• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.229-236
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• 2021

금속 유기 골격체는 최근 20년간 센서, 촉매, 에너지 저장과 같은 많은 응용분야에서 관심을 받아온 물질이다. 이 물질을 합성하기 위해 수열 합성, 유기용매열과 같은 합성법이 제시되어 왔으나, 그 공정이 복잡하면서 고비용·장시간이 소요된다는 문제점이 제기되어 왔다. 이를 해결하기 위한 전기화학적 합성법이 새롭게 제시되었는데, 간단한 준비절차와 특정한 온도·압력 조건 없이 합성할 수 있어 기존 합성법의 단점을 보완한다는 특징이 있다. 이에 본 총설논문에서는 전기화학적으로 합성 가능한 금속 유기 골격체의 종류와 전기화학적 합성 메커니즘을 다루고 있다. 전기화학적 합성법을 통해 형성된 금속 유기 골격체를 적용한 응용분야 연구동향을 정리하였다.

• 멤브레인
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• 제27권1호
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• pp.1-42
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• 2017

금속유기구조체(metal-organic framework)는 유기물와 무기물로 구성된 나노다공성 결정물질로서 일정한 세공 구조를 가지고 있다. 합성시 유기 리간드의 다양한 선택이 가능함으로 인해 다양한 세공 사이즈와 물리적/화학적 성질들을 나타내는 금속유기구조체가 가능하다. 이러한 특성들로 인해 다공성 금속유기구조체는 새로운 기체분리용 막 재료로 각광받고 있다. 그러나 고품질의 다결정 금속유기구조체막을 재조하는 것은 상당히 어려운 일인데, 이것은 지지체 표면에 금속유기구조체 결정을 자라게 하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 지난 이십여 년 동안 마이크로 전자파를 이용한 물질 합성에 대한 연구가 상당히 진행되었는데 특히 마이크로 전자파를 이용하면 전통적인 합성법에 비해 금속유기구조체 분리막을 제조하는 과정에서의 어려움들을 극복할 수 있다. 마이크로 전자파를 이용한 다결정 분리막 제조 공정은 단시간 합성, 복잡한 구조체 합성 및 나노 결정체 합성 등의 장점이 있다. 본 총설에서는 금속유기구조체 분리막 제조 및 기체 분리에 관한 최근 연구성과들을 살펴보고 특히 마이크로 전자파를 이용한 분리막 제조 공정을 중심으로 정리한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권8호
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• pp.2705-2710
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• 2011

Four MOFs functionalized with 1-Me, 1-Pr, 1-Ph, and 1-$PhCF_3$ were prepared through post-synthetic modifications of a metal-organic framework (MOF), UMCM-1-$NH_2$ (1) with acetic, butyric, benzoic, and 4-(trifluoromethyl)benzoic anhydrides, respectively. Methane adsorption measurements between 253 and 298 K at pressures up to 1 bar indicated that both 1-Ph and 1-$PhCF_3$ adsorbed more $CH_4$ than the parent MOF, 1. All the functionalized MOFs adsorbed more $CO_2$ than 1 under conditions similar to the $CH_4$ test. The introduction of functional groups promoted adsorption of both $CH_4$ and $CO_2$ despite significantly reducing Brunauer-Emmet-Teller (BET) surface area: 4170 (1), 3550 (1-Me), 2900 (1-Pr), 3680 (1-Ph), and 3520 $m^2/g$ (1-$PhCF_3$). Electron-withdrawing aromatic groups (1-Ph, 1-$PhCF_3$) more effectively enhanced $CO_2$ adsorption than electron-donating alkyl groups (1-Me, 1-Pr). In particular, 1-Ph adsorbed 23% more $CO_2$ at 298 K and 50% more at 253 K than 1.

• 센서학회지
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• 제32권3호
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• pp.147-153
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• 2023

Metal-organic frameworks (MOFs) of cobalt gallate were synthesized and deposited on gold electrodes using self-assembly monolayers (SAMs) and hydrothermal processing. These MOF films exhibit strong adsorption capabilities for gaseous particulates, and the use of SAMs allows the synthesis and deposition processes to be completed in a single step. When cobalt gallate is mixed with SAMs, a coordination bond is formed between the cobalt ion and the carboxylate or hydroxyl groups of the SAMs, particularly under hydrothermal conditions. Additionally, the quartz crystal microbalance (QCM) gas sensor accurately measures the number of particulates adsorbed on the MOF films in real-time. Thus, the QCM gas sensor is a valuable tool for quantitatively measuring gases, such as SO₂, NO₂, and CO₂. Furthermore, the QCM MOF film gas sensor was more effective for gas adsorption than the MOF particles alone and allowed the accurate modeling of gas adsorption. Moreover, the QCM MOF films accurately detect the adsorption-desorption mechanisms of SO₂ and NO₂, which exist as gaseous particulate matter, at specific gas concentrations.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.51-54
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• 2015

The mesoporous metal organic framework structure of Ni-BTC was successfully synthesized in a low temperature and short operation time via hydrothermal synthesis process. Such operational route virtuously consumed less electrical and thermal energy. It proved time saving along with acceptable product yield (38%). The product was characterized through FESEM, FT-IR, XRD and $N_2$ gas adsorption measurement. Hightemperature stability of synthesized MOF was gauged by diffraction indexing of XRD patterns of as synthesized and heat treated samples of MOFs. The mathematically calculated particle size of Ni-BTC was found to be 42nm.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.55-58
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• 2015

