KR102684620B1 - Activated Carbon Including Hierarchical Pore Structure And Method For Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세기공(Micropore) 및 메조기공(Mesopore)의 계층적 기공구조를 포함하고, 메조기공의 면적이 100 m2/g 이상이며, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상인 것을 특징으로 하는 활성탄 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention includes a hierarchical pore structure of micropores and mesopores, and the area of the mesopores is 100 m 2 /g or more, and the specific surface area of the mesopores compared to the specific surface area of the micropores (A1) It relates to activated carbon and a method for producing the same, wherein the ratio (A2/A1) of (A2) is 0.1 or more.
Description
본 발명은 미세기공(Micropore) 및 메조기공(Mesopore)의 계층적 기공구조를 포함하며, 높은 메조기공 비표면적을 가지는 활성탄 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to activated carbon containing a hierarchical pore structure of micropores and mesopores and having a high mesopore specific surface area, and a method for manufacturing the same.
슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 또는 울트라커패시터(Ultracapacitor)라고도 일컬어지며, 이는 전극 및 도전체와, 그것에 함침된 전해질 용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용하는 것으로, 충전/방전 동작의 반복으로 인한 열화가 매우 작아 보수가 필요 없는 소자이다. 이에 따라 슈퍼커패시터는 각종 전기ㆍ전자기기의 IC(Integrated Circuit) 백업을 하는 형태로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 그 용도가 확대되어 장난감, 태양열 에너지 저장, HEV(Hybrid Electric Vehicle) 전원 등에까지 폭넓게 응용되고 있다.Supercapacitor, also known as Electric Double Layer Capacitor (EDLC) or Ultracapacitor, is a pair of charges with different signs at the interface of an electrode, a conductor, and an electrolyte solution impregnated with it. It is a device that uses a layer (electrical double layer) created, and does not require maintenance because the deterioration due to repeated charging/discharging operations is very small. Accordingly, supercapacitors are mainly used as IC (Integrated Circuit) backup for various electrical and electronic devices, and their use has recently expanded to include toys, solar energy storage, and HEV (Hybrid Electric Vehicle) power sources. there is.
슈퍼커패시터의 성능은 전극 활물질 및 전해질에 의하여 결정되며, 특히 축전용량 등 주요성능은 전극 활물질에 의하여 대부분 결정된다. 이러한 전극 활물질로는 높은 비표면적을 가지는 활성탄이 주로 사용되고 있다.The performance of a supercapacitor is determined by the electrode active material and electrolyte, and in particular, major performances such as storage capacity are largely determined by the electrode active material. Activated carbon, which has a high specific surface area, is mainly used as such electrode active material.
슈퍼커패시터의 응용 분야의 확대에 따라 보다 높은 비축전용량과 에너지밀도가 요구되고 있어 보다 높은 축전용량을 발현하는 전극 활물질의 개발이 요구되고 있다. 이를 위해 전극 활물질로써 활성탄의 내부 기공 속으로 전해질 이온이 용이하게 이동할 수 있도록 적합한 크기의 기공을 갖는 활성탄소의 개발이 특히 요구되고 있다.As the application field of supercapacitors expands, higher specific capacitance and energy density are required, and the development of electrode active materials that exhibit higher capacitance is required. To this end, there is a particular need for the development of activated carbon as an electrode active material with pores of an appropriate size so that electrolyte ions can easily move into the internal pores of activated carbon.
본 발명의 일 목적은 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달된 활성탄 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide activated carbon that not only has a large specific surface area but also has a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 일 목적은 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달되고 구체적으로 메조기공이 차지하는 비율이 높은 활성탄을 제공함에 따라 전기화학적 특성이 우수한 활성탄을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide activated carbon with excellent electrochemical properties by providing activated carbon with a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores and specifically with a high proportion of mesopores.
본 발명의 다른 일 목적은 목재를 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시킨 후에 탄화 과정을 진행함으로써 탄화 및 활성화 두 단계로 이루어진 종래의 공정을 단일의 공정으로 진행하여 제조 공정이 간단한 활성탄 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a method of producing activated carbon with a simple manufacturing process by impregnating wood in an aqueous solution containing salt and an activator and then proceeding with the carbonization process, thereby performing the conventional process consisting of two stages of carbonization and activation into a single process. is to provide.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above purpose,
본 발명의 일 실시예는 미세기공(Micropore) 및 메조기공(Mesopore)의 계층적 기공구조를 포함하고, 메조기공의 면적이 100 m2/g 이상이며, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상인 것을 특징으로 하는 활성탄을 제공한다.One embodiment of the present invention includes a hierarchical pore structure of micropores and mesopores, the area of the mesopores is 100 m 2 /g or more, and the specific surface area (A1) of the mesopores is 100 m 2 /g or more. Provided is activated carbon, wherein the ratio (A2/A1) of the specific surface area (A2) of the pores is 0.1 or more.
또한, 본 발명의 일 실시예는 상술한 활성탄을 포함하는 흡착제를 제공한다.Additionally, an embodiment of the present invention provides an adsorbent containing the above-described activated carbon.
또한, 본 발명의 일 실시예는 상술한 활성탄을 전극 활물질로 포함하는 슈퍼커패시터를 제공한다.Additionally, an embodiment of the present invention provides a supercapacitor including the above-described activated carbon as an electrode active material.
