KR101616078B1 - Manufacturing method of chromium-based metal organic frameworks - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크롬염을 분쇄시켜 크롬염 분쇄물을 얻는 단계; 상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 크롬염-유기리간드 혼합물을 분쇄하여 크롬염-유기리간드 분쇄물을 얻는 단계;를 포함하는 2단계 분쇄 드라이겔 컨버젼 방법을 통하여 4,100 ㎡/g 이상의 높은 비표면적 및 90%이상의 높은 수율 나타내며 복잡한 정제과정을 획기적으로 줄일 수 있는 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a chromium salt, comprising: grinding a chromium salt to obtain a chromium salt milled product; Mixing the chromium salt mill with an organic ligand to obtain a chromium salt-organic ligand mixture; And a step of grinding the chromium salt-organic ligand mixture to obtain a chromium salt-organic ligand pulverized product, wherein a high specific surface area of not less than 4,100 m < 2 > / g and a high yield of not less than 90% The present invention provides a method of manufacturing a chromium-based metal organic structure that can drastically reduce the purification process.

Description

크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF CHROMIUM-BASED METAL ORGANIC FRAMEWORKS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing a chromium-based metal organic structure,

본 발명은 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법에 관한 것으로, 별도의 정제과정 없이도 높은 BET 표면적 및 고수율을 갖는 크롬-계 금속유기 구조체를 제조하는 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for preparing a chromium-based metal organic structure, and more particularly, to a process for preparing a chromium-based metal organic structure having a high BET surface area and a high yield without further purification .

금속유기 구조체 (Metal Organic Frameworks, MOFs)는 금속이온 또는 산소원자로 연결된 금속이온 클러스터가 유기리간드 (organic ligand)와 배위결합으로 연결되어 1차, 2차 및 3차원적 골격을 형성하고 있는 결정형 다공성 물질이다. 기본적으로 금속유기 구조체는 넓은 비표면적 및 세공부피를 가지며, 규칙적인 세공구조 및 높은 금속함유의 특성을 나타낸다. 또한, 금속유기 구조체는 구조를 이루는 유기리간드에 대하여 다양한 후처리 및 기능화가 가능하고, 이러한 뛰어난 물리화학적 특징을 바탕으로 에너지 저장, 촉매, 이산화탄소 흡착, 수소 저장 및 분리, 약물전달, 센서 등 다양한 응용 연구가 이루어지고 있다.Metal Organic Frameworks (MOFs) are metal complexes in which metal ion clusters connected by a metal ion or an oxygen atom are connected to an organic ligand by a coordination bond to form a crystalline porous material having primary, secondary and three dimensional skeletons to be. Basically, the metal organic structure has a wide specific surface area and pore volume, exhibits regular pore structure and high metal content. In addition, the metal organic structure can be subjected to various post treatment and functionalization on the organic ligand constituting the structure. Based on these excellent physicochemical characteristics, various applications such as energy storage, catalyst, adsorption of carbon dioxide, hydrogen storage and separation, Research is being conducted.

대부분의 MOF들은 합성 과정 도중 모든 금속이온들이 유기리간드에 의해 배위적으로 포화상태가 된다. 그러나 일부 MOF 물질의 경우에는 합성과정에 일부 금속 이온들이 용매 분자 또는 물 분자와 부분적으로 결합하게 되는데 이를 간단한 열처리 및 진공처리를 통해 제거하면 루이스 산 (Lewis acid) 특성을 갖는 빈 배위 결합자리 (coordinatively unsaturated open metal sites, CUS)가 형성된다. In most MOFs, all metal ions are coordinately saturated by organic ligands during the synthesis process. However, in the case of some MOF materials, some metal ions are partially bound to the solvent molecules or water molecules during the synthesis process. If this is removed by a simple heat treatment and vacuum treatment, the coordination bonds (Lewis acid) unsaturated open metal sites (CUS) are formed.

특히, 비표면적이 넓은 MOF가 촉매로 사용될 경우 활성부위 (active site)가 많기 때문에 촉매응용 분야에서 중요시되고 있으며, 이들은 기체의 흡착/분리 및 루이스 산 촉매로서 탁월한 성능을 갖는 것으로 보고된바 있다. 한편, 대부분의 MOF 물질들은 열, 수분 및 산/염기에 대하여 비교적 낮은 안정성을 가지며, 이는 MOF 물질을 공업적으로 응용하는데 있어서 여전히 해결해야 할 중요한 과제이다.In particular, when MOF having a large specific surface area is used as a catalyst, it is important in catalytic applications because of its large active sites, and they have been reported to have excellent performance as a gas adsorption / separation and Lewis acid catalyst. On the other hand, most MOF materials have relatively low stability to heat, moisture and acid / base, which is still an important challenge to be solved in the industrial application of MOF materials.

