• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
• /
• pp.84-91
• /
• 2005

수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵실요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 탄소나노튜브의 수소저장 메커니즘을 연구하여 탄소나노튜브의 표면적이 수소저장량을 증가시키는데 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.

• 청정기술
• /
• 제20권2호
• /
• pp.116-122
• /
• 2014

수열합성 또는 후처리 방법을 통해 산 또는 염기능을 나타내는 다양한 종류의 이원기능 금속-유기 구조체 물질을 제조하여 대표적인 방향제 원료 중 하나인 자스민알데하이드(jasminaldehyde)를 합성하기 위한 벤즈알데하이드(benzaldehyde, $C_6H_5CHO$)와 헵탄알(heptanal, $C_6H_{13}CHO$)의 알돌 축합반응의 촉매로 활용하였다. 실험 결과, 산 또는 염기점 모두에서 축합반응이 진행되었으며, 촉매 성능은 기능기의 도입 여부 및 종류와 금속-유기 구조체의 물리적인 특성에 크게 의존하였다. Jasminaldehyde 선택도는 황산 기능기를 도입한 경우에는 금속-유기 골격체의 종류에 상관없이 감소하였으나, 아민 기능기를 도입한 경우에는 금속-유기 골격체의 종류에 따라 상반된 경향을 나타내었다. 평가한 촉매 중 MIL-101의 촉매 성능이 가장 우수하였는데, 이러한 결과는 MIL-101이 알돌 축합반응의 촉매로 작용하기에 충분한 산량과 적당한 산세기를 가지고 있으며, 세공 크기가 넓어 크기가 큰 생성물의 물질이동 측면에서 유리하기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제55권2호
• /
• pp.51-62
• /
• 2022

Metal-organic framework (MOF) is one of the representative porous materials composed of metal ions and organic linkers. In spite of many advantages of the MOFs such as high specific surface area and ease of structure control, drawbacks have become obstacles to the practical use of them with poor electrical conductivity and chemical stability. The ZIF-8, which is consisted of zinc and imidazole linker, is one of the solutions to improve the chemical stability issue. In addition, composites using the ZIF-8 and carbonbased materials are widely used to enhance the electrical conductivity. In this regard, supercapacitor is very attractive field for using the composites, because most of carbon-based materials are porous and conductive. Also, for sensor applications, the ZIF-8 composite is suitable material to meet the requirement in terms of the selectivity and sensitivity. This review summarizes recent progress of the composite materials with the ZIF-8 and the carbon-based materials for the supercapacitors and the chemical sensors. In particular, the composites are classified into ZIF-8-graphene, ZIF-8-carbon nanotube and ZIF-8-other carbon-based material.

• 멤브레인
• /
• 제27권1호
• /
• pp.1-42
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.160.1-160.1
• /
• 2014

Using a density functional theory calculation including van der Waals (vdW) corrections, we report that $H_2$ adsorption in a cubic-crystalline microporous metal-organic framework (MOF-5) leads to volume shrinkage, which is in contrast to the intuition that gas adsorption in a confined system (e.g., pores in a material) increases the internal pressure and then leads to volumetric expansion. This extraordinary phenomenon is closely related to the vdW interactions between MOF and $H_2$ along with the $H_2$-$H_2$ interaction, rather than the Madelung-type electrostatic interaction. At low temperatures, $H_2$ molecules adsorbed in the MOF-5 form highly symmetrical interlinked nanocages that change from a cube-like shape to a sphere-like shape with $H_2$ loading, helping to exert centrosymmetric forces and hydrostatic (volumetric) stresses from the collection of dispersive interactions. The generated internal negative stress is sufficient to overcome the stiffness of the MOF-5 which is a soft material with a low bulk modulus (15.54 GPa).

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제3회(2014년)
• /
• pp.197-209
• /
• 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.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 1부
• /
• pp.200-203
• /
• 2011

A copper-based metal organic framework (MOF) named Cu-BTC, also known as HKUST-1, was synthesized by using a solvothermal method at various synthesis temperature, time and pressure. The obtained samples were characterized with Powder X-ray diffraction (XRD) for phase structure, scanning electron microscopy (SEM) for crystal structure, and nitrogen adsorption-desorption for pore textural structure. The Cu-BTC sample was also studied for $CO_2$ adsorption. The analysis results displayed that the sample synthesized at the condition of temperature: $120^{\circ}C$, synthesis time: 12 hours, pressure: 1 bar exhibited a good crystal structure with uniform size of octahedral particles. The BET data revealed a high surface area of 1741.7 $m^2g^{-1}$ and a pore volume of 0.7137 $cm^3g^{-1}$and exhibiteda maximum $CO_2$ adsorption capacity of 170 mg/g of the sorbent at $25^{\circ}C$.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권3호
• /
• pp.387-391
• /
• 2019

A highly porous Ni@MIL-101catalyst for urea oxidation was synthesized by anchoring Ni into a Cr-based metal-organic framework, MIL-101, particles. The morphology, structure, and composition of as synthesized Ni@MIL-101 catalysts were characterized by X-Ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The electro-catalytic activity of the Ni@MIL-101catalysts towards urea oxidation was investigated using cyclic voltammetry. It was found that the structure of Ni@MIL-101 retained that of the parent MIL-101, featuring a high BET surface area of $916m^2g^{-1}$, and thus excellent electro-catalytic activity for urea oxidation. A $urea/H_2O_2$ fuel cell with Ni@MIL-101 as anode material exhibited an excellent performance with maximum power density of $8.7mWcm^{-2}$ with an open circuit voltage of 0.7 V. Thus, this work shows that the highly porous three-dimensional Ni@MIL-101 catalysts can be used for urea oxidation and as an efficient anode material for urea fuel cells.

• 청정기술
• /
• 제26권4호
• /
• pp.257-262
• /
• 2020

Two-dimensional (2D) metal organic framework (MOF) nanosheets (NSs) have recently gained considerable interest owing to their structural advantages, such as large surface area and exposed active sites. Two different types of 2D MOF NSs have been reported, including inherently layered MOFs and non-layered ones. Although several studies on inherently layered 2D MOFs have been reported, non-layered 2D MOFs have been rarely studied. This may be because the non-layered MOFs have a strong preference to form three-dimensionality intrinsically. Furthermore, the non-layered MOFs are typically synthesized in the presence of the surfactant or modulator, and thus developing facile and clean synthetic routes is highly pursued. In this study, a facile and clean synthetic methodology to grow non-layered 2D cobalt-based zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) NSs is suggested, without using any surfactant and modulator at room temperature. This is achieved by directly converting ultrathin α-Co(OH)2 layered hydroxide salt (LHS) NSs into non-layered 2D ZIF-67 NSs. The comprehensive characterizations were conducted to elucidate the conversion mechanism, structural information, thermal stability, and chemical composition of the non-layered 2D ZIF-67. This facile and clean approach could produce a variety of non-layered 2D MOF NS families to extend potential applications of MOF materials.

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