한양대학교  응용화학과  분자고체 연구실

Laboratory of Molecular Solids

Department of Applied Chemistry, Hanyang University ERICA

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다공성 삼차원 골격의 배위고분자를 이용한 기체저장 및 주인-손님 화학

 

, 스펀지, 혹은 방습제와 같이 주변에서 흔히 볼 수 있는 기능성 소재들 중에는 다공성 (porous)’ 구조를 가진 것들이 많다. 말 그대로 빈 공간이 많이 있다는 뜻인데, 비어 있는 공간의 크기와 화학적 환경을 조절할 수 있다면 특정 물질을 효율적으로 분리해 내거나 저장하는 데 이용할 수 있을 것이다.

                  

대나무 체, 스펀지, 숯, 제습제 및 제올라이트. 모두 다공성 구조를 갖는다.

 

한편, 어떤 물질의 구조에 대한 정보를 분자 혹은 원자 수준에서 얻는 일은 이 물질의 거시적 성질을 원천적으로 이해하고 제어할 수 있다는 점에서 매우 중요한데, 엑스선 회절과 같은 강력한 구조 규명 방법을 이용하기 위해서는 대상 물질이 결정성 (crystallinity)을 가져야 한다.

금속이온과 유기리간드로 이루어진 삼차원 골격의 다공성 결정물질. 우리가 가진 화학적

지식을 활용하면 특정한 구조를 갖는 다공성 물질을 설계하고 (위) 합성한 후 이들의 엑스

     선 결정구조를 (아래) 얻을 수 있다. 위의 물질은 모두 상당히 높은 기체 흡착력을 갖는다.     

 

본 연구실에서는 위의 두 가지 성질을 갖는 다공성 결정물질을 합성하고, 삼차원 구조를 규명하며 이들의 흡착, 탈착 성질 및 주인-손님 거동을 연구하고 있다. 특히, 기존의 다공성 결정물질 제올라이트와 비교할 때 합성이 용이하고, 높은 결정성을 가지며, 다양한 크기와 화학적 환경의 기공을 갖는 배위고분자 (coordination polymer) 계열의 골격구조를 연구의 대상으로 삼고 있다. 무기 및 유기화학적 지식을 적절히 이용하면 금속이온과 유기분자가 삼차원으로 무한히 연결되어 나노미터 크기의 기공을 이루도록 유도할 수 있는데, 이들 골격구조를 위상기하학적으로 분석하고, 구조의 안정도와 기체 저장 물질 등으로서의 응용가능성을 평가하는 것이 주된 연구내용이다. 따라서, 본 연구는 다양한 유기 및 전이금속 화합물을 합성하고, NMR, UV/vis, IR, TGA, XRPD, BET 등을 이용해 용액 및 고체 상태의 특성을 규명하며 엑스선 결정 구조를 심도 있게 분석할 기회를 제공한다.

   

 


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