KR101354104B1 - 이산화탄소의 촉진 수송 분리막 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 금속 나노입자와 이온성 액체의 혼합 복합체를 다공성 지지체 위에 코팅한 분리막을 통하여 이산화탄소의 선택적 촉진 수송을 통한 분리가 가능한 기술을 제시하고 있다. 예를 들어, 금속 나노입자로서 구리 나노입자, 이온성 액체로서 BMIM+BF4 -를 사용한 경우 CO2/N2의 선택도 11, CO2/CH4의 선택도 11, CO2의 투과도 25 GPU로서 이산화탄소의 촉진 수송이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
Description
본 발명은 이산화탄소를 분리하기 위한 분리막(=멤브레인)에 관한 기술로서, 더욱 구체적으로는 선택적 촉진 수송을 통한 이산화탄소의 선택도 및 투과도를 높인 분리막에 관한 기술이다.
천연가스 정제, 바이오 가스 정제, 암모니아 제조시 수소 정제 등에서 이산화탄소의 분리 회수가 필요하다. 예를 들어, 천연 가스의 흐름 중 이산화탄소의 분리는 매우 큰 관심을 받아왔는데, 이는 이산화탄소가 파이프라인을 녹슬게 하는 분자이며, 또한 천연 가스의 발열량을 낮추기 때문이다. 특히, 현재 미국의 파이프라인 규정은 이산화탄소를 2 Vol% 이하로 포함하도록 규정하고 있어, 천연 가스로부터 이산화탄소를 분리하는 기술은 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 또한, 온실 가스의 저감을 위해 이산화탄소의 분리를 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
이산화탄소를 분리하기 위한 여러 가지 분리 방법 중 하나로 고체 흡착물질을 이용한 PSA(Pressure Swing Adsorption)가 이산화탄소의 분리를 위하여 이용되었다. 예를 들어, 특허공개번호 제10-2007-28348호에서는 PSA 기술을 이용하여 기체 혼합물에서 물과 이산화탄소를 분리하는 장치 및 방법을 제시하고 있으며, 특허등록 제10-992868호에서는 PSA를 이용하여 이산화탄소를 분리하여 수소를 발생하는 가스화 방법에 대하여 제시하고 있다. PSA 방법은 내마모성 흡착제가 필요하고, 대용량의 이산화탄소 분리가 어렵고, 이산화탄소보다 반응성이 큰 SOx, NOx 등의 가스가 흡착되기 쉬운 단점이 있다.
또한, 최근에는 분리막(membrane)을 이용한 이산화탄소의 분리가 관심을 끌고 있는데, 고분자막, 액막, 무기투과막을 이용하는 방법으로 나눌 수 있다.
고분자막을 이용하는 방법은 천연가스나 바이오 가스 정제 등에서 실용화되고 있으며, 미세공을 가진 다공성 무기막을 이용한 기체의 분리는 쿤센 플로우(Kundsen flow)에 의한 기체분리, 표면 확산(Surface diffusion)에 의한 분리, 모세관 응축 작용에 의한 기체분리 등으로 나누어지는데, 다공질 유리, 알루미나, 실리카와 같은 무기투과막은 내열성이 우수하여 고온에서 이산화탄소의 분리조작이 일어나는 경우에 적합하다.
액막에 의한 분리 기술은, 투과 기체가 액체에 강한 용해성을 갖고 담체를 형성할 수 있는 반응성이 있을 때 가능한 방법으로서, 액막은 기체 성분이 고압측에서 용해, 캐리어와 반응하여 착제를 생성하고 막내의 농도구배로 저압측으로 확산하여 탈용해가 일어나게 되는데, 다공성 지지체에 액막을 고정시킨 고정액체막이 주로 사용되고 있다.
특히, 최근에는 실온 이온성 액체(RTILs, Room Temperature Ionic Liquids)를 이용한 분리막 기술이 큰 관심을 받고 있는데, 이는 액체 용매들이 감압 또는 가압 하에서 매우 짧은 안정성을 보이는 것에 반하여, 실온 이온성 액체는 열적으로 안정적이고, 불연성이며, 비휘발성을 나타내기 때문이다.
