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미생물 셀룰로우스로부터 탄소 나노물질의 제조 및 분석 원문보기
Preparation and characterization of carbon nanomaterial from the microbial celloulose

  • 저자

    김봉균

  • 학위수여기관

    鮮文大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    화학공학과 생물화학공학전공

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    vii, 58p.

  • 키워드

    미생물 셀룰로우스 탄소나노물질;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10064899&outLink=K  

  • 초록

    미생물에 의해 생산된 cellulose는 고등식물을 이루고 있는 cellulose보다 순수한 형태로 존재하고 굵기가 20∼50 nm인 fibril이 높은 배향성과 결정성으로 3차원적 망상구조를 이루고 있다. 이러한 미생물 cellulose을 이용한 탄화과정의 적용은 기존의 PAN, Pitch, 재생 cellulose (Rayon)을 사용한 carbon fiber의 제조에서 얻지 못하는 fiber 구조의 carbon nanomaterial의 대량 생산을 가능하게 하고 탄화과정에 의해 생산된 fiber 구조의 탄화 cellulose는 높은 결정성과 배향성을 갖는 graphite fiber의 제조를 가능하게 할 것이다. 탄화에 사용되는 cellulose 생산성에 대하여 세 가지 균주들에서 선별과정을 통하여 15ml medium 당 0.066 g dried cellulose를 생산하는 G. xylinus ATCC 11142을 선별하였다. Cellulose의 탄화과정 적용시 균일한 반응 조건의 제공을 위한 cellulose의 분말제조시, 14.75% CoCl_(2)를 사용하여 함침을 통한 분쇄시 10 ㎛ 미만의 크기를 갖는 cellulose 분말을 제조할 수 있었다. Cellulose의 탄화과정에서는 cellulose의 pyrolysis에 의해 생산된 tar에 의해 탄화 후, cellulose 탄화물의 fiber 구조를 저해시키는 문제점이 존재한다. 이와 같은 결과는 800℃ 이상의 탄화온도와 건조 cellulose의 toluene 침지하고 초음파 처리 후에 탄화한 탄화물에서 감소되지만, fiber 구조만의 탄화물을 얻을 수 없었다. 그러나 cellulose의 탄화에서 tar의 생산을 감소시키는 HCl vapor flow 조건에서의 열처리 과정의 적용과 탄화과정 중 생성된 tar의 제거를 통해서 탄화 후, 대부분의 영역에서 fiber 구조를 갖는 탄화물을 얻을 수 있었다. 또한, 탄화 cellulose에 초음파 처리를 통한 정제과정의 적용으로 탄화물에서 fiber 구조가 증가하는 결과가 나타났다. Cellulose 탄화물의 XRD (X-ray diffractometer) 분석에 의한 결정성은 전형적인 amorphous carbon의 결과를 얻었으나 TEM (Transmission electron microscope)에 의한 배향성 분석결과 탄화 cellulose의 바깥 표면에서 부분적으로 Bernal stacking 형태의 결정구조를 갖는 graphite면이 존재하는 결과를 얻을 수 있었다.


    The microbial Cellulose is in a form of three dimensional net structures that consists of 20∼50 nm fibrils. It possesses high crystallinity and orientation. Unlike to the cellulose from high plants that has several kinds of impurities such as lignin, hemicellulose and other substances, the fibrils of microbial cellulose are pure. The large amount synthesis of fibrous carbon nanomaterials is very difficult by the carbonization process using raw materials such as Polyacrylonitrile (PAN), regenerated cellulose (Rayon) and pitch. However, it seems possible by the application of microbial cellulose as the raw material. Application of such cellulose can be further extended to the synthesis of high oriented graphite fiber. Out of three different cellulose-producing Acetobactor stranins, G.xylinus ATCC11142 was chosen as it has the highest productivity (0.066 g dried cellulose/ 15 ml medium). The cellulose was ground to a powder (


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