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Applied Chemistry for Engineering, Vol.22, No.4, 405-410, August, 2011
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아미노불소화 반응에 의한 활성탄소전극 제조 및 전기화학적 특성
Preparation and Electrochemical Characterization of Activated Carbon Electrode by Amino-fluorination
임재원, 정의경, 정민정, 이상익1, 이영석†
  • 충남대학교 공과대학 정밀응용화학과
  • 1(주)GS칼텍스
Jae Won Lim, Euigyung Jeong, Min Jung Jung, Sang Ick Lee1, and Young-Seak Lee†
  • Department of Fine Chemical Engineering and Applied Chemistry, BK21-E2M, Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea
  • 1Carbon Materials Development Team, Value Creation Center, GS Caltex Corporation, Daejeon 134-848, Korea
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초록
본 연구에서는 고용량 EDLC 전극의 제조를 위하여 전극의 활물질인 활성탄소에 NF3 가스를 이용하여 아미노불소화 반응을 유도하였다. 또한, 아미노불소화 반응에 의한 활성탄소의 기공 및 표면화학적 특성 변화와 그로부터 제조된 활성탄소전극의 비정전용량 특성 변화에 대하여 고찰하였다. 활성탄소의 아미노불소화 반응은 재료의 표면 기공특성을 저하시키지 않고 비표면적 및 기공부피 등의 기공특성을 유지시키면서 활성탄소의 표면에 전기화학적 특성의 향상에 도움이 되는 질소 및 불소 관능기를 효과적으로 도입시켰다. 1 at% 이하의 질소 및 불소 관능기가 도입된 활성탄소전극(E-NF100AC)은 2 mV/s의 전압주사속도 조건에서 528 (± 9) F/g의 비정전용량으로 미처리 활성탄소전극(E-RAC)과 비교하여 약 122%의 용량증대효과를 나타내었다. 반면에, E-NF200AC의 조건에서는 1 at% 이상, 과량의 불소 관능기가 도입됨에 따라 E-NF100AC에 비하여 용량이 감소하였으며 이러한 결과로부터 적당량의 질소 및 불소 관능기 도입이 활성탄소전극의 비정전용량을 효과적으로 증가시킴을 확인할 수 있었다.
High-performance of an electric double layer capacitance (EDLC) electrode was prepared by the amino-fluorination of activated carbon by using NF3 gas. The pore structure and surface chemistry were investigated based on the specific capacitance of EDLC. The amino-fluorination of activated carbon introduced functional groups of nitrogen and fluorine which are beneficial for the specific capacitance of EDLC without the change of pore structures. The E-NF100AC electrode, which has nitrogen and fluorine functional groups less than 1 at%, showed the highly improved specific capacitance of 528 (± 9) F/g at 2 mV/s showing 122% improved value when comparing with that of non.functionalized E-RAC electrodes. Whereas, the E-NF200AC electrode, which has nitrogen and fluorine functional groups over 1 at%, showed the decreased specific capacitance because of perfluorinated introduction. So, it is concluded that the proper contents of nitrogen and fluorine groups improved the specific capacitance of EDLC.
Keywords:electric double layer capacitance;activated carbon;aminofluorination;pore structure
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