현재 합성이 보고된 MOF 중에서 특히 탁월한 수분 안정성을 보이며 열 및 화학적 안정성을 갖는 동시에 넓은 비표면적 (3900 내지 4300 ㎡/g) 및 거대한 셀 부피 (702,000Å3)를 갖는 크롬(Ⅲ) 테레프탈레이트 (chromium (Ⅲ) terephthalate)계 MOF 물질로 MIL-101 (Materials of Institute Lavoisier 101)이 주목받고 있다.Of the MOFs presently reported for synthesis, chromium (III) terephthalate, which exhibits excellent moisture stability, has thermal and chemical stability, and has a large specific surface area (3900 to 4300 m 2 / g) and a large cell volume (702,000 Å 3 ) MIL-101 (Materials of Institute Lavoisier 101) is attracting attention as a (III) terephthalate-based MOF material.

MIL-101(Cr)은 일반적으로 수열합성법 (hydrothermal synthesis, HTS)을 통해 제조되며 수소 이온농도 (pH)가 2 미만인 산 조건하에서 약 8시간 동안 200 내지 220℃의 좁은 온도 범위에서 합성되는데, 근래 합성시간 단축을 위한 대안으로 마이크로파 합성법 (microwave-assisted synthesis)을 이용하여 합성한 연구 결과가 보고된 바 있다. MIL-101 (Cr) is generally prepared by hydrothermal synthesis (HTS) and is synthesized in a narrow temperature range of 200 to 220 ° C for about 8 hours under acidic conditions with a hydrogen ion concentration (pH) As an alternative to synthesis time reduction, microwave-assisted synthesis has been reported.

한편, H2BDC (1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)) 리간드를 기반으로 MOF를 형성하는 MIL-101(Cr)의 경우, H2BDC가 물에 잘 녹지 않으므로 구조 형성에 참여하지 않는 H2BDC 리간드가 재결정화되어 MIL-101(Cr) 세공 안과 밖에 불순물로 존재하기 때문에 3,200 ㎡/g 이상의 BET 비표면적과 높은 세공 부피를 얻는 데 한계가 있다. On the other hand, in the case of MIL-101 (Cr) which forms MOF based on H 2 BDC (1,4-benzenedicarboxylic acid) ligand, H 2 BDC is not soluble in water Since the H 2 BDC ligand not participating in the formation of the structure is recrystallized and present as an impurity in and out of the MIL-101 (Cr) pores, there is a limitation in obtaining a BET specific surface area of at least 3,200 m 2 / g and a high pore volume.

이를 해결하기 위한 방법으로, MIL-101(Cr) 합성 후 여러 단계의 정제 과정에 따라 BET 비표면적이 2200 내지 4230㎡/g, 세공부피가 1.13 내지 2.15 ㎖/g로 크게 증가된 결과가 보고된 바 있으며, 정제 시간을 단축하기 위한 방법으로 디메틸포름아마이드 (dimethylformamide, DMF)를 용매로 사용하여 초음파로 처리한 연구 결과가 보고된 바 있다. 그러나, 이와 같은 정제 과정은 매우 복잡할 뿐만 아니라 시간 및 에너지 면에서 소모가 많기 때문에 이를 대량으로 합성하여 공업적으로 응용하기에는 한계가 있다. As a method to solve this problem, it has been reported that the BET specific surface area is greatly increased from 2200 to 4230 m 2 / g and the pore volume is increased from 1.13 to 2.15 ml / g according to various purification steps after the synthesis of MIL-101 (Cr) There have been reported results of ultrasonication using dimethylformamide (DMF) as a solvent to shorten the purification time. However, such a purification process is not only complicated, but also consumes much in terms of time and energy, and therefore, there is a limit to industrially apply it in a large amount.

따라서, 이러한 복잡하고 비용소모가 많은 정제과정의 문제를 해결하기 위해서는 MOF 합성 후에 수행되는 정제 과정에 관한 연구 개발보다는 근본적인 문제인 H2BDC 리간드의 재결정화를 방지하는 합성 대안 연구가 절실히 필요한 실정이다.Therefore, in order to solve such a complicated and costly purification process, a synthesis alternative study to prevent the recrystallization of H 2 BDC ligand, which is a fundamental problem, is desperately required rather than research and development on the purification process performed after MOF synthesis.

이에 본 발명에서는, 크롬염을 분쇄한 후 유기리간드 (H2BDC)와 혼합시키고, 이와 같이 혼합된 크롬염-유기리간드 혼합물을 재분쇄 (2차 분쇄)시켜 드라이겔 컨버젼방법 (Dry gel conversion, DGC)을 이용하여 상술한 문제점을 해결할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다. Accordingly, in the present invention, the Cr salt is pulverized and mixed with an organic ligand (H 2 BDC), and the mixture of chromium salts and organic ligands thus mixed is re-pulverized (secondary pulverization) DGC) can solve the above-described problems, and the present invention has been completed on the basis thereof.

