포스텍 홍석봉 교수팀 세계적 화학지에 발표 촉매·흡착제 활용 기대
특히 추가로 새로운 물질들을 적용, 다양한 분자체의 합성에도 성공해 눈길을 끌고 있다.
포스텍 환경공학부 홍석봉 교수와 박사과정 이준규씨 팀은 유기구조유도물질이 무기골격에 공유 결합해 있는 새로운 결정성 유·무기 혼합 분자체를 찾아냈다.
이에 이 물질의 결정화 메커니즘을 규명, 세계적 화학지 안게반테케미(Angewandte Chemie)지 온라인판을 통해 발표했다.
구멍이 많은 무기골격에 유기물이 결합한 물질인 유·무기 혼합 분자체는 새로운 촉매나 흡착제로 활용하기 위해 그 효율이나 기능성을 조절하는 방법으로 이목을 끈다.
연구팀은 하이드록실기(OH)를 포함한 트리스하이드록시에틸메틸암모늄(Tris(2-hydroxyethyl)methylammonium), 비스하이드록시에틸다이메틸암모늄(Bis(2-hydroxyethyl)dimethylammonium))을 유기구조유도물질로 사용했다.
이후 합성할 수 있는 실리코알루미노포스페이트 분자체라고 알려진 ECR-40 구조를 포항가속기연구소의 X-선 회절 데이터로 알아냈다.
이들은 이 부류를 FOMS(Framework-bound Organic Structure-Directing Agent-Containing Molecular Sieve)라고 이름 붙였다.
합성용액 내에서 복합체가 미리 생성돼 결정화된다는 메커니즘도 새롭게 밝혀 기존 다공성 물질과는 전혀 다른 결과라 할 수 있다.
홍석봉 교수는 "이 물질들은 세공이 균일한 데다 유기분자와 무기골격이 강하게 결합해 특정 분자에 대한 분리제나 흡착제, 촉매로 유용하다"면서 "큰 세공(細孔)을 갖는 유·무기 분자체 합성이 이뤄진다면 새로운 응용분야 개척도 가능할 것"이라고 밝혔다.
△용어설명
1. 유기구조유도물질
제올라이트의 구조적 특징에 따라 발생되는 음전하를 보상해주기 위해 합성과정에서 첨가하는 유기 양이온으로 최종 합성된 분자체 내에서 무기골격과 직접적인 공유결합이 아닌, 단순히 세공을 채우며 갇혀있는 형태로 존재한다.
2. 하이드록실기
한 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 이루어진 일가(一價)의 원자단
3.실리코알루미노포스페이트
작은 분자들이 드나들 수 있는 직경 1나노미터 이하의 나노구멍들이 규칙적으로 뚫려 있어 가솔린 생산 및 각종 석유화학산업에서 널리 이용되는 촉매인 제올라이트의 유사 물질로 골격이 알루미늄(Al), 인(P), 실리콘(Si)으로 구성돼 있으며 분리제, 흡착제, 촉매나 촉매 지지체로 이용한다.