또한, 어떤 화합물이 특정한 용질(막분리 대상)과 가역적으로 상호작용하는 경우, 상기 화합물은 상기 용질의 캐리어로서, 캐리어 중계 전달(carrier mediated transport)이 일어난다. 또한, 상기 캐리어 중계 전달뿐만 아니라 농도구배에 의한 픽스 수송(fickian transport)도 일어나, 촉진 수송(facilitated transport)이 가능하다.
이산화탄소의 촉진 수송을 통한 분리와 관련하여, 마츠야마(Matsuyama)는 지지체 위의 말단 관능기로 아민기를 갖는 이온성 액체(amine-terminated ionic liquid)를 갖는 분리막이 이산화탄소의 선택적 촉진 수송이 가능하다고 보고하고 있다.
그러나 아직까지 이산화탄소의 촉진 수송을 통한 분리를 위한 효과적인 기술이 제시된 바 없다. 특히, 이온성 액체를 이용한 이산화탄소의 선택적 촉진 수송으로는 충분한 선택도와 투과도를 얻을 수 없기 때문에, 이러한 이온성 액체에 추가적인 성분을 더 하여 이산화탄소의 선택적 촉진 수송이 더욱 우수한 분리막의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 이산화탄소의 선택적 촉진 수송이 가능한 분리막을 제공하는 데 있다. 특히, 본 발명의 목적은 이온성 액체와 금속 나노입자를 동시에 사용함으로써, 이산화탄소의 선택적 촉진 수송을 통한 분리 효율을 높인 분리막을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 다공성 지지체 위에 금속 나노입자와 이온성 액체의 복합체를 코팅하여 제조된 이산화탄소의 촉진 수송 분리막을 제공한다.
특히, 상기 다공성 지지체가 폴리설폰 또는 폴리에스테르 다공성 지지체인 것이 바람직하다.
특히, 상기 이온성 액체 1 중량부에 대하여 금속 나노입자 0.001 ~ 0.7 중량부인 것이 바람직하다.
특히, 상기 이온성 액체는 유기양이온과 음이온으로 구성되어 있으며, 상기 양이온으로는 디알킬이미다졸륨, 알킬피리디늄, 4급 암모늄 및 4급 포스포늄에서 선택되는 어느 하나의 양이온이며, 상기 음이온으로는 NO3 -, BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, TfO-(Trifluoromethanesulfonate), Tf2N-(Trifluoromethanesulfonylamide) 및 CH3CH(OH)CO2 -(L-lactate) 중에서 선택되는 어느 하나의 음이온인 것이 바람직하다.
특히, 상기 이온성 액체로 BMIM+BF4 -(1-butyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborate), BMIM+NO3 -(1-butyl-3-methylimidazolium nitrate), BMIM+PF6 -(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate), EMIM+BF4 -(1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) 및 HMIM+NO3 -(1-hexyl-3-methylimidazolium nitrate) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속 나노입자는, 이온성 액체에 마이크로 크기의 금속 분말을 혼합한 후, 강제 교반함으로써 상기 이온성 액체에 의하여 마이크로 크기의 금속분말이 해리되어 금속 나노입자화된 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속 나노입자는 Au 나노입자, Ag 나노입자, Cu 나노입자, SiO2 나노입자 및 TiO2 나노입자 중 어느 하나 또는 그 혼합물인 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속 나노입자의 크기는 5 내지 200 nm가 바람직하다.
본 발명은 이온성 액체와 금속 나노입자의 복합체를 다공성 지지체 위에 코팅한 분리막을 통하여, 이산화탄소의 선택적 촉진 수송을 통한 이산화탄소의 효율적인 분리 기술을 제공한다. 예를 들어, 이온성 액체로 BMIM+BF4 -와 구리 나노입자를 적용한 분리막은 CO2/CH4, CO2/N2의 선택도가 각각 11, 11, CO2 투과도가 25 GPU 로서, 이온성 액체로 BMIM+BF4 -만이 코팅된 분리막에서 CO2/CH4, CO2/N2의 선택도가 각각 5.0, 4.8, CO2 투과도가 17 GPU인 것에 비하면, 선택도 및 투과도가 매우 향상된 결과를 얻을 수 있다.
도 1의 (a)는 이온성 액체인 BMIM+BF4 -의 분자배열 상태를 설명하는 도면이고, (b)는 BMIM+BF4 -에 의해 구리 나노입자의 표면이 부분적으로 양이온화되고, BF4 - 음이온이 구리 나노입자의 양이온 주변에 집중되어 있는 것을 설명하는 도면이고, (c)는 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자의 복합체를 도포한 분리막에서 이산화탄소만을 선택적으로 촉진 수송을 통하여 분리하는 것을 설명하는 도면이다.
