• 공업화학
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• 제33권4호
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• pp.402-407
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• 2022

실험계획법을 이용하여 MOF-5 합성공정의 최적화에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 전구체의 농도를 최적화 하기 위하여 혼합물 설계법을 이용하였다. 합성에 사용되는 세 가지 전구체인 terephthalic acid, zinc acetate dihydrate, N,N-dimethylformamide의 농도비를 extreme vertices design methods로 최적화 하였다. MOF-5 합성을 위한 최적의 농도는 1 mol : 2.7 mol : 40 mol로 예측되었다. 이후, 온도, 시간 및 교반 속도와 같은 합성 반응 조건이 합성에 미치는 영향을 분석하기 위해 다단계 요인 설계법을 사용하였다. 수행된 통계 분석에 따라 교반 속도는 후속 연구에서 제외되었다. 합성시간과 온도를 고려한 합성 공정 최적화는 중앙 조성 설계법을 이용하였다. 13번의 합성 실험을 통해 도출된 2차 모델 방정식을 이용하여 결과를 추정하였다. 설계에 사용된 모델에 의하면 119 ℃ 및 10.4 h 조건에서 합성된 MOF-5가 최대의 결정화도를 가지는 것으로 예측되었다.

• Carbon letters
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• 제10권1호
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• pp.19-22
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• 2009

In this work, the hydrogen storage behaviors of carbon nanotubes (CNTs)/metal-organic frameworks-5 (MOF-5) hybrid composites (CNTs/MOF-5) were studied. Hydrothermal synthesis of MOF-5 was conducted by conventional convection heating using 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. Morphological characteristics and average size of the CNTs/MOF-5 were also obtained using a scanning electron microscopy (SEM). The pore structure and specific surface area of the CNTs/MOF-5 were analyzed by N2/77 K adsorption isotherms. The capacity of hydrogen storage of the CNTs/MOF-5 was investigated at 298 K/100 bar. As a result, the CNTs/MOF-5 had crystalline structures which were formed by hybrid synthesis process. It was noted that the CNTs/MOF-5 can be potentially encouraging materials for hydrogen adsorption and storage applications at room temperature.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.322-327
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• 2023

A design of experiments was evaluated in optimizing MOF-5 synthesis for acetylene adsorption. At first, mixture design was used to optimize precursor concentration, terephthalic acid, zinc acetate dihydrate and N,N-dimethylformamide. More specifically, 13 conditions with various molar ratios were designed by extreme vertices design method. After preparing the samples, XRD, N₂ physisorption and SEM analysis were performed for their characterization. Moreover, acetylene adsorption experiments were carried out over the samples under identical conditions. The optimal precursor composition for MOF-5 synthesis was predicted on a molar basis as follows: terephthalic acid : acetate dihydrate : dimethylformamide = 0.1 : 0.4 : 0.5. Thereafter, multi-level factorial design was designated to investigate the effect of synthesis reaction conditions such as temperature, time and stirring speed. By the statistical analysis of 18 samples designed, 4 reaction parameters were determined for additional adsorption experiments. Therefore, MOF-5 prepared under the synthesis time and temperature of 100 ℃ and 12 h, respectively, showed the maximum adsorption capacity of 15.1 mmol/g.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.615-619
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• 2019

통계학적 실험계획법을 이용하여 다공성 구조체인 MOF-235 합성 공정 최적화를 수행하였다. 합성에 사용되는 주성분인 terephthalic acid (TPA), Iron (III) chloride hexahydrate, N,N-dimethylformamide (DMF) 및 ethanol의 농도가 MOF-235의 결정구조를 형성하는데 중요한 요소가 되었다. 다양한 농도의 4가지 성분을 이용하여 MOF-235를 합성한 후 XRD를 이용하여 결정도를 측정하였다. 16가지 실험조건을 통해 합성한 MOF-235의 결정도 결과를 통계학적 해석을 통해 주성분의 조성이 입자의 합성에 미치는 영향을 분석하였다. F 검정법을 이용한 분산분석에서 에탄올의 농도가 입자의 결정도에 가장 큰 영향을 미치고 TPA가 가장 영향력이 작은 것으로 분석되었다. 결정도를 예측할 수 있는 회귀모델을 도출하였고 2가지 합성변수에 대한 예측결과를 등고선도를 이용하여 제시하였다. 마지막으로 혼합물법을 이용하여 3가지 합성인자가 미치는 결정도를 예측하여 제시하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권10호
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• pp.1523-1524
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• 2006

