymer synthesized in this example, it can be confirmed that the XRD pattern is maintained as it is even after the heat treatment at 900 ° C. In the case of the porous silica used as the comparative example, the XRD phase is stable up to 800 ° C., , The mesoporous structure almost collapsed after heat treatment and showed an amorphous XRD pattern. In the case of the BET specific surface area, the porous geopolymer was maintained at 86% (536 m 2 / g) of the initial specific surface area (624 m 2 / g) even after the heat treatment at 900 ° C., (36 m 2 / g) of the initial specific surface area (857 m 2 / g) after the heat treatment in the presence of the catalyst. These results show that the mesoporous structure of the porous silica rapidly collapses after the heat treatment at 900 ° C., which is consistent with the XRD measurement result. This shows that the porous geopolymers synthesized according to the present invention are excellent in thermal stability.

하기 표 15는, 실시예 15에 의해 합성된 다공성 지오폴리머와, 종래 방법으로 합성된 MCM-41 타입 다공성 실리카의 열처리 온도에 따른 BET 비표면적을 정리한 것이다:Table 15 summarizes the BET specific surface area according to the heat treatment temperature of the porous geopolymer synthesized in Example 15 and the MCM-41 type porous silica synthesized by the conventional method.

Figure pat00015
Figure pat00015

실시예Example 45: 다공성  45: Porosity 지오폴리머Geopolymer 27 [ 27 [ ESGESG -41-0.10-3-5--41-O-10-3-5- 20]의20] 제조 -  Produce - CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 5, 20℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 5, 20 占 폚, hexagonal

KOH를 2.52 g을 사용하고, 수열 합성하지 않고 1 일간 20℃에서 교반 시키면서 반응 시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 2.52 g of KOH was used and the reaction was carried out with stirring at 20 캜 for 1 day without hydrothermal synthesis.

하기 표 16은, 실시예 45 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 16 below summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymer prepared according to Example 45:

Figure pat00016
Figure pat00016

실시예Example 46: 다공성  46: Porosity 지오폴리머Geopolymer 28 [ 28 [ ESGESG -41-0.10-3-5-100-L]의 제조 - -41-0.10-3-5-100-L] CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 3, KOH/Al = 5, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 3, KOH / Al = 5, 100 占 폚, hexagonal

KOH를 2.52 g을 사용하고, 혼합물을 테플론 코팅된 수열 합성기 부피의 반만 채워서 합성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the porous geopolymer of Example 1 except that 2.52 g of KOH was used and the mixture was synthesized by filling only half of the volume of the Teflon coated hydrothermal synthesizer.

실시예Example 47: 다공성  47: Porosity 지오폴리머Geopolymer 29 [ 29 [ ESGESG -41-0.10-4-5-100-L]의 제조 - -41-0. 10-4-5-100-L] CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 4, KOH/Al = 5, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 4, KOH / Al = 5, 100 占 폚, hexagonal

메타-카올린 0.80 g, 퓸 실리카 1.30 g, KOH를 2.52 g을 사용하고, 150 mL 부피의 테플론 코팅된 수열 합성기 부피의 절반만 채워서 합성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.Except that 0.80 g of meta-kaolin, 1.30 g of fumed silica, and 2.52 g of KOH were used and filled in half of the volume of a Teflon coated hydrothermal synthesizer of 150 mL volume to prepare a porous geopolymer , A porous geopolymer was synthesized.

실시예Example 48: 다공성  48: Porosity 지오폴리머Geopolymer 30 [ 30 [ ESGESG -41-0.10-5-5-100-L]의 제조 - -41-0.10-5-5-100-L] CTABCTAB /(/ ( SiSi +Al) = 0.10, Si/Al = 5, KOH/Al = 5, 100℃, 육방형+ Al) = 0.10, Si / Al = 5, KOH / Al = 5, 100 占 폚, hexagonal

메타-카올린 0.67 g, 퓸 실리카 1.44 g, KOH를 1.69 g을 사용하고, 150 mL 부피의 테플론 코팅된 수열 합성기 부피의 절반만 채워서 합성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.Except that 0.67 g of meta-kaolin, 1.44 g of fumed silica, and 1.69 g of KOH were used and that only half of the volume of the Teflon coated hydrothermal synthesizer in a volume of 150 mL was filled to prepare the porous geopolymer of Example 1 , A porous geopolymer was synthesized.