따라서, 본 발명의 하나의 관점은 별도의 정제과정 없이도 높은 BET 표면적 및 고수율을 갖는 크롬-계 금속유기 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a method of making a chromium-based metal organic structure having a high BET surface area and a high yield without requiring a separate purification process.

상기 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법은 크롬염을 분쇄시켜 크롬염 분쇄물을 얻는 단계; 상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 크롬염-유기리간드 혼합물을 재분쇄하여 크롬염-유기리간드 분쇄물을 얻는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a chromium-based metal organic structure, comprising: grinding a chromium salt to obtain a chromium salt milled product; Mixing the chromium salt mill with an organic ligand to obtain a chromium salt-organic ligand mixture; And re-grinding the chromium salt-organic ligand mixture to obtain a chromium salt-organic ligand pulverized product.

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 방법은 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 오토클레이브 내에서 가열하여 크롬염-유기리간드 합성물을 얻는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method may further comprise heating the crushed salt of chromium salt-organic ligand in an autoclave to obtain a chromium salt-organic ligand compound.

본 발명의 다른 구현 예에 있어서, 상기 방법은 상기 크롬염-유기리간드 합성물을 냉각시키고 탈이온수로 세척하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the method may further comprise cooling the chromium salt-organic ligand compound and washing it with deionized water.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 방법은 상기 세척된 크롬염-유기리간드 합성물을 건조시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the method may further comprise drying the washed chromium salt-organic ligand compound.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 크롬염 분쇄물은 평균 직경이 40 내지 60㎛일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the chromium salt crushed material may have an average diameter of 40 to 60 mu m.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물의 유기리간드의 평균 직경은 4 내지 6㎛일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the average diameter of the organic ligands of the Cr salt-organic ligand may be 4 to 6 탆.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계는 상기 크롬염 분쇄물과 유기리간드를 1:1 내지 1:1.2의 몰비로 혼합시키는 것일 수 있다.In still another embodiment of the present invention, the step of mixing the Cr salt with the organic ligand to obtain the Cr salt-organic ligand mixture comprises reacting the Cr salt with the organic ligand in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.2 It can be mixed.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 유기리간드는 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the organic ligand may be 1,4-benzenedicarboxylic acid.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 크롬-계 금속유기 구조체는 4100 내지 5900 ㎡/g의 BET 표면적을 가질 수 있다.In another embodiment of the present invention, the chromium-based metal organic structure may have a BET surface area of 4100 to 5900 m 2 / g.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 오토클레이브에는 물 (H2O) 및 불산 (HF)용액이 포함될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the autoclave may include water (H 2 O) and hydrofluoric acid (HF) solutions.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 오토클레이브 내에서 가열하는 것은 오토클레이브 내에 구비되며 다수의 관통공이 형성된 테프론 지지체 상에 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 위치시키고 수행되는 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, heating the crushed salt of the chromium salt-organic ligand in the autoclave is carried out by placing the crushed salt of the chromium salt-organic ligand on the Teflon support provided in the autoclave and having a plurality of through- And may be performed.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 가열은 215 내지 225℃에서 11 내지 13시간 동안 수행되는 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the heating may be performed at 215 to 225 ° C for 11 to 13 hours.

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 가열은 220℃에서 12시간 동안 수행되는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the heating may be performed at 220 DEG C for 12 hours.

본 발명에 따른 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법은 기존의 수열합성법과 달리, 오토클레이브 내에 크롬염 및 유기리간드를 위치시켜 고온의 수증기를 접촉시키는 드라이겔 컨버젼방법을 이용하는 것과 동시에 상기 크롬염을 분쇄시킨 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜서 생성된 크롬염-유기리간드 혼합물을 재분쇄시키는 과정을 통하여 상기 유기리간드가 크롬염 내부로 침투되어 유기리간드와 수증기 간의 접촉을 최소화시킴으로서 물과의 접촉으로 인한 유기리간드 재결정화에 의하여 생기는 불순물의 잔존을 최소화시킬 수 있으며, 이에 따라 제조되는 크롬-계 금속유기 구조체의 BET 표면적을 극대화시키고 동시에 고순도의 크롬-계 금속유기 구조체 생산 수율 또한 높일 수 있는 매우 우수한 장점을 갖는다. The method for producing a chromium-based metal organic structure according to the present invention uses a dry gel conversion method in which a chromium salt and an organic ligand are placed in an autoclave and a high-temperature steam is contacted, unlike a conventional hydrothermal synthesis method, The organic ligand is permeated into the chromium salt by minimizing the contact between the organic ligand and the water vapor through the process of mixing the crushed chromium salt pulverized material with the organic ligand to re-pulverize the resulting chromium salt-organic ligand mixture, , It is possible to maximize the BET surface area of the chromium-based metal organic structure to be produced and to increase the production yield of the chromium-based metal organic structure with high purity at the same time. It has excellent advantages.

