결정 크기 및 위상이 MOF 이력 현상에 미치는 영향

이종 소수성 시스템(HLS)은 에너지 소재 및 크로마토그래피 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 높으며, 응용 범위 확장을 위해 특성 조절이 중요합니다. 본 연구는 결정 크기라는 외인성 특성이 다양한 화학적 조성과 위상을 가진 ZIF 계열 금속-유기 골격체(MOF)의 물 침투-압출 특성에 미치는 영향을 탐구합니다. 고압 물 침투-압출 과정에서 ZIF의 거동을 분석하기 위해 실험과 전산 시뮬레이션을 병행했습니다. 이전 연구의 ZIF-8과 화학적, 위상학적으로 다른 ZIF-71에서도 결정 크기가 나노 스케일로 감소함에 따라 침투/압출 압력과 침투 부피가 줄어드는 현상을 관찰했습니다. 이는 미세 다공성 골격의 침투를 모사한 확률론적 모델을 통해 검증되었으며, 네트워크 크기 제어가 실험적으로 관찰된 거동과 정성적으로 일치함을 확인했습니다. ZIF-67의 경우, 넓은 결정 크기 분포가 계단식 침투 단계를 유발했으며, 이는 다양한 네트워크 크기에 대해 시뮬레이션된 PV-등온선을 평균화하여 모델로 재현할 수 있었습니다. 이러한 결과는 물 침투-압출이 가능한 ZIF 계열을 포함하여 HLS의 다양화를 위한 길을 열었습니다. 또한, 결정 크기 범위를 제어함으로써 실리카의 기공 크기 분포가 갖는 무작위성 없이도 유사한 성능을 모방할 수 있음을 시사합니다.