ZIF-8의 Carbonization을 통한 Nanocarbon 물질 제조 및 전기화학적 성능

초록

Metal Organic Framework(MOF)는 금속 이온과 유기 리간드의 결합으로 형성 된 결정성 화합물로서, 비표면적이 넓고 기공성이 뛰어난 특성으로 인해 흡착/분리 공정 및 촉매 제조 등의 많은 분야에 활용되고 있다. 이러한 MOF의 응용에 있어 새 롭게 연구되는 방법으로, MOF를 고온에서 장시간 처리하여 doped-nanocarbon 의 형태로 변화시킨 후 이를 다양한 분야에 적용하려는 사례들이 선보이고 있다. 본 연구에서는 보편적인 MOF 중 하나인 ZIF-8을 기반으로 제조된 Nanocarbon의 물성 및 전기화학적 성능을 평가하였다. 합성된 ZIF-8에 함침법을 이용하여 thiourea를 담지한 후 carbonization 실험을 진행하였다. Carbonization 과정 후 X선 회절분석(XRD)을 진행하여 결정성을 확인하였고, N2 adsorption isotherm 분석을 통해 비표면적 및 세공 구조를 확인하였다. 주사전자현미경 (SEM) 및 투과전자현미경(TEM), 광전자분광기(XPS)를 이용하여 시료의 표면 형상과 성분 변화를 관찰하였다. 전기화학적 성능 평가는 RDE(Rotating Disk Electrode)를 이용하여 carbonization 및 N, S doping에 의한 ORR(Oxygen Reduction Reaction) 활성 변화를 비교하였다.