또한, 본 발명의 일 실시예는 목재를 수용성 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시키는 제1단계; 상기 수용액에 함침된 목재를 50 ℃ 내지 100 ℃에서 건조시키는 제2단계; 및 상기 건조된 목재를 비활성 기체 분위기 하에서 400 ℃ 내지 1,200 ℃에서 탄화시키는 제3단계; 를 포함하는 활성탄의 제조방법을 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention includes a first step of impregnating wood in an aqueous solution containing a water-soluble salt and an activator; A second step of drying the wood impregnated in the aqueous solution at 50°C to 100°C; and a third step of carbonizing the dried wood at 400°C to 1,200°C under an inert gas atmosphere; It provides a method for producing activated carbon comprising.
본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄은 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달되어 있고 메조기공이 차지하는 비율이 높으므로, 전기화학적 특성이 우수하다는 장점이 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄은 이차전지, 연료전지, 슈퍼커패시터 및 태양빛을 흡수하여 증기를 발생시키는 태양광 증기발전 등의 전극재료, 축전식 탈염 등의 수처리 시스템 및 염료, 이산화탄소와 메탄 등 가스 흡착제와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.Activated carbon according to an embodiment of the present invention not only has a large specific surface area, but also has a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores and has a high proportion of mesopores, so it has the advantage of excellent electrochemical properties. There is. Accordingly, activated carbon according to an embodiment of the present invention is used as an electrode material for secondary batteries, fuel cells, supercapacitors, and solar steam power generation that generates steam by absorbing sunlight, water treatment systems such as capacitive desalination, dyes, and carbon dioxide. It can be used in various fields such as gas adsorbents such as methane and methane.
또한, 목재를 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시킨 후에 탄화 과정을 진행함으로써 탄화 및 활성화 두 단계로 이루어진 종래의 공정을 단일의 공정으로 진행하여 제조 공정이 간단한 활성탄 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, by impregnating wood in an aqueous solution containing salt and an activator and then proceeding with the carbonization process, the conventional process consisting of two steps of carbonization and activation can be performed in a single process, providing a method for producing activated carbon with a simple manufacturing process. .
도 1은 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 활성탄의 흡착 등온선을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 활성탄을 XRD(X-ray Diffraction)를 통해 분석한 그래프이다.
도 3 및 도 4는 각각 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 활성탄의 포어 크기 분포(pore size distribution, PSD)를 Barrett-Joyner-Halenda(B-J-H)법을 사용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 실시예 1에 따라 제조된 활성탄을 사용하여 제조된 슈퍼커패시터의 전기화학적 성능을 나타내는 그래프이다.Figure 1 shows the adsorption isotherm of activated carbon prepared according to Example 1 and Comparative Example 1.
Figure 2 is a graph analyzing activated carbon prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 through XRD (X-ray Diffraction).
Figures 3 and 4 show the results of measuring the pore size distribution (PSD) of activated carbon prepared according to Example 1 and Comparative Example 1, respectively, using the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method.
Figures 5 and 6 are graphs showing the electrochemical performance of a supercapacitor manufactured using activated carbon prepared according to Example 1.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 나아가, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Additionally, embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the relevant technical field. Additionally, as used in the specification and the appended claims, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise. Furthermore, “including” a certain element throughout the specification means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless otherwise stated.
본 발명에서의 용어, “미세기공(Micropore)”은 내부 기공의 평균 직경이 2 ㎚ 미만인 것을, “메조기공(Mesopore)”은 내부 기공의 평균 직경이 2 ㎚ 내지 50 ㎚인 것을, “매크로기공(Macropore)”은 내부 기공의 평균 직경이 50 ㎚ 초과인 것을 의미한다.In the present invention, “Micropore” refers to the average diameter of internal pores being less than 2 ㎚, “Mesopore” refers to the average diameter of internal pores being 2 ㎚ to 50 ㎚, and “Macropore” refers to the average diameter of internal pores being less than 2 ㎚. (Macropore)” means that the average diameter of the internal pores is greater than 50 nm.
기존의 활성탄은 톱밥, 목재 및 야자 껍질 등의 식물계 원료나, 피치 등의 광물계 원료를 탄화하여 타르(tar)를 얻은 후, 이를 수증기, CO2, KOH 등을 이용하여 활성화하는 두 단계의 공정으로 제조되어 시간과 에너지의 소모가 많을 뿐만 아니라, 이러한 공정에 의해 제조된 활성탄은 미세기공이 중간기공 및 거대기공에 비해 많이 생성되어 이를 슈퍼커패시터와 같은 에너지 저장 장치에 적용하기에 부적합하다.Existing activated carbon is a two-step process in which tar is obtained by carbonizing vegetable raw materials such as sawdust, wood, and coconut shells, or mineral raw materials such as pitch, and then activating it using steam, CO 2 , KOH, etc. Not only does it consume a lot of time and energy, but activated carbon produced through this process has more micropores than mesopores and macropores, making it unsuitable for application to energy storage devices such as supercapacitors.
본 발명의 발명자들은 보다 기공 구조가 발달된 활성탄에 대한 연구를 거듭한 결과, 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달되어 있고 메조기공이 차지하는 비율이 높아서 비축전용량 등의 전기적 특성이 향상된 슈퍼커패시터를 구현하는 데에 적합한 활성탄을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.As a result of repeated research on activated carbon with a more developed pore structure, the inventors of the present invention found that not only does it have a large specific surface area, but it also has a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores, and the proportion of mesopores is high. The present invention was completed by discovering that activated carbon suitable for implementing a supercapacitor with improved electrical properties such as specific capacitance can be provided.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 활성탄은,Activated carbon according to the present invention,
미세기공(Micropore) 및 메조기공(Mesopore)의 계층적 기공구조를 포함하고,It includes a hierarchical pore structure of micropores and mesopores,
메조기공의 면적이 100 m2/g 이상, 구체적으로는 200 m2/g 이상, 더욱 구체적으로는 300 m2/g 이상 또는 350 m2/g 이상이며, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상인 것을 특징으로 한다.The area of the mesopores is 100 m 2 /g or more, specifically 200 m 2 /g or more, more specifically 300 m 2 /g or more or 350 m 2 /g or more, compared to the specific surface area of micropores (A1) The ratio (A2/A1) of the specific surface area (A2) of the mesopores is characterized in that it is 0.1 or more.
