Synthesis of Yolk-Shell-Structured SiO₂/C Particles Using a Heat-Treated Mixture of Polyvinylidene Fluoride and SiO₂ Particles

본 연구는 PVDF와 SiO₂의 혼합물을 열처리하는 간단한 과정으로 요크-쉘(yolk-shell) 구조의 SiO₂/C 복합입자를 제조하는 방법을 제안하고자 한다. 이 방법은 열처리 과정 중 탄화와 식각이 동시에 진행되어 요크-쉘 구조를 생성하는 간단한 방법이다. 연구를 수행하기 위해 PVDF와 SiO₂를 혼합하여 열처리하였으며, 질량 측정, SEM, TEM 및 EDS 분석으로 열처리 전후에 발생한 입자의 변화를 고찰했다. 열처리 후 혼합물의 질량은 열처리 전보다 감소되었고, 특히 400℃ 부근에서 PVDF의 열분해가 활발하여 혼합물의 질량은 추가적으로 더 많이 감소했다. 이러한 결과는 PVDF의 열분해로 생성된 가스유출 외에 열분해로 생성된 불산(HF)이 SiO₂를 식각한 결과이다. 또한, SiO₂의 식각으로 열처리 후 입자내부에 공간이 생겨 요크-쉘 구조가 생성된 것을 전자현미경 사진을 통해 확인했다. 결과적으로, 제조한 요크-쉘 구조의 SiO₂/C 복합입자는 PVDF의 열처리를 통한 탄화된 탄소층과 PVDF의 열분해로 발생한 불산이 코어인 SiO₂를 식각해서 만든 빈 공간을 모두 가지고 있음을 알 수 있었다. 열처리 단일과정으로 탄화와 SiO₂의 식각이 동시에 진행되어 목적했던 요크-쉘 구조의 입자를 만들 수 있었다.