Rational design of new 2D layered carbonaceous materials thanks to their excellent intriguing properties, such as highly tunable surface area, outstanding electrical conductivity, good chemical stability and excellent mechanical properties have become a major research focus in the field of material science. Also the introduction of heteroatoms, i.e., nitrogen, into the 2D carbon nanomaterials has proven to be highly effective to extend its application to gas storage, energy conversion and storage, fuel cells and heterogeneous catalysis. In this work 2D layered covalent triazine frameworks by using the “bottom-up approach”, was synthesized. And by developing micropores in the frameworks by chemical activation method for the first time in detail at temperatures of $500-900^\circ C$. It is found that the twofold enhancement of surface area and dominant formation of micropores in the CTF-1 and CTF-2 material at the activation temperature of $700^\circ C$. Such a highly microporous activated CTF-1 and CTF-2 having extremely high specific area shows largely enhanced gas adsorption properties with $CO_2$ uptake capacities up to 6.0 $mmol g^{-1}$ at 1 bar, 273 K along with a isosteric heats of adsorption ($Q_{st}$) of 26.4 for CTF-1-700 and CO2 uptake capacities up to 6.0 $mmol g^{-1}$ at 1 bar, 273 K along with a isosteric heats of adsorption ($Q_{st}$) of 26.3 for CTF-2-700. In addition, H2 uptake capacity of 2.46 and 1.66 wt% at 77 and 87 K, 1bar and the $Q_{st}$ value of 10.95 $kJ mol^{1}$ at zero coverage have been also observed.
수소는 가장 높은 질량 대비 에너지를 가지고 있는 청정 원료로 차세대 에너지로 주목받고 있다. 하지만 낮은 밀도와 빠른 확산 속도로 인해 저장이 용이하지 않다. 수소를 저장하는 여러가지 방법 중 물리적 흡착은 표면적이 넓은 가벼운 유기물질을 이용하여 빠른 가역적 반응으로 효율적으로 수소를 저장할 수 있다. 따라서 물리적 흡착을 이용한 표면적이 넓으며 많은 기공 구조를 갖는 물질에 대한 연구가 필수적인 연구로 자리잡고 있다. 그중 공유결합 트리아젠 구조체는 그래핀 구조체와 유사한 구조를 갖으며 질소로 인한 표면 개선 능력을 갖는 이차원 다공성 구조체이다. 본 연구에서는 화학적 활성화 방법을 이용하여 이 이차원 다공성 물질에 마이크로 크기의 기공을 첨가하는 과정을 거쳐, 수소 및 이산화 탄소의 저장 능력을 변화를 확인하였다.
