MOF 합성

소개

"MOF 합성"에 대한 내용입니다.

목차

1.실험 목적

2.실험 이론
1)MOF (Metal organic framework)
2)MOF의 장단점 및 응용
3)Zeolite
4)Hydrothermal reaction(열수 합성법)
5)ZIF (Zeolitic Imidazolate Framework) / ZIF-67
6)HKUST – 1 (Hong Kong University of Science and Technology)
7)산화 – 환원
8)금속 산화물(Metal oxide)
9)XRD (X-Ray Diffraction, X선 회절)
10)SEM(Scanning electron microscope)

3.시약 및 초자

4.실험 과정
1)Synthesis of MOF-HKUST – 1
2)Synthesis of MOF-ZIF-67

5.실험 결과
1)수득률
2)SEM & XRD

6.참고 문헌

7.퀴즈 및 토의

본문내용

1.실험 목적
MOF의 정의, 원리, 응용에 대해 알아보고 Hydrothermal reaction을 이용해 MOF를 합성한다.
합성된 MOF를 산화 반응을 통해 금속 산화물을 만들어본다.

2.실험 이론
1)MOF (Metal organic framework)
MOF는 금속 이온과 유기 리간드가 배위 결합에 의해 연결되어 3차원적인 구조를 형성하는 다공성 물질이다. 구조는 마디가 있고, 이 마디와 마디를 연결하는 링커를 가지고 있으며, 골격체를 이룬다. 이 때의 기공은 안정적이면서 다른 화합물로 채워질 수 있기 때문에 수소나 이산화탄소 등의 기체 저장이 가능하고, 가스 정화나 분리, 촉매나 전도성 고체 및 슈퍼 커패시터에 응용이 가능하다.

2)MOF의 장단점 및 응용
MOF는 다공성 물질로 기공의 크기의 조절이 가능하면서 매우 높은 기공률을 가질 수 있다. 따라서 극도로 높은 표면적을 가질 수 있으며 다양한 구조 설계가 가능하다. 이러한 장점을 살려 기체의 분리나 Heterogeneous 촉매로 활용될 수 있으며, 수소나 이산화탄소 등의 기체 포집에도 응용이 가능하다. 또한 기공이 열려 있어 대량의 분자 또는 용매 등의 이동도 가능해 약물 전달 등의 분야에도 사용될 수 있다.
단점은 금속이 유기물과 배위결합을 이룬 형태이기 때문에 이온성 결합을 하고 있으며 수분에 취약하고 내구성이 저하된다. 또한 제올라이트에 비해 열적, 화학적 안정성이 낮기 때문에 보관과 합성이 어렵고, 또한 합성시 사용하는 Hydrothermal reaction방법은 MOF의 합성 후 기공에서 다시 용매 분자를 제거해야하는 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있으며, 높은 순도의 MOF를 얻기가 어렵다.

3)Zeolite
Zeolite는 Aluminosilicates라고 불리는데 silicate성분의 일부분이 알루미늄으로 치환된 형태이다.

참고자료

· https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.6b00305
· https://www.ceramist.or.kr/journal/view.php?doi=10.31613/ceramist.2020.23.4.04
· https://en.wikipedia.org/wiki/Metal%E2%80%93organic_framework
· https://suflux.tistory.com/17
· https://en.wikipedia.org/wiki/HKUST-1
· http://www.softdisc.co.kr/xrayd.html