서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 문준혁 교수 연구팀은 메조다공성 탄소 소재를 합성하는 새로운 기술을 개발하여 저명 국제학술지인 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)에 논문을 게재하였다.

메조다공성 탄소는 기공도가 높아서 흡착제, 촉매지지제, 에너지 저장소자의 전극 물질로 널리 사용되고 있는데, 이를 합성하는 기존 방식에서는 상당한 양의 용매와 분자틀을 소모한다는 단점이 있었다.

문준혁 교수 연구팀은 고분자 입자를 탄화하여 탄소 입자를 형성하는 과정에서 고분자 입자에 얇은 산화막을 코팅하는 경우 탄화 과정의 부피 수축을 억제하여 메조다공성 구조를 형성한다는 것에 착안하였다 (그림1). 이 방법으로 수십나노미터의 얇은 산화막 코팅을 통해 1000 m2/g이 넘는 표면적을 갖는 메조다공성 탄소 입자를 합성하였으며 이를 수퍼커패시터 전극으로 적용하여 389 F/g의 높은 용량을 달성하였다. 또한, 연구팀은 탄소 입자를 차세대 리튬-황 전지에도 적용하여 기존 탄소나노튜브 소재를 뛰어넘는 용량을 달성하였다.

문준혁 교수는 ’메조다공성 탄소를 간단하고 손쉽게 합성할 수 있어 이산화탄소 흡착제, 촉매 지지체 및 배터리 전극 등에 두루 활용할 수 있을 것”이라고 전했다.

한편 본 연구는 한국연구재단 중견연구과제의 지원으로 이루어졌으며, 연구성과는 5월 2일자에 온라인 게재되었다.

▶ 논문명 :Electrochemically active porous carbon nanospheres prepared by inhibition of pyrolytic condensation of polymers

▶ 논문링크 :

https://doi.org/10.1073/pnas.2222050120

https://www.pnas.org/eprint/DHB28BS7QPK7B4MAKWJS/full (전문보기가능)