탄소 양자점과 금속-유기 골격체를 포함하는 촉매와 이의 용도 및 제조 방법
Catalyst Comprising Carbon Quantum Dot And Metal-Organic Framework, Use Thereof, and Manufacturing Method Thereof
특허 요약
본 발명은 탄소 양자점과 금속-유기 골격체를 포함하는 촉매에 관한다. 또한, 본 발명은 상기 촉매를 포함하는 전극에 관한다. 또한, 본 발명은 상기 전극을 포함하는 물분해 장치에 관한다. 또한, 본 발명은 상기 전극을 포함하는 이산화탄소 환원 장치에 관한다. 또한, 본 발명은 상기 촉매의 제조 방법에 관한다. 또한, 본 발명은 상기 전극의 제조 방법에 관한다. 본 발명의 촉매는 2전극 기반의 물분해 장치에 적용 가능하다. 본 발명의 촉매는 물분해 반응에 고성능을 발휘할 수 있다. 본 발명의 촉매는 이산화탄소 환원 반응에 적용될 수 있다. 본 발명의 방법은 위 촉매를 무해하고, 간편하게 제조할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

금속-유기골격체; 및상기 금속-유기골격체의 표면에 결합된 탄소 양자점;을 포함하는 촉매.

2

제1항에 있어서,상기 금속-유기골격체가 Zr, Cu, Mo, Fe, Cr, Ni, Zn, Mn, Co, Pd, Ru, Rh, Sc, V, Ti, W 및 Cd로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고,상기 금속-유기골격체가 MOF-74, MOF-5, MOF-177, MOF-199, IRMOF-0, ZIF-8, MIL-53, MIL-100 및 UiO-66 중 어느 하나의 구조를 포함하는 촉매.

3

제1항에 있어서,상기 탄소 양자점이 천연 탄소 유기체에서 유래되는 촉매.

4

다공성 금속 지지체; 및상기 다공성 금속 지지체 상에 있는 촉매층;을 포함하고,상기 촉매층이 제1항의 촉매를 포함하는 전극.

5

제4항에 있어서,상기 다공성 금속 지지체가 니켈 폼인 전극.

6

제4항의 전극을 포함하는 물분해 장치.

7

제6항에 있어서,상기 물분해 장치가 작업 전극, 상대 전극 및 기준 전극을 포함하고,상기 작업 전극이 제4항의 전극인 물분해 장치.

8

제6항에 있어서,상기 물분해 장치가 양극 및 음극을 포함하고,상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 하나가 제4항의 전극인 물분해 장치.

9

제6항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극 둘 다가 상기 제4항의 전극인 물분해 장치.

10

제4항의 전극을 포함하는 이산화탄소 환원 장치.

11

천연 탄소 유기체를 포함하는 분산액을 준비하는 단계; 및상기 분산액을 열처리하는 단계;를 포함하는 탄소 양자점의 제조 방법.

12

제11항에 있어서,상기 분산액의 열처리 단계가 100 ℃ 내지 220 ℃ 범위 내 온도에서 진행되는 탄소 양자점의 제조 방법.

13

제11항에 있어서,상기 분산액의 열처리 단계가 수열 반응으로 진행되는 탄소 양자점의 제조 방법.

14

금속염 및 유기 리간드를 포함하는 금속-유기골격체 전구체 용액을 준비하는 단계;상기 금속-유기골격체 전구체 용액에 제11항의 방법에 따라 제조된 탄소 양자점을 혼합하는 단계; 및상기 탄소 양자점이 혼합된 금속-유기골격체 전구체 용액을 열처리하는 단계;를 포함하는 촉매의 제조 방법.

15

제14항에 있어서,상기 금속염이 염화지르코늄이고, 상기 유기 리간드가 biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid인 촉매의 제조 방법.

16

제14항에 있어서,상기 전구체 용액의 열처리 단계가 수열 반응으로 진행되는 촉매의 제조 방법.

17

다공성 금속 지지체를 준비하는 단계; 및상기 다공성 금속 지지체에 제14항의 방법으로 제조된 촉매를 형성하는 단계;를 포함하는 전극의 제조 방법.

18

제17항에 있어서,상기 촉매를 형성하는 단계가,상기 촉매를 포함하는 분산액을 제조하는 과정; 및상기 분산액에 상기 다공성 금속 지지체를 침지시킨 후 이를 열처리하는 과정;을 포함하는 전극의 제조 방법.

19

제18항에 있어서,상기 다공성 금속 지지체가 침지된 분산액을 열처리하는 과정이 100 ℃ 내지 220 ℃ 범위 내 온도에서 진행되는 전극의 제조 방법.