도 2의 (a)는 구리 플레이크(flake)의 사진이고, 도 2의 (b)는 BMIM+BF4 -/구리 파우더가 1:0.004의 비율로 혼합된 혼합물의 사진이다.
도 3은 1:0.004 비율의 BMIM+BF4 -/구리 나노입자 혼합물의 TEM 측정 결과이다.
도 4는 1:0.004 비율의 BMIM+BF4 -/구리 나노입자 혼합물의 UV-vis 흡수 실험 결과이다.
도 5는 BF4 - 스트레칭 밴드 영역에서 구리 나노입자가 첨가 안 된 순수 BMIM+BF4 -샘플(neat BMIMBF4)과 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 복합체 샘플에서의 FT-Raman 스펙트라이다.
도 6의 (a)와 (b)는 각각 구리 플레이크(flake) 및 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자(1:0.004)에서 구리의 결합에너지에 대한 XPS 스펙트라이다.
도 2의 (a)는 구리 플레이크(flake)의 사진이고, 도 2의 (b)는 BMIM+BF4 -/구리 파우더가 1:0.004의 비율로 혼합된 혼합물의 사진이다.
도 3은 1:0.004 비율의 BMIM+BF4 -/구리 나노입자 혼합물의 TEM 측정 결과이다.
도 4는 1:0.004 비율의 BMIM+BF4 -/구리 나노입자 혼합물의 UV-vis 흡수 실험 결과이다.
도 5는 BF4 - 스트레칭 밴드 영역에서 구리 나노입자가 첨가 안 된 순수 BMIM+BF4 -샘플(neat BMIMBF4)과 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 복합체 샘플에서의 FT-Raman 스펙트라이다.
도 6의 (a)와 (b)는 각각 구리 플레이크(flake) 및 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자(1:0.004)에서 구리의 결합에너지에 대한 XPS 스펙트라이다.
본 발명은 이온성 액체와 금속 나노입자의 혼합 복합체를 다공성 지지체에 코팅한 분리막에 관한 기술로서, 본 발명에서는 이산화탄소의 선택적 촉진 수송을 통하여 이산화탄소의 선택도와 투과도를 높인 분리막을 제시한다.
도 1의 (a)는 이온성 액체인 BMIM+BF4 -의 분자배열 상태를 설명하는 도면이고, (b)는 BMIM+BF4 -에 의해 구리 나노입자의 표면이 부분적으로 양이온화되고, BF4 - 음이온이 구리 나노입자의 양이온 주변에 집중되어 있는 것을 설명하는 도면이고, (c)는 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자의 복합체를 도포한 분리막에서 이산화탄소만을 선택적으로 촉진 수송을 통하여 분리하는 것을 설명하는 도면이다.
이온성 액체는 통상의 금속 양이온과 비금속 음이온으로 이루어진 금속염 화합물과는 달리 100℃ 이하의 온도에서 액체로 존재하여 이온성 액체(Ionic Liquids, ILs)라고 한다. 이온성 액체는 유기양이온과 음이온으로 구성되어 있으며, 양이온으로는 디알킬이미다졸륨, 알킬피리디늄, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 등이 있으며, 음이온으로는 NO3 -, BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, TfO-(Trifluoromethanesulfonate), Tf2N-(Trifluoromethanesulfonylamide), CH3CH(OH)CO2 -(L-lactate) 등이 있다. 예를 들어, 상기 유기 양이온과 음이온의 조합으로 이루어진 이온성 액체로 BMIM+BF4 -(1-butyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborate), BMIM+NO3 -(1-butyl-3-methylimidazolium nitrate), BMIM+PF6 -(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate), EMIM+BF4 -(1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) 및 HMIM+NO3 -(1-hexyl-3-methylimidazolium nitrate) 등이 있다.
