질소-철을 함유한 0차원 및 1차원 그래핀 구조복합체 촉매의 제조방법 및 연료전지로의 적용
manufacturing method of 0-dimensional and 1-dimensional graphene composite catalyst containing nitrogen-iron and fuel cell application
특허 요약
본 발명의 일실시예는 질소-철을 함유한 0차원 및 1차원 그래핀 구조복합체 촉매의 제조방법 및 연료전지로의 적용에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층된 컵 형상의 탄소 나노섬유(stacked-cup carbon nanofiber)를 박리하여 탄소분말을 형성하는 단계, 상기 탄소분말을 철 전구체, 질소 전구체 및 용매와 혼합 후 동결건조하여 혼합분말을 형성하는 단계 및 상기 혼합분말을 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 탄소분말은 0차원의 그래핀 나노플레이크 및 1차원의 그래핀 나노리본을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 제조방법을 제공한다.
청구항
번호청구항
1

적층된 컵 형상의 탄소 및 상기 적층된 컵 형상의 탄소를 두르는 그래파이트 벽(stacked-cup carbon nanofiber surrounded by a few graphitic walls)구조를 포함하는 적층된 컵 형상의 탄소 나노섬유(stacked-cup carbon nanofiber)를 박리하고, 상기 박리에 의해 상기 적층된 컵 형상의 탄소가 형성하는 0차원의 그래핀 나노플레이크와 상기 그래파이트 벽이 형성하는 다공성 1차원 그래핀 나노리본을 혼합하여 탄소분말을 형성하는 단계;상기 탄소분말을 철 전구체, 질소 전구체 및 용매와 혼합 후 동결건조하여 혼합분말을 형성하는 단계; 및상기 혼합분말을 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

2

삭제

3

제1항에 있어서,상기 철 전구체는 황산철 또는 탄화철을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 질소 전구체는 디시안다이아미드, 피롤, 아닐린, 요소, 프로탈로사이아닌, 포르피린, 아세토나이트릴, 시안아미드, 디시안아미드, 아크릴로나이트릴, 또는 폴리아크릴로나이트릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

5

제1항에 있어서,상기 용매는 물, 정제수, 에탄올, 또는 프로필알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

6

제1항에 있어서,상기 동결건조하는 단계는 -40℃ 내지 -30℃온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

7

제1항에 있어서,상기 열처리하는 단계의 온도는800℃ 내지 900℃ 인 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

8

제1항에 있어서,상기 열처리하는 단계는 아르곤 기체 분위기에서 시행되는 것을 특징으로 하는 복합체 촉매 제조방법.

9

제1항의 복합체 촉매 제조방법으로 제조된 촉매.

10

제1항의 복합체 촉매 제조방법으로 제조된 촉매를 포함하는 막-전극 접합체.

11

제1항의 복합체 촉매 제조방법으로 제조된 촉매 및 백금촉매를 포함하는 막-전극 접합체.

12

제10항 또는 제 11항의 막-전극 접합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.

13

적층된 컵 형상의 탄소 및 상기 적층된 컵 형상의 탄소를 두르는 그래파이트 벽(stacked-cup carbon nanofiber surrounded by a few graphitic walls)구조를 포함하는 적층된 컵 형상의 탄소 나노섬유(stacked-cup carbon nanofiber)를 박리하고, 상기 박리에 의해 상기 적층된 컵 형상의 탄소가 형성하는 0차원의 그래핀 나노플레이크와 상기 그래파이트 벽이 형성하는 다공성 1차원 그래핀 나노리본을 혼합하여 탄소분말을 형성하는 단계;상기 탄소분말 및 용매를 혼합 후 동결건조하여 혼합분말을 형성하는 단계; 및상기 혼합분말을 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 복합체 제조방법.

14

삭제

15

제13항의 탄소 복합체 제조방법으로 제조된 탄소 복합체.

16

제15항의 탄소 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.