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주기적인 메조기공을 가진 유기실리카 - 두 종류 계면활성제를 이용한 메조상 조절 -

전문가 제언: ○ 본 연구는 주기적으로 메조기공을 가진 유기계 실리카(PMO; Periodic Mesoporous Organosilicas)에 관한 연구로, PMO는 계면활성제의 특성인 자기조립방법으로 얻어지는 MCM-41과 같이 주기적으로 메조기공을 가진 물질(PMS; Periodic Mesoporous Silicas)과 같은 방법으로 만들어지는데, 반응물로 사용하는 유기실리카의 유기계 특성 때문에 순수한 실리카만으로 만들어지는 PMS방법과는 다른 구조를 가지고, 성질도 달라진다. 따라서 본 논문은 활발히 연구가 진행되고 있는 PMO 유기-무기 하이브리드 소재에 관해 소개하고 있다.

○ 본 연구에서는 PMO를 형성하는데 1,2-bis(triethoxysilyl)ethane를 유기실리카 전구체로 사용하고, 상업화된 단일 양이온계 계면활성제인 alkyltrimethylammonium salt계 중, [CH3(CH2)17NMe3]+Br-와 2가 이온을 가진 계면활성제인 [CH3(CH2)17NMe2(CH2)3NMe3]2+2Br-을 구조 유도 반응제로 사용하여 주기적인 메조기공을 가진 에틸렌실리카를 얻는 방법에 대해 정리하였다. PMO의 구조는 각각 육방정계와 입방정계이다.

○ 본 논문에서는 염기성 조건 하에서 두 개의 계면활성제를 구조 유도 반응제로 사용해서 육방정계와 입방체 구조를 하는 메조기공 에틸렌실리카에 대해 합성과 조건에 따르는 구조적 변화에 대해 정리하였다. 단일종의 계면활성제를 구조 유도 반응제로 사용하는 대신 두 개의 다른 계면활성제를 사용하거나, 무기염 추가 또는 유기계 첨가제를 첨가해주면 단일 계면활성제를 사용해서 얻는 것과는 다른 다양한 구조를 갖게 된다. 무기염인 KF 첨가나 mesitylene과 같은 유기확장제를 첨가하면 육방정계 구조가 입방정계로, 입방정계 구조가 육방정계로 변화한다.

○ 센서와 촉매, 분리용 소재로 응용이 기대되고 있는 PMS의 특성인 높은 표면적과 기공 부피와 더불어 다양한 구조 조절이 가능한 유기계 실리카인 PMO의 높은 응용 가능성으로 많은 연구가 진행되고 있으며, 앞으로 보다 체계적인 연구가 이루어져야 할 것으로 보인다. 다양한 구조와 특성을 갖는 PMO를 얻기 위해서는 자기조립하는 계면활성제의 packing 파라미터와 얻어지는 PMO의 구조와의 상관관계 고찰 및 반응 기작에 대한 체계적인 연구가 계속 진행되어야 할 것으로 판단된다.

저자: Liang, YC; Hanzlik, M; Anwander, R
자료유형: 학술정보