상기 금속 나노입자는 다양한 금속의 나노입자가 가능하며, 예를 들어, Au 나노입자, Ag 나노입자, Cu 나노입자, SiO2 나노입자 및 TiO2 나노입자 등이 모두 가능하다. 금속 나노입자는 클러스터 형태의 금속 입자를 이온성 액체와 혼합한 후, 강제 교반함으로써, 이온성 액체에 의하여 금속 입자의 클러스터가 해리되어 크기가 작은 나노입자화된다. 이러한 금속 나노입자의 표면이 이온성 액체 중 음이온에 의하여 나노입자의 표면이 부분적으로 양이온화되며, 이러한 나노입자의 부분적 양이온화로 인하여 전자가 풍부한 이산화탄소의 이중결합과 선택적으로 상호작용하여 이산화탄소만의 촉진 수송이 가능하다. 또한, 상기 금속 나노입자의 크기는 5 nm ~ 200 nm가 적절하다. 200 nm 이상이 되면, 전체 표면적이 작아져서, 분리 성능이 높지 못하고, 5 nm 이하의 금속 나노입자는 제조 자체가 용이하지 않기 때문이다.
상기 이온성 액체 1 중량부에 대하여 금속 나노입자 0.001 ~ 0.7 중량부인 것이 바람직하다. 상기 하한치보다 금속 나노입자의 함량이 적으면, 이산화탄소의 선택도가 높지 못하고, 상기 상한치 이상이 되면 상분리 현상에 의해서 분리막 제조가 불가능하기 때문이다.
본 발명에서는 다공성 지지체 위에 이온성 액체와 금속 나노입자의 복합체를 통상의 방법에 의하여 코팅하여 분리막을 제조하는데, 상기 다공성 지지체는 통상 마이크로 기공 크기를 가진다. 상기 다공성 지지체는 다양한 재질이 가능하지만 통상 폴리설폰계열, 또는 폴리에스테르 계열의 다공성 지지체가 사용되고 있다.
도 1과 같이, 마이크로 크기의 금속 입자가 이온성 액체에 의하여 나노 입자화하며, 나노 입자화된 금속의 표면이 이온성 액체의 음이온에 의하여 부분적으로 양이온화되며, 이러한 부분적 양이온화된 금속 나노입자의 표면이 이산화탄소의 이중결합과 반응하여 이산화탄소의 선택적 촉진 수송을 하는 매커니즘은 금속 나노입자의 종류와 이온성 액체의 종류에 한정되지 않으므로, 이하 실험에서는 금속 나노입자로서 구리 나노입자, 이온성 액체로서 BMIM+BF4 -를 예로 하여, 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
이온성 액체인 BMIM+BF4 -를 이용하여 구리 나노입자를 이산화탄소를 분리하기 위한 캐리어로 사용하기 위해서는 구리 입자를 구리 나노입자로 만드는 과정이 선행되어야 하는데, 구리 나노입자는 구리 금속을 이온성 액체에 용해하여 제조한다. 이온성 액체의 BF4 -와 구리 나노입자의 표면 사이의 상호 작용에 의하여 구리 나노입자의 표면이 부분적으로 양이온화되어 구리-이산화탄소의 복합체(complexation)가 만들어져, 이산화탄소의 촉진 수송이 가능하다.
마이크로 크기 구리 입자(1 - 5㎛, 99%, 알드리치사 제품)를 이온성 액체인 BMIM+BF4 -(1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, C-TRI사 제품)에 혼합하였다. 상기 이온성 액체와 마이크로 크기 구리 입자의 혼합 용액을 24시간 강제 교반시킨 후, BMIM+BF4 -/Cu 나노입자의 복합체 분산물을 고분자 마이크로 기공크기 분리막 지지체(0.1 ㎛ 평균 크기, Osmonics Inc 제품) 위에 RK Control Coater를 사용하여 코팅하였다.
도 2의 (a)는 구리 플레이크(flake)의 사진이고, 도 2의 (b)는 BMIM+BF4 -/구리 파우더가 1:0.004의 비율로 혼합된 혼합물의 사진이다. 상기 혼합물을 24시간 교반한 후, 색이 청동색(bronze)에서 초록(green)으로 바뀌었으며, 이러한 색의 변화는 마이크로 크기의 구리 입자가 나노 크기의 구리입자화된 것을 의미한다. 이러한 구리 나노입자의 생성은, 이온성 액체인 BMIM+BF4 -에 구리 금속을 넣은 후, 실온에서 일정시간 이상 교반하여 주면, 구리 금속의 해리(dissolution)가 일어나 나노 크기의 구리 입자가 얻어지기 때문이다.
