왼쪽부터 성정호 연구원 (석박통합과정, 제 1저자), 남기진 연구원 (석박통합과정, 공동 제 1저자), 신주호 연구원 (박사과정, 공동저자), 이종석 교수 (교신저자)

 

이종석 교수팀의 성정호 학생 (석박통합과정, 제 1저자), 남기진 학생 (석박통합과정, 공동 제 1저자), 신주호 학생 (박사과정, 공동저자)은 이종의 결함 구조를 동시에 도입하여 가공성과 다공성이 향상된 신규 제올라이트 이미다졸레이트계 구조체 나노입자를 개발하고 이를 포함하는 하이브리드 분리막을 개발하였다.

 

 

 

연구팀은 제올라이트 이미다졸레이트계 구조체 내에 징크 이온과 이종의 알킬아민 (트리부틸아민, 트리에틸아민)의 배위결합으로 형성된 이종 결함 구조를 동시 도입하였으며 그 결과 단일 결함 구조가 도입된 구조체보다 높은 다공성을 가진 나노입자를 개발하였다. 개발된 신규 나노입자는 상용 고분자와의 높은 친밀성을 보여 고분자와의 혼합으로 제조되는 하이브리드 분리막 제조에 용이하다. 신규 개발된 이종의 결함구조 도입된 나노입자를 고농도(>40wt%)로 포함한 하이브리드 분리막은 에틸렌 투과도를 기존 고분자 분리막 대비 획기적으로 향상 (> 791%)시켜 우수한 에틸렌/에탄 기체 분리성능을 달성하였다.

 

 

 

본 연구 성과는 “이종 결함 구조 도입에 의한 분자체 구조 제어” 기술을 바탕으로 에틸렌/에탄 분리에 용이한 고투과성 하이브리드 기체분리막을 개발하였다. 신규 나노 분자체에 적용된 다종의 결함 구조 제어 방법은 다양한 나노 분자체 구조 개질에 새로운 관점을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 높은 에틸렌 투과 성능을 보인 하이브리드 분리막은 분리막의 기대 성능을 향상시켰으며 대면적화 및 실용화를 통해 탄소중립 사회로의 전환을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

 

본 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업, 선도연구센터사업 및 신진연구 한우물파기 기초연구 지원을 통해 재료 분야 국제 저명 학술지인 Small (IF: 13.0)에 10월 18일자로 온라인 게재되었다.

(3) 연구실 홈페이지: http://gsslab.sogang.ac.kr/main.php

(4) 논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202401594