MOF 소재 기반 촉매·센서·기체 저장장치 등에 활용
UNIST(총장 이용훈)는 나명수·민승규 화학과 교수팀이 입자의 겉과 속이 다른 물질로 이뤄진 '코어 셸 구조'를 비롯해 서로 다른 물질이 섞인 구조를 만들 수 있는 '다공성 소재 합성기술'을 개발했다고 2일 밝혔다. 화학반응 목적에 따라 서로 다른 MOF(금속-유기물 골격체)를 골라 배치할 수 있어 차세대 촉매나 센서 성능 향상에 기여할 전망이다.
다공성 고체인 MOF는 기공 안에 기체를 가두거나 특정 기체만 잡아낼 수 있다. 기체 저장장치, 센서, 촉매 재료로 주목받는 차세대 소재다. 기본 단위구조를 여러 개 이은 형태로, 이 단위구조를 이루는 금속과 유기물의 조합을 바꾸면 단위구조 모양이 바뀌거나 화학적 성질이 달라져 새로운 종류의 MOF가 된다.
나 교수팀이 개발한 기술은 온도를 변화시켜 기본 단위구조의 공간 분포를 조절할 수 있다. 온도가 높으면 A조합 단위구조는 입자 바깥에서 합성이 일어나고, B조합 단위구조는 입자 안쪽에서만 합성이 일어나 겉과 속이 다른 코어 셸 구조가 된다. 반면 온도를 낮추면 A, B 단위구조가 골고루 섞인 형태가 된다. 코어 셸 구조가 여러 개 모인 멀티 코어 셸 구조를 만들 수 있다.
나 교수팀은 기본 단위구조의 공간 분포를 조절하는 조건도 밝혀냈다. 코어 셸 형태를 비롯해 MOF 입자 내 소재 분포를 조절하는 합성법은 여럿 개발됐지만, 소재 분포를 변화시키는 중요 요소는 제대로 알려지지 않았다.
나명수 교수는 “단위 구조체 공간 분포를 잘 조절하면 원하는 목적에 맞는 MOF소재를 만들 수 있다”며 “다양한 MOF 기반 센서, 촉매, 기체 저장 장치를 개발하는데 유용할 것”이라 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터(SRC) 지원으로 이뤄졌고, 네이처 커뮤니케이션즈 2월 25일자 온라인으로 게재됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