또한, 본 발명은 기존의 수열합성법에서 요구되는 복잡한 정제과정을 획기적으로 줄임으로써 고순도의 크롬-계 금속유기 구조체를 대량으로 생산하여 산업적 규모로 적용될 수 있다는 장점 또한 갖는다. In addition, the present invention has the advantage that a high purity chromium-based metal organic structure can be mass produced and applied on an industrial scale by drastically reducing the complex purification process required in the existing hydrothermal synthesis method.

도 1은 금속유기 구조체 MIL-101의 구조를 나타낸다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 구현 예에 따라 DGC 합성법에 의하여 크롬-계 금속유기 구조체 MIL-101을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 크롬-계 금속유기 구조체인 DGC-MIL-101과 종래의 합성법에 의하여 제조된 금속유기 구조체인 HTS-MIL-101의 온도 변화에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 5의 (a)는 종래의 수열합성법에 의해 제조된 금속유기 구조체인 HTS-MIL-101의 SEM 사진이며, 바늘모양의 불순물을 확인할 수 있다. 도 5의 (b) 및 (c)는 각각 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 크롬-계 금속유기 구조체인 DGC-MIL-101의 SEM 사진이며, 각각 크롬염과 유기리간드인 H2BDC의 몰비를 달리한 결과를 나타낸다 ((b) Cr:H2BDC=1:1, (c) Cr:H2BDC=1:1.2).
도 6은 본 발명의 제조방법에 사용된 반응기 사진을 나타내며, 반응 전 (a)과 220℃에서 12시간 동안 반응이 이루어진 후 (b)를 나타낸다.
도 7은 MIL-101 합성에 사용되는 기질들의 XRD 분석패턴을 나타내는 그래프이며, (a)는 미분쇄 H2BDC, (b)는 미분쇄 크롬염 (Cr(NO3)3·9H2O), (c)는 크롬염과 H2BDC를 단일과정으로 분쇄한 것, (d)는 크롬염을 일차로 분쇄하고 H2BDC와 혼합한 후 이들 혼합물을 다시 분쇄한 것, (e)는 샘플 (d)를 과량의 물에 10분간 노출시켜 재수화시킨 (rehydrated) 샘플이고 (f)는 샘플 (d)를 24시간 동안 수증기에 노출시킨 것이다 (상기 (a) 및 (d)의 경우는 XRD 강도가 70% 축소되었다).
도 8은 H2BDC를 분쇄하기 전과 후의 SEM 사진이다.
도 9는 H2BDC를 분쇄하기 전과 후의 IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 10은 정제 전과 후의 HTS-MIL-101과 DGC-MIL-101의 XRD 패턴 (A) 및 IR스펙트럼 (B)을 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 제조방법에서 사용되는 불산(HF)의 양에 따른 DGC-MIL-101의 XRD 패턴 (A) 및 SEM 사진 (B)이다.
Figure 1 shows the structure of the metal organic structure MIL-101.
FIGS. 2 and 3 schematically illustrate a method for producing a chromium-based metal organic structure MIL-101 by a DGC synthesis method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows weight changes of DGC-MIL-101, which is a chromium-based metal organic structure produced according to the present invention, and HTS-MIL-101, which is a metal organic structure produced by a conventional synthesis method, according to temperature changes.
5 (a) is an SEM photograph of HTS-MIL-101, which is a metal organic structure produced by a conventional hydrothermal synthesis method, and needle-shaped impurities can be identified. 5 (b) and 5 (c) are SEM photographs of DGC-MIL-101, a chromium-based metal organic structure produced by the process according to the present invention, respectively. The molar ratios of the chromium salt and the organic ligand H 2 BDC ((B) Cr: H 2 BDC = 1: 1, (c) Cr: H 2 BDC = 1: 1.2).
FIG. 6 shows a photograph of the reactor used in the production process of the present invention. FIG. 6 (b) shows the reaction after the reaction was carried out at 220 ° C. for 12 hours before the reaction.
FIG. 7 is a graph showing an XRD analysis pattern of the substrates used in the MIL-101 synthesis, wherein (a) is a micronized H 2 BDC, (b) is a micronized chromium salt (Cr (NO 3 ) 3 .9H 2 O) (c) is obtained by pulverizing chromium salt and H 2 BDC in a single process, (d) crushing chromium salt firstly, mixing with H 2 BDC and then pulverizing the mixture again, and (e) (d) is rehydrated by exposure to excess water for 10 minutes, and (f) is a sample exposed to water vapor for 24 hours ((a) and (d) Strength was reduced by 70%).
8 is an SEM photograph before and after pulverizing H 2 BDC.
9 is a graph showing IR spectra before and after pulverizing H 2 BDC.
10 shows XRD patterns (A) and IR spectra (B) of HTS-MIL-101 and DGC-MIL-101 before and after purification.
11 is an XRD pattern (A) and an SEM photograph (B) of DGC-MIL-101 according to the amount of hydrofluoric acid (HF) used in the production method according to the present invention.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Before describing the invention in more detail, it is to be understood that the words or words used in the specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense, It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the constitution of the embodiments described in the present specification is merely a preferred example of the present invention, and does not represent all the technical ideas of the present invention, so that various equivalents and variations And the like.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 크롬-계 금속유기 구조체 (MOFs)의 제조방법에 관한 것이며, 특히 탁월한 수분 안정성을 보이며 열 및 화학적 안정성을 갖는 동시에 넓은 BET 표면적 (3900 내지 4300 ㎡/g) 및 거대한 셀 부피 (702,000Å3)를 갖는 크롬(Ⅲ) 테레프탈레이트 (chromium (Ⅲ) terephthalate)계 MOF 물질 (이하 "크롬-계 금속유기 구조체"라고도 한다)의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 금속유기 구조체를 특히 MIL-101 (Materials of Institute Lavoisier 101)로 칭한다.The present invention relates to a process for the production of chromium-based metal organic structures (MOFs), and in particular has excellent water stability, thermal and chemical stability, a wide BET surface area (3900 to 4300 m 2 / g) and a large cell volume 3 ) terephthalate based MOF material (hereinafter also referred to as "chromium-based metal organic structure" Such a metal organic structure is specifically referred to as MIL-101 (Materials of Institute Lavoisier 101).

