초록 ▼

연구개요
◎ 지속적인 경제발전과 산업화에 따른 화석연료의 대량 소비로 인해 화석에너지 고갈과 환경오염문제가 전 세계적으로 확산되고 있음. 지속적으로 쓸 수 있으면서 환경에도 피해를 주지 않는 깨끗한 환경 소재 공급을 실현하는 것은 금세기 가장 중요한 과제가 되고 있음. 따라서, 환경보호와 에너지 절감을 위하여 고성능화 및 다기능화가 가능한 신소재의 개발이 필요함.
◎ 본 연구의 목표는 마이크로파 합성법과 초음파 합성법을 이용하여 태양광 영역에서 뛰어난 고활성 및 다기능화가 가능한 표면 플라즈몬 현상을 적용한 금속-유기구조

연구개요
◎ 지속적인 경제발전과 산업화에 따른 화석연료의 대량 소비로 인해 화석에너지 고갈과 환경오염문제가 전 세계적으로 확산되고 있음. 지속적으로 쓸 수 있으면서 환경에도 피해를 주지 않는 깨끗한 환경 소재 공급을 실현하는 것은 금세기 가장 중요한 과제가 되고 있음. 따라서, 환경보호와 에너지 절감을 위하여 고성능화 및 다기능화가 가능한 신소재의 개발이 필요함.
◎ 본 연구의 목표는 마이크로파 합성법과 초음파 합성법을 이용하여 태양광 영역에서 뛰어난 고활성 및 다기능화가 가능한 표면 플라즈몬 현상을 적용한 금속-유기구조체 (MOF) 기반 복합소재를 개발하여, 온실가스 저감을 위한 공기정화 및 오염물질 제거 그리고 에너지 분야 등의 그린화학 기술에의 적용이 목적임.

연구 목표대비 연구결과
◎ 표면 플라즈몬 효과를 활용한 금속-유기 구조 복합체의 합성
▶ 가시광 활용을 극대화한 Iron(III) -based 금속 유기 구조체 (MOF) 광촉매의 제조 및 온실가스의 대상물질인 NOx 제거 효율 평가를 통하여 광활성과 광안정성 증대의 결과를 도출함.
▶ 가시광 활용을 극대화한 제올라이트 계열 금속 유기 구조체 (ZIF) 광촉매의 제조 및 염료 분해 효율 평가를 통하여 광활성과 광안정성 증대의 결과를 도출함.
▶ 상기의 결과 도출을 통하여 1편의 SCI와 1편의 SCOPUS 논문을 투고하였음.
◎ 표면 플라즈몬 효과를 활용한 금속-유기 구조체의 응용
▶ 온실가스의 제거용 MOFs의 응용을 위하여 DeNOx 평가 장치를 활용한 분해 효율을 확인 결과 우수한 연구결과를 도출함.
▶ AgX@MIL-101 (Fe) 복합 재료에서 AgX는 MOF의 다공성 및 상호 작용 특성을 변화시킴으로써 개별 MIL-101 (Fe)에 비해 광촉매 능력을 향상시킴.
◎ 금속-유기 구조 복합체 (Metal-oxide@MOF)의 제조를 위한 금속산화물의 개발
▶ 전이금속을 도핑한 BiVO4, Co-BiVO4, BiFeO3 등의 제조 및 광분해 활성, 박테리아 제거 및 바이오-이미징 효율 평가를 통하여 우수한 광분해 활성 결과를 도출함.
▶ 다양한 제조법 (초음파법, 마이크로웨이브 수열합성법)을 이용하여 Ag를 활용한 금속산화물 기반 광촉매 (Ag3PO4 광촉매) 나노분말의 제조 및 염료분해실험을 통하여 우수한 광 분해 활성과 안정성 결과를 도출함.
▶ 상기의 결과도출을 활용한 SCI 논문 6편을 투고하였고 다 수의 논문이 심사 중에 있음.

연구개발결과의 중요성
◎ 표면 플라즈몬 효과를 적용한 금속-유기 구조체를 활용한 그린화학 관련분야의 핵심기술 개발을 통한 우리나라 산업의 원천기술 확보 및 국제 경쟁력을 획기적으로 강화하여, 환경 및 신재생에너지 산업의 핵심 부품 및 시스템 개발에 활용함.
◎ 표면 플라즈몬 현상을 적용한 금속-유기 구조체 관련 분야의 국제전문 학술지 및 지적재산권 획득을 통한 원천기술의 확보함.
◎ 친환경 소재 개발 시스템을 확립하여 온실가스 저감과 신재생에너지의 생산을 위한 소재 부품 산업분야에 적용함.
◎ 신소재의 개발에서 응용가능성까지의 단계를 거치기 때문에 재료공학, 화학공학, 물리학등 기초 학문에 큰 파급효과를 가져올 수 있고, 제조공정기술 및 분석기술 등을 습득한 우수한 고급인력의 인재를 양성함.
◎ 온실가스 저감을 위한 환경 및 에너지 분야에서 신소재 및 시스템의 상용화에 따른 녹색 일자리의 창출을 통하여 국가 경쟁력 및 국민 삶의 질 향상에 크게 기여함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2-1. NOx 제거를 위한 잠재적인 가시광 구동 촉매로서 철 (III) 기반의 금속-유기 골격:도시 공기 정화를 위한 솔루션 ... 8
• 2-2. MIL-101 (Fe)을 통한 탈 NOx 공정의 광촉매 성능에 대한 운전 매개 변수의 영향 ... 9
• 2-3. 탈질 NOx 광산화를 위해 MOF 네트워크에 제 2 금속 이온을 도입하여 MILs (Fe)의 광촉매 활성 향상 ... 9
• 2-4. 유기 염료 분해를 위한 AgX@MIL-101 (Fe) 복합체의 광촉매 성능에 대한 AgX의 역할 ... 10
• 2-5. Core-Shell형 금속-유기 구조 복합체 (Metal-oxide@MOF)의 제조를 위한 금속산화물의 개발 ... 11
• 2-6. Indigo Carmine의 분해를 위한 효율적인 광촉매로서의 Bimetallic Co / Zn-ZIF ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 31