도 3은 1:0.004 비율의 BMIM+BF4 -/구리 나노입자 혼합물의 TEM 측정 결과로서, 도 3의 (a) 및 (b)는 배율을 달리하여 표시한 결과이다. TEM 이미지는 구리 나노입자의 크기와, 이온성 액체가 구리 나노입자에 미치는 영향을 조사하는데 이용되었으며, TEM(Transmission Electron Microscopy) 이미지는 JEOL JEM-3000을 이용하여 측정하였으며, 작동 전압은 300 kV였다. TEM 이미지 샘플은 상기와 같이 얻은 구리 나노입자와 BMIM+BF4 -의 혼합물을 구리 그리드에 떨어뜨린 후 측정하였다. TEM 이미지에서, 5 ~ 10 nm 크기의 구리 나노입자가 관찰되는데, 처음 이온성 액체에 담기기 전에는 1 ~ 5 ㎛ 크기의 구리 금속 분말이었으나, 이온성 액체인 BMIM+BF4 -와의 혼합 후 강제교반에 의하여 클러스터 형태로 큰 크기를 유지하고 있다가, 이온성 액체에 의하여 해리되어 구리 나노입자가 된다는 것을 의미한다.
도 4는 도 3의 구리 나노입자와 이온성 액체의 혼합물 샘플에 대하여 UV-vis 흡수 실험 결과이다. 해리된 구리 나노입자의 크기를 확인하기 위하여, UV-vis 흡수 실험을 하였다. 675 nm에서 최대 피크가 나타나고 있으며, 이로부터 30 ~ 60 nm의 구리 나노입자가 많이 형성된 것으로 해석할 수 있다. 전술한 도 3의 TEM 측정결과와 도 4의 UV-vis 흡수 실혐 결과를 종합하면, 5 ~ 10 nm의 작은 크기의 구리 나노입자도 형성되어 있고, 30 ~ 60 nm의 상대적으로 큰 구리 나노입자도 다수 형성되어 있다고 해석할 수 있다. 이러한 나노입자로의 해리는 이온성 액체와 구리 플레이크(flake) 간의 상호 우호적인 상호작용(favorable interaction) 때문이다.
도 5는 BF4 - 스트레칭밴드(stretching band) 영역에서 구리 나노입자가 첨가 안 된 순수 BMIM+BF4 -샘플(도면에서 neat BMIMBF4)과 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 복합체에서의 FT-Raman 스펙트라이다. FT-Raman 스펙트라는 실온에서 JASCO NRS-23100, 해상도(resolution) 1 cm-1로 측정되었다. 피크 765, 770 및 774 cm-1에서 각각 BF4 -의 자유이온(free ion), 이온쌍(ion pair) 및 고차원 이온 집합체(higher order ion aggregate)를 확인할 수 있다. BF4 - 자유 음이온에 해당하는 765 cm-1에서의 피크 세기는 Cu 나노입자의 첨가에 따라 증가하고, 이온 집합체(ion aggregate)에 해당하는 774 cm-1에서의 피크 세기는 동시에 감소한다. BF4 -/Cu 금속간의 상호작용은 BF4 -와 BMIM+ 사이의 상호작용을 감소시켜, 결국, 자유 음이온의 농도를 증가시킨다. 이러한 증가는 자유 음이온의 농도가 고분자 전해질에 무기 나노입자를 주입함으로써 증가한다는 사실로부터 설명이 될 수 있다. Cu와 BF4 -와의 바람직한 상호작용이 Cu 금속 파우더가 나노 입자가 되도록 구리 클러스터를 나노 입자로 풀어준다.
도 6의 (a)와 (b)는 각각 구리 플레이크(flake) 및 BMIM+BF4 -/Cu 나노입자(1:0.004)에서 구리의 결합에너지에 대한 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 스펙트라이다. XPS는 Perkin-Elmer Physical Electronics PHI 5400 X-ray photoelectron spectrometer를 이용하여 측정하였다. BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 복합체 시스템에서 구리 금속 입자의 결합에너지는 도 6과 같이 934.05에서 936.14로 천천히 증가하였다. 이것은 구리 원자의 가전자(valence electron)의 결합에너지가 구리 원자와 BF4 -와의 에너지적 바람직한 상호작용(energetically favorable interaction)에 의하여 증가하여, 구리 나노입자의 표면이 부분적 양이온화되었음을 의미한다. 따라서 구리 나노입자의 표면은 이산화탄소 분자에서 전자가 풍부한 이중 결합과 컴플렉스(complex)를 형성함으로써 이산화탄소의 촉진 수송이 가능하다.
