나노다공성물질 (MOF)에 대한 설명

제올라이트, 활성탄등 다공성물질은 고유의 특성을 통해 여러방면에 적용되어왔다. 새로 주목받는 나노다공성물질 MOF(Metal-organic framework)는 설계자가 기공의 크기나 구조를 설계할 수 있는 특징이 있는 소재이다. 해당 소재의 특징을 알아보자

 

 

 

1. 높은비표면적

(출처 : The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks)

MOF는 기존 다공성물질로 널리 알려진 제올라이트, 실리카, 활성탄의 비표면적과 비슷하거나 능가하는 다공성물질이다. 1999년 이래로 Omar yaghi 교수가 발표한 이후에도 꾸준히 많은 MOF가 합성되오고 있다. 여기서 이야기하는 비표면적의 단위는 (m^2/g)인데, 예를들어 1000m^2/g는 1g 당 1000 제곱미터의 비표면적을 갖는다는 것을 의미한다. 

 

 

 

2. 구조의 다양성

MOF의 형성구조 (출처 : Biosensors 2018, 8, 92)

이러한 높은 다공성을 갖는 이유는 구조에 있다. MOF는 무기물인 Metal ion과 유기물인 Organic linker가 규칙적으로 Coordination된 구조로 형성된다. 규칙적인 배열을 하기 때문에 이로 인한 다공성이 매우 높다. 또한 여러가지 Metal ion(Zn2+, Al3+, Cr2+ 등)을 사용할 수 있고 다양한 유기링커가 적용가능하여 수많은 조합을 만들어 낼 수 있다. 이러한 조합으로 1, 2, 3 dimension 구조로도 설계할 수 있다.

 

 

 

3. Application

높은 비표면적 특성을 이용하여 여러 Application에 적용되어 연구가 되고 있다. 대표적으로 흡착제, 촉매, 커패시터 배터리소재에도 사용되어 활발히 연구되고 있는 중이다.