나노기술 및 정책 정보

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● 중국 시안 공과대학교의 Xin Hou 교수 연구팀은 질소와 산소를 함께 도핑한 후 그래핀을 코팅한 고성능 슈퍼커패시터용 나노섬유를 개발

● 연구팀은 전기방사법을 사용하여 옥수수 찌꺼기에서 파생된 리그닌(Lignin)에서 질소, 산소가 함께 도핑된 다공성 탄소 나노섬유(CNF)를 제조한 뒤 간단한 "브러싱 및 건조" 공법을 사용하여 그래핀을 코팅

● 연구팀이 개발한 그래핀 코팅 탄소나노섬유(CNFs@GNs)는 3D 네트워크 구조, 풍부한 하이브리드 원자, 우수한 전도성, 높은 비표면적(700.92m2/g)을 보유하고 있어 전기화학 성능을 향상시킴.

● CNFs@GNs 슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 199.97W/kg의 전력밀도에서 20.3Wh/kg이며, 97.3%의 높은 충전/방전 가역성을 보유하고 있는 동시에 10,000 사이클 후 쿨롱 효율은 99.81%

● 본 연구 과정에서 사용한 "브러싱 및 건조" 전략은 CNF와 그래핀 복합재료를 설계하는 편리하고 효과적인 방법을 제공하며, 다른 활성 물질에도 사용 가능

※ 용어설명

- 그래핀(Graphene): 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재  

- 탄소나노섬유(Carbon nanofiber): 흑연면이 일정한 패턴으로 정렬된 나노미터(nm) 크기 직경의 섬유상 물질

※ Energy Technology 게재(2021.10.22.), “N–O Codoped Carbon Nanofibers Decorated with Graphene for High-Performance Supercapacitors”