실시예Example 49: 다공성  49: Porosity 지오폴리머Geopolymer 31 [ 31 [ ESGESG -41-0.10-10-5-100-L]의 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.10, Si/Al = 10, KOH/Al = 5, 100℃, 육방형(Si + Al) = 0.10, Si / Al = 10, KOH / Al = 5, 100 占 폚, hexagonal

메타-카올린 0.45 g, 퓸 실리카 1.65 g, KOH를 0.90 g을 사용하고, 혼합물을 테플론 코팅된 수열 합성기 부피의 반만 채워서 합성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. Except that 0.45 g of meta-kaolin, 1.65 g of fumed silica and 0.90 g of KOH were used and that the mixture was filled by half the volume of the Teflon coated hydrothermal synthesizer to prepare the porous geopolymer of Example 1 , A porous geopolymer was synthesized.

하기 표 17은, 상기 실시예 46, 47, 48 및 49 에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 17 summarizes the analysis results of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 46, 47, 48 and 49 above:

Figure pat00017
Figure pat00017

실시예Example 50: 다공성 탄소 구조체 18의 제조 (탄소 전구체로서  50: Preparation of Porous Carbon Structure 18 (as a carbon precursor 푸르푸릴Furfuryl 알코올 사용) Alcohol use)

상기 실시예 46에서 얻은 다공성 지오폴리머 시료를, 질소를 흘려주면서 200℃에서 5시간동안 열처리 하였다. 그 후, 밀폐된 용기에서 진공을 잡아준 상태에서 카본 소스로서 푸르푸릴 알코올 (furfuryl alcohol)을 주입하고, 질소를 주입하여 고압 상태를 만들어 준 뒤 상온에서 2일 동안 교반 시켰다. 생성물을 여과하고 메시틸렌 (Mesitylene)으로 겉면에 묻은 푸르푸릴 알코올을 세척한 뒤, 상온에서 건조하여 분말을 수득하였다. 수득된 분말에 질소를 흘려주면서 150℃에서 5시간 동안 푸르푸릴 알코올의 중합 반응을 시키고 나서, 질소를 흘려주면서 700℃에서 5시간 동안 탄화시켰다. 탄화시킨 복합체에서, 주형으로 사용된 다공성 지오폴리머 의 골격을 10% HF 수용액을 이용하여 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하였다. 상기 다공성 탄소 구조체를 수득하기 위한 반응물의 조성은 다음과 같다: 다공성 지오폴리머 1 g, 푸르푸릴 알코올 10 g (과량 사용), 메시틸렌 3 g, 10% HF 50 mL. The porous geopolymer sample obtained in Example 46 was heat-treated at 200 ° C for 5 hours while flowing nitrogen. Then, furfuryl alcohol was injected as a carbon source under a vacuum state in an airtight container, nitrogen was injected to make a high pressure state, and the mixture was stirred at room temperature for 2 days. The product was filtered, washed with furfuryl alcohol on the surface with mesitylene, and dried at room temperature to obtain a powder. The obtained powder was subjected to polymerization reaction of furfuryl alcohol at 150 ° C for 5 hours while flowing nitrogen, followed by carbonization at 700 ° C for 5 hours while flowing nitrogen. In the carbonized composite, the skeleton of the porous geopolymer used as the template was removed using a 10% HF aqueous solution to obtain a porous carbon structure. The composition of the reactants to obtain the porous carbon structure is as follows: 1 g of porous geopolymer, 10 g of furfuryl alcohol (excess amount), 3 g of mesitylene, 50 mL of 10% HF.

하기 표 18은, 본 실시예 50 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 18 summarizes the analysis results of the porosity of the porous carbon structural body produced according to the present Example 50:

Figure pat00018
Figure pat00018

실시예Example 51: 다공성  51: Porosity 지오폴리머Geopolymer 32 [ 32 [ ESGESG -48-0.71-30-2-3.57--48-0.71-30-2-3.57- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.71,  Manufacturing - CTAB / (Si + Al) = 0.71, SiSi /Al = 30, NaOH/(/ Al = 30, NaOH / ( SiSi +Al) = 0.5, + Al) = 0.5, EtOHEtOH /(/ ( SiSi +Al) = 3.57, H+ ≫) = 3.57, H 22 O/(Si+Al) = 100, 100℃, 입방형O / (Si + Al) = 100, 100 占 폚, cubic