일 실시예에 따른 활성탄은 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달되어 있고 메조기공이 차지하는 비율이 높은 특징을 가짐으로써, 따라 전기화학적 특성이 우수하다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄은 이차전지, 연료전지, 슈퍼커패시터 및 태양빛을 흡수하여 증기를 발생시키는 태양광 증기발전 등의 전극재료, 축전식 탈염 등의 수처리 시스템 및 염료, 이산화탄소와 메탄 등 가스 흡착제와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.Activated carbon according to one embodiment has a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores and a high proportion of mesopores, thereby providing excellent electrochemical properties. Accordingly, activated carbon according to an embodiment of the present invention is an electrode material for secondary batteries, fuel cells, supercapacitors, and solar steam power generation that absorbs sunlight to generate steam, water treatment systems such as capacitive desalination, dyes, etc. It can be used in various fields such as gas adsorbents such as carbon dioxide and methane.
일 실시예에 있어서, 상기 미세기공 및 메조기공의 계층적 기공구조는 평균 직경이 2 ㎚ 내지 50 ㎚인 메조기공 내부에 평균 직경이 2 ㎚ 미만의 미세기공이 형성되어 상호 연결된 계층적 기공구조일 수 있다.In one embodiment, the hierarchical pore structure of the micropores and mesopores is a hierarchical pore structure in which micropores with an average diameter of less than 2 nm are formed inside mesopores with an average diameter of 2 nm to 50 nm and are interconnected. You can.
일 실시예에 따른 활성탄은 매크로기공(Macropore)을 더 포함할 수 있으며, 평균 직경이 50 ㎚ 초과인 매크로기공 내부에 메조기공이 형성되고, 상기 메조기공 내부에 미세기공이 형성되어 상호 연결된 계층적 기공구조를 가질 수 있다.Activated carbon according to one embodiment may further include macropores, and mesopores are formed inside the macropores with an average diameter of more than 50 nm, and micropores are formed inside the mesopores to form interconnected hierarchical structures. It may have a pore structure.
일 실시예에 따른 활성탄 내 평균 기공 크기는 1 ㎚ 내지 20 ㎚, 구체적으로는 2 ㎚ 내지 15 ㎚, 더욱 구체적으로는 2 ㎚ 내지 10 ㎚ 일 수 있다.The average pore size in activated carbon according to one embodiment may be 1 nm to 20 nm, specifically 2 nm to 15 nm, and more specifically 2 nm to 10 nm.
일 실시예에 있어서, 상기 메조기공의 면적이 100 m2/g 이상, 구체적으로는 200 m2/g 이상, 더욱 구체적으로는 250 m2/g 이상, 300 m2/g 이상 또는 350 m2/g 이상일 수 있으며, 상한은 이에 제한되지 않으나 예를 들면 1,000 m2/g, 800 m2/g 또는 500 m2/g일 수 있다. 상술한 범위의 메조기공의 면적은 종래의 활성탄이 가지는 메조기공의 면적보다 더 넓으며, 일 실시예에 따른 활성탄은 상술한 범위의 메조기공의 면적을 가짐으로써, 전기화학적 특성이 우수하다는 장점을 가진다.In one embodiment, the area of the mesopores is 100 m 2 /g or more, specifically 200 m 2 /g or more, more specifically 250 m 2 /g or more, 300 m 2 /g or more, or 350 m 2 It may be more than /g, and the upper limit is not limited thereto, but may be, for example, 1,000 m 2 /g, 800 m 2 /g, or 500 m 2 /g. The area of the mesopores in the above-mentioned range is larger than that of the conventional activated carbon, and the activated carbon according to one embodiment has the advantage of excellent electrochemical properties by having the area of the mesopores in the above-mentioned range. have
또 다른 일 실시예에 있어서, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상, 구체적으로는 0.2 이상, 더욱 구체적으로는 0.25 이상, 0.3 이상 또는 0.32 이상일 수 있으며, 상한은 이에 제한되지 않으나 예를 들면 1.0 또는 0.8 일 수 있다. 일 실시예에 따른 활성탄은 상술한 범위의 A2/A1값을 가짐으로써, 전기화학적 특성이 우수하여 이산화탄소와 메탄 등 가스 흡착제뿐만 아니라 비축전용량 등의 전기적 특성이 향상된 슈퍼커패시터를 구현하는 데에 적합하다는 장점이 있다.In another embodiment, the ratio (A2/A1) of the specific surface area of mesopores (A2) to the specific surface area of micropores (A1) is 0.1 or more, specifically 0.2 or more, more specifically 0.25 or more, 0.3. It may be more than or equal to 0.32, and the upper limit is not limited thereto, but may be, for example, 1.0 or 0.8. Activated carbon according to one embodiment has an A2/A1 value in the above-mentioned range, and has excellent electrochemical properties, making it suitable for implementing not only a gas adsorbent such as carbon dioxide and methane, but also a supercapacitor with improved electrical characteristics such as specific capacitance. There is an advantage to this.
