• Title/Summary/Keyword: 금속 이온

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고품질 금속 이온 첨가 MCM-41 분자체 촉매의 제법, 특성화 및 응용 반응 (Synthesis, Characterizations, and Applications of Metal-Ions Incorporated High Quality MCM-41 Catalysts)

  • 임상윤
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권4호
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    • pp.443-454
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    • 2013
  • 콜로이드 실리카와 가용성 실리카를 이용하여 나트륨이 첨가되지 않은 다양한 금속이온 첨가 MCM-41 촉매를 제조하였다. 전이금속 이온인 $V^{5+}$, $Co^{2+}$$Ni^{2+}$이 MCM-41에 첨가되었을 경우 기공벽 내의 실리콘 이온과 등방치환을 하여 실리카 기공벽 내에서 독립된 단일 활성점을 형성하여 우수한 환원 및 활성 내구성을 보였다. 수소 승온 환원법을 이용하여 Co-MCM-41 촉매의 기공 곡률 반경효과에 대해 검토해 본 결과, 적절한 환원 처리와 기공 크기 및 pH 조절에 따라 코발트 금속입자의 크기를 1nm 이하의 범위에서 조절할 수 있었으며, 이 미세 금속 입자들은 표면 금속이온들과의 결합으로 인해 상당한 고온 안정성이 있음을 발견하였다. 완전 환원 후에도 비정형 실리카의 부분 덮힘으로 인해 금속 입자들의 표면 이동 및 뭉침 현상이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있었다. 이들 촉매의 반응 예로 금속 입자 크기에 민감한 단일층 탄소 나노튜브의 합성을 Co-MCM-41을 이용하여 실시하였고, 금속 입자의 안정성 시험반응으로 Co 및 Ni-MCM-41을 이용한 CO 메탄화 반응, V-MCM-41을 이용한 메탄올 및 메탄의 부분 산화반응 및 기공곡률 반경이 촉매활성에 미치는 영향 등을 살펴보았다.

인체유해 중금속이온의 이온교환 크로마토그라피 (Ion-Exchange Chromatography of Some Toxic Heavy Metal Ions)

  • 이대운;유의경
    • 한국해양학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.33-40
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    • 1975
  • 본 연구의 결과를 간단히 요약하면 다음과 같다. 가. KCl수용액에서의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$(200-400메쉬)에 의한 Hg(II), Cd(II) 및 Zn(II)의 흡착메카니즘은 고농도의 KCl수용액에서는 모두 음이온의 MCl$_{4}$ $^{2-}$ 착이온 형성에 의한 흡착이며, 저농도에서는 착이온 안정도상수가 큰 Hg(II) 는 역시 착이온 형성에 의한 흡착인데 비해 Cd(II)와 Zn(II)의 경우는 농도에 따라 다르다. 한편 D값의 크기순위는 HCl메디움에서의 MCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온의 안정도 상수의 크기순위와 일치한다. 나. KCl-Methonol메디움에서의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$수지에 대한 금속이온의 흡착은 메탄올의 농도증가에 따라 증가되는데, 이것은 메탄올 첨가로 인해 수화현상이 약화되어 착이온 형성이 용이해지기 때문이며 착이온을 잘 형성하는 Hg(II)의 경우는 그 증가율이 크지 않았다. 다. 양이온교환 수지 Dowex50W-X$_{8}$ , $K^{+}$column내에서 KCl-H$_{2}$O 및 KCl-MeOH 용리액에 의한 Zn(II), Cd(II) 및 Hg(II)의 융리메카니즘은 역시 금속이온의 MCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온 형성 및 이온쌍 형성의 차이로 용리되는데 그 부피분배 계수의 크기는 Zn(II)>Cd(II)>Hg(II)이며, MeOH의 농도가 증가하면 더욱 빨리 용리되는데 이는 역시 MeOH첨가에 인한 착이온 및 이온쌍 형성이 증대되기 때문이다. 라. MCl(M:K$^{+}$, $Na^{+}$, NH$_{4}$$^{+}$ 및 H$^{+}$) 수용액 메디움에서의 Cd(II), Mg(II) 및 Zn(II)의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$ 수지에 대한 흡착은 역시 어떤 메디움에서도 Cd(II) 흡착이 제일 크며, 다음이 Zn(II) 이고 착이온을 형성않는 Mg(II)이 제일 작았다. 한편 메디움 종류별 D값의 크기순위는 H$^{+}$>K$^{+}$> $Na^{+}$>NH$_{4}$$^{+}$이였다. 메디움의 종류에 따라 D값의 차이가 나는 것은 금속이온의 착이온 형성과 금속이온의 용액내에서의 이온종의 상태와 관련이 있다고 생각된다. 마. MCl(M:K$^{+}$, $Na^{+}$, NH$_{4}$$^{+}$ 및 H$^{+}$)과 MNO$_{3}$ 용리액에 의한 Cd(II), Mg(II) 및 Zn(II)의 용리는 예상한 바와 같이 MCl에서 작은 Dv 값을 갖는데, 이것은 CdCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온을 형성하거나 ZnCl$_{4}$$^{2-}$ , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이온의 흡착실험은 특히 해수중의 금속이온의 회수연구에도 그 활용이 가능하리라고 믿는다.