Si/Al 몰 비율이 30인 조건에서 전형적인 입방형 (cubic) 동공 구조를 지닌 MCM-48 타입의 다공성 지오폴리머가 도 1 및 도 2에 나타난 과정에 의해 제조되었다. 실시예 51의 최종 샘플은 ESG-48로 표시되었다. 합성 과정은 다음과 같았다: Si/Al 몰 비율이 30이 되는 적절한 양의 메타-카올린과 루독스 (Ludox HS 30)를 70℃에서 적절한 양의 NaOH용액으로 녹였다. 그 후, 필요한 양의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 (CTAB) 수용액과 에탄올을 첨가하고, 60 분간 상온에서 격렬하게 교반시킨 후, 테플론 코팅된 수열 합성기에서 2 일간 100℃에서 교반 없이 반응시켰다. 생성물을 여과하고, 증류수로 철저히 세척한 뒤, 100℃에서 건조하여 분말을 얻은 후 550℃에서 6 시간 소성하여 지오폴리머를 합성하였다. 상기 반응 물질의 조성은 다음과 같았다: 메타-카올린 (meta-kaolin) 0.199 g, 루독스 (Ludox HS 30) 10.524 g, NaOH 1.11 g, CTAB 14.46 g, EtOH 11.58 ml, 물 100 ml.A porous geopolymer of the MCM-48 type having a typical cubic pore structure at the Si / Al molar ratio of 30 was prepared by the process shown in FIGS. 1 and 2. The final sample of Example 51 is designated ESG-48. The synthesis procedure was as follows: Appropriate amounts of meta-kaolin and rudox (Ludox HS 30) with a Si / Al molar ratio of 30 were dissolved in an appropriate amount of NaOH solution at 70 ° C. Thereafter, a necessary amount of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) aqueous solution and ethanol were added, stirred vigorously at room temperature for 60 minutes, and then reacted at 100 ° C for 2 days in a Teflon coated hydrothermal synthesizer without stirring. The product was filtered, thoroughly washed with distilled water, and dried at 100 ° C to obtain a powder, which was then calcined at 550 ° C for 6 hours to synthesize a geopolymer. The composition of the reactants was as follows: 0.199 g meta-kaolin, 10.524 g Ludox HS 30, 1.11 g NaOH, 14.46 g CTAB, 11.58 ml EtOH, 100 ml water.

소성 후의 샘플은 1055 m2/g의 BET 표면적, 1.23 cm3/g의 동공부피 및 2.7 nm의 유효 동공크기를 나타냈다. X-선 회절 패턴은 입방형 메조동공 구조를 갖는 다공성 실리카에서 전형적으로 관찰되는 (211), (210), (420) 및 (332) 에 해당하는 4 개의 회절피크가 저각에서 관찰되었다.The sample after firing exhibited a BET surface area of 1055 m 2 / g, a pore volume of 1.23 cm 3 / g and an effective pore size of 2.7 nm. Four diffraction peaks corresponding to (211), (210), (420), and (332), which are typically observed in porous silica having a cubic mesoporous structure, were observed at low angles in the X-ray diffraction pattern.

실시예Example 52: 다공성  52: Porosity 지오폴리머Geopolymer 33 [ 33 [ ESGESG -48-0.71-50-2-3.57--48-0.71-50-2-3.57- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.71,  Manufacturing - CTAB / (Si + Al) = 0.71, SiSi /Al = 50, NaOH/(/ Al = 50, NaOH / ( SiSi +Al) = 0.5, + Al) = 0.5, EtOHEtOH /(/ ( SiSi +Al) = 3.57, H2O/(Si+Al) = 100, 100℃, 입방형+ Al) = 3.57, H2O / (Si + Al) = 100, 100 占 폚, cubic

메타-카올린 0.121 g, 퓸 실리카 1.65 g, 루독스 (Ludox HS 30) 10.809 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 51의 입방형 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다.A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the cubic porous geopolymer of Example 51 except that 0.121 g of meta-kaolin, 1.65 g of fumed silica and 10.809 g of Ludox HS 30 were used.

