• 멤브레인
• /
• 제33권1호
• /
• pp.23-33
• /
• 2023

본 연구에서는 PEBAX 2533에 합성된 PEI-GO@ZIF-8의 함량을 달리 첨가하여 혼합막을 제조하고 N₂와 CO₂의 투과 특성을 연구하였다. PEBAX/PEI-GO@ZIF-8 혼합막의 N₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량이 증가함에 따라 감소하였고, CO₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량에 따라 다른 경향을 보였는데 순수 PEBAX 막에서 PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt%까지 CO₂ 투과도는 증가하다가 그 이후의 함량에서는 감소하였다. PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt% 혼합막은 CO₂ 투과도 221.9 Barrer, CO₂/N₂ 선택도는 60.0으로, 제조된 혼합막들 중 CO₂ 투과도와 CO₂/N₂ 선택도가 향상되어 가장 높은 투과 특성을 보였고 Robeson upper-bound에 도달하는 결과를 얻었다. 이는 충진물이 PEBAX 내에 고루 분산되면서 CO₂와 친화적인 상호작용을하는 GO의 -COOH, -O-, -OH 작용기와 PEI에 결합된 아민기 그리고 CO₂에 대해 gate-opening 현상이 일어나는 ZIF-8의 영향 때문이다.

• 멤브레인
• /
• 제31권3호
• /
• pp.200-211
• /
• 2021

본 연구는 합성된 zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)을 poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533)에 혼합하여 혼합막을 제조하고, 단일기체(N₂, CO₂)를 투과하여 기체에 대한 성질을 조사하였다. FT-IR, XRD, FE-SEM을 통해 ZIF-7이 가지는 피크와 형상을 확인하였고, 합성이 잘 되었음을 판단하였다. TGA를 통해 ZIF-7이 우수한 열적 안정성을 가지는 것과 막 내에 혼입되었을 때 순수 PEBAX2533에 비해 열적 안정성이 향상되는 것을 확인하였다. BET를 통해 합성된 ZIF-7의 CO₂ 흡착 능력이 우수하고 CO₂/N₂ 흡착 선택도가 약 49.64로 높은 편이라는 것을 확인하였다. 기체 투과는 혼합막에서 ZIF-7 함량이 증가함에 따라 N₂ 투과도는 감소하고 CO₂ 투과도는 비교적 적게 감소하면서 CO₂/N₂ 선택도는 꾸준히 증가하는 모습을 보였다. 특히 ZIF-7 20 wt%이 첨가되었을 때 CO₂ 투과도가 크게 감소하지 않고 선택도가 상당히 증가하여 Robeson upper-bound에 근접하는 결과를 얻었다.

• 전기화학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.47-54
• /
• 2024

본 연구에서는 유황의 절연 특성 및 리튬 폴리 설파이드 용출로 인해 전지 수명 저하를 최소화하기 위해 ZIF67/rGO를 사용하였다. rGO로 포장이 된 ZIF67는 탄소 스펀지 내에 공간을 더 많이 만들어주며, 다량의 유황을 보관할 수 있다. 유황@ZIF67/rGO 복합체를 합성하고, 스펀지 형태로 제조함으로써 유황의 담지 능력을 향상시켰다. 그 결과로서 높은 초기용량을 보였으며, 약 1093 mAh g^-1의 값을 나타내며 100사이클 후에 84%의 용량유지율을 보임을 확인하였다. 코발트와 탄소의 복합화를 통하여 유황과의 상호작용이 높아 ZIF67/rGO는 리튬유황전지의 양극 활물질인 유황을 담지하는 담지체로서의 높은 성능을 나타남을 확인하였으며, 높은 초기용량과 용량유지율이 개선되었음을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제29권2호
• /
• pp.67-79
• /
• 2019

