MOF-5, ZIF-8제작 및 비표면적계산실험

소개

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목차

1. Introdcution
2. Materials&Method
3. Raw Data
4. Result&Discussion
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

Metal Organic Framework(이하 MOF라 함)라 불리는 금속-유기골격은 metal과 ligand가 서로positive charge와 negative charge를 가지기 때문에, 골격전하가 중성적이다. 따라서 counter ion이 필요하지 않아서 큰 pore를 가질 수 있게 된다. MOF중에서도 MOF-5는 〖Zn〗_4 O를 cluster로 하며, BDC가 ligand로 팔면체 위상구조의 결정을 형성하여 3차원 pore를 가진다. 따라서 비표면이 약 500-3200m^2/g으로, 기존의 다공성 물질들보다 높은 비표면을 가지게 된다. MOF-5는 넓은 내부 표면적, 다공성, 금속과 연결체 사이의 강한 결합으로 인해 다양한 용도로 활용된다. 이런 특성을 이용하여 MOF는 촉매, 약물전달, 리튬 이온 배터리, 이산화탄소 포집, 광촉매 및 전기 촉매와 같은 응용분야에 적합한 소재이다. Fig 1. MOF-5 structure
MOF는 기존의 흡착제와 비교했을 때 유기분자 분해에 있어서 상당한 이점을 갖고있다. 첫번째로, MOF는 유기구성요소로 구성되어 화학적 개질이 가능하여 다른 유기분자들을 제거하기 위한 추가적인 작용기를 도입하는 합성이 가능하다. 두번째로, 위에서 설명했듯이 넓은 내부 표면적과 넓은 기공 범위로 인해 외부 표면과 기공 내 다양한 크기의 유기오염물질을 흡착하는데 적합하다. 예를 들어, 약물과 다른 기질을 캡슐화 할 수 있는 능력을 가지고 있어 새로운 약물전달 시스템으로 사용될 수 있다. 세번째로, MOF의 유연한 구조적 특성은 염료의 광분해를 위한 다양한 활성점을 도입함으로써 MOF의 광촉매 특성을 조절할 수 있게 한다. 더 많은 MOF가 상용화됨에 따라 MOF의 가격은 획기적으로 낮아진 것도 상당한 이점이다.

참고자료

· Korea Occupational Safety and Health Agency. Chemical Substance Information Search: MSDS Search; https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdsdetail.do (accessed 2025-05-18).
· Chemical Book; https://www.chemicalbook.com/ (accessed 2025-06-18).
· Korea Polymer Testing and Research Institute. “SEM Analysis”, “XRD”; http://www.polymer.co.kr/kor/02_service/equipment_4_3.jsp (accessed 2025-06-18).
· Korea University of Technology and Education, Shared Equipment Center. BET Surface Area Analyzer - Brunauer Emmett Teller; https://m.blog.naver.com/00811022/221493087176 (accessed 2025-06-18).
· Thommes, M.; Kaneko, K.; Neimark, A. V.; Olivier, J. P.; Rodriguez-Reinoso, F.; Rouquerol, J.; Sing, K. S. W. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 1051–1069.
· Jiang, M.; Cao, X.; Liu, P.; Zhang, T.; Zhang, J. ZIF-8@Polyvinylpyrrolidone Nanocomposites Based N-Doped Porous Carbon for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Solution. J. Electrochem. Soc. 2016, 163 (7), H460–H466.
· Sakamaki, Y.; Tsuji, M.; Heidrick, Z.; Watson, O.; Durchman, J.; Salmon, C.; Burgin, S. R.; Beyzavi, H. Preparation and Applications of Metal−Organic Frameworks (MOFs): A Laboratory Activity and Demonstration for High School and/or Undergraduate Students. J. Chem. Educ. 2020, 97 (8), 2321–2327.
· Chin, M.; Cisneros, C.; Araiza, S. M.; Vargas, K. M.; Ishihara, K. M.; Tian, F. Rhodamine B Degradation by Nanosized Zeolitic Imidazolate Framework-8 (ZIF-8). RSC Adv. 2018, 8, 25732–25739.
· Atkins, P.; De Paula, J.; Keeler, J. Physical Chemistry, 안운선 역; 교보문고: Seoul, 2020; pp 733–734, 785–787.
· 최민서; 윤수경; 임은경; 고문규; 조영호. Metal Based MOF의 특성 비교 분석. 2021 한국산학기술학회 추계학술발표논문집, 2021.
· CD Bioparticles. “MOF-5”, “ZIF-8”; https://www.cd-bioparticles.net/p/9192/mof-5 (accessed 2025-06-18).
· 김 준. A Study on CO2 Adsorption and Catalysis Using Metal Organic Frameworks (MOFs); Ph.D. Dissertation, Inha University, 2013; p 89.
· Lee, J. Review: Structures, Synthesis and Applications of MOF. J. KIMST 2014, 17 (6), 510–520.
· Anovitz, L. M.; Cole, D. R. Characterization and Analysis of Porosity and Pore Structures. Rev. Mineral. Geochem. 2015, 80, 61–164.
· Meng Du; Lina Li; Mingxing Li; Rui Si. Adsorption Mechanism on Metal Organic Frameworks of Cu-BTC, Fe-BTC and ZIF-8 for CO2 Capture Investigated by X-ray Absorption Fine Structure. RSC Adv. 2016, 6, 62709–62717.
· Georgiadis, A. G.; Charisiou, N. D.; Yentekakis, I. V.; Goula, M. A. Removal of Hydrogen Sulfide (H2S) Using MOFs: A Review of the Latest Developments. Chem. Proc. 2020, 3 (1), 1–20.