실시예Example 53: 다공성  53: Porosity 지오폴리머Geopolymer 34 [ 34 [ ESGESG -48-0.71-100-2-3.57--48-0.71-100-2-3.57- 100]의100] 제조 - CTAB/(Si+Al) = 0.71,  Manufacturing - CTAB / (Si + Al) = 0.71, SiSi /Al = 100, NaOH/(/ Al = 100, NaOH / ( SiSi +Al) = 0.5, + Al) = 0.5, EtOHEtOH /(/ ( SiSi +Al) = 3.57, H+ ≫) = 3.57, H 22 O/(Si+Al) = 100, 100℃, 입방형O / (Si + Al) = 100, 100 占 폚, cubic

메타-카올린 0.0611 g, 퓸 실리카 1.65 g, 루독스 (Ludox HS 30) 11.03 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 51의 입방형 다공성 지오폴리머 제조 방법과 동일한 방법으로 다공성 지오폴리머가 합성되었다. A porous geopolymer was synthesized in the same manner as in the preparation of the cubic porous geopolymer of Example 51 except that 0.0611 g of meta-kaolin, 1.65 g of fumed silica and 11.03 g of Ludox HS 30 were used.

하기 표 19는, 상기 실시예 51, 52 및 53에 따라 제조된 다공성 지오폴리머의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:Table 19 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous geopolymers prepared according to Examples 51, 52 and 53 above:

Figure pat00019
Figure pat00019

실시예 54: 다공성 탄소 구조체 19의 제조 [슈크로스 총 사용량: 80% +45%]Example 54: Preparation of Porous Carbon Structure 19 [Total amount of sucrose: 80% + 45%] [

슈크로스를 황산이 첨가된 수용액에 녹이고, 상기 용액을 상기 실시예 51에서 얻은 입방형 다공성 지오폴리머 시료에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리하였다. 반응물의 조성은 다음과 같았다: 상기 실시예 51에서 얻은 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 1.257 g (1.587*0.99*80%=1.257; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 실시예 51에서 얻은 다공성 지오폴리머 메조기공의 부피=0.99 cm3/g), H2SO4 0.13 g, H2O 7.44 mL.The sucrose was dissolved in an aqueous solution containing sulfuric acid. The solution was added to the cubic porous geopolymer sample obtained in Example 51, impregnated at 60 DEG C until powdered, and the sample was heated at 100 DEG C for 6 hours at 160 DEG C For 6 hours. The composition of the reactant was as follows: 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 51, 1.257 g of sucrose (1.587 * 0.99 * 80% = 1.257; density of sucrose = 1.587 g / mol; porosity the volume of geo polymer mesopore = 0.99 cm 3 / g), H 2 SO 4 0.13 g, H 2 O 7.44 mL.

건조하여 얻은 상기 분말을 슈크로스의 황산 용액에 첨가하여 60℃에서 분말이 될 때까지 함침하고, 시료를 100℃에서 6 시간, 160℃에서 6 시간 동안 열처리한 후 질소를 흘려주면서 900℃ 에서 6시간 동안 탄화시켰다. 이렇게 탄화시킨 복합체에서, 주형으로 사용된 다공성 지오폴리머 골격을 10% HF 수용액을 이용하여 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하였다. 상기 다공성 탄소 구조체를 수득하기 위한 반응물의 조성은 다음과 같았다: 상기 실시예 51에서 얻은 다공성 지오폴리머 1 g, 슈크로스 0.71 g (1.587*0.99*45%=0.71; 슈크로스의 밀도=1.587 g/mol; 상기 실시예 51에서 얻은 다공성 지오폴리머의 메조기공의 부피=0.99 cm3/g), H2SO4 0.07 g, H2O 4.18 mL, 10% HF 50 mL. The dried powder was impregnated with a sulfuric acid solution of sucrose and impregnated at 60 ° C until powdered. The sample was heat-treated at 100 ° C for 6 hours and at 160 ° C for 6 hours, Carbonized for a period of time. In this carbonized composite, the porous geopolymer skeleton used as the template was removed using a 10% HF aqueous solution to obtain a porous carbon structure. The composition of the reactant for obtaining the porous carbon structure was as follows: 1 g of the porous geopolymer obtained in Example 51, 0.71 g of sucrose (1.587 * 0.99 * 45% = 0.71; density of sucrose = 1.587 g / the volume of the mesopores of the porous geopolymer obtained in Example 51 = 0.99 cm 3 / g), 0.07 g of H 2 SO 4 , 4.18 mL of H 2 O, 50 mL of 10% HF.

