지르코늄 금속 유기 골격체 UiO-66 필름의 항균 보호막 및 기체 분리막으로의 응용
- Abstract
- In this contribution, a strong antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis of metal-organic framework UiO-66 (Universitetet i Oslo-66) film is reported. Despite its potential as an antibacterial material, UiO-66 suffered from intrinsic formation of missing linker defects, which make it hydrophilic. The antibacterial resistance was developed by endowing hydrophobicity to UiO-66 via controlling defects: the less defective, the more hydrophobic. Defects were controlled by introducing competing monodentate ligands (e.g., acetic acid) or defect-capping agents (e.g., dopamine) during synthesis. The monodentate ligand increased hydrophilicity by increasing defects via a competitive reaction with bidentate ligand. The defect capping agent increased hydrophobicity by capping the defects via bonding nitrogen to the defective zirconium site. Polycrystalline UiO-66 film, which was obtained with the defect-capping agent showed superhydrophobicity (Water contact angle: ca. 162°), significantly inhibiting bacterial attachment (≤1 (Zero) CFU/mL).|In this study, we demonstrate that Polydimethylsiloxane(PDMS) coating is effective to plug intercrystalline defects, leading to noticeable enhancement in polycrystalline MOF(Metal-organic framework) membrane separation performance. Polycrystalline MOF membranes suffered from intrinsic formation of intercrystalline defects, which caused by grain boundary. Minimizing non-selective intercrystalline defects of polycrystalline MOF membranes are essential to realize high quality polycrystalline membrane performance. Polycrystalline UiO-66 (Universitetet i Oslo-66) membrane was produced through optimization of synthesis conditions such as synthesis temperature and support to prove the suggested concept. UiO-66 membrane, which was obtained after PDMS coating showed increase ideal CO2/N2 selectivity from 6 to 14, and decrease CO2 permeance from 5700 GPU to 33 GPU.
- Author(s)
- 김익지
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-02
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- URI
- https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/33164
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/200000665220
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 화학융합공학부
- Advisor
- 권혁택
- Table Of Contents
- Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 배경 및 목적 1
Ⅱ. 이 론 4
1. Metal-organic frameworks(MOFs) 4
2. Universitetet i Oslo-66(UiO-66) 6
3. UiO-66의 결함 8
Ⅲ. 실험 방법 10
1. 재료 및 시약 10
2. 지지체 제조 11
2.1 매크로 기공 알파 알루미나 지지체 제조 11
2.2 알파 알루미나 서스펜션의 제조 및 코팅 11
3. UiO-66 필름 합성 및 결함 제어 12
3.1 UiO-66 필름 합성법 12
3.2 결함이 캡핑된 UiO-66 필름 합성법 13
3.3 결함이 증가된 UiO-66 필름 합성법 13
4. 소수성 및 박테리아 접촉 실험 14
4.1 정적 물 접촉각 분석 14
4.2 박테리아 배양 및 접착 실험 14
5. 특성 분석 15
Ⅳ. 결과 및 고찰 16
1. UiO-66의 결함 제어 16
2. 다결정성 UiO-66 필름 분석 18
3. UiO-66의 결함 분석 22
3.1 결함 정량 분석 22
3.2 기공도 분석 25
3.3 적외선 분광 분석 27
3.4 X선 광분자 분광 분석 29
4. 소수성 및 박테리아 접촉 분석 31
4.1 정적 물 접촉각을 통한 소수성 분석 31
4.2 박테리아 접촉 분석 34
Ⅴ. 결 론 36
Ⅰ. 서 론 37
1. 연구의 배경 및 목적 37
Ⅱ. 실험 방법 39
1. 재료 및 시약 39
2. 지지체 제조 39
2.1 매크로 기공 알파 알루미나 지지체 제조 39
2.2 알파 알루미나 서스펜션의 제조 및 코팅 39
2.3 감마 알루미나 서스펜션의 제조 및 코팅 40
3. 다결정성 UiO-66 분리막 합성 40
4. PDMS 코팅 41
5. 특성 분석 41
Ⅲ. 결과 및 고찰 44
1. UiO-66 분리막의 결정 간 결함 44
2. UiO-66 분리막 합성 조건 최적화 46
3. UiO-66 분리막의 결정 간 결함 캡핑 54
Ⅳ. 결 론 57
Ⅴ. 참고문헌 58
감사의 글 68
- Degree
- Master
-
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- Embargo2023-02-08
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