In this study, we proposed a double metal catechol system in which only certain gases selectively bind with both metals because of the difference in binding configuration. Computational simulations showed that the binding energy of the two gases was reversed by the synergistic of metal catechol, unlike when there was only one metal catechol. Postcombustion CO2 capture was selected as an example to show that the synergistic effect of metal catechol also appeared in the metal organic frameworks. Monte Carlo simulations confirmed that the adsorption amount of carbon dioxide increased in the mixture of carbon dioxide and nitrogen. It is expected that the main concept of the study can be extended to various functional groups that functionalized with metal organic frameworks through postsynthetic modification.
본 연구에서는 기체 분자들 간의 결합 구조의 차이를 활용하여, 특정 기체만 선택적으로 양 방향에서 결합하는 금속 카테콜 시스템을 제안했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 하나의 금속 카테콜만 있을 때와는 다르게 금속 카테콜의 협력 작용으로 두 기체의 결합 세기가 역전되는 것을 보였다. 금속 유기 구조체 내부에서도 카테콜의 협력 작용이 나타나는 것을 보여주기 위해 연소 후 이산화탄소 흡착을 예시로 선택했다. 몬테카를로 시뮬레이션으로 이산화탄소와 질소의 혼합 기체에서 이산화탄소의 흡착량이 선택적으로 증가하는 것을 확인했다. 연구의 핵심적인 개념이 후 처리 합성법으로 금속 유기 구조체에 치환된 다양한 작용기에 확장 될 수 있을 것으로 기대된다.