일 실시예에 있어서, 상기 활성탄의 전체 기공 부피는 0.50 cm3/g 이상일 수 있으며, 구체적으로는 0.75 cm3/g 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 0.85 cm3/g 이상, 보다 더 구체적으로는 0.95 cm3/g 이상일 수 있고, 상기 전체 기공 부피의 상한은 이에 제한되지 않으나 예를 들면 2.5 cm3/g 또는 1.5 cm3/g일 수 있다.In one embodiment, the total pore volume of the activated carbon may be 0.50 cm 3 /g or more, specifically 0.75 cm 3 /g or more, more specifically 0.85 cm 3 /g or more, and even more specifically It may be 0.95 cm 3 /g or more, and the upper limit of the total pore volume is not limited thereto, but may be, for example, 2.5 cm 3 /g or 1.5 cm 3 /g.
일 실시예에 있어서, 상기 활성탄의 비표면적은 800 m2/g 이상일 수 있으며, 구체적으로는 1,000 m2/g 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1,200 m2/g 이상, 보다 더 구체적으로는 1,400 m2/g 이상일 수 있고, 상기 비표면적의 상한은 이에 제한되지 않으나 예를 들면 3,500 m2/g 또는 2,500 m2/g일 수 있다.In one embodiment, the specific surface area of the activated carbon may be 800 m 2 /g or more, specifically 1,000 m 2 /g or more, more specifically 1,200 m 2 /g or more, and even more specifically 1,400 m 2 /g or more. It may be more than m 2 /g, and the upper limit of the specific surface area is not limited thereto, but may be, for example, 3,500 m 2 /g or 2,500 m 2 /g.
일 실시예에 있어서, 상기 활성탄은 목재를 탄화하여 제조된 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 목재는 구체적으로 목재 부산물일 수 있으며, 이의 비제한적인 예는 폐목재, 장작, 목재칩, 톱밥 등일 수 있다.In one embodiment, the activated carbon may be manufactured by carbonizing wood, but is not necessarily limited thereto. The wood may specifically be a wood by-product, and non-limiting examples may include waste wood, firewood, wood chips, sawdust, etc.
일 실시예에 있어서, 상기 목재는 수용성 염 및 활성화제가 목재에 도포된 것일 수 있으며, 상기 수용성 염 및 활성화제는 용액 상으로 목재의 기공 내에 분자적으로 침투하여 목재의 기공 표면에 도포된 것일 수 있다.In one embodiment, the wood may be a water-soluble salt and an activator applied to the wood, and the water-soluble salt and an activator may be applied to the pore surface of the wood by molecularly penetrating into the pores of the wood in a solution phase. there is.
상기 수용성 염 및 활성화제가 목재의 기공 표면에 도포됨으로써, 상기 활성탄은 종래에 비해 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 메조기공이 높은 비율로 포함되어 있어 현저한 이온 전도성을 가지는 등의 전기적 특성이 향상될 수 있다.By applying the water-soluble salt and activator to the pore surface of wood, the activated carbon not only has a larger specific surface area than before, but also contains a high proportion of mesopores, so electrical properties such as remarkable ionic conductivity can be improved. .
일 실시예에 있어서, 상기 수용성 염은 바람직하게는 알칼리금속 염일 수 있으며, 상기 수용성 염은 리튬 아세테이트, 리튬 카보네이트, 리튬 바이카보네이트, 리튬 클로라이드, 소듐 옥살레이트, 소듐 하이드로겐 프탈레이트, 소듐 아세테이트, 소듐 카보네이트, 소듐 바이카보네이트, 소듐 클로라이드, 포타슘 옥살레이트, 포타슘 하이드로겐 프탈레이트, 포타슘 아세테이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 및 포타슘 클로라이드로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있으며, 바람직하게 소듐 클로라이드 및 포타슘 클로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.In one embodiment, the water-soluble salt may preferably be an alkali metal salt, and the water-soluble salt may be lithium acetate, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium chloride, sodium oxalate, sodium hydrogen phthalate, sodium acetate, sodium carbonate. , sodium bicarbonate, sodium chloride, potassium oxalate, potassium hydrogen phthalate, potassium acetate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, and potassium chloride. It may be one or a combination of two or more selected from the group consisting of sodium chloride and It may be one or a combination of two or more selected from the group consisting of potassium chloride.
일 실시예에 있어서, 상기 활성화제는 알칼리금속 수산화물일 수 있으며, 구체적으로는 NaOH 또는 KOH일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the activator may be an alkali metal hydroxide, specifically NaOH or KOH, but is not limited thereto.
상기 수용성 염은 소듐 클로라이드(NaCl) 및 포타슘 클로라이드(KCl)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합이고, 상기 활성화제는 NaOH 및 KOH으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합인 것이 높은 비율의 메조기공을 가지면서 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조를 가진 활성탄을 얻을 수 있다는 측면에서 선호된다.The water-soluble salt is one or a combination of two or more selected from the group consisting of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl), and the activator is one or a combination of two or more selected from the group consisting of NaOH and KOH. It is preferred in that it is possible to obtain activated carbon with mesopores and a hierarchical pore structure including micropores and mesopores.