MIL-101 (Cr)은 전이금속인 크롬 (Cr(Ⅲ)) 금속과 테레프탈산인 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)을 합성 원료로 하며, Cr3(F/OH)-(H2O)2O[(O2C)-C6H4-(CO2)]3 nH2O (n은 1 내지 25의 정수)의 화학 구조식을 갖는다.MIL-101 (Cr) is a transition metal, and chromium (Cr (Ⅲ)) metal and terephthalic acid is 1,4-benzene dicarboxylic acid (1,4-benzenedicarboxylic acid) to the starting materials for synthesis, Cr 3 (F / OH ) - (H 2 O) 2 O [(O 2 C) -C 6 H 4 - (CO 2 )] 3 n H 2 O (n is an integer of 1 to 25).

도 1은 이러한 MIL-101의 개략적인 입체 구조를 나타낸다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 팔면체 구조를 갖는 3가 크롬이온 삼량체 (trimer)가 꼭짓점을 이루며 이를 6개의 테레프탈레이트 (terephthalate) 음이온이 양방향으로 연결되어 수퍼테트라헤드론 (supertetrahedron, ST) 빌딩 유닛 (building unit)을 형성한다. 이러한 ST들은 3차원적으로 결합하여 제올라이트 엠티엔 (zeolite MTN) 구조를 이루며, 12 내지 16Å 범위의 2종류 미세 세공창 (micropore window)을 통해 연결되는 29 내지 34Å 범위의 2종류 메조기공 (mesoporous cage)을 갖고 있다. Fig. 1 shows a schematic three-dimensional structure of this MIL-101. That is, as shown in FIG. 1, a trivalent chromium ion trimer having an octahedral structure forms a corner, and six terephthalate anions are connected in both directions to form a supertetrahedron (ST) building Thereby forming a building unit. These STs are three-dimensionally bonded to form a zeolite MTN structure and are composed of two mesoporous cages of 29 to 34 angstroms connected via two micropore windows ranging from 12 to 16 angstroms. ).

또한, MIL-101(Cr) 물질은 안정된 구조를 지니고 있어 구조체 내부에 귀금속 (Pd, Pt, Au 등) 나노입자를 담지 하는 것이 가능하며, 상당량의 불포화 배위 Cr(Ⅲ) 금속 자리 (>3.0 m㏖/g)를 보유하고 있어, 전자가 풍부한 다양한 기능기를 도입한 표면 기능화가 가능하고, 이를 통해 다양한 촉매 반응에서 뛰어난 활성 및 선택성을 보이는 등 불균일 촉매 및 지지체로써 가장 주목받고 있는 MOF 물질 중 하나이다. In addition, the MIL-101 (Cr) material has a stable structure and it is possible to carry noble metal (Pd, Pt, Au, etc.) nanoparticles in the structure and a large amount of unsaturated coordination Cr (Ⅲ) ㏖ / g), and it is one of the MOF materials which are most attracted attention as heterogeneous catalysts and supports, showing various functional groups introduced with various electrons and showing excellent activity and selectivity in various catalytic reactions.

본 발명자들은 기존의 수열합성법 (Hydrothermal Synthesis, HTS)과 달리, 별도의 복잡한 정제과정 없이도 고순도 고수율로 높은 BET (Brunauer, Emmett, and Teller) 표면적을 갖는 MIL-101을 제조하는 방법을 새롭게 개발하였다.The present inventors have newly developed a method for producing MIL-101 having a high BET (Brunauer, Emmett, and Teller) surface area at a high purity and a high yield without a complicated purification process, unlike the conventional hydrothermal synthesis (HTS) .

