초음파 합성법을 통한 Mg-MOF-74의 합성과 이산화탄소 흡착 및 촉매 반응연구

Title
초음파 합성법을 통한 Mg-MOF-74의 합성과 이산화탄소 흡착 및 촉매 반응연구
Authors
양다애
Keywords
초음파합성법을통한mgmof74의합성과이산화탄소흡착및촉매반응연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
초음파 합성법을 이용하여 금속-유기 구조체의 일종인 Mg-MOF-74를 탈양성자화를 촉진시키는 트리에틸아민을 첨가하여 1시간 만에 합성하였다. 초음파 합성법으로 만든 이 물질(Mg-MOF-74(S))은 1640 m2/g의 비표면적을 기록했으며, 기존 합성방법인 용매열 합성법으로 24시간 동안 합성한 물질(Mg-MOF-74(C))의 비표면적은 1525 m2/g로 상대적으로 근소한 차이를 보였다. Mg-MOF-74(S)의 경우, 합성 과정 중 트리에틸아민이 마그네슘 이온과 경쟁적으로 리간드에 결합하여 결과적으로 메조세공을 형성하였고, 평균 입자 크기는 Mg-MOF-74(C)의 경우 14 µm, Mg-MOF-74(S)는 0.6 µm로 초음파 합성법으로 만든 시료의 평균 입자 크기가 기존 합성법으로 만든 시료보다 매우 작았다. 수분 흡착 실험 결과, Mg-MOF-74(S)는 298 K에서 593 mL/g의 흡착량을 보였으며 Zeolite 13X에 비해 월등한 친수성을 띠는 것을 확인했다. 이산화탄소의 흡착 실험으로 흡착등온선을 분석한 결과 Mg-MOF-74(S)의 경우 298 K에서 350 mg/g의 매우 높은 흡착량을 보였고, 이산화탄소의 Mg-MOF-74(S)에 대한 흡착열을 계산하였다. 질소와 이산화탄소의 혼합 기체를 이용하여 파과곡선 실험을 한 결과 질소대비 이산화탄소의 뛰어난 선택성을 확인했다. 298 K에서 이산화탄소를 흡착시키고 323 K에서 헬륨으로 이산화탄소를 탈착시키는 흡착-탈착 실험을 여러 번 반복한 결과 이산화탄소 흡착량은 감소하지 않았고 1400분 동안 가역적으로 흡-탈착 재생능력이 뛰어난 것을 확인했다. Mg-MOF-74(S)는 이산화탄소와 styrene oxide의 cycloaddition 반응의 촉매로 사용되어 온화한 조건(2.0 MPa, 373 K)에서 carbonate에 대한 100%에 가까운 선택성을 보이며 우수한 성능을 연구했다. 이러한 결과는 GC-MS, 1H-NMR, and FT-IR로 확인했으며 구조적 변화와 촉매적 활성 저하 없이 cycloaddition 촉매로 3번 재사용이 가능했다.
Description
국문 요약 ⅰ 영문 요약 ⅲ 목차 v List of figures ⅵ 제1장 Introduction 1 제2장 Experimental 7 2.1. Synthesis of Mg-MOF-74 7 2.1.1. Sonochemical synthesis 7 2.1.2. Conventional solvothermal synthesis 8 2.2. Characterization 8 2.3. Water vapor adsorption measurement 9 2.4. CO2 adsorption measurement 9 제3장 Results and discussion 12 3.1. Sonochemical synthesis of Mg-MOF-74 12 3.2. Water vapor sorption 21 3.3. CO2 adsorption 25 3.4. Cycloaddition of CO2 to styrene oxide 34 제4장 Conclusions 45 참고 문헌 46
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23680
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College of Engineering(공과대학) > Chemical Engineering (화학공학) > Theses(화학공학 석박사 학위논문)
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