하기 표 20은, 본 실시예 54 에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체의 다공성에 대한 분석 결과를 정리한 것이다:The following Table 20 summarizes the results of the analysis of the porosity of the porous carbon structure produced according to Example 54:

Figure pat00020
Figure pat00020

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.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 construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (22)

메타-카올린 또는 그의 전구체 및 염기를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제-함유 제 2 용액를 혼합하여 수득되는 혼합 용액을 숙성(aging)시켜 수열 반응시키는 단계; 및
상기 수열 반응된 혼합 용액으로부터 생성된 침전물을 분리한 후 소성하여 상기 계면활성제를 제거함으로써 다공성 지오폴리머를 수득하는 단계
를 포함하는, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
Hydrothermal reaction by aging a mixed solution obtained by mixing a first solution containing meta-kaolin or a precursor thereof and a base with a surfactant-containing second solution; And
Separating the precipitate formed from the hydrothermally reacted mixed solution and then removing the surfactant by firing to obtain a porous geopolymer
≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 용액은 실리카 소스를 추가 포함하는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > wherein the first solution further comprises a silica source.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 혼합 용액 중 Si/Al 원자 비율은 1 내지 1,000 의 범위로 조절되는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the Si / Al atomic ratio in the mixed solution is adjusted in the range of 1 to 1,000.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공성 지오폴리머의 동공의 크기가 2 nm 내지 50 nm 범위로 조절되는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the size of the pores of the porous geopolymer is controlled in the range of 2 nm to 50 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 용액의 숙성은 20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the aging of the mixed solution is performed in a temperature range of 20 ° C to 150 ° C.
제 1 항에 있어서,
상기 소성은 400℃ 내지 900℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the calcination is performed at a temperature ranging from 400 ° C to 900 ° C.
제 1 항에 있어서,
상기 계면활성제는 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 포함하는 것인, 다공성 지오폴리머의 제조 방법.

The method according to claim 1,
Wherein the surfactant comprises an ionic surfactant or a nonionic surfactant.

