• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.171-180
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• 2013

금속유기구조체(metal-organic frameworks, MOF)는 넓은 비표면적, 규칙적인 구조 및 높게 분산된 금속 성분 등 뛰어난 물리화학적 특성으로 인해 활발한 연구가 이뤄지고 있는 다공성 물질이며, 특히 가스의 흡착, 분리 매체로서 뛰어난 성능이 보고되고 있다. MOF를 이용한 온실가스 이산화탄소의 흡착 연구는 상온 고압 영역에서 이산화탄소 저장 공정과 상온 저압 영역에서 이산화탄소 흡착 공정의 두 범주로 나눌 수 있으며, MOF의 넓은 비표면적 외에도 (1) MOF의 빈 배위결합 자리, (2) MOF의 기능화, (3) MOF의 상호 침투 효과, 및 (4) 이온 교환 효과를 이용한 연구 결과가 보고되고 있다. MOF 물질들은 비교적 낮은 수분 및 열에 대한 안정성이 문제로 제기되고 있으며, 제올라이트 유사 구조체(zeolitic imidazolate frameworks, ZIF) 또는 유기 골격 구조체(covalent organic frameworks, COF) 물질의 이산화탄소 흡착 특성이 거론되고 있다. 본 소고에서는 MOF를 이용한 이산화탄소 흡착에 대한 최근의 연구 결과를 본 연구실의 실험 결과를 중심으로 간략히 소개하고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.14-31
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• 2024

The text highlights the growing need for eco-friendly energy storage and the potential of metal-organic frameworks (MOFs) to address this demand. Despite their promise, challenges in MOF-based energy storage include stability, reproducible synthesis, cost-effectiveness, and scalability. Recent progress in supercapacitor materials, particularly over the last decade, has aimed to overcome these challenges. The review focuses on the morphological characteristics and synthesis methods of MOFs used in supercapacitors to achieve improved electrochemical performance. Various types of MOFs, including monometallic, binary, and tri-metallic compositions, as well as derivatives like hybrid nanostructures, sulfides, phosphides, and carbon composites, are explored for their energy storage potential. The review emphasizes the quest for superior electrochemical performance and stability with MOF-based materials. By analyzing recent research, the review underscores the potential of MOF-based supercapacitors to meet the increasing demands for high power and energy density solutions in the field of energy storage.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.513-522
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• 2019

유기물질, 전이금속 및 유기-금속 구조체(MOFs)를 기반으로 하는 촉매들이 유기인 계열 독성물질들을 분해하고 제거하는데 효과적임이 보고되어 왔다. 최근 20년간 독성물질 분해연구를 위해 다공성 MOFs들이 응용 목적에 맞게 디자인되고 합성되었다. $Zr_6$ 기반의 금속노드와 유기결합체를 가지는 MOFs들은 세공크기, 공극률, 표면적, Lewis acidic 자리 그리고 열적 안정성 등과 같은 기본구조내의 변형이 가능하기 때문에 화학작용제, 살충제 및 제초제를 제거하는 촉매로 널리 사용되어왔다. 본 리뷰에서는 구조, 안정성, 입자크기, 연결된 리간드 수, 유기 기능기 등에 따른 MOFs들의 촉매효율과의 연관성을 다루게 될 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권9호
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• pp.2825-2827
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• 2014

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2005년도 수소연료전지공동심포지움 2005논문집
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• pp.329-334
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• 2005

In order to find out rational design and synthetic strategies toward efficient hydrogen storage materials, we performed quantum mechanical calculations on a series of the Metal-Organic Frameworks (MOFs) containing functionalized organic linkers. Based on the shape of frontier orbitals and the electrostatic potential map of various MOFs from density functional theory calculations, it was found that the delocalization of electron and asymmetric polarization of the organic linker play an important role in the hydrogen storage capacity of Metal-Organic Frameworks. The prediction of the modeling study could be supported by the hydrogen adsorption experiments using MOF-5 and amine substituted MOF-5, which showed more enhanced hydrogen storage capacity of amine substituted MOF-5 compared with that of MOF-5.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.358-365
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• 2016

수자원의 효과적 활용을 위해 유해물질을 제거하는 기술이 중요하며 흡착이 하나의 경쟁력 있는 기술로 검토/개발되고 있다. 흡착공정이 경쟁력을 가지기 위해서는 뛰어난 성능의 흡착제 개발이 중요하다. 유기물과 무기물 모두를 함유한 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOFs)는 큰 표면적, 세공부피, 잘 정의된 세공 구조 및 용이한 기능화 등으로 인해 다양한 흡착에 활용되고 있다. 본 고에서는 MOFs를 이용하여 물로부터 유해한 유기물을 흡착제거하는 기술을 요약, 정리하였다. 단순히 흡착량이나 속도를 증가하는 연구 대신에 흡착질과 흡착제 간의 상호작용의 메커니즘을 요약하였고 이를 위해 MOFs를 수정/기능화한 연구를 정리하였다. 이러한 요약으로부터 독자들은 유해물질의 흡착제거를 위한 흡착제의 필요 물성 및 수정에 대해 이해를 하게 될 것이며 흡착 외에 유기물들의 저장 및 전달에 대한 새로운 아이디어를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.133-144
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• 2022