고순도 프로필렌(프로펜)은 옥탄가를 높이는 화합물이며 산업적으로 중요한 화합물들의 원료가 된다. 프로판 혼합물로부터 프로펜을 정제하는 것은 비슷한 끓는점으로 인해 기술적으로 어려우며, 큰 비용이 요구된다. ZIF-8 분리막은 분자체 메커니즘에 의해 효율적으로 프로판으로부터 프로필렌을 분리할 수 있는 가능성 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. ZIF-8 분리막에 대한 관심이 커지는 것은 소위 "gate opening" 효과 때문이다. 프로필렌/프로판 혼합물로부터 프로필렌 분리를 높이기 위해 "gate opening" 효과는 분리막 기공을 확장시켜 더 크고 무거운 프로판은 피드 흐름에 유지시키며, 프로필렌만 선택적으로 투과할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 ZIF-8 분리막 제조에 널리 적용되는 방법들과 분리막을 통한 프로필렌 투과도 및 선택도에 영향을 주는 인자들에 대해 살펴보고자 한다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제55권2호
• /
• pp.51-62
• /
• 2022

Metal-organic framework (MOF) is one of the representative porous materials composed of metal ions and organic linkers. In spite of many advantages of the MOFs such as high specific surface area and ease of structure control, drawbacks have become obstacles to the practical use of them with poor electrical conductivity and chemical stability. The ZIF-8, which is consisted of zinc and imidazole linker, is one of the solutions to improve the chemical stability issue. In addition, composites using the ZIF-8 and carbonbased materials are widely used to enhance the electrical conductivity. In this regard, supercapacitor is very attractive field for using the composites, because most of carbon-based materials are porous and conductive. Also, for sensor applications, the ZIF-8 composite is suitable material to meet the requirement in terms of the selectivity and sensitivity. This review summarizes recent progress of the composite materials with the ZIF-8 and the carbon-based materials for the supercapacitors and the chemical sensors. In particular, the composites are classified into ZIF-8-graphene, ZIF-8-carbon nanotube and ZIF-8-other carbon-based material.

• 멤브레인
• /
• 제28권2호
• /
• pp.129-135
• /
• 2018

ZIFs (Zeolitic imdazolate frameworks)은 높은 화학적 열적 안정성, 높은 비표면적과 조절 가능한 기공구조로 최근 분리막 소재로 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 두 가지 종류의 다공성 지지체(${\alpha}$-alumina 및 YSZ)를 사용하여 in situ 성장법으로 ZIF-8 분리막을 합성하고, $H_2/CO_2$ 기체 투과 특성을 조사하였다. 결함 없는 ZIF-8층을 합성하는데 있어, 기공이 작은 YSZ 지지체는 ${\alpha}$-alumina 지지체 보다 더 적은 시간이 요구되었다. 합성시간이 3 h인 경우, ${\alpha}$-alumina 및 YSZ 지지체위에 형성된 ZIF-8 분리막은 약 10 정도의 $H_2/CO_2$ 선택도를 보였다.

• 청정기술
• /
• 제22권1호
• /
• pp.35-44
• /
• 2016

본 연구에서는 이론화학 또는 분자모델링이라 불리는 계산화학을 기존에 연구된 촉매반응 실험결과를 해석하는 데 접목시켜 보았다. 온실효과의 주범인 이산화탄소를 에폭사이드와 반응을 통해 고정화하고 카보네이트를 생성하는 반응을 선택하였는데 이 반응은 활성화 에너지(55~59 kcal/mol)가 높아 촉매의 사용이 불가피하다. 많은 기존 연구들 중에 ZIF-90/ionic liquid immobilized ZIF-90 (IL-ZIF-90), polystyrene-supported quaternized ammonium salt, KI/KI-glycine, dimethylethanolamine (DMEA)를 촉매로 사용한 경우에 대해 반응의 각 단계를 계산하여 반응의 경로를 예측하고 단계별로 구한 에너지를 바탕으로 에너지도를 구성함으로써 실험결과를 열역학적으로 해석하였다. ZIF-90/IL-ZIF-90과 KI/KI-glycine의 경우는 실험적으로 후자들이 상대적으로 높은 수율을 얻었는데 계산 결과 활성화에너지가 낮아진 이유가 아니라 전자들의 경우 반응 중간체가 높은 에너지를 가져 반응물로 되돌아가는 역반응에 의해 정반응의 진행이 방해를 받은 것으로 밝혀졌다. DMEA를 촉매로 사용하였을 경우는 활성화 에너지를 ~42 kcal/mol로 낮춰줌으로써 금속이나 할로겐염 없이도 촉매의 활성이 잘 일어남을 증명하였다. 폴리스티렌(polystyrene)으로 지지된 quaternized 암모늄염 촉매의 경우 클러스터 가정을 사용하여 계산을 진행하였으며 암모늄염의 -NH기와 에폭사이드의 O 원자 사이의 상호작용의 가능성을 확인할 수 있는 반응경로를 제시하였다.

