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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이화수 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
최재학
발행연도
2017
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

Preparation of porous carbon films from polyacrylonitrile by proton irradiation and carbonization
이화수 2017.01 학위논문

2016

Effect of high energy proton irradiation on polyacrylonitrile films
이화수 ,  백가영 ,  황인태 외 3명 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2016.04 학술대회자료

초록· 키워드

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본 논문에서는 비용매 유도 상전환 방법(non-solvent-induced phase separation)을 이용하여 다공성 폴리아크릴로니트릴(PAN) 필름을 제조한 후 양성자 조사 및 열처리를 통해 다공성 탄소 박막을 제조하는 방법에 관한 연구를 수행하였다. 특히 시간과 에너지가 많이 소모되는 기존의 열적 안정화를 친환경적이고 효율적인 양성자 조사로 대체할 수 있음을 증명하기 위한 비교 실험을 진행하였다. FE-SEM과 Image J를 이용한 기공도 분석 결과, 양성자의 조사량이 증가할수록 기공의 크기와 기공도가 증가했으며 고온의 열처리에서도 구조를 유지하고 있음을 확인하였다. FTIR-ATR, XPS, XRD, Raman 분석으로 미루어볼 때, 양성자 조사와 탄화를 통하여 효율적으로 불완전한 흑연 구조를 가진 다공성 탄소 박막이 제조되었음을 확인하였다. 또한 탄화 온도를 각각 600, 800, 1000 ºC 로 조절한 실험 결과의 경우, 탄화 온도가 증가할수록 탄소 함량이 증가하고 산소와 질소 함량이 감소함을 확인하였다. 그 외에도 탄화 온도가 증가할수록 기공의 크기 및 기공도가 증가하며, 전기 전도도 또한 증가하는 경향을 보였다. 따라서 안정화 방법에 상관없이 1000ºC 에서 탄화한 경우 가장 좋은 전기 전도도를 나타냄을 확인하였다. 이를 통해 기존의 열적 안정화 과정을 양성자 조사로 대체할 수 있음을 확인하였다.

목차

Abstract
I. Introduction………………………………..…………………………………...1
II. Theoretical Background……………………………………………………….3
1. Porous carbon films…………….……………………………….………......3
1.1. Non-solvent-induced phase separation...….....….....……......…....….....4
1.2. Preparation carbon films from PAN…………………..……………..…5
2. Stabilization of PAN……………………………..………………………….9
III. Experimental………………...………………………………..…………….12
1. Preparation of porous PAN films…………….………………….…….....12
1.1. Materials……………………………………………….…………….12
1.2. Preparation of porous PAN films by NIPS………………….……….12
2. Preparation of porous carbon films………………………….………….....13
2.1. Proton irradiation……………………………………..……………….13
2.2. Thermal stabilization………………………………………………….13
2.3. Carbonization………………………………………………...……….13
3. Characterization…………………………………………..…………….....14
IV. Results and discussion....................................................................................16
1. Porous carbon films………………………………………………….….....16
1.1. FE-SEM……………………………………………………………….16
1.2. Porosity……………………………………………….……………….22
1.3. FTIR-ATR…………………………………………………………….25
1.4. TGA……………………………………………………..…………….28
1.5. DSC………………………………………………………..………….31
1.6. XPS………………………………………………...………………….33
1.7. Raman………………………………………………...……………….40
1.8. XRD………………………………………………….……………….42
1.9. Mechanism of proton irradiation-induced stabilization………………45
1.10. Electrical Conductivity………………………………………...…….46
2. The effect of carbonization temperature……………………………..….....50
2.1. FE-SEM……………………………………………………………….50
2.2. Porosity……………………………………………………….……….52
2.3. XRD…………………………………………….…………………….53
2.4. Raman……………………………………...………………………….56
2.5. XPS………………………………………………………………….58
2.6. Electrical conductivity ……………………………….……………….61
V. Conclusion.......................................................................................................64
VI. References......................................................................................................65
초록......................................................................................................................72

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