BMIM+BF4 -만을 코팅한 분리막과, BMIM+BF4 -/Cu 나노입자(1:0.004) 복합체를 코팅한 분리막에 대하여 CO2의 촉진 수송을 통한 분리 여부를 확인하기 위하여 선택도 및 투과도 실험을 하였다. 하기 표 1은 CO2/N2, CO2/CH4의 선택도(Selectivity)와, CO2의 투과도(Permeance)의 실험결과이다. 표 1과 같이 BMIM+BF4 -만을 코팅한 분리막에서는 CO2/CH4, CO2/N2의 선택도가 각각 5.0, 4.8, CO2 투과도가 17 GPU 였으나, BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 복합체를 코팅한 분리막은 CO2/CH4, CO2/N2의 선택도가 각각 11, 11, CO2 투과도가 25 GPU 로, 선택도 및 투과도가 모두 향상된 결과를 보여주고 있다. 이러한 결과는 본 발명의 분리막에서 구리 나노입자가 CO2의 캐리어로서 사용되며, 촉진 수송에 의하여 CO2의 선택도와 투과도 모두 증가함을 의미한다. 또한, 구리 나노입자의 표면이 이온성 액체의 음이온에 의하여 활성화되어, CO2의 촉진 수송이 가능하게 되었다는 것을 의미한다.
| 선택도(CO2/N2) | 선택도(CO2/CH4) | CO2 투과도(GPU) | |
| BMIM+BF4 - | 5.0 | 4.8 | 17 |
| BMIM+BF4 -/Cu 나노입자 | 11 | 11 | 25 |
상기 표 1에서 GPU = 1 x 10-6 cm3(STP)cm-2s-1cmHg-1이다.
본 발명의 분리막에서는 이온성 액체에 의하여 부분적으로 양극화된 구리 나노입자는, N2와 CH4에 비하여 사극자모멘트(quadrupole moment)가 큰 이산화탄소의 이중결합과 가역적으로 상호작용하여 촉진 수송이 가능할 뿐만 아니라, 이온성 액체 자체의 이산화탄소 촉진 수송의 시저니 효과를 통하여 매우 우수한 이산화탄소의 선택도와 투과도를 얻을 수 있다.
Claims (8)
- 다공성 지지체 위에 금속 나노입자와 이온성 액체의 복합체를 코팅하여 제조되되,
상기 이온성 액체는 유기양이온과 음이온으로 구성되어 있으며,
상기 양이온은 디알킬이미다졸륨, 알킬피리디늄, 4급 암모늄 및 4급 포스포늄 중에서 선택되는 어느 하나의 양이온이며,
상기 음이온은 NO3 -, BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, TfO-(Trifluoromethanesulfonate), Tf2N-(Trifluoromethanesulfonylamide) 및 CH3CH(OH)CO2 -(L-lactate) 중에서 선택되는 어느 하나의 음이온인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 제1항에서, 상기 다공성 지지체가 폴리설폰 또는 폴리에스테르 다공성지지체인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 제1항에서, 상기 이온성 액체 1 중량부에 대하여 금속 나노입자 0.001 ~ 0.7 중량부인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 삭제
- 제1항에서, 상기 이온성 액체는 BMIM+BF4 -(1-butyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborate), BMIM+NO3 -(1-butyl-3-methylimidazolium nitrate), BMIM+PF6 -(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate), EMIM+BF4 -(1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) 및 HMIM+NO3 -(1-hexyl-3-methylimidazolium nitrate) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 제1항에서, 상기 금속 나노입자는, 이온성 액체에 마이크로 크기의 금속 분말을 혼합한 후, 강제 교반함으로써 상기 이온성 액체에 의하여 마이크로 크기의 금속분말이 해리되어 금속 나노입자화된 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 제1항에서, 상기 금속 나노입자는 Au 나노입자, Ag 나노입자, Cu 나노입자, SiO2 나노입자 및 TiO2 나노입자 중 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
- 제1항에서, 상기 금속 나노입자의 크기는 5 내지 200 nm인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 촉진 수송 분리막.
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