- 데이터베이스 기반의 고효율 에탄 선택적 MOF 탐색 및 Ni(IN)2 개발 연구

(Adv. Sci. 2021, 1902470. IF : 15.840)


높은 성능의 에탄 선택적 다공성 소재 개발은 에탄 분자와 소재 내의 기공과 효과적으로 상호작용할 수 있는 크기 및 환경이 만족 되어야 한다. 본 연구에서는 부산대학교와의 공동 연구를 통해 보고된 MOF 중 에탄 선택성이 우수할 것으로 예상되는 구조를 탐색하였고, 실제 실험을 통해 그 성능을 평가하였다. 14,142개의 MOF 구조를 포함하는 CoRE MOF 2019 Database로부터 에탄 분자와 효과적으로 상호작용할 수 있으며 에틸렌 대비 에탄 흡착능이 우수한 MOF인 Ni(IN)2를 선정하였다. Ni(IN)2 는 4.37 Å x 5.06 Å의 기공 크기를 가지며 저압 구간에서의 우수한 에탄 흡착량과 25 oC에서 2.44의 에탄 선택성을 보였다. 에탄/에틸렌, 1:15 비율의 혼합 기체를 이용해 파과 실험을 진행하였을 때 실제로 분리할 수 있음을 확인하였으며, 5회의 반복 실험에서도 성능 저하 없이 분리능이 유지되었다. 실험 데이터와 VSA 공정을 기반으로 한 시뮬레이션에서 Ni(IN)2는 현재까지 보고된 MOF 기반의 에탄 흡착제 중 3번째로 높은 분리 성능을 보였다.