초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 표면전하를 가지고 콜로이드 상태로 용액에 분산된 2차원 무기나노시트를 주형으로 금속이온과 유기리간드의 자기조립 현상을 조절하여 2종 이상의 2차원 구조체가 단원자 층으로 혼성화되어 있는 계층적 복합 구조체를 개발하고자 하였다. 이를 통해 기체 흡착 및 분리, 광촉매로의 응용 가능성을 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◦ 본 연구자는 신진연구과제를 통해서 2차원 층상무기수산화물 및 3차원 금속-유기 구조체를 응용 타겟에 맞는 소재를 탐색하여 두 소재의 혼성화하는 합성법을 개발하였

□ 연구개요
본 연구에서는 표면전하를 가지고 콜로이드 상태로 용액에 분산된 2차원 무기나노시트를 주형으로 금속이온과 유기리간드의 자기조립 현상을 조절하여 2종 이상의 2차원 구조체가 단원자 층으로 혼성화되어 있는 계층적 복합 구조체를 개발하고자 하였다. 이를 통해 기체 흡착 및 분리, 광촉매로의 응용 가능성을 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◦ 본 연구자는 신진연구과제를 통해서 2차원 층상무기수산화물 및 3차원 금속-유기 구조체를 응용 타겟에 맞는 소재를 탐색하여 두 소재의 혼성화하는 합성법을 개발하였다.
◦ 두 소재의 화학적 결합을 유도하기 위해서 2차원 층상무기수산화물을 나노시트 콜로이드로 유도하였음. 특히 가시광 흡수능을 지니며 광촉매 활성을 갖는 소재를 선택하여 무기이중층수산화물 나노시트 콜로이드를 합성하였다. 일반적인 MOF는 수분에 취약한 단점을 갖지만 본 연구를 통해 수분에 강한 Ti-기반의 MOF를 합성하였다.
◦ ZnCr-LDH 나노시트 콜로이드 존재하에서 Ti-MOF의 결정성장을 유도하여 계층적 LDH/MOF 혼성 구조체를 합성하였다. 나아가 2차원 LDH 뿐 아니라 0차원 가시광활성 양자점과 MOF와의 복합 구조체를 유도하였다.
◦ 혼성화를 통해서 두 소재가 강한 화학적 커플링을 하고 있음을 확인 하였으며 개개의 광촉매 능력보다 두 소재의 결합을 통해 가시광 광촉매 활성이 약 두배에서 세배이상 향상되었다. 또한, 두 소재간 혼성화를 통해서 MOF 및 CdS 양자점의(광)화학적 안정성을 효과적으로 향상 시킬 수 있었다.
◦ Ti-MOF@ZnCr-LDH를 친수성 고분자에 담지하고 이산화탄소 분리실험을 진행한 결과 기존 고분자 대비 20% 이산화탄소 선택성이 향상된 결과를 보였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구과제를 통한 주된 연구 내용은 무기 2차원 나노시트와 금속-유기 구조체의 하이브리드를 통해 혼성 복합구조체를 개발하고 이를 물분해 광촉매 및 기체분리막에 적용하는 것이다. 이는 현재까지 국내외적으로 제한된 연구그룹만이 연구를 수행하고 있는 분야이다. 특히, 광화학적 에너지 전환은 태양에너지를 화학에너지로 변환하는 것으로 광촉매를 통해 화학반응을 유도하고 제어한다. 물을 분해하여 수소를 생산하는 연구는 미래에너지원 확보차원에서 반드시 필요하다. 본 과제에서는 MOF와 LDH를 하이브리드화 하여 신규 광촉매 및 분리막 소재를 개발하고 이를 수소생산 및 기체분리에 적용하였다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• (1) LDH 나노시트의 합성 및 분석 ... 3
• (2) MOF/ZnCr-LDH 광촉매의 합성 및 수소생산 ... 4
• (3) MOF/0차원 양자점 혼성소재 합성 및 물성 최적화 ... 6
• (4) MOF/ZnCr-LDH 분리막의 제조 및 기체 분리 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 11
• 대표적 연구실적 ... 14
• 끝페이지 ... 29