본 발명은 상술한 바와 같은 활성탄을 포함하는 흡착제를 제공하며, 상기 흡착제는 이산화탄소, 메탄 등의 가스를 흡착하는 용도일 수 있다. 본 발명에 따른 흡착제는 높은 비표면적을 가지며, 메조기공이 높은 분율로 포함되어 있어 기체에 대한 확산저항이 매우 낮아 목적하는 가스를 빠르게 흡착하고 탈착할 수 있으며, 높은 용량의 가스를 흡착할 수 있다.The present invention provides an adsorbent containing activated carbon as described above, and the adsorbent may be used to adsorb gases such as carbon dioxide and methane. The adsorbent according to the present invention has a high specific surface area and contains a high proportion of mesopores, so the diffusion resistance for gas is very low, so it can quickly adsorb and desorb the desired gas and can adsorb a high capacity of gas. .
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 활성탄을 포함하는 슈퍼커패시터를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄은 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 미세기공 및 메조기공을 포함하는 계층적 기공 구조가 잘 발달되어 있고 메조기공이 차지하는 비율이 높으므로, 비축전용량 등의 전기적 특성이 향상된 슈퍼커패시터를 구현하는 데에 적합하다.Additionally, the present invention provides a supercapacitor containing activated carbon as described above. Specifically, the activated carbon according to an embodiment of the present invention not only has a large specific surface area, but also has a well-developed hierarchical pore structure including micropores and mesopores and has a high proportion of mesopores, so it has a high specific capacitance, etc. It is suitable for implementing a supercapacitor with improved electrical characteristics.
일 실시예에 있어서, 상기 슈퍼커패시터는 전류밀도가 1 A/g일 때의 비축전용량이 150 F/g 이상일 수 있으며, 구체적으로는 200 F/g 또는 250 F/g 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 270 F/g 이상이며. 보다 더 구체적으로는 300 F/g 이상일 수 있으며, 상한은 이에 제한되는 것은 아니나 예를 들어 700 F/g 또는 500 F/g일 수 있다.In one embodiment, the supercapacitor may have a reserve capacity of 150 F/g or more when the current density is 1 A/g, specifically 200 F/g or 250 F/g or more, and more specifically, is over 270 F/g. More specifically, it may be 300 F/g or more, and the upper limit is not limited thereto, but may be, for example, 700 F/g or 500 F/g.
상기 범위의 비축전용량을 만족하는 슈퍼커패시터는 현저히 우수한 에너지 저장 및 출력 성능을 나타낼 수 있으며, 이는 상기 활성탄이 상술한 기공 특성을 가짐으로써 높은 전류 밀도에서도 빠른 이온 확산이 가능하게 하여 우수한 성능을 부여할 수 있는 것이다. 또한, 상기 활성탄을 포함하는 슈퍼커패시터는 이온 전도성이 탁월하며, 고효율, 우수한 이온 저장성 및 높은 에너지 밀도를 유지하는 등의 탁월한 전기화학적 특성을 구현할 수 있다.A supercapacitor that satisfies the specific capacitance in the above range can exhibit significantly superior energy storage and output performance. This is because the activated carbon has the above-described pore characteristics, enabling rapid ion diffusion even at high current densities, giving excellent performance. It can be done. In addition, the supercapacitor containing the activated carbon has excellent ion conductivity and can achieve excellent electrochemical properties such as maintaining high efficiency, excellent ion storage, and high energy density.
일 실시예에 있어서, 상기 활성탄은 상술한 기공 특성을 만족하는 한 제한되지 않으나, 후술하는 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.In one embodiment, the activated carbon is not limited as long as it satisfies the pore characteristics described above, but may be manufactured by a manufacturing method described later.
일 실시예에 따른 활성탄의 제조방법은,The method for producing activated carbon according to one embodiment is,
목재를 수용성 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시키는 제1단계;A first step of impregnating wood in an aqueous solution containing a water-soluble salt and an activator;
상기 수용액에 함침된 목재를 50 ℃ 내지 100 ℃에서 건조시키는 제2단계; 및A second step of drying the wood impregnated in the aqueous solution at 50°C to 100°C; and
상기 건조된 목재를 비활성 기체 분위기 하에서 400 ℃ 내지 1,200 ℃에서 탄화시키는 제3단계; 를 포함할 수 있다.A third step of carbonizing the dried wood at 400°C to 1,200°C under an inert gas atmosphere; may include.
상기 제조방법에 의하여 제조되는 활성탄은, 미세기공(Micropore) 및 메조기공(Mesopore)의 계층적 기공구조를 포함하고, 메조기공의 면적이 100 m2/g 이상 또는 200 m2/g 이상이며, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상 또는 0.2 이상인 특징을 가지므로, 전기화학적 특성이 우수하여 이차전지, 연료전지, 슈퍼커패시터 및 태양빛을 흡수하여 증기를 발생시키는 태양광 증기발전 등의 전극재료, 축전식 탈염 등의 수처리 시스템 및 염료, 이산화탄소와 메탄 등 가스 흡착제와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.Activated carbon produced by the above manufacturing method includes a hierarchical pore structure of micropores and mesopores, and the mesopore area is 100 m 2 /g or more or 200 m 2 /g or more, The ratio (A2/A1) of the specific surface area of mesopores (A2) to the specific surface area of micropores (A1) is 0.1 or more or 0.2 or more, so the electrochemical properties are excellent and can be used in secondary batteries, fuel cells, supercapacitors and It can be used in a variety of fields, such as electrode materials for solar steam power generation that absorbs sunlight to generate steam, water treatment systems such as capacitive desalination, dyes, and gas adsorbents such as carbon dioxide and methane.