Fast-paced industrial and agricultural development generates large quantities of hazardous heavy metals (HMs), which are extremely damaging to individuals and the environment. Research in both academia and industry has been spurred by the need for HMs to be removed from water bodies. Advanced materials are being developed to replace existing water purification technologies or to introduce cutting-edge solutions that solve challenges such as cost efficacy, easy production, diverse metal removal, and regenerability. Water treatment industries are increasingly interested in activated carbon because of its high adsorption capacity for HMs adsorption. Furthermore, because of its huge surface area, abundant functional groups on surface, and optimal pore diameter, the modified activated carbon has the potential to be used as an efficient adsorbent. Metal-organic frameworks (MOFs), a novel organic-inorganic hybrid porous materials, sparked an interest in the elimination of HMs via adsorption. This is due to the their highly porous nature, large surface area, abundance of exposed adsorptive sites, and post-synthetic modification (PSM) ability. This review introduces PSM methods for MOFs, chemical modification of activated carbons (ACs), and current advancements in the elimination of Pb²⁺, Hg²⁺, and Cd²⁺ ions from water using modified MOFs and ACs via adsorption.

• Nano
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• 제13권11호
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• pp.1850132.1-1850132.14
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• 2018

The direct synthesis of metal-organic frameworks (MOFs) with acidic and basic active sites is challenging due to the introduction of functional groups by post-functionalization method often jeopardize the framework integrity. Herein, we report the direct synthesis of acid-base bifunctional MOFs with tuning acid-base strength. Employing modulated hydrothermal (MHT) approach, microporous MOFs named $UiO-66-NH_2$ was prepared. Through the ring-opening reaction of 1,3-propanesultone with amino group, $UiO-66-NH_2-SO_3H-type$ catalysts can be obtained. The synthesized catalysts were well characterized and their catalytic performances were evaluated in one-pot glucose to 5-HMF conversion. Results revealed the acid-base bi-functional catalyst possessed high activity and excellent stability. This work provides a general and economically viable approach for the large-scale synthesis of acid-base bi-functional MOFs for their potential use in catalysis field.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.367-382
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• 2022

유기 전구체와 금속 이온, 또는 금속-옥소 클로스터 간의 규칙적 배열을 통한 종의 다양성을 장점으로 하는 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)는 에너지 사용량이 높은 상변화 기반 분리공정을 대체할 수 있는 에너지 효율적인 막 기반 분리 기술의 개발 가능성을 열어주었다. 이에 최근 10년 동안 다결정 MOFs 분리막 합성 기술에서 상당한 진전이 있었지만, 매우 제한된 종류의 MOFs만이 활용되고 있다. 이러한 기술 개발의 정체는 다결정 분리막의 비 선택적인 확산 경로인 결정 사이 결함(intercrystalline defects)에 대한 명확한 해결법이 없기 때문이다. 후처리 성능 제어기술(postsynthetic modifications, PSMs)은 기존 분리막을 플랫폼으로 활용하고 이를 물리적 그리고/혹은 화학적으로 처리함을 통해 분리 특성을 개선 혹은 변경하는 기술을 말한다. PSMs 기술은 특정 분리막을 개발하는 데 있어서 새로운 MOFs를 설계하거나 막 합성 기술을 개발하지 않아도 된다는 장점이 있어서 다결정 MOF 분리막의 다양성을 제공하기 위한 새로 부상하는 전략으로 평가 된다. 본 총설에서는 PSMs 기술을 7개의 세부기술((1) 공유결합법, (2) 결정간 결함 플러깅법, (3) 결정 내부 결함 치유법, (4) 기공내 기능성 소재 함침법, (5) 기공 경화법, (6) 전구체 치환법 및 (7) 비정질화법)로 분류하고, 각 세부기술의 연구 동향 및 도전과제 그리고 향후 연구 방향에 대해 논의하고자 한다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.11-16
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• 2022

금속유기골격체(metal-organic frameworks, MOFs)는 나노사이즈의 기공을 가진 다공성 물질로, 금속이온과 유기리간드의 종류에 따라 기체흡착도 및 기공크기의 조절이 가능하다. 이러한 장점을 이용하여, 기체 포집 및 분리, 그리고 기체센서분야에서 금속유기골격체에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 신속하고, 정량적인 기체 흡탈착 분석을 위해서는, 센서 표면에 균일한 필름 형태의 다양한 MOF 구조체를 형성해야 한다. 본 총설논문에서는 양극산화알루미늄, 산화아연 나노막대, 구리 박막으로부터 직접합성법을 이용하여 각각 MIL-53 (Al), ZIF-8, Cu-BDC와 같은 MOF를 마이크로진동자 센서 표면에 균일하게 합성하는 방법에 대해 정리하였다. 또한, 대표적인 마이크로진동자인 수정진동자미세저울과 마이크로캔틸레버의 작동원리와 금속유기골격체에 기체흡착 시 변하는 신호해석에 대한 내용을 다룬다. 이를 통해, 마이크로진동자 기반 금속유기골격체의 기체 흡탈착 분석에 대한 이해를 높이고자 한다.