MIL-101의 Carbonization을 통한 Nanocarbon 물질 제조 및 물성 분석

초록

Metal Organic Framework(MOF)는 금속 이온과 유기 리간드로 구성된 결정성 화합물로서, 비표면적이 넓고 기공성이 뛰어날 뿐만 아니라 다양한 응용이 가능하여 촉매 제조 및 흡착/분리 공정 등의 많은 분야에서 연구가 진행되고 있다. 이러한 MOF의 응용에 있어 새롭게 연구되는 방법으로, MOF를 고온에서 장시간 처리하여 Nanocarbon의 형태로 변화시킨 후 이를 다양한 분야에 적용하려는 사례들이 선보이고 있다. 본 연구에서는 보편적인 MOF 중 하나인 MIL-101을 기반으로 제조된 Nanocarbon의 물성을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. Solvothermal synthesis를 통해 MIL-101를 합성하였으며, Thermo Gravimetric Analysis(TGA)를 이용해 열 안정성을 평가하였다. 열 안정성 분석 결과를 토대로 MIL-101을 다양한 온도 및 시간 조건에서 Carbonization 실험을 진행하였다. Carbonization 처리 후 X-ray Diffraction(XRD) 분석을 진행하여 결정성을 확인하였고, Adsorption isotherm experiment의 결과를 분석하여 비표면적 및 기공성을 계산하였다. Scanning Electron Microscope(SEM)와 Transmission Electron Microscope(TEM)을 이용해 시료의 표면 형상 변화를 관찰하였고 모든 분석 결과를 종합하여 최종적인 물성 변화를 평가하였다.