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새로운 트리아자크라운 이온교환체의 합성과 그의 이온교환 특성 (Synthesis of New Triazacrown Ion Exchanger and Its Ion Exchange Characteristics)

  • 김동원;정용순;김창석;최기영;이용일;홍춘표
    • 대한화학회지
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    • 제39권5호
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    • pp.371-378
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    • 1995
  • 트리아자크라운 화합물, 1,7-dioxa-4,10,13-triazacyclopentadecane trihydrobromide $salt(Na_3O_2-3HBr)$를 합성하였다. 그리고 이 화합물을 Merrifield peptide resin에 결합시켜 새로운 이온교환체를 만들었다. 이 새로운 이온교환체의 이온교환용량은 3.2 meq/g이었다. 그리고 이 이온교환체에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 분포계수를, 여러 농도의 염산 용액 중에서 측정하였다. 또한 여러 염산 농도하에서의 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 이온교환작용을 논의하였다.

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(Polystyrene-divinylbenzene)-thiazolylazo형 킬레이트 수지에 의한 Zr(IV) 및 Th(IV)의 선택적인 분리(I) (Selective Separation of Zr(IV) and Th(IV) by (polystyrene-divinylbenzene)-thiazolylazo Chelating Resins(I))

  • 이원;육진경;이시은;이창헌
    • 분석과학
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    • 제13권3호
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    • pp.323-331
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    • 2000
  • 표면적과 다공성이 큰 Amberlite XAD-16 수지와 2-(2-thiazolylazo)-p-cresol(TAC) 및 4-(2-thiazolylazo)-orcinol(TAO)를 작용기로 하여 합성한 두가지 킬레이트수지인 XAD-16-TAC 및 XAD-16-TAO를 이용하여 Th(IV), U(VI) 및 Zr(IV)의 흡착특성을 뱃치법으로 조사하였다. 혼합 금속 이온 용액의 pH를 2-6으로 조절하고 24시간 진탕시킨 결과 최적 흡착 pH가 5-6범위이었으며, 가리움제로 NTA, CDTA 및 $NH_4F$를 택하여 혼합 금속 이온의 가리움효과를 조사한 결과 XAD-16-TAC 킬레이트 수지에서 혼합 금속 중 Zr(IV) 이온을, 그리고 XAD-16-TAO 수지로 Th(IV)이온을 분리하는데 $NH_4F$의 효과가 가장 우수한것으로 나타났다. 한편, $HNO_3$를 탈착제로 사용하여 농도를 0.1-2M로 변화시켜 금속이온의 탈착율을 조사한 결과 두가지 킬레이트 수지는 비슷한 경향을 나타내어 2 M에서는 Zr(IV)이온을 제외한 금속이온이 100% 탈착되었다. 그리고 Zr(IV), Th(IV) 및 U(VI)의 혼합금속용액에서 XAD-16-TAC 수지는 Zr(IV)을, XAD-16-TAO 수지는 Th(IV)을 선택적으로 분리할 수 있었다.

