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.
다중 분절 발광 및 통합 반응성을 지닌 금속-유기 골격체(MOF) 이종구조체는 통합 광자 소자에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 기존 MOF 이종구조체는 유사한 에너지 준위를 가진 동족 발색단 리간드 조립에 초점을 맞춰 기능 통합에 한계가 있었습니다.
본 연구에서는 동일한 보조 리간드 브리징 전략을 기반으로 하는 최초의 이종핵 MOF 이종구조체를 보고합니다. 서로 다른 발색단 구조를 가진 리간드를 동일한 보조 리간드 브리징 방식으로 에피택시적으로 조립하여 이종핵 MOF 이종구조체를 성공적으로 구축했습니다.
리간드의 독특한 발색단 구조는 각 MOF 블록에 상이한 에너지 준위 구조를 부여하여, 개별 영역에서 서로 다른 광 반응 거동과 이득 과정을 생성합니다. 이를 통해 이종핵 MOF 이종구조체는 협대역 광원, 광 변조, 광 도파관 등 다양한 광자 기능을 동시에 통합할 수 있습니다.
나아가 동적 논리 게이트 작동이 가능한 통합 광자 회로의 프로토타입으로 기능할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 결과는 다기능 통합 광자 소자를 위한 MOF 이종구조체 개발에 새로운 전략을 제시합니다.
금속-유기 골격체(MOF)는 높은 표면적, 조절 가능한 다공성 및 다기능 활성 부위를 통해 폐수 처리에 유망한 소재로 부상했습니다. 그러나 수성 환경에서의 불안정성과 금속 또는 리간드 종의 용출은 실제 적용에 있어 주요한 한계점으로 작용합니다.
본 총설은 유기 염료 및 중금속 이온 제거를 위해 설계된 MOF 하이브리드 복합체의 최근 발전을 다룹니다. 특히, 수 안정성과 재활용성을 향상시키는 복합체 설계 및 기능화 접근법에 중점을 둡니다. 등온 흡착 및 동역학 모델, 그리고 MOF 성능을 지배하는 흡착 메커니즘을 분석합니다.
또한, 수중에서의 MOF 분해 과정과 하이브리드화를 통해 이러한 영향을 줄일 수 있는 방안을 심층적으로 탐구합니다. 최신 연구 결과를 통합하여 합성, 구조, 성능 및 재활용성을 연결하는 비판적 프레임워크를 제시합니다.
이 검토는 견고한 MOF 기반 흡착제 및 광촉매의 합리적인 설계를 위한 지침을 제공하며, 폐수 정화를 위한 통합적 접근 방식을 제시합니다.