이러한 제조방법은 기본적으로 드라이-겔 컨버젼 (Dry-gel conversion, DGC)합성법과 2단계의 분쇄과정에 기초한다. This manufacturing method is basically based on a dry-gel conversion (DGC) synthesis method and a two-stage grinding process.

1990년 츄 (Xu) 교수팀에 의해 제올라이트의 새로운 합성법으로 DGC 합성법이 최초로 보고되었다. 이 합성법은 무정형 알루미노실리케이트 겔에 고온 고압의 수증기를 접촉시켜 제올라이트를 합성하는 방법으로 새로운 조성과 구조를 갖는 제올라이트 합성 응용으로 연구가 되어왔다. In 1990 DGC synthesis method was first reported by a team of Prof. Xu as a new synthesis method of zeolite. This synthesis method has been studied in the synthesis of zeolite with new composition and structure as a method of synthesizing zeolite by contacting amorphous aluminosilicate gel with high temperature and high pressure steam.

한편, 최근에는 DGC 합성법을 MOF에 적용하여 ZIF-8 및 MIL-100(Fe)을 제조한 바 있으며, 이러한 합성방법은 합성 시간을 줄일 수 있으며 친환경적인 합성 방법으로 평가된다.In recent years, ZIF-8 and MIL-100 (Fe) have been prepared by applying DGC synthesis method to MOF. This synthesis method can reduce the synthesis time and is evaluated as an environmentally friendly synthesis method.

본 발명자는 이러한 DGC 합성법에 합성 전구체 분쇄과정을 접목시켜, 고온 및 고압 조건에서 수분 접촉으로 인해 대량의 물에서 발생하는 H2BDC의 재결정화를 제한하여, 합성 후 간단한 물 세척만으로도 4,100 ㎡/g이상의 높은 비표면적 및 재생성 있게 90 %이상의 높은 수율 갖는 MIL-101(Cr)의 합성법을 개발하였다. The present inventors have combined the DGC synthesis method with a synthetic precursor pulverizing process to limit the recrystallization of H 2 BDC generated in a large amount of water due to water contact under high temperature and high pressure conditions, (Cr) having a high specific surface area and reproducibility of 90% or more.

도 2 및 3은 본 발명의 일 구현 예에 따라 DGC 합성법에 의하여 크롬-계 금속유기 구조체인 MIL-101을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸다. 즉, 도 2의 좌측 상단은 물 및 불산용액이 바닥에 담겨있는 오토클레이브 반응기를 나타내며, 이와 같은 오토클레이브 내에는 플레이트 형상의 지지체가 위치한다. 상기 지지체는 폴리테트라프루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene, PTFE) 즉, 테프론 (Teflon)으로 이루어지며, 다수의 관통공이 형성된 플레이트형상이며, 약 5㎜의 두께를 갖고 직경이 약 1㎜인 다수의 관통공이 형성되어 있다. 이러한 관통공은 후술하는 바와 같이 오토클레이브에 존재하는 수증기의 통로 역할을 수행한다. 한편, 도 2의 우측 상단에 도시된 부피-압력 그래프는 오토클레이브 내에 존재하는 물이 2 가지의 상 (phase)을 동시에 가지는 영역 (liquid-vapour two phase region)이 존재함을 나타낸다. FIGS. 2 and 3 schematically illustrate a method for preparing MIL-101, a chromium-based metal organic structure, by DGC synthesis according to an embodiment of the present invention. That is, the left upper end of FIG. 2 represents an autoclave reactor in which water and a solution of HF are contained in the bottom, and a plate-shaped support is placed in the autoclave. The support is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), that is, Teflon. The support is in the form of a plate having a plurality of through holes. The support has a plurality of through holes having a thickness of about 5 mm and a diameter of about 1 mm Respectively. These through holes serve as passages for water vapor present in the autoclave, as described below. On the other hand, the volume-pressure graph shown in the upper right corner of FIG. 2 shows that there is a liquid-vapor two phase region in which water existing in the autoclave exists at the same time.

본 발명의 일 구현 예에 따른 크롬-계 금속유기 구조체 MIL-101의 제조방법은 크롬염을 분쇄시켜 크롬염 분쇄물을 얻는 단계; 상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 크롬염-유기리간드 혼합물을 분쇄하여 크롬염-유기리간드 분쇄물을 얻는 단계;를 포함하며, 추가적으로 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 오토클레이브 내에서 가열하여 크롬염-유기리간드 합성물을 얻는 단계; 및 상기 크롬염-유기리간드 합성물을 냉각시키고 탈이온수로 세척하는 단계를 포함할 수 있다.The method for producing a chromium-based metal organic structure MIL-101 according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: crushing a chromium salt to obtain a chromium salt milled product; Mixing the chromium salt mill with an organic ligand to obtain a chromium salt-organic ligand mixture; And grinding the chromium salt-organic ligand mixture to obtain a chromium salt-organic ligand mill, wherein the chromium salt-organic ligand mill is further heated in an autoclave to obtain a chromium salt-organic ligand compound step; And cooling and cleaning the chromium salt-organic ligand compound with deionized water.