또한, 상기 활성탄의 제조방법은 목재를 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시킨 후에 탄화 과정을 진행함으로써 탄화 및 활성화 두 단계로 이루어진 종래의 공정을 단일의 공정으로 진행하여 제조 공정이 간단한 활성탄 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the method for producing activated carbon involves impregnating wood in an aqueous solution containing salt and an activator and then proceeding with the carbonization process, thereby converting the conventional two-step process of carbonization and activation into a single process to produce activated carbon with a simple manufacturing process. A method can be provided.
상기 제1단계는 목재를 수용성 염 및 활성화제를 포함하는 수용액에 함침시키는 단계로서, 상기 수용성 염은 알칼리금속 염이고 상기 활성화제는 알칼리금속 수산화물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 수용성 염은 소듐 클로라이드(NaCl) 및 포타슘 클로라이드(KCl)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합이고, 상기 활성화제는 NaOH 및 KOH으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.The first step is to impregnate wood in an aqueous solution containing a water-soluble salt and an activator. The water-soluble salt may be an alkali metal salt and the activator may be an alkali metal hydroxide. More preferably, the water-soluble salt may be sodium. It is one or a combination of two or more selected from the group consisting of chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl), and the activator may be one or a combination of two or more selected from the group consisting of NaOH and KOH.
일 실시예에 있어서, 상기 수용액에서 수용성 염의 농도는 0.1 M 내지 3.0 M 또는 0.5 M 내지 2.0 M일 수 있다.In one embodiment, the concentration of water-soluble salt in the aqueous solution is 0.1 M to 3.0 M. Or it may be 0.5 M to 2.0 M.
일 실시예에 있어서, 상기 수용액에서 활성화제의 농도는 0.1 M 내지 4.0 M, 0.5 M 내지 3.0 M 또는 1.0 M 내지 3.0 M일 수 있다.In one embodiment, the concentration of the activator in the aqueous solution may be 0.1 M to 4.0 M, 0.5 M to 3.0 M, or 1.0 M to 3.0 M.
일 실시예에 있어서, 상기 수용성 염 및 활성화제의 몰비가 1 : 0.5 내지 5일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 : 0.7 내지 3일 수 있다.In one embodiment, the molar ratio of the water-soluble salt and the activator may be 1:0.5 to 5, and more preferably 1:0.7 to 3.
일 실시예에 있어서, 상기 수용성 염 및 활성화제의 중량비가 1 : 0.1 내지 5일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 : 0.5 내지 2일 수 있으며, 이의 비제한적인 일 예는 1: 0.5, 1: 1 또는 1: 2일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the weight ratio of the water-soluble salt and the activator may be 1:0.1 to 5, more preferably 1:0.5 to 2, non-limiting examples of which are 1:0.5, 1: It may be 1 or 1:2, but is not necessarily limited thereto.
상기 제2단계는 상기 수용액에 함침된 목재를 50 ℃ 내지 100 ℃에서 건조시키는 단계로서, 구체적으로는 70 ℃ 내지 90 ℃에서 건조시킬 수 있으며, 상기 건조 시간은 이에 반드시 제한되는 것은 아니나, 10시간 내지 15시간, 구체적으로는 12시간 내지 15시간일 수 있다.The second step is a step of drying the wood impregnated in the aqueous solution at 50 ℃ to 100 ℃, specifically, it can be dried at 70 ℃ to 90 ℃, and the drying time is not necessarily limited thereto, but is 10 hours. It may be from 12 hours to 15 hours, specifically 12 hours to 15 hours.
상기 제3단계는 상기 건조된 목재를 비활성 기체 분위기 하에서 400 ℃ 내지 1,200 ℃에서 탄화시키는 단계로서, 구체적으로는 500 ℃ 내지 1,200 ℃, 700 ℃ 내지 1,200 ℃ 또는 800 ℃ 내지 1,000 ℃에서 탄화시킬 수 있으며, 상기 비활성 기체는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 및 크립톤 중에서 선택된 적어도 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 질소일 수 있다. 또한, 상기 탄화 시간은 이에 반드시 제한되는 것은 아니나, 10분 내지 5시간 또는 10분 내지 2시간일 수 있다.The third step is a step of carbonizing the dried wood at 400 ℃ to 1,200 ℃ in an inert gas atmosphere, specifically, it can be carbonized at 500 ℃ to 1,200 ℃, 700 ℃ to 1,200 ℃ or 800 ℃ to 1,000 ℃, , the inert gas may be at least one selected from nitrogen, helium, neon, argon, and krypton, and preferably nitrogen. Additionally, the carbonization time is not necessarily limited thereto, but may be 10 minutes to 5 hours or 10 minutes to 2 hours.
일 실시예에 있어서, 상기 제3단계 이후, 상기 활성탄을 산성 용액으로 세척하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 산성 용액의 비제한적인 일 예는 염산, 황산 또는 질산일 수 있다.In one embodiment, after the third step, a step of washing the activated carbon with an acidic solution may be further included. Non-limiting examples of the acidic solution may be hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid.
일 실시예에 있어서, 상기 목재는 목재 부산물일 수 있으며, 이의 비제한적인 예는 폐목재, 장작, 목재칩, 톱밥 등일 수 있다.In one embodiment, the wood may be a wood by-product, non-limiting examples of which may include waste wood, firewood, wood chips, sawdust, etc.
이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 하기에 구체적으로 예시하여 설명한다. 다만, 후술하는 실시예 및 실험예는 본 발명의 일부를 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and experimental examples of the present invention will be described in detail below. However, the examples and experimental examples described below only illustrate a part of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
<실시예 1><Example 1>
증류수 200 ㎖에 NaCl 12 g 및 NaOH 24 g을 투입한 후 혼합하여 염/활성화제(NaCl/NaOH) 수용액을 제조하였다.12 g of NaCl and 24 g of NaOH were added to 200 ml of distilled water and mixed to prepare an aqueous salt/activator (NaCl/NaOH) solution.
