나노기술 및 정책 정보

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● 서강대학교 이종석 교수 연구팀이 프로필렌(C3H6)과 프로판(C3H8) 기체 분자를 서로 분리할 수 있는 다공성 금속-유기 골격체 기반 분리막을 개발 

● 크기와 끓는점이 매우 비슷한 프로필렌과 프로판을 분리하기 위해 기존에는 많은 에너지가 소모되는 고압의 액화증류공정이 이용됐지만, 분리막을 이용하면 10배 가량 에너지를 절감할 수 있지만, 뭉침현상으로 제조가 쉽지 않은데다 0.01~0.02nm 수준의 기공 크기를 조절이 힘들었던 상황 

● 연구팀은 아민 조절제를 이용해 금속-유기 골격체로 된 결정성 나노입자의 초미세 기공의 크기를 손쉽고 정밀하게 제어하는 신규 합성법을 개발했으며, 이를 통해 투과도와 선택도가 높은, 즉 작은 프로필렌은 잘 통과시키면서 조금 더 큰 프로판은 통과시키지 않는 최고 수준의 분리성능을 지닌 분리막을 얻는데 성공

● 해당 연구는 아연과 결합한 아민 조절제가 전자분포의 치우침으로 인한 척력을 유도, 나노입자간 뭉침은 막고 고분자와의 친밀성은 높였으며, 균일한 크기(60nm)로 합성된 ZIF-8 입자가 골격체를 탄탄하게 해 체거름 기능을 높일 수 있었고, 특히 상용 고분자 내 고농도 입자함량에서도 우수한 분산성 및 친밀성을 확인 

● 연구팀은 플라스틱과 합성섬유의 원료로 산업의 쌀이라고 불리는 에틸렌 역시 에탄으로부터 분리하여 얻는데 이 둘 크기 차이 역시 프로필렌과 프로판의 차이와 비슷한 수준이며, 분리막을 다공성 지지체에 코팅, 분리막을 대면적화하는 연구를 지속할 계획

※ Advanced Functional Materials 게재(2021.08.26.)

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단 (중견연구사업, C1 리파이너리사업) 지원