보고서 정보
주관연구기관 |
인하대학교 InHa University |
연구책임자 |
안화승
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-04 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700011628 |
과제고유번호 |
1711024311 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
금속유기구조체.드라이젤 합성.미세유체공학 합성.이산화탄소 전환.노베나겔 반응.액상개질반응.염소계 화합물 흡착.포름알데히드 흡착.액상정밀화학촉매반응.MOF.dry-gel conversion synthesis.microfluidics synthesis.CO2 conversion.Knoevenagel condensation.liquid-phase reforming.chlorine compounds adsorption.formaldehyde adsorption.fine chemical catalytic reactions in liquid-phase.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011628 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
전이금속 전구체와 기능화된 유기 리간드를 선택/조합하여 안정성이 우수한 MOF계 물질들의 개선된 합성 방법을 제안하고, 얻어진 물질의 구조적 특성을 분석한 다음, 액상 촉매 반응 및 기체 흡착 분리(CO2, 염소화합물)에 적용하여, 활성 및 선택성이 기존 촉매보다 향상된 새로운 촉매 및 고기능성 흡착제를 제안하고자 함.
□ 연구결과
MOF 의 합성 연구로서 기존에 알려진 대부분의 방법을 적용하여 장단점을 비교하였다. 본 연구실에서 독보적인 위치에 있는 초음파 합성법을 제안하였고, 드라
□ 연구의 목적 및 내용
전이금속 전구체와 기능화된 유기 리간드를 선택/조합하여 안정성이 우수한 MOF계 물질들의 개선된 합성 방법을 제안하고, 얻어진 물질의 구조적 특성을 분석한 다음, 액상 촉매 반응 및 기체 흡착 분리(CO2, 염소화합물)에 적용하여, 활성 및 선택성이 기존 촉매보다 향상된 새로운 촉매 및 고기능성 흡착제를 제안하고자 함.
□ 연구결과
MOF 의 합성 연구로서 기존에 알려진 대부분의 방법을 적용하여 장단점을 비교하였다. 본 연구실에서 독보적인 위치에 있는 초음파 합성법을 제안하였고, 드라이젤 합성법으로 과도한 정제과정이 없이 높은 수율로 고 기능성 모프를 제조하였으며, 1 Kg 이상의 합성 규모로 제조하여 공업적 응용을 위한 기반을 확보하였다. 모프는 다양한 방법으로 유기기능화하여 액상에서 중금속 및 염소함유방향족 화합물의 제거에 대하여 연구하였고, 지구온난화기체인 이산화탄소의 흡착분리와 포름할데하이드의 흡착 제거에 대해서 연구 결과를 도출하였다. 모프를 촉매로 이용하여 이산화탄소 전환반응, 산/염기 촉매 반응, 에폭시화반응, 과산화수소 직접 제조 반응 및 Heck-coupling 반응에 대한 활성 선택성을 조사하였다. 또한 최근의 연구 추세에 맞추어, 금속 성분이 없는 다공성 폴리머를 제조하여, 물성을 조사하고, 이산화탄소의 흡착 분리에서 우수한 선택성을 보임을 보고하였다. 연구 결과는 (JACS, J. Mater. Chem. A, Chem Comm, Chemcal Engineering Journal, CryEngComm.)을 비롯하여 총 SCI 논문 21편을 게재하였으며, 국내특허 한편을 등록하였다. 전체적으로 생산적인 연구 활동이 이루어졌다고 자체 평가를 할 수 있었으며, 관련 연구 결과 발표를 우수한 국제학회에 keynote로서 수행(TOCAT 7, 2014)/초청(16th ICC(북경, 2016))받았다.
□ 연구결과의 활용계획
MOF 물질의 새로운 합성법을 제안하고 촉매 및 흡착제로서 활용 가능성을 포괄적으로 검토함으로서, MOF 연구에 다방면의 학문적 기여가 예상된다. 특히 드라이 젤 합성법에 의해 정제 과정을 최소화시킨 고순도 MIL-101 제조 방법 결과를 지속적으로 검토하고자 한다. 유기기능화시킨 모프 구조물은 귀금속 촉매 지지체로서 메탄 산화반응이나 유기물의 분해로부터 수소를 얻는 반응에 적용해 보고자 한다. 메탄 저장 및 오염기체의 제거에 모프를 사용하는 연구도 바람직하다고 판단된다.
(출처:요약문 5p)
Abstract
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□ Purpose& contents
MOF structures having high hydrothermal stability or multi-functionality is to be prepared via a novel synthesis route such as dry-gel conversion and microfluidics synthesis method, and will be tested for catalytic reactions of liquid-phase epoxidation/CO2 conversion/Knoevenag
□ Purpose& contents
MOF structures having high hydrothermal stability or multi-functionality is to be prepared via a novel synthesis route such as dry-gel conversion and microfluidics synthesis method, and will be tested for catalytic reactions of liquid-phase epoxidation/CO2 conversion/Knoevenagel condensation reaction/epoxidation/ C-C coupling, and adsorption of carbon dioxide/methane/ chlorine compounds/formaldehyde.
□ Result
Synthesis methods of MOFs were systematically investigated. Unique sonochemical method was proposed by us, and dry gel synthesis led us to produce MIL-101 with hydrothermal stability and superior textural properties with minimum requirement for purification. UiO-66 was also prepared in a Kg production scale without sacrificing original textural properties and high structural stability. Diverse post-synthesis surface modifications were carried out and the resulting materials were applied as adsorbents for liquid phase isolation of Hg+2 ions, chloro-aromatic compounds, and bio-molecules as well as gas phase separation/storage of carbon dioxide and methane, and formaldehyde removal. MOFs were also tested as a catalyst with bare, organic-functionalized, and after noble metal deposition for carbon dioxide conversion, acid/base catalyzed reactions, epoxidation, direct hydrogen peroxide synthesis, and Heck C-C coupling. As an extension of MOF work, we also prepared a porous polymer structure with high surface and micropores, and demonstrated its high carbon dioxide capture capacity and high selectivity against methane and nitrogen. Our experimental works were reported in JACS, J. Mater. Chem. A, Chem. Comm, Chemcal Engineering Journal, CryEngComm. with high impact factors and the total number of SCI publications of 21. A local patent was also issued in 2016. Over all, highly productive research work was carried out, and the results were/to be also presented as 2 keynote oral lectures in two well-established international conferences on heterogeneous catalysis (TOCAT 7, 2014)/(16th ICC, 2016).
□ Expected Contribution
Alternative MOF synthesis schemes proposed by us are currently receiving increasing attention, and we are hoping to extend the work to more diverse structures in a larger production scale. More in-depth organic functionalization on MOFs will be studied for rare-earth metal ions isolation and immobilization of various catalytically active species. It will be interesting to test the materials for liquid phase hydrogen production by hydrocarbon dissociation or more challenging methane direct oxidation to methanol as a catalyst in the future.
(출처:SUMMARY 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30 5. 연구결과의 활용계획 ... 33 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 34 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 34 8. 참고문헌 ... 35 9. 연구성과 ... 36 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 44 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 45 12. 기타사항 ... 46별첨1 ... 47별첨2 ... 62끝페이지 ... 85
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