상기 제조한 염/활성화제(NaCl/NaOH) 수용액에 목재 부산물 6 g을 12시간 동안 함침한 후 세척하지 않고 그대로 80 ℃의 오븐에서 12시간 동안 건조한 다음 분당 5 ℃의 승온속도로 800 ℃에 도달한 후 1시간 동안 질소 분위기의 관형 탄화로에서 탄화하여 탄화물을 제조하였다. 이후, 제조된 탄화물을 1 M의 HCl과 증류수로 세척하여 활성탄을 제조하였다.6 g of wood by-products were impregnated in the salt/activator (NaCl/NaOH) aqueous solution prepared above for 12 hours, then dried in an oven at 80°C for 12 hours without washing, and then reached 800°C at a temperature increase rate of 5°C per minute. Afterwards, carbide was produced by carbonization in a tubular carbonization furnace in a nitrogen atmosphere for 1 hour. Afterwards, the prepared carbide was washed with 1 M HCl and distilled water to prepare activated carbon.
<실시예 2><Example 2>
실시예 1에서 NaCl 및 NaOH을 18 g씩 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as Example 1, except that 18 g of NaCl and NaOH were used in Example 1.
<실시예 3><Example 3>
실시예 1에서 NaCl 및 NaOH을 각각 24 g 및 12 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as Example 1, except that 24 g and 12 g of NaCl and NaOH were used, respectively.
<실시예 4><Example 4>
실시예 1에서 NaCl 및 NaOH 대신 KCl 및 KOH를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as Example 1, except that KCl and KOH were used instead of NaCl and NaOH.
<비교예 1><Comparative Example 1>
염/활성화제(NaCl/NaOH) 수용액에 목재 부산물을 함침하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as Example 1, except that wood by-products were not impregnated in the salt/activator (NaCl/NaOH) aqueous solution.
<비교예 2><Comparative Example 2>
실시예 1에서 염/활성화제(NaCl/NaOH) 수용액 대신에 NaCl 수용액(NaCl 36 g 및 증류수 200 ㎖)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as in Example 1, except that an aqueous NaCl solution (36 g of NaCl and 200 ml of distilled water) was used instead of the aqueous salt/activator (NaCl/NaOH) solution.
<비교예 3><Comparative Example 3>
실시예 1에서 염/활성화제(NaCl/NaOH) 수용액 대신에 NaOH 수용액(NaOH 36 g 및 증류수 200 ㎖)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 활성탄을 제조하였다.Activated carbon was prepared in the same manner as in Example 1, except that an aqueous NaOH solution (36 g of NaOH and 200 ml of distilled water) was used instead of the aqueous salt/activator (NaCl/NaOH) solution.
<실험예 1> 활성탄의 기공 특성 평가<Experimental Example 1> Evaluation of pore characteristics of activated carbon
실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 활성탄에 대하여, 423 K에서 20 μTorr까지 12 시간 동안 탈 가스 시킨 후 77 K에서 Nano POROSITY-XQ 흡착 분석기(미래에스아이)를 이용하여 질소(N2) 흡착-탈착 시험을 하였다. 이때 흡착된 질소기체 분자의 부피와 Brunauer-Emmett-Teller(BET)식을 이용하여 실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 활성탄의 비표면적과 기공 특성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1 내지 도 4에 나타내었다.The activated carbon prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was degassed at 423 K to 20 μTorr for 12 hours, and then nitrogen was purified using a Nano POROSITY-XQ adsorption analyzer (Mirae SI) at 77 K. (N 2 ) adsorption-desorption test was performed. At this time, the specific surface area and pore characteristics of the activated carbon prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured using the volume of adsorbed nitrogen gas molecules and the Brunauer-Emmett-Teller (BET) equation, and the results were It is shown in Table 1 below and Figures 1 to 4.
(㎡/g)Mesopore area (A2)
(㎡/g)
(㎡/g)Micropore area (A1)
(㎡/g)
<실험예 2> 전기화학적 특성 평가<Experimental Example 2> Electrochemical property evaluation
실시예 1에 따라 제조된 활성탄, carbon black 및 PTFE(Polytetrafluoro ethylene)를 8:1:1의 비율로 DMF 용매에 혼합하여 슬러리를 제조한 후, Nickel 폼에 코팅한 후 오븐에서 70 ℃에서 12시간 동안 건조하여 working electrode를 제조하였다. Pt 전극과 Hg/HgO 전극을 각각 counter electrode 및 reference electrode로 사용하였다. 이때 전해질은 KOH 수용액(6.0 M)을 사용하였으며, ZIVE MP2A electrochemical workstation(원아텍(주))를 이용하여 Galvanostatic charge/discharge test를 1 A/g 내지 50 A/g의 current density에서 전기화학적 특성을 평가하였으며, 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 활성탄을 사용하여 동일한 방법으로 전기화학적 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2, 도 5 및 도 6에 나타내었다.Activated carbon, carbon black, and PTFE (polytetrafluoro ethylene) prepared according to Example 1 were mixed with DMF solvent at a ratio of 8:1:1 to prepare a slurry, and then coated on nickel foam and placed in an oven at 70°C for 12 hours. After drying for a while, a working electrode was manufactured. Pt electrode and Hg/HgO electrode were used as counter electrode and reference electrode, respectively. At this time, KOH aqueous solution (6.0 M) was used as the electrolyte, and electrochemical properties were measured at a current density of 1 A/g to 50 A/g through galvanostatic charge/discharge test using ZIVE MP2A electrochemical workstation (Wonatec Co., Ltd.). Electrochemical properties were evaluated in the same manner using activated carbon prepared according to Comparative Examples 1 to 3, and the results are shown in Table 2, Figure 5, and Figure 6 below.
