나노 크기의 금속 유기 골격체, ZIF-8 합성을 위한 이온성 액체 마이크로에멀젼 합성법의 체계적 연구

• 영문명: Systematic Study of Ionic Liquid Microemulsion Method for Nano-sized MOF, ZIF-8 Synthesis
• 발행기관: 한국과학영재교육학회
• 저자명: 최성혁(Seonghyeok Choi) 정의진(Uijin Jung) 한승민(Seungmin Han) 최은영(Eun-Young Choi)
• 간행물 정보: 『과학영재교육』제16권 제1호, 105~117쪽, 전체 13쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.04.30

국문 초록

금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)는 금속 이온과 유기 리간드로 이뤄진 다공성 물질로, 최근 바이오센싱, 세포 내 약물 전달 등 생물 분야로도 MOF의 적용이 확장되면서 균일한 입자 크기 분포를 가지는 나노 크기의 MOF에 대한 연구가 크게 주목받고 있다. MOF의 여러 합성법 중 이온성 액체 마이크로에멀젼 방식은 균일한 입자 크기 분포를 형성할 수 있으며, 친환경성을 가진 방법으로 보고되었다. 본 연구에서는 Zeolitic Imidazolate Framework-8 (ZIF-8)을 ‘물 / 계면활성제 (TX-100 혹은 AOT) / 이온성 액체 CnmimX (n = 2, 3, 4, 6, 8, 10 / X = Cl, Br, I)’의 새로운 마이크로에멀젼 환경에서 합성될 때, ZIF-8의 입자 크기와 분산, 골조 및 수득률 등의 변화를 확인했다. 또한 이온성 액체의 탄소 사슬 길이 및 음이온 종류, 계면활성제의 종류와 마이크로에멀젼 구성 성분의 질량비에 따라 합성 결과가 어떻게 달라지는지를 PXRD, TEM, DLS, FT-IR 등으로 정량적으로 분석하였다. 본 연구를 통해 원하는 크기의 나노 크기 MOF를 균일하게 합성하는 이온성 액체 마이크로에멀젼 합성법의 무궁무진한 가능성을 밝히고자 한다.

영문 초록

Porous Metal-Organic Frameworks (MOFs) are composed of metal ions and organic ligands. Recently, nano-sized MOFs have been widely utilized in biomedical fields, including biosensing and drug delivery. Researchers are primarily focusing on reducing their particle sizes to the nanoscale with a uniform size distribution. An ionic liquid microemulsion, the one of the MOF synthesis mehtods is in the limelight as an effective way with the following advantages: grain size uniformity and eco-friendliness. In this work, systematic study to control grain size, morphology, and yield of ZIF-8 (Zeolitic Imidazolate Framework-8) through ionic liquid microemulsion method was conducted in the new systems ‘water / surfactant (TX-100 or AOT) / CnmimX (n, the number of carbon = 2, 3, 4, 6, 8, 10 / X = Cl, Br, I)’. Furthermore, not only how the type of anion of ionic liquids, the length of carbon chain in them, the type of surfactants and the mass ratio change of the components affect the ZIF-8 synthesis results, respectively, was analyzed quantitatively through several characterization methods such as PXRD, TEM, DLS and FT-IR. Through this study, we aim to shed light on the infinite possibility of ionic liquid microemulsion method to synthesize desired size of nano-size MOF with uniformity.

목차

Ⅰ. Introduction

Ⅱ. Experimental Section

Ⅲ. Results

Ⅳ. Discussion

Ⅴ. Conclusion

References

키워드

나노 크기 균일한 크기 분포 이온성 액체 마이크로 에멀젼 금속유기골격체 ionic liquid microemulsion nano-size uniform size distribution ZIF-8 metal-organic frameworks