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 1부
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• pp.357-360
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• 2011

A new copper adenine MOF (Bio-MOF) was synthesized by hydrothermal procedure and explored for its low temperature $CO_2$ adsorption. In this adenine a DNA nucleotide was used as a ligand for Cu in DMF solution at $130^{\circ}C$. The synthesized Bio MOF was characterized by XRD, SEM, EDS, TG and BE Tresults. The material possesses high surface area (716.08 $m^2g^{-1}$) with mono dispersed particles of about 2.126 nm. The maximum $CO_2$ adsorption capacity is 5wt% at $50^{\circ}C$, which is regenerable at $100^{\circ}C$ which is very low when compared to other metal organic frame work studied. This study proves that the synthesized material is also be a choice materials for low temperature $CO_2$adsorption.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.258-266
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• 2020

CO₂로부터 5원환 탄산염의 합성은 지구 온난화를 문제를 해결하고 정밀한 화학 물질을 생산하는 유망한 방법 중 하나이다. 본 총설에서는 CO₂와 에폭시 화합물로부터 5원환 탄산염 합성을 위한 다공성 결정 물질인 metal-organic framework (MOF)의 촉매로써 적용 가능성에 대해 검토하였다. CO₂와 에폭시 화합물의 부가 반응에 대하여 MOF의 구조적 기능과 그에 따른 불균일계 촉매로써의 활성을 조사하였다. 그 결과, 5원환 탄산염 합성에서 MOF 촉매의 산점(acidic site)과 친핵체(nucleophile)의 상승효과(synergistic effect)에 의하여 반응성이 높아지는 것을 확인하였다. 또한 CO₂의 부가반응에서 설계된 MOF의 구조에 대한 영향과 반응메커니즘을 조사하여 제시하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.225-230
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• 2022

p-XBP4 (N,N'-p-phenylenedimethylenbis(pyridin-4-one)), Cs₃[W(CN)₈]와 Tb(NO₃)₃·6H₂O를 사용하여 2차원의 이중 상호 침투 구조를 갖는 새로운 Tb-MOF인 [Tb(p-XBP4)_2.5(H₂O)₂]·W(CN)₈를 합성하였다. 단결정 X선 회절 분석법으로 얻어진 구조 정보를 통해 Tb-MOF는 이중 상호 침투된 독특한 2차원 구조임을 확인하였다. 또한, 적외선 분광 분석법, 단결정 및 분말 X-선 회절 분석법을 활용하여 추가적인 특성 분석을 수행하였다. Tb-MOF가 갖는 자성 특성과 분자 자석으로서의 거동 가능성을 조사하기 위해, 직류 자화율 및 교류 자화율을 측정하고 이를 분석하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권12호
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• pp.2921-2926
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• 2009

Cu-BTC[$Cu_3(BTC)_2(H_2O)_3$, BTC = 1,3,5-benzenetricarboxylate], one of the most well-known metal-organic framework materials (MOF), has been synthesized under atmospheric pressure and room temperature by using ultrasound. The Cu-BTC can be obtained in 1 min in the presence of DMF (N,N-dimethylformamide), suggesting the possibility of continuous production of Cu-BTC. Moreover, the surface area and pore volume show that the concentration of DMF is important for the synthesis of Cu-BTC having high porosity. The morphology and phase also depend on the concentration of DMF : Cu-BTC cannot be obtained at room temperature in the absence of DMF and aggregated Cu-BTC (with low surface area) is produced in the presence of high concentration of DMF. It seems that the deprotonation of benzenetricarboxylic acid by base (such as DMF) is inevitable for the room temperature syntheses.

• 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.