도 4 및 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄을 슈퍼커패시터 소재로 활용 시 우수한 비축전용량을 나타내며, 상기 활성탄이 높은 비표면적 및 계층적 구조를 가짐으로써 우수한 전기화학적 특성을 구현할 수 있는 것임을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 4 and Table 2, when the activated carbon according to an embodiment of the present invention is used as a supercapacitor material, it exhibits excellent specific capacitance, and the activated carbon has a high specific surface area and hierarchical structure, resulting in excellent electrochemical properties. It was confirmed that it can be implemented.
실시예 1에서 제조된 활성탄을 슈퍼커패시터 전극의 활물질로 사용한 결과 310 F/g(@1 A/g)의 높은 비축전용량을 가지고 10 A/g에서 65%, 50 A/g에서 30%의 우수한 율속을 가지는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄은 슈퍼커패시터와 리튬 이차전지 등 에너지저장소자의 전극 활물질에 사용하기에 적합함을 확인할 수 있으며, 이외에도 이산화탄소와 메탄 등 가스 흡착 및 분리 등의 다양한 에너지와 환경 분야에서 활용이 가능하다.As a result of using the activated carbon prepared in Example 1 as an active material for a supercapacitor electrode, it had a high specific capacitance of 310 F/g (@1 A/g), 65% at 10 A/g and 30% at 50 A/g. It was confirmed that it had excellent rate. Therefore, it can be confirmed that activated carbon according to an embodiment of the present invention is suitable for use as an electrode active material for energy storage devices such as supercapacitors and lithium secondary batteries. In addition, it can be used for various energy and environmental purposes such as adsorption and separation of gases such as carbon dioxide and methane. It can be used in many fields.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 본 발명이 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples, but these are provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (15)
메조기공의 면적이 100 m2/g 이상이며, 미세기공의 비표면적(A1) 대비 메조기공의 비표면적(A2)의 비(A2/A1)는 0.1 이상이고;
상기 활성탄은 수용성 염 및 활성화제가 목재에 도포된 목재를 탄화하여 제조되며;
상기 수용성 염 및 활성화제는 용액 상으로 목재의 기공 내에 분자적으로 침투하여 목재의 기공 표면에 도포된 것인, 활성탄.It includes a hierarchical pore structure of micropores and mesopores,
The area of the mesopores is more than 100 m 2 /g, and the ratio of the specific surface area of the mesopores (A2) to the specific surface area of the micropores (A1) (A2/A1) is more than 0.1;
The activated carbon is manufactured by carbonizing wood to which a water-soluble salt and an activator have been applied;
Activated carbon is one in which the water-soluble salt and the activator molecularly penetrate into the pores of the wood in a solution phase and are applied to the pore surface of the wood.
상기 활성탄의 전체 기공 부피는 0.50 cm3/g 이상인, 활성탄.According to clause 1,
Activated carbon, wherein the total pore volume of the activated carbon is 0.50 cm 3 /g or more.
상기 활성탄의 비표면적은 800 m2/g 이상인, 활성탄.According to clause 1,
Activated carbon has a specific surface area of 800 m 2 /g or more.
전류밀도가 1 A/g 일 때의 비축전용량이 150 F/g 이상인, 슈퍼커패시터.According to clause 8,
A supercapacitor with a specific capacitance of 150 F/g or more when the current density is 1 A/g.
상기 수용액에 함침된 목재를 50 ℃ 내지 100 ℃에서 건조시키는 제2단계; 및
상기 건조된 목재를 비활성 기체 분위기 하에서 400 ℃ 내지 1,200 ℃에서 탄화시키는 제3단계;
를 포함하는 활성탄의 제조방법.A first step of impregnating wood in an aqueous solution containing a water-soluble salt and an activator;
A second step of drying the wood impregnated in the aqueous solution at 50°C to 100°C; and
A third step of carbonizing the dried wood at 400°C to 1,200°C under an inert gas atmosphere;
Method for producing activated carbon comprising.
상기 수용성 염은 알칼리금속 염이고 상기 활성화제는 알칼리금속 수산화물인, 활성탄의 제조방법.According to clause 10,
A method for producing activated carbon, wherein the water-soluble salt is an alkali metal salt and the activator is an alkali metal hydroxide.
상기 수용액에서 수용성 염의 농도는 0.1 M 내지 3.0 M인, 활성탄의 제조방법.According to clause 10,
A method for producing activated carbon, wherein the concentration of water-soluble salt in the aqueous solution is 0.1 M to 3.0 M.
상기 수용액에서 활성화제의 농도는 0.1 M 내지 4.0 M인, 활성탄의 제조방법.According to clause 10,
A method for producing activated carbon, wherein the concentration of the activator in the aqueous solution is 0.1 M to 4.0 M.
상기 제3단계 이후,
상기 활성탄을 산성 용액으로 세척하는 단계를 더 포함하는, 활성탄의 제조방법.According to clause 10,
After the third step above,
A method for producing activated carbon, further comprising washing the activated carbon with an acidic solution.
상기 목재는 목재 부산물인, 활성탄의 제조방법.According to clause 10,
A method of producing activated carbon, wherein the wood is a wood by-product.
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