• 멤브레인
• /
• 제30권1호
• /
• pp.46-56
• /
• 2020

본 연구에서는 poly(ether-block-amide) (PEBAX)/poly(ethylene) glycoldiacrylate (PEGDA)/zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8)-polyethersulfone (PES) 복합막을 제조하여 N₂와 CO₂의 기체투과 성질을 조사하였다. 각 분자량별 PEGDA 함량 증가에 따른 PEBAX/PEGDA-PES 복합막의 기체 투과도는 감소하였고, CO₂/N₂ 선택도는 거의 일정한 값을 보이다가 PEGDA 30 wt% 이후 점차 증가하였다. 특히 PEGDA250 g/mol 50 wt%가 첨가되어 제조된 PEBAX/PEGDA250 g/mol 50 wt%-PES의 경우 15.1의 선택도를 보였다. 그리고 각 분자량별로 CO₂/N₂ 선택도가 거의 일정한 범위인 PEGDA 0~30 wt%의 복합막에 대해 ZIF-8에 따른 기체투과 성질을 조사하였다. 대체적으로 첨가되는 ZIF-8 함량이 증가할수록 N₂와 CO₂의 투과도가 점차 증가하였고, CO₂/N₂ 선택도는 PEBAX/PEGDA250 g/mol 30 wt%/ZIF-8 20 wt%-PES 복합막에서 3.4로 가장 높았다.

• 한국재료학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.68-74
• /
• 2018

Cobalt-incorporated zeolitic imidazolate framework ZIF-8 was synthesized by a simple one-pot synthesis method at room temperature. Powder X-ray diffraction patterns and energy dispersive X-ray spectrum confirmed the formation of the bimetallic Co/Zn-ZIF structure. UV-Vis diffuse reflectance spectra revealed that the bimetallic ZIF had a lower HOMO-LUMO gap compared with ZIF-8 due to the charge transfer process from organic ligands to cobalt centers. A hydrolytic stability test showed that Co/Zn-ZIF is very robust in aqueous solution - the most important criterion for any material to be applied in photodegradation. The photocatalytic efficiency of the synthesized samples was investigated over the Indigo Carmine (IC) dye degradation under solar simulated irradiation. Cobalt incorporated ZIF-8 exhibited high efficiency over a wide range of pH and initial concentration. The degradation followed through three distinct stages: a slow initial stage, followed by an accelerated stage and completed with a decelerated stage. Moreover, the photocatalytic performance of the synthesized samples was highly improved in alkaline environment rather than in acidic or neutral environments, which may have been because in high pH medium, the increased concentration of hydroxyl ion facilitated the formation of hydroxyl radicals, a reactive species responsible for the breaking of the Indigo Carmine structure. Thus, Co/Zn-ZIF is a promising and green material for solving the environmental pollution caused by textile industries.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.222-227
• /
• 2018

$Zn_{1-x}Co_x$ Zeolitic Imidazolate Framework-8(ZIF)(x = 0~0.05)를 2-methylimidazole을 사용하여 $Zn^{2+}$와 $Co^{2+}$를 공침시켜 합성하고, 이를 $600^{\circ}C$에서 2시간 열처리하여 순수한 ZnO 나노입자와 Co가 도핑된 ZnO 나노입자를 합성했다. x가 < 0.05일 경우, 2-methylimidazole 링커가 $Zn^{2+}$ 및 $Co^{2+}$ 모두에 강하게 배향되어 균질한 Zn/Co ZIFs가 합성되었으며, 열처리를 통해 Co가 균일하게 도핑된 ZnO를 합성할 수 있었다. 반면, $x{\geq}0.05$일 때는 불균질한 Zn/Co ZIFs가 합성되었으며, 열처리 이후 $Co_3O_4$ 이차상이 형성되었다. 합성된 나노입자들에 대한 가스감응특성 평가 결과, 3 at%의 Co가 도핑된 ZnO 센서는 순수한 ZnO와는 달리 trimethylamine에 대해 고감도, 고선택적 가스감응특성을 나타냈다. 본 연구의 bimetallic ZIF 유도 산화물 나노복합체 합성방법은 고성능 가스센서를 설계하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.