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저에너지 충돌 탄뎀 질량분석법을 이용한 올리고당의 연결부위 연구: 금속양이온의 첨가가 미치는 영향 (Linkage Positions of Oligosaccharides by Low Energy Collision Tandem Mass Spectrometry: Effect of the Addition of Metal Cations)

  • 육은순
    • 대한화학회지
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    • 제40권8호
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    • pp.557-564
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    • 1996
  • 각기 다른 양이온$(Na^+, Li^+, K^+, NH_4^+)$을 구조이성질체인 일련의 합성 올리고당에 첨가함으로써, 양이온의 결합정도가 올리고당의 연결위치에 따라 달라지리라는 것을 FAB CAD MS/MS(Fast Atom Bombardment Collision Activated Dissociation Mass Spectrometry/ Mass Spectrometry)를 이용하여 안정성 측면에서 연구하였다. 알카리 양이온화된(cationized) 올리고당들은 양성자화(protonated)된 형태보다 더 큰 안정성을 나타내어 -40 eV의 충돌 에너지 수중에서 연결부위와 작용기들이 분절된 스펙트럼형태를 보인 반면, 양성자화된 올리고당은 -10 eV에서 에서 같은 정도의 분절을 보였다. 첨가된 양이온 중, 칼륨 양이온이 첨가된 올리고당이 다른 것에 비해 안정화되어 triple quadrupole기종의 허용에너지 조건하에서는 분절이온을 생성하지 않는다. 다른 양이온화된 올리고당들은 충돌기체인 argon의 압력이 0.8mTorr 상태에서 양이온의 종류에 따라$Nap^+>Li^+>NH_4^+$순으로 안정성을 나타내었다. 올리고당과 결합하는 금속양이온들은 질소를 포함하고 있는 아미노당에 위치하며, 이는 아미노당을 포함하는 분절이온마다 각 양이온에 해당하는 만큼의 질량이 이동된 분절피크들이 나타나는 것으로 설명 가능하다. 또한 양이온화된 것이 양성자화된 것보다 더 큰 안정성을 지니는 이유는 금속 양이온과 아미노당의 N-acetyl 작용기 및 fucose의 산소 사이에 크라운에테르 형태의 결합을 형성하는 것으로 설명할 수 있다. 이 때 참여한 금속 양이온의 크기 및 연결위치-이성질 부분의 구조적 형태에 따라 결합정도의 차이를 보여 각기 다른 분절스펙트럼의 형태를 나타내며 안정성면에서도 1-6>1-4>1-3 연결위치의 순으로 나타났다.

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새로운 HDBPDA와 Dowex 이온교환수지의 이온교환 특성 (Ion Exchange Characteristics of Novel HDBPDA and Dowex Ion Exchange Resins)

  • 김동원;김창석;최기영;전영신;정영규;윤여학;홍춘표
    • 분석과학
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    • 제6권5호
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    • pp.463-469
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    • 1993
  • 새로운 HDBPDA 이온교환수지, {(4, 5) : (13, 14)-Dibenzo-6, 9, 12-trioxa-3, 15, 21, -triazabicyclo [15. 3. 1]heneicosa-(1, 17, 19)(18, 20, 21) triene ion exchange resin : HDBPDA ion exchange resin}의 이온교환용량은 3.8meq/g이었다. 그리고 HDBPDA와 강산성 양이온교환수지인 Dowex 50W-X8(200-400mesh)에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온의 분포계수를, 물과 여러 농도의 염산 용액 중에서 측정하였다. HDBPDA 이온교환수지에 대한 금속 이온들의 분포계수는 염산 농도의 영향을 크게 받지 않았으나, 일반적으로 염산의 농도가 감소할수록 점진적으로 약간 증가하는 경향을 보였다. 그리고 물 속에서의 분포계수가 가장 컸다. Dowex 50W-X8에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 분포계수는 염산 농도의 감소에 따라 증가하였으며, 특히 알칼리 토금속 이온들의 분포계수가 알칼리 금속 이온들에 비하여 훨씬 더 급격하게 증가하였다. HDBPDA 이온교환수지에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속이온들의 분포계수는, 염산 농도에 대하여 직선적으로 변화하였으며, 그 기울기, d log Kd/d log $M_{HCl}$은 약-0.2였다. 그러나 Dowex 50W-X8에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 경우, 보통의 염산 농도하에서 그 기울기는 각각 약 -1 및 -2였다. 그러나 매우 묽은 염산 농도하에서는 분포계수와 염산 농도 사이의 직선 관계는 성립하지 않았으며, 그 기울기는 위의 값으로부터 벗어났다.

