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

• 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.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.370-378
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• 2013

본 논고에서는 가스 흡착 분리 산업에서 광범위하게 적용되고 있는 압력순환흡착(pressure swing adsorption, PSA) 기술의 전형적인 흡착조건인 $15{\sim}40^{\circ}C$의 온도와 4~6 bar의 압력에서 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOF)와 제올라이트 이미다졸레이트 골격체(zeolite imidazolate frameworks, ZIF)의 $CO_2$ 흡착성능을 살펴보고 이들이 가지고 있는 장 단점을 분석해보고자 한다. $CO_2$는 $H_2$, CO, $N_2$ 및 $CH_4$와 같은 기체분자들에 비해 큰 분극률을 가지므로 동일한 세공크기라면 흡착제의 비표면적이 클수록 높은 흡착량을 보이며, $CO_2$의 분자크기($3.3{\AA}$)보다 큰 세공으로 이루어진 흡착제라면 상기 흡착조건에서의 $CO_2$ 흡착성능은 세공크기에 크게 영향을 받는다. MOF와 ZIF의 $CO_2$ 흡착성능은 이들의 골격을 이루는 금속과 유기 링커의 종류, 세공크기, 비표면적, 흡착조건(온도와 압력) 등에 따라 달라질 수 있지만, 특히 흡착압력의 영향이 절대적이다. 다시 말하면, $CO_2$의 흡착압력이 비슷할 경우 MOF와 ZIF의 $CO_2$ 흡착량에 미치는 상기 인자들의 영향은 비교적 작다. 15 bar 이상의 $CO_2$ 흡착압력에서 이 흡착제들이 수 십 mmol/g의 흡착성능을 나타낸다고 할지라도, 전형적인 PSA 공정조건에서 이들의 $CO_2$ 흡착성능은 제올라이트, 활성탄과 같은 벤치마크 흡착제들의 성능과 유사하거나 오히려 낮을 뿐만아니라, 이들의 가격은 벤치마크들에 비해 매우 높기 때문에 경제성 확보에 어려움이 있다.

• 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.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.11-16
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• 2019

Ni-benzene-1,3,5-tricarboxylic acid based metal organic frameworks were successfully synthesized by hydrothermal method and thermally treated at various temperature. The electrochemical performance of composites was investigated using cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy. Among all prepared composites, the samples annealed at $250^{\circ}C$ showed the highest capacitance with a low resistance, and high cycle stability. It was possible to obtain the low electrical resistance and high electric conductivity of the electrode by improved microstructure and morphology after the thermal annealing at $250^{\circ}C$. The samples annealed at $250^{\circ}C$ also displayed the maximum specific capacitance with a value of $953Fg^{-1}$ at a current density of $0.66A/g^{-1}$ in 6 M KOH electrolyte. Moreover, a 86.4% of the initial specific capacitance of the composite was maintained after 3,000 times charge-discharge cycle tests. Based on these properties, it can be concluded that the composite could be applied as potential supercapacitor electrode materials.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.32-50
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• 2024

Diabetes mellitus is one of the common chronic diseases, seriously threating to human health. The continuous monitoring of blood glucose concentration can effectively prevent diabetic diseases. The sensing performance of glucose non-enzymatic sensors is mainly determined by working electrode materials. Metal-organic frameworks (MOFs) are recognized as promising candidate for glucose sensor application, due to its large surface areas, ordered porous structure and nearly infinite designability. In this review, the sensing performance, research progress and future challenge of non-enzymatic glucose sensors based on MOF-based materials in recent years are presented. We hope that this review would provide valuable technology guidance for high performance non-enzymatic glucose sensors based on MOFs.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권11호
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• pp.3777-3787
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• 2012

Three kinds of 3D isomorphous and isostructural coordination polymers, namely, $\{[Ln_2(PDA)_3(H_2O)_3]{\cdot}0.25H_2O\}_{\infty}$ (Ln = La(1), Sm(2), and Gd(3)) ($PDA^{2-}$ = pyridine-2,6-dicarboxylate anion) have been synthesized under hydrothermal conditions and characterized by elemental analyses, IR spectroscopy, thermal analyses and single crystal X-ray diffraction. In these MOFs, Ln(III) centers adopt eight-coordinated and nine-coordinated with the $N_1O_7$ and $N_2O_7$ donor sets to construct distorted trianglar dodecahedron geometry and tricapped trigonal prism configurations, respectively. Based on the building block of tetranuclear homometallic $Ln_4C_4O_8$ unit (16-membered ring), 1-3 are connected into highly ordered 2D sheets via O-C-O linkers and further constructed into 3D architectures through hydrogen bonds. Crystallographic parameters suggest that the lanthanide contraction effect exist in these coordination polymers. Luminescent properties of the lanthanide-based MOFs (metal-organic frameworks) have been measured at room temperature, which reveal that they presenting ionselective characters toward certain metals, such as $Mg^{2+}$, $Cd^{2+}$ and $Pb^{2+}$ ions.

