• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권2호
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• pp.362-370
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• 2013

Coconut shell 계 상용 활성탄을 후처리하여 EDLC 전극재로 적용하였다. Coconut shell계 활성탄을 별도의 처리없이 EDLC 전극재로 사용하였을 때, 초기 무게용량 및 부피용량은 66 F/g 및 39 F/cc이었고, 100 사이클 충 방전을 반복한 후, 각각 54 F/g 및 32 F/cc로 감소하여 82%의 충 방전효율을 나타내었다. 충 방전 반복에 따른 용량의 감소폭이 크며, CV 특성에서 부반응에 의한 분극현상이 발생하여 전극재로 적합하지 않았다. 상업용 활성탄에 포함된 불순물을 효율적으로 제거하기 위하여 알칼리 및 산 처리를 하였고, 그 후 세공 분포와 표면의 산성 관능기 함량을 제어하기 위하여 질소 분위기에서 열처리하였다. 알칼리 및 질산처리 한 후 $800^{\circ}C$에서 열처리한 전극재의 경우, 초기부피용량 44 F/cc, 100사이클 후 42 F/cc로서 실용화 가능한 수준의 높은 부피용량 및 95% 이상의 높은 충 방전 효율을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.426-433
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• 2023

바이오 폐기물의 활용도를 높이기 위해 오일 추출 및 KOH 활성화를 통해 제조된 커피 찌꺼기 기반 활성탄소를 이용하여 슈퍼커패시터 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기에 오일 추출은 노말헥산 및 아이소프로필 알코올 용매를 사용한 용매 추출로 수행되었다. 오일 추출 후 KOH 활성화를 통해 제조된 AC_CG-Hexane/IPA는 오일 추출 없이 KOH 활성화로만 제조된 AC_CG보다 비표면적은 최대 16% 및 평균 기공 크기는 최대 2.54 nm로 증가되었다. 또한, 커피 찌꺼기의 오일 추출함에 따라 제조된 활성탄소의 pyrrolic/pyridinic N 작용기는 증가되었다. 순환전압전류법 측정 실험으로부터, 10 mV/s의 전압 주사 속도에서 AC_CG-Hexane/IPA의 비정전용량은 133 F/g으로, AC_CG (100 F/g)의 비정전용량에 비해 33% 향상된 값을 나타냈다. 그 결과 커피 찌꺼기의 오일 추출을 통한 성분 제거를 통하여 활성탄소의 메조기공의 크기 및 비표면적의 부피 향상과 pyrrolic/pyridinic N 작용기가 전기화학적 활성으로 전기전도도를 증가로 인한 시너지 효과로 향상된 전기화학적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 바이오 폐기물인 커피 찌꺼기의 재활용 방법 및 적용에 대해 제시하였으며, 고성능 슈퍼커패시터의 전극 재료로 활용할 수 있는 효율적인 방법 중 하나라고 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제23권11호
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• pp.643-648
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• 2013

Activated carbon (AC) was synthesized from rice husks using the chemical activation method with KOH, NaOH, a combination of (NaOH + $Na_2CO_3$), and a combination of (KOH + $K_2CO_3$) as the chemical activating reagents. The activated carbon with the highest surface area (around $2000m^2/g$) and high porosity, which allows the absorption of a large number of ions, was applied as electrode material in electric double layer capacitors (EDLCs). The AC for EDLC electrodes is required to have a high surface area and an optimal pore size distribution; these are important to attain high specific capacitance of the EDLC electrodes. The electrodes were fabricated by compounding the rice husk activated carbons with super-P and mixed with polyvinylidene difluoride (PVDF) at a weight ratio of 83:10:7. AC electrodes and nickel foams were assembled with potassium hydroxide (KOH) solution as the electrolyte. Electrochemical measurements were carried out with a three electrode cell using 6 M KOH as electrolyte and Hg/HgO as the reference electrode. The specific capacitance strongly depends on the pore structure; the highest specific capacitance was 179 F/g, obtained for the AC with the highest specific surface area. Additionally, different activation times, levels of heating, and chemical reagents were used to compare and determine the optimal parameters for obtaining high surface area of the activated carbon.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.117-117
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• 2008

In MIM capacitor, poly-Si bottom electrode is replaced with metal bottom electrode. Noble metals can be used as bottom electrodes of capacitors because they have high work function and remain conductive in highly oxidizing conditions. In addition, they are chemically very stable. Among novel metals, Ru (ruthenium) has been suggested as an alternative bottom electrode due to its excellent electrical performance, including a low leakage of current and compatibility to high dielectric constant materials. Chemical mechanical planarization (CMP) process has been suggested to planarize and isolate the bottom electrode. Even though there is a great need for development of Ru CMP slurry, few studies have been carried out due to noble properties of Ru against chemicals. In the organic chemistry literature, periodate ion ($IO_4^-$) is a well-known oxidant. It has been reported that sodium periodate ($NaIO_4$) can form $RuO_4$ from hydrated ruthenic oxide ($RuO_2{\cdot}nH_2O$). $NaIO_4$ exist as various species in an aqueous solution as a function of pH. Also, the removal mechanism of Ru depends on solution of pH. In this research, the static etch rate, passivation film thickness and wettability were measured as a function of slurry pH. The electrochemical analysis was investigated as a function of pH. To evaluate the effect of pH on polishing behavior, removal rate was investigated as a function of pH by using patterned and unpatterned wafers.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.275-275
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• 2007

