| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | Spin-on dopant법을 이용한 인이 도핑된 탄소나노섬유 합성 |
| 초록 | 최근 노트북, 휴대폰, 전기자동차 및 중대형 발전기에 이르기까지 기능성 전자기기의 발달로 차세대 에너지 소자에 대한 관심이 증가되고 있다. 차세대 에너지 소자는 연료전지, 이차전지 및 전기화학 커패시터 등이 있다. 특히 전기화학 커패시터는 높은 출력 밀도 및 긴 수명으로 인해 많은 관심을 받고 있다. 전기화학 커패시터는 전하의 물리적 흡/탈착 반응을 이용한 전기 이중층 커패시터 (electric double layer capacitors), Faradaic redox 반응을 이용한 의사 커패시터 (pseudo capacitors) 및 전기 이중층 커패시터와 의사 커패시터를 결합한 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitors)로 구분된다. 이들 중 전기 이중층 커패시터는 긴 수명, 빠른 충전 속도 및 높은 출력 밀도 등 다양한 장점을 가지고 있다. 전기 이중층 커패시터의 전극 재료로는 활성탄, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등의 동소체를 갖는 탄소 기반 재료가 주로 이용되고 있다. 하지만 전기 이중층 커패시터는 의사 커패시터와 달리 이온의 물리적 흡/탈착을 이용한 구동을 하므로 용량과 에너지밀도가 낮다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 많은 연구자들이 탄소 기반 재료의 형상 제어, 산화물 코팅, 표면 도핑 등 다양한 방법을 연구하고 있다. 이러한 방법 중 표면 도핑 기술은 탄소 기반 재료의 전기전도도 및 표면 작용기를 증가시켜 전하의 물리적 흡/탈착 반응을 증가시키는 방법으로 다양한 도핑 물질과 도핑 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 전기 이중층 커패시터의 성능을 향상시키기 위해 비교적 공정이 간단한 spin-on dopant 방법을 이용하여 인 (phosphorus)이 도핑된 탄소나노섬유를 제조하였다. 제조한 인이 도핑된 탄소나노섬유는 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 형상 및 구조 분석을 하였고, 결정구조와 그들의 화학적 결합 상태는 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 규명하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압전류법 (cyclic voltammetry) 및 galvanostatic charge/discharge 측정을 통해 규명하였다. 위 내용은 2016년 춘계 학술대회에서 더 자세히 논의 될 것이다. |
| 저자 | 신동요, 박일규, 안효진 |
| 소속 | 서울과학기술대 |
| 키워드 | electrospinning; carbon nanofibers; spin-on dopant; phosphorus; electrochemical capacitors |
