표제지
목차
국문초록 11
ABSTRACT 13
제1장 서론 16
1.1. 분리막 기반 기체 분리 연구의 필요성 16
1.2. 기체 분리막의 종류 18
1.2.1. 다결정성 분리막 19
1.2.2. 혼합기질막 19
1.2.3. 혼합기질막 연구의 당면과제 및 해결 전략 22
제2장 혼합기질막 충전재의 합성 및 특성 분석 25
2.1. 시료 및 시약 25
2.2. 충전재 합성법 26
2.2.1. ZIF-L 입자 합성 26
2.2.2. ZIF-L에서 CLE8 충전재로의 변환 26
2.2.3. ZIF-8 충전재 합성 26
2.3. 충전재 특성 분석 방법 29
2.4. 결과 및 고찰 31
2.4.1. CLE8 입자 형상 및 비표면적 특성 분석 31
2.4.2. CLE8의 표면 특성 분석 결과 34
제3장 혼합기질막 합성 및 특성 분석 42
3.1. 시료 및 시약 42
3.2. 분리막 합성법 43
3.2.1. 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막 합성법 43
3.2.2. CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막 합성법 45
3.3. 분리막 성능 측정 및 계산 방법 48
3.3.1. Wicke-Kallenbach(W-K) 기법을 활용한 분리 성능 측정법 48
3.3.2. Pressure Decay Cell(PDC)을 활용한 흡착능 측정법 51
3.4. 결과 및 고찰 52
3.4.1. CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막 특성 분석 52
3.4.2. CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 프로판/프로필렌 기체 분리 특성 측정 및 분석 결과 63
제4장 결론 70
참고문헌 71
[표 2-1] ZIF-8과 CLE8의 TGA 측정 전과 후의 무게 변화와 이를 통해 계산된 Zn와 2mIm의 몰 수 40
[표 3-1] CLE8 함량에 따른 혼합기질막 합성 시 사용된 CLE8 및 용매의 양 46
[표 3-2] CLE8 함량에 따른 혼합기질막의 TGA 측정 시 초기 및 최종 시료의 무게 55
[표 3-3] 혼합기질막 합성 시 넣어준 CLE8의 실험적 함량과 계산을 통해 도출된 실제 CLE8의 함량 56
[표 3-4] 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막과 CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 프로필렌, 프로판에 대한 랑뮤어 흡착 용량과 친화도 계수 66
[그림 1-1] 기체 분리에서 기체 투과율과 선택도의 관계를 Robeson 상계선과 함께 나타낸 도식(Robeson 상계선은 기체 투과율과 선택도의... 21
[그림 1-2] 왼쪽부터, 이상적인 혼합기질막의 '고분자-충전재-고분자' 순서로 이루어진 기체 투과 경로, 비선택적 투과 경로를 형성하는... 24
[그림 2-1] CLE8의 합성 과정을 도식화한 그림 28
[그림 2-2] (a) Cross-Leaf ZIF-L과 (b) CLE8의 주사전자현미경 이미지 32
[그림 2-3] ZIF-8, CLE8, 그리고 Cross-Leaf ZIF-L의 77 K에서의 질소 등온 흡착 및 BET 표면적 측정 결과 33
[그림 2-4] Cross-Leaf 형태의 ZIF-L, CLE8, 그리고 ZIF-8의 XRD 측정 결과 35
[그림 2-5] ZIF-8의 결정 구조와 (a) {110}과 (b) {112} 결정면 (빨간색선으로 표시, 아연은 버건디색, 질소는 녹색, 그리고 탄소는 회색으로 표시) 36
[그림 2-6] 시료의 무게를 측정 시작 전의 무게로 용기한 ZIF-8과 CLE8의 TGA 결과 39
[그림 2-7] 시료의 무게를 측정 완료 후의 무게로 용기한 ZIF-8과 CLE8의 TGA 결과 41
[그림 3-1] CLE8/6FDA-DAM MMMs의 합성 과정을 나타낸 모식도 44
[그림 3-2] ZIF-8 입자의 주사전자현미경 이미지 47
[그림 3-3] W-K 셋업의 개략도와 강철판 위에 샘플링한 혼합기질막의 사진 50
[그림 3-4] CLE8 조성 변화에 따른 CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 (a) XRD 및 (b) TGA 결과 54
[그림 3-5] (a) 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막과 (b) CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 SEM 단면 이미지와 이들의 (c) EDX... 58
[그림 3-6] ZIF-8/6FDA-DAM 혼합기질막의 단면 SEM 이미지 59
[그림 3-7] 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막과 CLE8의 함량에 따른 CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 ATR-FTIR 측정 결과 61
[그림 3-8] 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막, CLE8/6FDA-DAM, 그리고 ZIF-8/6FDA-DAM 혼합기질막의 ATR-FTIR 측정 결과 62
[그림 3-9] 혼합기질막의 충전재 함량(0, 10, 20, 26, 그리고 34 wt%)에 따른 프로판/프로필렌 등몰 혼합기체의 프로필렌 투과율과 프로판/프로... 65
[그림 3-10] 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막과 CLE8/6FDA-DAM 혼합기질막의 (a) 등온 흡착 곡선과 (b) 단위 변환 결과 67
[그림 3-11] 순수 6FDA-DAM 고분자 분리막과 CLE8의 함량이 34 wt%인 혼합기질막의 용해 선택도와 확산 선택도 기여도 평가 결과 68
[그림 3-12] 기존에 보고된 6FDA-DAM 고분자를 활용한 혼합기질막(회색 세모)과 본 연구에서 합성한 혼합기질막의 프로판/프로필렌 분리... 69