Novel Synthesis of Nanoporous BN (CNB) and Their Characteristics

Abstract

CDC (carbide derived carbon) 의 특별한 특성이 처음 발견된 이래로 이 물질은 다양한 응용 물질에 대하여 연구가 진행되어 왔으며 그 특성은 매우 흥미롭고 뛰어나다는 것이 밝혀졌다. 하지만 이 방법의 매우 유용한, 전구체의 모양을 그대로 닮아가면서 합성 방법이 매우 간단하다는 장점을 다른 조성에 사용하는 것은 매우 제한되어 왔다. 그 이유는 이 방법을 사용하는 온도와 할로겐 분위기 하에서 다른 기능화 시킬 수 있는 원자들이 매우 불안정 하여서 생산물로 남지 못하고 대부분이 부산물로 사라져 버리기 때문이다. 우리는 이 논문에서 위 방법을 사용하여 순수한 탄소 물질 뿐만 아니라 탄소와 유사한 구조를 가지고 있고 최근 들어 그 관심이 점점 늘어나고 있는 C-B-N 물질을 합성함으로써 기존의 한계를 넘어서고자 하였다. 탄소의 인접 원자인 질소와 붕소는 탄소의 유무와 관계 없이 그들의 전자 구조로 인하여 상호 보완적인 역할을 한다. 비록 그들은 서로 직접적으로 연결이 되어 B-N 결합을 형성할 때가 가장 안정하지만 붕소의 첨가는 주로 탄소로 이루어져 있는 구조 하에서 질소 기능 기의 안정화를 유도하기도 한다. 우리는 이러한 개념을 기반으로 다양한 조성의 C-N-B 물질을 합성할 수 있었다. 주목할 만한 수소와 이산화탄소 흡착 또한 합성된 C-N-B 에서 발견할 수 있었다. 이 흡착 량은 물질의 조성과 표면적에 따라 극명하게 변화를 하였다. 우선 다공성의 질화 붕소의 경우에는 순수한 탄소 물질에 비하여 향상된 흡착 에너지를 나타내었다. 반면에 질소와 붕소가 같이 치환된 다공성 탄소의 경우에는 높은 이산화탄소 흡착 량을 보여주었는데 특히 많은 질소를 함유한 전구체를 사용하여 합성된 속이 빈 구조에서 가장 높은 이산화탄소 흡착량이 나타났다. 이때 이산화탄소와 질소의 선택적 흡착 또한 가장 뛰어난 것으로 조사되었다. 이러한 가스의 흡착은 활성화 과정이나 적당한 원소의 치환을 통하여 더욱더 증대시킬 수 있다는 것 또한 증명되었다.