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Oxime 화합물을 침윤시킨 Amberlite XAD 수지에 의한 금속이온의 흡착 및 회수에 관한 연구 (A Study on the Adsorption and Recovery of Metal Ions by Amberlite XAD Resins Impregnated with Oxime Compounds)

  • 이대운;음철헌;김영희;유의경
    • 대한화학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.397-405
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    • 1985
  • 금속킬레이트제로써 잘 알려진 몇가지 oxime 화합물들의 Amberlite XAD 수지들에 대한 흡착성을 분포계수값을 측정함으로써 상호 비교해 본 결과 킬레이트제로서는 분포계수값이 비교적 큰 salicylaldoxime (SAO)과 ${\alpha}$-benzoinoxime(${\alpha}$-BzO) 그리고 수지로서는 XAD-4 수지가 적합함을 알았다. SAO과 ${\alpha}$-BzO를 XAD-4 수지에 각각 침윤시킨 SAO-XAD-4 및 ${\alpha}$-BzO-XAD-4 침윤수지의 그 특성을 조사하였다. SAO와 ${\alpha}$-BzO의 XAD-4 수지에 대한 최적 흡착조건은 30% 메탄올, pH 1∼8(SAO) 및 pH 1~9 (${\alpha}$-BzO)였다. SAO 및 ${\alpha}$-BzO의 XAD-4 수지에 대한 흡착은 온도가 증가함에 따라 감소하였으며, 그 흡착메카니즘은 흡착엔탈피(-${\Delta}$H)를 구해본 결과 4.99 ~ 6.66 (Kcal/mol)인 것으로 보아 쌍극자-쌍극자 인력에 상응하는 분자 흡착임을 알 수 있었다. 한편 금속이온을 흡착시키는 매질용액과 흡착된 금속이온을 회수하는 염산수용액에서 침윤수지의 안정성을 조사한 결과, 전자는 pH 5∼10에서, 후자는 0.1~5M 염산수용액에서 비교적 큰 안정성을 보였다. 두 침윤수지에 의한 Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II)등의 금속이온의 흡착몰비는 대략 1;2(금속이온:킬레이트제)이었으며 흡착된 금속이온은 3M-HCl 수용액 또는 3M-HCl/50%-MeOH 용리액으로 정량적으로 회수가 가능하였다.

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1,3-bisdicyanovinylindane 색소를 이용한 선택적 $Hg^{2+}$ 감지 특성