The mesoporous metal organic framework structure Fe-BTC was successfully synthesized by hydrothermal process with noticeable yield. The synthesis operation was conducted at intermediate temperature and for shortened operation time as compared to conventional procedures. This process approach with reduced operating temperature and shortened operation time may open an opportunity window towards process economy with reduction in energy consumption. A simple mathematical approach of diffraction indexing using X-ray diffraction patterns of synthesized powder was employed to confirm its crystalline nature and to investigate its high temperature stability. The crystallite size was calculated by using Debye-Scherrer equation.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제18권4호
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• pp.376-386
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• 2015

MOFs(Metal-Organic Frameworks) are new kinds of materials comprised of metal ions and functional organic ligands, and have large pores in its rigid structures which give the materials various functionalities, including gas absorption, separation, drug delivery etc. Recently photoluminescence properties of MOFs and possibilities of its application to high explosive sensing technologies are drawing attentions from scientists and engineers, because these methods are simple, cheap and easy to perform detection operations. In this article the author reviews the mechanisms of photoluminescence of MOFs, the detection methods of high explosives using MOFs and recent research progresses based on the papers published mainly during last 10 years.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.373-384
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• 2015

지난 수십 년 동안, 고분자막은 기체 분리 분야에서 큰 역할을 해왔다. 온실가스의 주범인 이산화탄소를 분리하기 위해서는 더 높은 투과선택도와 장수명 및 대면적 등을 요구한다. 하지만 기존 고분자 분리막들은 투과도와 선택도의 역상관 관계 특징을 지니고 있으며, 무기물질은 투과성능이 우수하지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 최근 많은 연구가 진행되어온 혼합 매질 분리막은 고분자와 무기물질의 이점들을 혼합하여 기체 분리막의 차세대로서 큰 이목을 이끌고 있다. 혼합 매질 분리막은 대칭적인 구조 또는 비대칭적인 구조를 가지고 있으며, 투과량을 증가시키기 위해서는 비대칭적인 구조가 바람직하다. 혼합 매질 분리막에서 가장 중요한 변수로는 무기입자의 균일한 분산과 무기물과 고분자 사이의 좋은 계면을 형성하는 것이다. 최근에 새로운 분류의 다공성 결정성 물질인 금속 유기 구조체(MOF)는 이산화탄소 분리용 소재로써 많은 관심을 끌고 있다. MOF의 한 종류 중, zeolitic imidazolate frameworks (ZIF)는 가장 흔하게 사용되는 무기입자이며 이는 입자의 크기를 작게 만들 수 있으며, $CO_2$를 분리하기에 적절한 기공의 크기를 가지고 있기 때문이다. 이 밖에 혼합 매질 분리막에 사용되는 특정 물질들을 적용하기 위해서는 선택도와 크기, 호환성, 안정성 등을 동시에 최적화시켜야 한다. 이와 같이 본 총설에서는, 혼합 매질 분리막에 관련된 주요 연구내용과 이러한 연구를 수행하는 대표적인 전략들을 소개하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.108-118
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• 2004

To find out rational design and synthetic strategies toward efficient hydrogen storage materials, molecular modeling and quantum mechanical studies have been carried out on the MOFs(Metal-Organic Frameworks) having various organic linkers and nanocube frameworks. The calculation results about the free volume ratio, surface area, and electron density variation of the frameworks indicated that the capacity of the hydrogen storage of MOFs was largely dependent on the specific surface area and electron localization around benzene ring rather than the free volume of MOFs. The prediction of the modeling study could be supported by the hydrogen adsorption experiments using IRMOF-1 and -3, which showed more enhanced hydrogen storage capacities of IRMOF-3 compared with the IRMOF-1's at both experimental conditions, 77K, ∠ $H_2$ 1 atm and ambient temperature, ∠ $H_2$ 35 atm.

• 공업화학
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• 제33권4호
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• pp.352-366
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• 2022

Nuclear power plant operations for electricity generation, rare-earth mining, nuclear medical research, and nuclear weapons reprocessing considerably increase radioactive waste, necessitating massive efforts to eradicate radioactive waste from aquatic environments. Cobalt (⁵⁸Co) and strontium (⁹⁰Sr) radioactive elements have been extensively employed in energy generation, nuclear weapon testing, and the manufacture of healthcare products. The erroneous discharge of these elements as pollutants into the aquatic system, radiation emissions, and long-term disposal is extremely detrimental to humans and aquatic biota. Numerous methods for treating radioactive waste-contaminated water have emerged, among which the adsorption process has been promoted for its efficacy in eliminating radioactive waste from aquatic habitats. The current review discusses the adsorptive removal of radioactive waste from aqueous solutions using low-cost adsorbents, such as graphene oxide, metal-organic frameworks, and inorganic metal oxides, as well as their composites. The chemical modification of adsorbents to increase their removal efficiency is also discussed. Finally, the current state of ⁵⁸Co and ⁹⁰Sr removal performances is summarized and the efficiencies of various adsorbents are compared.