Si/Al 원자 비율은 1 내지 1,000 의 범위이고 메조 동공을 포함하는, 다공성 지오폴리머로서,
상기 동공을 형성하는 기본골격은 SiO4 단위의 사면체 및 AlO4 단위의 사면체가 연결되어 형성되며, 2 nm 내지 50 nm 범위의 크기를 갖는 상기 동공의 반복적 동공 구조를 갖는,
다공성 지오폴리머.
A porous geopolymer having a Si / Al atomic ratio ranging from 1 to 1,000 and comprising a mesopore,
Wherein the basic skeleton forming the pupil is formed by connecting a tetrahedron of SiO 4 unit and a tetrahedron of AlO 4 unit and has a repetitive pore structure of the pore having a size ranging from 2 nm to 50 nm,
Porous geopolymers.
제 8 항에 있어서,
상기 다공성 지오폴리머는 알루미노실리케이트 소스로서 메타-카올린 또는 그의 전구체를 사용하여 제조되는 것인, 다공성 지오폴리머.
9. The method of claim 8,
Wherein said porous geopolymer is prepared using meta-kaolin or a precursor thereof as an aluminosilicate source.
제 8 항에 있어서,
상기 다공성 지오폴리머의 비표면적은 50 m2/g 내지 1,200 m2/g 인, 다공성 지오폴리머.
9. The method of claim 8,
Wherein the specific surface area of said porous geopolymer is from 50 m 2 / g to 1,200 m 2 / g.
제 8 항에 있어서,
상기 다공성 지오폴리머의 동공 부피는 0.1 cm3/g 내지 2 cm3/g 인, 다공성 지오폴리머.
9. The method of claim 8,
Wherein the porosity of the porous geopolymer is from 0.1 cm 3 / g to 2 cm 3 / g.
제 8 항에 있어서,
상기 다공성 지오폴리머의 동공은 육방형(hexagonal), 입방형(cubic) 또는 웜홀(wormhole) 배열(architecture)을 갖는 것인, 다공성 지오폴리머.
9. The method of claim 8,
Wherein the pores of the porous geopolymer have a hexagonal, cubic or wormhole architecture.
제 8 항에 따른 다공성 지오폴리머를 탄소 전구체-함유 용액을 이용하여 함침시켜 상기 다공성 폴리머의 동공 내에 상기 탄소 전구체를 담지하는 단계; 및
상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시킨 후 상기 다공성 지오폴리머를 제거하여 다공성 탄소 구조체를 수득하는 단계
를 포함하는, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법.
Impregnating the porous geopolymer of claim 8 with a carbon precursor-containing solution to support the carbon precursor in the pores of the porous polymer; And
Heating the porous geopolymer carrying the carbon precursor to carbonize it, and removing the porous geopolymer to obtain a porous carbon structure
≪ / RTI >
제 13 항에 있어서,
상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시키는 온도는 400℃ 내지 1,400℃인, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the carbon precursor-supported porous geopolymer is heated and carbonized at a temperature of 400 ° C to 1,400 ° C.
제 13 항에 있어서,
상기 탄소 전구체가 담지된 다공성 지오폴리머를 가열하여 탄화시키는 온도는 400℃ 내지 1,400℃인, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the carbon precursor-supported porous geopolymer is heated and carbonized at a temperature of 400 ° C to 1,400 ° C.
제 15 항에 있어서,
상기 탄수화물계 유기 물질은 슈크로스(sucrose), 자일로스(xylose), 또는 글루코스(glucose)를 포함하는 것인, 다공성 탄소 구조체의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the carbohydrate based organic material comprises sucrose, xylose, or glucose. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
나노 동공을 가지며, 제 8 항에 따른 다공성 지오폴리머의 역전된 동공 구조를 적어도 한 개 가지는, 다공성 탄소 구조체.
10. A porous carbon structure having nanoporous pores and having at least one reversed pore structure of the porous geopolymer according to claim 8.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 탄소 구조체는 제 8 항에 따른 다공성 지오폴리머를 주형으로서 사용하여 형성되는 것인, 다공성 탄소 구조체.
18. The method of claim 17,
Wherein the porous carbon structure is formed using the porous geopolymer according to claim 8 as a mold.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 탄소 구조체의 비표면적은 100 m2/g 내지 2,500 m2/g 인, 다공성 탄소 구조체.
18. The method of claim 17,
Wherein the specific surface area of the porous carbon structure is 100 m 2 / g to 2,500 m 2 / g.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 탄소 구조체의 동공의 크기는 0.5 nm 내지 50 nm 인, 다공성 탄소 구조체.
18. The method of claim 17,
Wherein the pore size of the porous carbon structure is 0.5 nm to 50 nm.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 탄소 구조체의 동공 부피는 0.1 cm3/g 내지 3.5 cm3/g 인, 다공성 탄소 구조체.
18. The method of claim 17,
Wherein the pore volume of the porous carbon structure is 0.1 cm 3 / g to 3.5 cm 3 / g.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 탄소 구조체의 동공은 육방형(hexagonal), 입방형(cubic) 또는 웜홀(wormhole) 배열(architecture)을 갖는 것인, 다공성 탄소 구조체.
18. The method of claim 17,
Wherein the pores of the porous carbon structure have a hexagonal, cubic, or wormhole architecture.
KR1020170073730A 2016-06-13 2017-06-13 Porous carbonaceous structure formed by using porous geopolymer, method of preparing the same, and use of the same KR101983675B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160073342 2016-06-13
KR1020160073342 2016-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170140781A true KR20170140781A (en) 2017-12-21
KR101983675B1 KR101983675B1 (en) 2019-09-03

Family

ID=59269982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170073730A KR101983675B1 (en) 2016-06-13 2017-06-13 Porous carbonaceous structure formed by using porous geopolymer, method of preparing the same, and use of the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101983675B1 (en)
WO (1) WO2017216135A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110252259B (en) * 2019-07-11 2022-03-25 广东工业大学 Geopolymer-based composition and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010001127A (en) * 1999-06-02 2001-01-05 윤덕용 Carbon molecular sieve materials, methods for preparing the same and uses thereof
US20020131930A1 (en) * 2000-05-25 2002-09-19 Michigan State University Ultrastable porous aluminosilicate structures and compositions derived therefrom
KR20050029362A (en) * 2003-09-22 2005-03-28 학교법인 대전기독학원 한남대학교 Mesoporous ceramic structure, and preparation method for the same
KR20140069200A (en) * 2011-09-21 2014-06-09 아리조나 보드 오브 리전트스, 아리조나주의 아리조나 주립대 대행법인 Geopolymer resin materials, geopolymer materials, and materials produced thereby
KR20140116390A (en) * 2011-12-23 2014-10-02 생-고뱅 생트레 드 레체르체 에 데투드 유로삐엔 Process for the manufacture of a mesoporous product