기존의 MIL-101 수열합성법 및 단순한 드라이겔 컨버젼방법과 달리, 본 발명에 따른 제조방법은 MIL-101의 전구체인 크롬염을 분쇄한 후, 이와 같이 분쇄된 크롬염을 MIL-101의 구조를 형성하는 유기리간드와 혼합하고, 이와 같이 혼합된 크롬염과 유기리간드의 혼합물을 다시 분쇄하는 과정을 거치는 것을 특징으로 한다.Unlike the conventional MIL-101 hydrothermal synthesis method and simple dry gel conversion method, the production method according to the present invention is characterized in that after crushing the chromium salt which is the precursor of MIL-101, the crushed chromium salt forms the structure of MIL-101 And then the mixture of the mixed chromium salt and the organic ligand is pulverized again.

즉, 기존의 수열합성법은 크롬, 유기리간드, 불산용액 및 물을 단순히 혼합하는 과정을 거치며, 이와 같이 유기리간드가 물과 직접 접촉하는 경우는 재결정화가 촉진되어 상기 유기리간드가 금속유기 구조체 내에 불순물로 남게 되며, 이러한 불순물을 제거하기 위하여 매우 복잡한 정제과정이 요구되었다. 또한, 이와 같은 정제과정을 거친다고 하더라도 BET 표면적이 낮으며, 수율 또한 높지 않다는 문제가 있었다. That is, the existing hydrothermal synthesis method involves a simple mixing process of chromium, an organic ligand, a hydrofluoric acid solution and water. When the organic ligand is in direct contact with water, recrystallization is promoted so that the organic ligand is impurities And a very complicated purification process was required to remove these impurities. Further, even if the purification process is carried out, there is a problem that the BET surface area is low and the yield is not high.

그러나, 본 발명에 따라 2단계 분쇄과정을 거치는 드라이겔 컨버젼방법은 고온 고압의 수증기를 크롬-유기리간드 혼합물에 접촉시키는 한편, 분쇄된 크롬염과 유기리간드를 혼합한 후 다시 크롬염-유기리간드 혼합물을 분쇄하는 과정을 수행함으로써 유기리간드의 재결정화에 의하여 형성되는 불순물의 잔류를 최소화할 수 있게 된다. 즉, 분쇄된 크롬염 (직경이 약 50㎛ 정도)과 혼합된 유기리간드를 다시 분쇄하여 상기 유기리간드의 직경이 약 5㎛ 정도가 되면, 이와 같이 분쇄된 유기리간드가 상기 크롬염 속으로 침투되어 수증기와의 직접적인 접촉이 차단되며, 따라서, 유기리간드가 수분에 의하여 재결정화되기 전에 크롬염과 반응하게 되고 결국, 낮은 불순물 함량을 갖는 고순도의 크롬-계 금속유기 구조체가 제조되는 것이다. 또한 재결정화된 유기리간드는 2 내지 3회의 물 세척만으로도 쉽게 제거되므로 최종적으로 제조되는 크롬-계 금속유기 구조체의 순도가 매우 높아지게 되며 결국 이에 따라 생산 수율도 증가하게 된다. However, in the dry gel conversion method according to the present invention, the high-temperature and high-pressure steam is brought into contact with the chromium-organic ligand mixture, the crushed chromium salt and the organic ligand are mixed, The residue of impurities formed by recrystallization of the organic ligand can be minimized. That is, when the organic ligand mixed with the crushed chromium salt (about 50 탆 in diameter) is pulverized again and the diameter of the organic ligand becomes about 5 탆, the crushed organic ligand penetrates into the chromium salt The direct contact with water vapor is blocked and thus the organic ligand reacts with the chromium salt before recrystallization by moisture and eventually produces a high purity chromium-based metal organic structure with low impurity content. Also, since the recrystallized organic ligand is easily removed even by washing with water for 2 to 3 times, the purity of the finally produced chromium-based metal organic structure becomes very high, and accordingly the production yield is increased accordingly.

본 발명의 크롬염은 질산크롬 및 인산크롬 등 다양한 3가 크롬염이 사용될 수 있으나, 본 발명자들은 질산크롬 노아하이드레이트 (Cr(NO3)3·9H2O)를 이용하였다. The chromium salt of the present invention may be selected from a variety of trivalent chromium salts such as chromium nitrate and chromium phosphate. However, the present inventors used chromium niobate hydrate (Cr (NO 3 ) 3 .9H 2 O).

