Zeolite-templated carbons (ZTCs) are template carbons which are synthesized by microporous zeolite. ZTC shows large micropore volumes (> 1.0 cm3 g-1) and surface area (> 2000 m2 g-1). Due to the three-dimensionally connected micropore structures, its mass transfer is faster and electrochemical performance is more efficient than conventional microporous carbons. The ZTCs are also highly capable of large scale production with relatively lower cost since the template materials such as NaX and NaY are have great benefits in cost and commercially used in industries. However, most of the products of ZTCs are small scale from 0.5 to 3 g of zeolites which is only suitable for a laboratory use due to limited reproducibility of carbon structures. Thus, in this study, we showed that carbons could be selectively deposited in the micropores of NaX zeolite by acetylene chemical vapor deposition (CVD) at low temperature (823 K) and thermal treatment at 1073 K with any size of synthesis batch. Reliable replication can be achieved from 50 g of NaX to ZTC by combination of rotary tubular furnace which agitates zeolite continuously while it is synthesized at low temperature. As a consequence, ZTC is synthesized successfully with large Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area (> 2600 m2 g-1) and micropore volume (> 1.0 cm3 g-1), because amorphous external carbon layers are not deposited at the external surface, when it is synthesized at low temperature.
제올라이트 주형 탄소는 마이크로 기공 구조를 가지는 제올라이트를 이용해 만든 주형 탄소이다. 제올라이트 주형 탄소는 큰 마이크로 포어 부피(> 1.0 cm3 g-1)와 표면적(> 2000 m2 g-1)을 가진다. 마이크로 포어 구조가 3차원 구조로 연결되어 있기 때문에 물질 이동이 빠르고, 때문에 기존의 마이크로 포어 카본보다 뛰어난 전기 화학적 성능을 가진다. 또한 제올라이트 주형 탄소는 주형 물질인 NaX나 NaY가 큰 가격 경쟁력이 있고 산업적으로 많이 쓰이기 때문에, 상대적으로 적은 비용으로 대량 합성이 가능 할 것으로 예상된다. 그러나 현재까지 제올라이트 주형 탄소는 0.5 ~ 3 g 정도의 제올라이트를 이용해 소량 합성되었다. 따라서 이번 연구에서는 823 K에서 아세틸렌 화학증착법과 부가적인 열처리하는 방법을 통해 합성 스케일과 관계 없이 NaX의 마이크로 포어를 카본으로 선택적으로 채울 수 있음을 보였다. 특히 823 K에서 CVD 함과 동시에 로터리 관형 반응기를 이용하여 제올라이트를 교반함으로 써 50 g의 NaX 제올리이트의 역상을 성공적으로 합성하였다. 823 K에서 합성할 경우 제올라이트 표면에 카본층이 쌓이지 않기 때문에,결국 큰 Brunauer-Emmett-Teller 표면적(> 2600 m2 g-1)과 마이크로 포어 부피(> 1.0 cm3 g-1)를 가지는 제올라이트 주형 탄소를 합성할 수 있다.