Two sorts of electrode composed of Sulpur/CNT/PVDF and Silver/CNT/PVDF were prepared by in situ chemical method and their electrochemical performance were evaluated by using cyclic voltammetry, impedance measurement and constant-current charge/discharge cycling technique. Also, composite electrodes were characterized by FE-SEM and BET. Raw materials such as CNT/Silver and CNT/Sulfur were mixed in ethanol, dried. These mixed materials were heated at 900 and $320^{\circ}C$ for 2hr, respectively in order to enhance contact among CNT electrodes. Electric double layer capacitor cells were fabricated using these mixed powder with polymer of PVDF. For the charging and discharging characteristics measured at scan rate of 1 mA/s, Supercapacitor of Sulphur-CNT-PVDF electrode showed a better performance than that of Ag-CNT-PVDF, which seems to be related with lower contact resistance of Sulphur-CNT-PVDF electrode.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.470-477
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• 2021

Energy storage systems should address issues such as power fluctuations and rapid charge-discharge; to meet this requirement, CoFe₂O₄ (CFO) spinel nanoparticles with a suitable electrical conductivity and various redox states are synthesized and used as electrode materials for supercapacitors. In particular, CFO electrodes combined with carbon nanofibers (CNFs) can provide long-term cycling stability by fabricating binder-free three-dimensional electrodes. In this study, CFO-decorated CNFs are prepared by electrospinning and a low-cost hydrothermal method. The effects of heat treatment, such as the activation of CNFs (ACNFs) and calcination of CFO-decorated CNFs (C-CFO/ACNFs), are investigated. The C-CFO/ACNF electrode exhibits a high specific capacitance of 142.9 F/g at a scan rate of 5 mV/s and superior rate capability of 77.6% capacitance retention at a high scan rate of 500 mV/s. This electrode also achieves the lowest charge transfer resistance of 0.0063 Ω and excellent cycling stability (93.5% retention after 5,000 cycles) because of the improved ion conductivity by pathway formation and structural stability. The results of our work are expected to open a new route for manufacturing hybrid capacitor electrodes containing the C-CFO/ACNF electrode that can be easily prepared with a low-cost and simple process with enhanced electrochemical performance.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.407-412
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• 2008

니들 코크스의 활성화 방법으로서 기존의 방법과는 다른 $HNO_3$와 $NaClO_3$ 혼합용액에서의 산처리와 $300^{\circ}C$ 열처리 방법을 이용하였다. 산처리 코크스와 열분해 코크스의 미세구조는 XRD, FESEM, element analysis, BET, Raman spectroscopy를 이용하였으며, 전기이중층 거동은 충방전 분석을 행하였다. 니들 코크스는 산처리 시간에 따라 산소의 중량 %의 증가와 함께 (001) 구조로 상변화가 일어나고, $300^{\circ}C$ 열처리에서 흑연구조인 (002) 구조로 환원한다. 이들 산처리-상분해 과정에서 층간에 유기된 층간 구조결함은 first 충전에서 전계 활성화에 의해 pore를 생성하고 second 충전에서는 전기이중층 용량을 발생시킨다. 24 h 산처리-$300^{\circ}C$ 열처리한 열분해 코크스의 2.5 V까지의 2 전극 기준에서 구한 활물질 중량 당 용량과 전극 부피 당 용량는 각각 33 F/g과 30 F/mL를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제29권6호
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• pp.759-764
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• 2018

내재적 미세 다공성 고분자(polymer of intrinsic microporosity, PIM-1)를 사용하여 빈용매 유도 상전이법으로부터 3차원 다공성 구조를 가지는 필름을 형성하고, 이를 탄화하여 3차원 다공성 탄소(cNPIM)를 제조하였다. 전자주사현미경 분석을 통해 상전이 공정을 적용한 탄소소재가 마이크로, 메조, 매크로 기공을 모두 가지면서 서로 연결된 계층적 3차원 다공구조를 나타냄을 확인하였다. 특히 상전이 공정의 용매의 함량비를 조절함으로써 기공구조를 제어할 수 있었으며, 결과적으로 평균 0.75 nm의 기공 크기와 $2101.1m^2/g$의 높은 비표면적을 가지면서 약 30%의 메조, 마크로 기공구조를 겸비한 최적화된 다공성 탄소 전극을 제조할 수 있었다. 제조된 3차원 다공성 탄소소재를 전기이중층 캐퍼시터용 전극물질로 사용하여 수계전해질에서 측정한 결과, 높은 비표면적을 가지는 탄소 소재 내의 비약적 이온 이동속도 향상 효과로 높은 비축전용량(304.8 F/g@10 mV/s)과 우수한 충 방전 속도(77% 용량유지율@100 mV/s)를 나타내었다.