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6746659B2 (en) * 2000-05-25 2004-06-08 Board Of Trustees Of Michigan State University Ultrastable porous aluminosilicate structures
US8114510B2 (en) * 2009-05-20 2012-02-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Mesoporous carbon materials
KR20170020858A (en) * 2014-06-12 2017-02-24 아리조나 보드 오브 리젠츠 온 비하프 오브 아리조나 스테이트 유니버시티 Geopolymer aggregates

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010001127A (en) * 1999-06-02 2001-01-05 윤덕용 Carbon molecular sieve materials, methods for preparing the same and uses thereof
US20020131930A1 (en) * 2000-05-25 2002-09-19 Michigan State University Ultrastable porous aluminosilicate structures and compositions derived therefrom
KR20050029362A (en) * 2003-09-22 2005-03-28 학교법인 대전기독학원 한남대학교 Mesoporous ceramic structure, and preparation method for the same
KR20140069200A (en) * 2011-09-21 2014-06-09 아리조나 보드 오브 리전트스, 아리조나주의 아리조나 주립대 대행법인 Geopolymer resin materials, geopolymer materials, and materials produced thereby
KR20140116390A (en) * 2011-12-23 2014-10-02 생-고뱅 생트레 드 레체르체 에 데투드 유로삐엔 Process for the manufacture of a mesoporous product

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017216135A3 (en) 2018-01-25
KR101983675B1 (en) 2019-09-03
WO2017216135A2 (en) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Direct synthesis of uniform mesoporous carbons from the carbonization of as-synthesized silica/triblock copolymer nanocomposites
Lu et al. Nanocasting: a versatile strategy for creating nanostructured porous materials
Yu et al. Simple fabrication of an ordered nitrogen-doped mesoporous carbon with resorcinol–melamine–formaldehyde resin
Glotov et al. Templated self-assembly of ordered mesoporous silica on clay nanotubes
Lu et al. Easy synthesis of an ordered mesoporous carbon with a hexagonally packed tubular structure
Choi et al. Facile synthesis of high quality mesoporous SBA-15 with enhanced control of the porous network connectivity and wall thickness
Han et al. Direct fabrication of mesoporous carbons using in-situ polymerized silica gel networks as a template
KR100307692B1 (en) Carbon molecular sieve materials, methods for preparing the same and uses thereof
Lee et al. Synthesis of new nanoporous carbon materials using nanostructured silica materials as templates
Lu et al. Nanocasting pathways to create ordered mesoporous solids
Gierszal et al. High temperature treatment of ordered mesoporous carbons prepared by using various carbon precursors and ordered mesoporous silica templates
KR101171799B1 (en) Method for recycling of silica etching waste and method for preparing mesoporous materials
Kim et al. Synthesis and characterization of large-pore ordered mesoporous carbons using gyroidal silica template
WO2012005449A2 (en) Zeolite or an analogous material thereof including mesopores arranged regularly or irregularly, and preparation method for same
Song et al. Synthesis and catalytic characterization of ZSM-5 zeolite with uniform mesopores prepared in the presence of a novel organosiloxane
Lu et al. Fabrication of hierarchically structured carbon monoliths via self-binding and salt templating
Fuertes et al. Template synthesis of mesoporous carbons from mesostructured silica by vapor deposition polymerisation
Xu et al. Synthesis, characterization, and catalytic application of highly ordered mesoporous alumina-carbon nanocomposites
Kim et al. Zeolite materials prepared using silicate waste from template synthesis of ordered mesoporous carbon
Song et al. A solvent evaporation route towards fabrication of hierarchically porous ZSM-11 with highly accessible mesopores
Zhao et al. Fabrication of mesoporous zeolite microspheres by a one-pot dual-functional templating approach
Tsunoji et al. Design of a highly active base catalyst through utilizing organic-solvent-treated layered silicate Hiroshima University Silicates
Pei et al. A geopolymer route to micro-and meso-porous carbon
KR101983675B1 (en) Porous carbonaceous structure formed by using porous geopolymer, method of preparing the same, and use of the same
Parmentier et al. Effect of the zeolite crystal size on the structure and properties of carbon replicas made by a nanocasting process

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right