  • Kim, Su-Ho;Kim, Young-Sung;Kim, Sung-Hoon;Son, Young-A
    • 한국염색가공학회:학술대회논문집
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    • 한국염색가공학회 2009년도 제41차 학술발표회
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    • pp.19-20
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    • 2009
  • 최근 화학, 물리, 생명과학, 전기, 전자등의 다양한 분야에 활발하게 연구가 이루어지고 있는 초분자 화학은 선택적 분자인지를 위한 효율적인 골격구조와 나아가 다양한 계에 응용할 수 있다. 초분자 화학의 분자인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 비공유 결합성 상호작용에 의하여 이루어지는 초분자 화학의 분자 인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 이는 공유결합을 이용하는 분자화학과는 차별화 된 것이다. 수용체는 간단한 구조의 화합물 및 금속 이온들과 같은 기질과 가역적으로 상호 작용할 수 있는 착물을 형성한다. 최근들어 급격한 산업화가 진행되어 환경문제가 심각하게 대두 되어져 왔고, 그 중에서 특히 수은이나 카드뮴에 의한 질병, 납에 의한 중독 등 중금속에 의한 오염이 크게 나타남에도 불구하고, 현재 그러한 중금속을 검출함에 있어 많은 비용과 시간이 드는 문제점이 있다. 또한 우리에게 이로운 금속은 효율적 분석을 통해 환경계와 의료계에 많은 도움을 줄 것으로 사례되므로 화학센서 기술의 개발은 절실히 요구되어지고 있다. 이에 새로운 1,3-bisdicyanovinylindane 을 통해 $Hg^{2+}$ 금속의 감지 여부 알아보고, 그 특성을 파악하고자 한다. 1,3-indandion (2.18g, 14.9mmol), malononitrile (2.95g, 44.7mmol), ethanol 50ml를 20분간 상온에서 용해시킨다. 후에 sodium trihydrate acetate(3.05g)을 첨가한 후 5시간 동안 환류반응 시킨다. 이 과정에서 얻어진 용액을 필터과정을 통하여 에서 합성 반응 중에 생성된 불순물(1,3-dicyanovinylindane-1-one, monocondensation)을 제거한다. 필터과정을 통해 걸러진 미 반응 물질을 제�G 용반응욕액을 증류수(100ml)를 이용하여 희석시키고 난 후 염산을 이용, 산성화 시켜 고체 생성물을 얻어낸다. 이렇게 생성된 고체 생성물은 다시 필터 및 건조를 통하여 회색의 고체 화합물을 얻어낸다. 1,3-bisdicyanovinylindane과 금속이온에 대한 감응도를 확인하기 위하여 metanol/water(1:2)을 용매로 하여 금속이온의 농도를 변화시켜 발색특성을 살펴보았다. 본 색소화합물과 Hg2+에 대한 UV 흡광도 변화 적정결과와 그 화합물의 상태 살펴본 결과 금속이온이 0.2ml씩 더 참가되면서 색의 변화를 뚜렷하게 나타내었다. 반면 그 밖에 이온($Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$, $Zn^2$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$)은 UV 흡광도 변화가 적거나 변화 자체가 없었다. 하지만 과량의 $Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$는 색상 변화를 나타내었으며,이와 같은 흡광도 변화는 금속에 따라 약간의 차이가 있지만, 420nm를 등흡수점으로 하여, 580nm의 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기는 감소하는 반면 400nm 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기가 증가하였다. 1,3-bisdicyanovinylindane 화합물은 다양한 생물계 및 환경계에서 요구되는 micro mol에서 milli mol 농도 영역의 $Hg^{2+}$ 이온의 선택적이고 민감한 검출과 정량적인 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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다중 금속 착화합물의 이론적 계산

  • 김창규;손문기;신석민
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제3회(2014년)
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    • pp.197-209
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    • 2014
  • 환경 오염에 대한 우려의 목소리가 높아지면서 Green chemistry 분야가 각광을 받고 있다. 이 분야에서는 환경에 영향을 적게 미치기 위한 방법의 일환으로 촉매를 연구하며, 그 촉매는 착화합물인 경우가 많다. 그러나 착화합물 내에서 리간드와 금속 이온간의 결합은 예측하기 어렵다. 이는 전형금속보다는 전이금속에서 더욱 심하며, 그 중 한 예로 전이금속에서는 여러 개의 금속 이온이 서로 직접적으로 결합한 채 리간드와 결합하는 착화합물이 발견되기도 한다. 다중 금속 착화합물(Multimetal Complex)로 부르는 이러한 구조는 특유의 복잡함 때문에 잘 알려져 있지 않음에도 불구하고 착화합물의 물리적, 화학적 성질에 직접적으로 영향을 주기에 촉매나 센서, 특히 이를 이용하여 구조체를 만드는 MOF(Metal-Organic Framework) 분야에서는 꼭 알고 있어야 하는 사항이다. 이 연구에서는 GAMESS로 density functional theory (B3LYP functional)를 이용한 양자계산을 수행하여 그 중 가장 간단한 구조인 Dimetal Complex, 그 중에서도 MOF 내에서 많이 발견되는 수차 형태(Paddle wheel) 착화합물에 대해서 다루었다. Cu를 기준으로 그와 비슷한 주기나 족에 있는 Ru, Ag, Zn 등의 금속으로 만든 Paddle wheel 구조의 에너지를 비교하여 Cu가 다른 금속에 비해 이 구조를 안정하게 형성할 수 있는 이유를 알아보았다. 더 나아가 이 구조가 MOF의 형성과 성질에 어떠한 연관성이 있는지 분석함으로써 어떠한 조건이 MOF의 성질을 극대화시킬 수 있는지도 알아보았다.

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