Defective UiO-66 induced PVA-based Mixed Matrix Membrane (MMMs) for High-Performance water/IPA Separation through Pervaporation

Abstract

금속 유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)는 넓은 표면적, 독특한 기공 구조 및 높은 변형가능성 등 다양한 특성으로 인해 가스 분리, 멤브레인, 촉매 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 하지만, 고분자와의 상용성이 부족해 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 특히 멤브레인에서 고분자와의 상호작용이 부족해 공극, 입자 뭉침 등 현상이 발생하고 이는 막의 기계적 안정성 및 성능의 저하를 유도한다. 본 연구에서는 MOF 입자에 의도적으로 결함을 유도해 고분자와 상호작용할 수 있는 작용기를 더 많이 형성함을 통해 고분자와의 상용성을 늘리려 한다. 이를 통해 고분자와 더 강한 상호작용을 형성하여 입자의 분산성을 향상시켜 멤브레인 내부의 공극, 입자 뭉침 등의 현상을 극복하여 멤브레인 안정성 및 성능을 향상시키고자 한다.|Metal-Organic Frameworks (MOFs) are widely used in various applications such as gas separation, membranes, and catalysts due to their high surface area, unique pore structure, and high tunability. However, the lack of compatibility with polymers remains a limitation in its practical application. Especially, in membranes, voids (sieve in the cage), particle agglomeration can be occurred by weak interfacial interactions between MOFs and polymers which is decreasing membrane’s stability and performance. In this study, we aim to enhance the compatibility with polymers by intentionally inducing defects in MOF particles to generate more functional groups capable of interacting with polymers. This approach seeks to form stronger interactions with polymers, thereby improving particle dispersion, overcoming issues such as voids and particle agglomeration within the membrane, and ultimately enhancing membrane stability and performance.