고분자 변형으로 가능해진 MOF의 원위치 형성을 이용한 혼합기질 기체분리막의 대면적화 가능한 제막 (Scalable Fabrications of Mixed-Matrix Membranes via Polymer Modification-Enabled In Situ Metal-Organic Framework Formation for Gas Separation: A Review)

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 34권 / 3호 / 213 ~ 220페이지
· 저자명 : 박성환, 이영세

초록

혼합기질막(mixed-matrix membrane, MMM)은 고성능 충전제가 고분자 기질에 분산된 구조로, 지난 30년간 이를 이용한 기체분리 연구가 집중적으로 수행되었다. 일반적으로 MMM은 고분자 막보다 우수한 기체 분리 성능을 가지고 있으며, 다결정 막에 비해 좋은 확장성을 보인다. 그러나 이러한 잠재성에도 불구하고, MMM의 상용화는 여러 가지 어려운 문제들로 인해 지연되고 있다. MMM의 주요 문제 중 하나는 충전제와 고분자 사이의 부적절한 계면 상호작용으로 결함(즉, 개면 공극 등)이 형성될 수 있다는 것이다. 따라서 많은 MMM 연구에서 이러한 계면의 문제를 해결하기위한 전략이 제시되었다. 하지만 계면상의 상호작용으로 MMM이 가진 문제점들을 해결하려는 과학적 접근에 비해손쉽고 효과적으로 대면적의 MMM을 제조하기 위한 공학적 접근은 상대적으로 간과되어 왔다. 본 총설에서는 MMM 의 대면적화를 위한 공학적인 접근 중 하나인 고분자 변형을 통해 가능해진 금속-유기 골격체(metal-organic framework, MOF)의 원위치 형성을 이용한 MMM 제막 방법을 소개하고자 한다. 이 새로운 제막법은 현재 MMM이 직면하고 있는문제들을 공학적인 접근으로 효과적으로 해결하여 MMM의 상용화를 촉진시킬 수 있다.

영어초록

Mixed-matrix membranes (MMMs), which are composed of a polymer matrix filled with high-performance fillers as a dispersed phase, have been intensively studied for gas separations for the past 30 years. It has been demonstrated that MMMs exhibit superior gas separation performance compared to polymer membranes and are more scalable than polycrystalline membranes. Despite their potential, the commercialization of MMMs has yet to be reported due to several challenging issues.
One of the major challenges of MMMs is the non-ideal interface between the continuous polymer phase and dispersed phase, which can result in defect formation (i.e., interfacial voids, etc.). With respect, many MMM studies have focused on addressing the issues through scientific approaches. The engineering approaches for facile and effective large-scale fabrication of MMMs, however, have been relatively underestimated. In this review paper, a novel strategy for fabricating MMMs in a facile and scalable manner using in situ metal-organic framework (MOF) formation is introduced. This new MMM fabrication methodology can effectively address the issues facing current MMMs, likely facilitating the commercialization of MMMs.

참고자료

· 없음