나노기술 및 정책 정보

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● 일본기업 교토iCeMs, 교토대학교 공학연구과, JEOL RESONANCE 공동 연구그룹이 상온· 상압 상태에서 이산화탄소(CO2)를 유용한 다공성 재료로 변환하는 새로운 기술을 개발하는 데 성공

● 연구진은 금속 이온과 유기 분자로 이루어진 정글짐 같은 구조를 갖는 다공성 재료인 ‘다공성 금속 착체(PCP/MOF)’에 주목, 아민이라는 유기 분자와 CO2를 반응시켜 얻어지는 유기 분자를 금속 이온과 직접 반응시킴으로써 한번에 PCP/MOF를 합성할 수 있는 기술을 개발했으며, 아민과 금속 이온을 조합함으로써 상온·상압의 CO2를 다양한 PCP/MOF로 변환 가능

● 방사광 X선회절측정과 고체 핵자기공명분광법(NMR)을 이용하여 PCP/MOF의 분자 수준의 구조를 조사한 결과, 내부는 1nm의 세공이 규칙적으로 형성되었으며 그 구조는 무게당 30% 이상이 CO2로 되어 있음을 확인

● 본 합성 방법은 다양한 조건에서도 가능하며, 예를 들어 한 번의 반응으로 9리터의 CO2를 50g의 PCP/MOF 분말로 변환하여 고체로 비축이 가능하고, 공기를 이용하여 본 반응을 시도한 바, 공기 중에 존재하는 저농도 (0.04%)의 CO2와 아민 금속 이온이 반응되며, 공기로부터 직접 PCP/MOF를 합성할 수 있음을 시사

● 합성된 PCP/MOF의 세공 중에 다량의 CO2를 저장할 수 있으며 그 결과 최대 재료 1g에 있어 CO2가 0.7g 함유된 고농축 상태를 실현(상온·26기압)

※ Journal of the American Chemical Society 게재(2021.10.04.), “One-Pot, Room-Temperature Conversion of CO2 into Porous Metal−Organic Frameworks”