벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 질소 자가 도핑 활성탄 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템
Manufacturing method of cherry blossom-derived nitrogen self-doped activated carbon, nitrogen self-doped activated carbon manufactured using the same, and energy storage system using the same
특허 요약
본 발명은 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바이오 폐기물인 벚꽃 잎으로부터 질소 함량 및 비 표면적이 최적화된 질소 자가 도핑 활성탄을 제조하는 방법, 상기 방법을 이용하여 제조된 질소 자가 도핑 활성탄 및 상기 질소 자가 도핑 활성탄을 에너지 저장 장치인 슈퍼 커패시터 및 나트륨 이온 배터리의 전극 소재로 이용하는 것에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

벚꽃 잎 분말을 불활성 기체 조건하에 열 처리하여 벚꽃 탄화물을 제조하는 단계(단계 1);상기 벚꽃 탄화물 및 염기성 용액을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계(단계 2); 및상기 단계 2에서 준비한 혼합물을 불활성 기체 조건하에 열 처리하는 활성화 단계(단계 3);를 포함하며,상기 단계 3의 열처리는, 600 ℃에서 수행된 것인, 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄의 제조방법.

2

제 1 항에 있어서, 상기 단계 1의 열 처리는, 400 ℃ 내지 600 ℃에서 1 시간 내지 5 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

3

제 1 항에 있어서, 상기 단계 2의 염기성 용액은, 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액, 탄산나트륨 수용액 및 암모니아 수용액으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는, 제조방법.

4

제 1 항에 있어서, 상기 단계 2에서, 상기 벚꽃 탄화물 및 염기성 용액은 1: 1 내지 10의 질량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

5

제 1 항에 있어서,상기 단계 2 후에, 상기 혼합물을 80 ℃ 내지 120 ℃에서, 10 시간 내지 30 시간 동안 방치하는 단계(단계 2-1);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

6

삭제

7

제 1 항에 있어서, 상기 단계 1 내지 단계 3에 따라 제조되는 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄은 500 m2/g 내지 3,000 m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

8

제 1 항에 있어서, 상기 단계 1 내지 단계 3에 따라 제조되는 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄은 0.30 wt% 내지 2.00 wt%의 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

9

제 1 항에 있어서, 상기 단계 3 이후, 상기 단계 1 내지 단계 3에 따라 제조되는 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄을 세척, 중화 및 건조하는 단계(단계 4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.

10

제 1 항의 제조방법으로 제조된 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄.

11

제 10 항에 있어서, 500 m2/g 내지 3,000 m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄.

12

제 10 항에 있어서, 0.30 wt% 내지 2.00 wt%의 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄.

13

제 10 항의 벚꽃 유래 질소 자가 도핑 활성탄을 포함하는 에너지 저장 장치용 전극.

14

제 13 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 슈퍼 커패시터, 리튬이온 배터리 및 나트륨 이온 배터리로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 에너지 저장 장치용 전극.

15

제 14 항의 에너지 저장 장치용 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터.

16

제 14 항의 에너지 저장 장치용 전극을 포함하는 나트륨 이온 배터리.