초록 ▼

본 연구기관에서는 MOF, 제올라이트, 메조세공 실리카, 카본질 등 다공성 흡착제 물질을 이용하여 상온 상압~고압 조건에서 이산화탄소 저장/흡착능을 평가하였으며, 합성 및 기초 물성평가에 관련하여 합성방법, 표면개질, 성능개선에 대한 아래 항목들의 포괄적인 연구결과를 얻었다.
● MOF의 합성방법 연구 (초음파 합성법, 마이크로파 합성법)
● MOF의 open metal site를 이용한 $CO_{2} $ 흡착 특성 연구
● 메조세공 실리카, 알루미나, 카본의 합성 및 아민계 화학종을 이용한 기능

본 연구기관에서는 MOF, 제올라이트, 메조세공 실리카, 카본질 등 다공성 흡착제 물질을 이용하여 상온 상압~고압 조건에서 이산화탄소 저장/흡착능을 평가하였으며, 합성 및 기초 물성평가에 관련하여 합성방법, 표면개질, 성능개선에 대한 아래 항목들의 포괄적인 연구결과를 얻었다.
● MOF의 합성방법 연구 (초음파 합성법, 마이크로파 합성법)
● MOF의 open metal site를 이용한 $CO_{2} $ 흡착 특성 연구
● 메조세공 실리카, 알루미나, 카본의 합성 및 아민계 화학종을 이용한 기능화
● 제올라이트 합성 및 표면개질을 이용한 성능 개선
● 합성한 시료 및 상용물질의 $CO_{2} $ 고압저장능력 평가
● 합성한 시료 및 상용물질의 $CO_{2} $ 상압흡착능력 평가
● 흡/탈착의 재생성에 대한 연구
2012년 3월 현재 30편 (26편의 게제 및 게제예정, 2편 리뷰 중 및 2편 투고 중)의 SCI 논문 연구 성과를 얻었고 국내외 학회에 다수의 연구결과를 발표하였다. 이외에도 이산화탄소 흡착제 제조의 중요한 기초 자료가 될 수 있는 연구 결과들을 보유하게 되었다.

Abstract ▼

Our group has been working on the $CO_{2} $ capture/separation using various kinds of porous materials including MOFs, zeolites, and carbons for post-combustion applications. For MOFs, we proposed a novel sonochemical synthesis method, which has been demonstrated for its efficient synthes

Our group has been working on the $CO_{2} $ capture/separation using various kinds of porous materials including MOFs, zeolites, and carbons for post-combustion applications. For MOFs, we proposed a novel sonochemical synthesis method, which has been demonstrated for its efficient synthesis producing smaller and uniform crystals in significantly reduced time. Control of interpenetration in MOFs was also possible. In order to promote $CO_{2} $ adsorption under low T ambient pressure conditions, utilization of open metal sites, ligand functionalization, ion-exchange, interpenetation and structural flexibility control have been investigated. Mg-MOF 74, in particular, was proven effective not only for $CO_{2} $ adsorption but also for $CO_{2} $ chemical conversion, and the article dealing with the findings was to be published in Energy & Environmental Science (IF = 9.45). We were successful in MOF synthesis scale-up, and achieved >95 % yield in making a specific MOF in a 100 L capacity reactor. Pellets were also produced with/without a binder.
Amine-incorporate silica monolith was effective in $CO_{2} $ capture exhibiting one of the highest capture capacities and we were awarded with one of the Excellent Research Awards in 2010 in Korea. Zeolites MCM-22, ITQ-2, BETA, ETS-4/10 and N-containing porous carbons were also tested for $CO_{2} $ capture. As spin-off works, we were also successful demonstrating that transition metal MOFs can be applicable to CNT synthesis and fine-chemical reactions. At this moment (March, 2012), 30 SCI papers including 2 minor revision and 2 submitted are to be published out of the work conducted. Several oral presentations have been made in international/domestic academic meetings.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• Contents ... 10
• 목차 ... 11
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1절 연구개발의 목표 ... 12
• 2절 연구개발의 필요성 ... 13
• 3절 연구개발의 범위 ... 15
• 제2장 국내외 기술개발 현황 및 분석 ... 16
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
• 1절 금속유기구조체 (metal-organic frameworks, MOFs) ... 22
• 2절 메조세공 흡착제 ... 52
• 3절 제올라이트 ... 55
• 4절 기타 다공성 흡착제 ... 70
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 79
• 1절 연차별 연구목표와 평가착안점 및 달성도 ... 79
• 2절 연구성과 및 관련분야 기여도 ... 84
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 97
• 1절 추가연구의 필요성 ... 97
• 2절 타 연구에의 응용 및 활용방안 ... 97
• 3절 앞으로의 전망 ... 98
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 99
• 1. MOFs (Metal Organic Frameworks) ... 99
• 2. 이온성 액체 ... 104
• 제7장 연구시설 및 장비현황 ... 108
• 1. 합성장비 ... 108
• 2. 분석장비 ... 108
• 3. 이산화탄소 흡착/분석 장비 ... 109
• 제8장 참고문헌 ... 110