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Understanding gas adsorption in metal organic framework - graphene oxide composite material = 금속유기구조체-산화그래핀 복합 물질에서의 기체 흡착에 관한 연구
서명 / 저자 Understanding gas adsorption in metal organic framework - graphene oxide composite material = 금속유기구조체-산화그래핀 복합 물질에서의 기체 흡착에 관한 연구 / Doo Am Paik.
저자명 Paik, Doo Am ; 백두암
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2017].
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8030844

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MCBE 17016

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초록정보

Metal-organic framework (MOF) is one of the porous materials that can be used in various fields of science and industry. In order to improve its performance, a MOF-based composite material, such as MOF - graphene oxide (GO) composite has been introduced. First synthesized in 2009, MOF-GO composite has been regarded as a promising material for gas separation and storage due to its enhanced adsorption properties. Although there have been some studies about MOF-GO composite, a detailed understanding in molecular-level is still unknown. In this research, computer modelling and molecular simulation are used for the first time to figure out the MOF-5/GO structure and its properties. It is concluded that, the enhanced properties of MOF-5/GO in gas adsorption is related to MOF-GO interfacial region. In order to maximize its enhancement, a structure that contains large proportional volume of MOF-GO interfacial region is suggested. It is also recommended to apply this material to separate small and large gas molecules, such as natural gas purification.

금속유기구조체(Metal Organic Framework, MOF)는 금속과 유기 물질이 복합적으로 결합한 다공성 물질로서, 기체 흡착 및 저장, 약물 전달, 촉매 등 다양한 분야에 이용되고 있다. 2009년에 합성된 MOF-산화그래핀(Graphene Oxide, GO) 복합 물질은 기존의 MOF가 가지고 있던 약점을 극복하고, 이산화탄소를 비롯한 여러 기체에 대해 뛰어난 흡착 성능을 발휘하여, 새로운 다공성 물질로 각광받고 있다. 그러나 아직까지 MOF-GO 복합 물질이 뛰어난 성능을 보이는 명확한 이유는 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 컴퓨터 모델링 및 분자 시뮬레이션을 이용하여 MOF-GO 복합 물질에서 기체 흡착 증진이 일어나는 원인을 규명하고, MOF-GO 구조를 분자 단위에서 분석함으로써 더 많은 증진이 일어날 수 있는 조건을 찾고자 한다. 또한 이산화탄소, 메테인 및 기타 알케인에 대한 기체 흡착 시뮬레이션을 통해, 이 복합 물질을 천연 가스를 비롯한 혼합 기체의 분리에 사용할 수 있는지 그 전망을 알아보고자 한다. 결론적으로, MOF-GO 복합물질에서 흡착 증진이 일어나는 이유는 MOF와 GO가 서로 접하는 공간에서 기체 물질과의 상호 작용이 매우 강하게 일어나기 때문이다. 또한 더 큰 기체일수록 이러한 상호작용이 많이 일어나므로 흡착 증진이 더 뛰어나다. 그러므로 MOF-GO 복합물질이 최대한의 흡착 성능을 내기 위해서는 MOF와 GO가 최대한 많이 접할 수 있는 구조를 만들고, 가능한 큰 기체 분자를 흡착 및 분리하는 데에 이용해야 한다. 또한 MOF-GO 복합물질은 메테인과 다른 알케인이 포함된 혼합 기체를 선택적으로 흡착하는 성능을 보임으로써, 이 물질을 천연 가스 정제에 사용할 수 있는 가능성이 생겼다. 따라서 MOF-GO 복합물질의 이용방안에 대한 더 자세한 후속 연구가 필요할 것으로 보인다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 17016
형태사항 v, 26 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 백두암
지도교수의 영문표기 : Ji Han Kim
지도교수의 한글표기 : 김지한
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 24-25
주제 Metal organic frameworks
Graphene oxides
Composite materials
Gas separations
Molecular simulations
금속유기구조체
산화그래핀
복합 물질
기체 흡착
분자 시뮬레이션
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