재활용 은 활용 Ag/UiO-66 복합체 합성 및 염료 흡착

합성 염료는 독성이 강하고 잔류성이 높아 효과적인 수처리 기술이 필수적이며, 금속-유기 골격체(MOF)는 유망한 흡착제로 주목받고 있습니다. 본 연구에서는 염산 조절 용매열 합성법을 통해 결함이 제어된 지르코늄 기반 UiO-66 골격체를 합성했습니다. 이후 전기 접점 폐기물에서 회수한 은을 활용한 후처리 함침-환원법으로 은 나노입자를 UiO-66에 도입하여 Ag/UiO-66 복합체를 제조했습니다. 제조된 Ag/UiO-66 복합체는 메틸렌 블루(MB) 및 크리스탈 바이올렛(CV)과 같은 양이온성 염료 제거에 활용되었습니다. 분석 결과, 약 3.3 nm 크기의 금속 Ag⁰ 나노입자(3.11 wt%)가 UiO-66 골격의 손상 없이 결정 표면에 균일하게 분산되었음을 확인했습니다. 은 도입으로 BET 표면적은 감소했으나, Ag/UiO-66은 순수 UiO-66보다 향상된 Langmuir 흡착 용량(MB 113.49 mg g⁻¹, CV 46.72 mg g⁻¹)을 보였습니다. 중성 pH에서 98% 이상의 높은 제거 효율을 달성했으며, 흡착 평형은 45분 이내에 도달했습니다. 흡착은 정전기적 인력에 의해 촉진되었고, 유사 2차 속도 모델 및 Langmuir 등온선 모델에 잘 부합하여 단층 흡착임을 시사했습니다. 열역학 분석 결과, 자발적이고 발열성 과정으로 나타났습니다. 흡착 메커니즘은 정전기적 인력, π-π 스태킹, 수소 결합, 은 및 결함 부위 결합을 포함한 물리적 및 화학적 상호작용의 복합 작용으로 확인되었습니다. 본 연구는 폐기물 은을 활용한 지속 가능한 복합체 합성 방법을 제시하며, 우수한 염료 제거 성능을 통해 환경 오염 문제 해결에 기여할 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 5회 재사용 후에도 90% 이상의 제거 효율을 유지하여 안정적인 재활용 가능성을 입증했습니다.