• 한국환경과학회지
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• 제30권1호
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• pp.97-108
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• 2021

In the current study, MIL-101(Cr)-SO3H[HCl] as metal-organic frameworks (MOFs) was fabricated via a hydrothermal method. The physicochemical properties of the synthesized material were characterized using XRD, FT-IR, FE-SEM, TEM, and BET surface area analysis. The XRD diffraction pattern of the prepared MIL-101(Cr)-SO3H[HCl] was similar to previously reported patterns of MIL-101(Cr) type materials, indicating successful synthesis of MIL-101(Cr)-SO3H[HCl]. The FT-IR spectrum revealed the molecular structure and functional groups of the synthesized MIL-101(Cr)-SO3H[HCl]. FE-SEM and TEM images indicated the formation of rectangular parallelopiped structures in the prepared MIL-101(Cr)-SO3H[HCl]. Furthermore, the EDS spectrum showed that the synthesized material consisted of the elements of Cr, O, S, and C. The fabricated MIL-101(Cr)-SO3H[HCl] was then employed as an adsorbent for the removal of Sr2+ and Cs+ from aqueous solutions. The adsorption kinetics and adsorption isotherm models were studied in detail. The maximum adsorption capacities of MIL-101(Cr)-SO3H[HCl] for Sr2+ and Cs+ according to pH (3, 5.3~5.8, 10) were 35.05, 43.35, and 79.72 mg/g and 78.58, 74.58, and 169.74 mg/g, respectively. These results demonstrate the potential of the synthesized MOFs, which can be effectively applied as an adsorbent for the removal of Sr2+ and Cs+ ions from aqueous solutions and other diverse applications.

• 센서학회지
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• 제30권6호
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• pp.369-375
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• 2021

In this study, heterogeneous ZnO/CNTF composites were developed to improve the NO₂-sensing response, facilitated by the self-heating property. Highly conductive and mechanically stable CNTFs were prepared by a wet-spinning process assisted by the liquid crystal (LC) behavior of CNTs. Metal-organic frameworks (MOFs) of ZIF-8 were precipitated on the surface of the CNTF (ZIF-8/CNTF) via one-pot synthesis in solution. The subsequent calcination process resulted in the formation of the ZnO/CNTF composites. The calcination temperatures were controlled at 400, 500, and 600 ℃ in an N₂ atmosphere to confirm the evolution of the microstructures and NO₂-sensing properties. Gas sensor characterization was performed at 100 ℃ by applying a DC voltage to induce Joule heating through the CNTF. The results revealed that the ZnO/CNTF composite after calcination at 500 ℃ (ZnO/CNTF-500) exhibited an improved response (R_air/R_gas = 1.086) toward 20 ppm NO₂ as compared to the pristine CNTF (R_air/R_gas = 1.063). Selective NO₂-sensing properties were demonstrated with negligible responses toward interfering gas species such as H₂S, NH₃, CO, and toluene. Our approach for the synthesis of MOF-driven ZnO/CNTF composites can provide a new strategy for the fabrication of wearable gas sensors integrated with textile materials.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.596-602
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• 2023

크롬 기반 금속유기골격체(MIL-101(Cr))를 제조하고 이들을 활용한 유사화학작용제 diisopropyl methyl phosphonate(DIMP) 흡착 실험을 통해 방독면 정화통이나 보호의 충진물질로서 활용 가능성을 평가하였다. MIL-101(Cr)은 조절인자로 아세트산(MIL-101(Cr)-A)과 수산화나트륨(MIL-101(Cr)-N)을 활용하여 각각 제작하였는데, 아세트산을 조절인자로 사용하였을 때 보다 넓은 비표면적과 높은 DIMP 흡착량을 보였다. MIL-101(Cr)-A는 상대습도 90% 환경에서 10일 동안 노출 시 흡착제 무게 대비 약 160%의 수분을 흡수하여 활성탄 등 다른 흡착제와 비교할 때 흡수율이 높았다. MIL-101(Cr)-A를 상대습도 90% 환경에서 일정기간 노출한 시료에 대한 DIMP 흡착량 실험 결과 24시간 이후에는 노출되지 않았을 때 흡착량의 약 40% 수준으로 감소하였으나, 이 흡착량은 상용 방독면 정화통 충진 활성탄과 비교하였을 때 여전히 높은 흡착량으로 추후 방독면 정화통이나 보호의 충진물질로서 활용가능성이 높은 것으로 판단된다.