본 발명에서는 MIL-101을 제조하기 위하여 오토클레이브 (autoclave)를 사용한다. 이와 같은 오토클레이브 내부 바닥에는 47%로 희석된 불산 (HF)용액과 소량의 물이 담겨져 있는 상태이며, 테프론 (Teflon) 지지체가 상기 오토클레이브에 위치한다. 크롬염-유기리간드 혼합 분쇄물을 상기 테프론 지지체 상에 위치시킨 후, 오토클레이브를 일정 시간 동안 가동시켜 금속유기 구조체를 합성한다. 테프론 지지체는 고온 고압의 조건에서 금속유기 구조체의 합성이 가능하도록 돕는 역할을 하며, 강산조건에서 내식성이 강한 특성을 지닌다. 특히, 전술한 바와 같이 상기 테프론 지지체에 다수의 관통공을 형성하여 오토클레이브 바닥에 존재하는 수분이 증발하여 크롬염 및 유기리간드에 도달하는 것을 돕게 된다. In the present invention, an autoclave is used to produce MIL-101. In the bottom of the autoclave, a 47% diluted HF solution and a small amount of water are contained, and a Teflon support is placed in the autoclave. The chromium salt-organic ligand mixed powder is placed on the Teflon support, and the autoclave is operated for a predetermined time to synthesize the metal organic structure. The Teflon substrate supports the synthesis of metal organic structures under high temperature and pressure conditions, and has strong corrosion resistance under strong acid conditions. Particularly, as described above, a plurality of through holes are formed in the Teflon support to help moisture contained in the bottom of the autoclave evaporate to reach the chromium salt and the organic ligand.

한편, 상기 제조방법에 의하여 세척된 금속유기 구조체는 진공건조기를 이용하여 80℃에서 약 12시간 정도 건조되어 다양한 분야에 이용될 수 있다. Meanwhile, the metal organic structure washed by the above-mentioned method can be used in various fields by drying at 80 ° C for about 12 hours by using a vacuum dryer.

상기 크롬염 분쇄물의 입자 크기는 평균 직경이 약 40 내지 60㎛ 정도가 적당하다. 이러한 입자 크기는 Retsch사의 볼밀장치인 MM200을 이용하여 20 Hz에서 약 30분 동안 분쇄함으로써 얻을 수 있다.The particle size of the chromium salt milled product is suitably about 40 to 60 탆 in average diameter. This particle size can be obtained by milling at 20 Hz for about 30 minutes using MM200, a ball milling device from Retsch.

또한, 크롬염-유기리간드 분쇄물의 유기리간드는 평균 직경이 4 내지 6㎛ 정도가 될 때까지 분쇄된다. 이러한 입자 크기는 상기 볼밀장치를 이용하여 20 Hz에서 약 15분 동안 분쇄함으로써 얻을 수 있다.Further, the organic ligands of the Cr salt-organic ligand pulverized product are pulverized until the average diameter becomes about 4 to 6 탆. Such a particle size can be obtained by pulverizing at 20 Hz for about 15 minutes using the ball mill apparatus.

한편, 크롬염 분쇄물과 유기리간드를 혼합하는 비율은 통상적인 MIL-101의 합성에 사용되는 혼합 몰비는 1:1 정도가 적당하다. 크롬염 분쇄물과 유기리간드의 혼합 몰비가 1:1.2를 초과하는 경우에는 재결정화된 H2BDC의 잔류량이 많아지는 문제가 있다. On the other hand, the mixing ratio of the chromium salt milled product and the organic ligand is suitably about 1: 1 in the mixing molar ratio used in the conventional synthesis of MIL-101. When the mixing molar ratio of the chromium salt ground product and the organic ligand exceeds 1: 1.2, there is a problem that the residual amount of the recrystallized H 2 BDC increases.

본 발명에서 사용되는 유기리간드는 일반적으로 MIL-101의 합성에 사용되는 유기리간드인 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid, H2BDC)이다.The organic ligand used in the present invention is generally 1,4-benzenedicarboxylic acid (H 2 BDC), which is an organic ligand used in the synthesis of MIL-101.

한편, MIL-101을 제조하기 위하여는 크롬염 및 유기리간드 이외에도 불산 (HF) 및 물 (H2O)이 요구된다. 불산 용액은 시중에 판매되는 47%희석 용액을 사용하며, 불산은 MIL-101합성에 있어서, 결정성을 증가시키고 결정체의 성장을 촉진시키기 위한 유용한 광화제 (mineralizing agent) 역할을 수행한다. 즉, HF없이 제조된 DGC-MIL-101은 HF를 이용하여 제조된 DGC-MIL-101에 비하여 더 낮은 결정성 및 기공부피 (2910㎡/g의 BET표면적)을 나타낸다. 사용되는 불산의 양이 증가할수록 DGC-MIL-101의 입자크기가 꾸준히 증가하며, 결정성 또한 좋아지는 경향을 보인다 (도 11). 이는 수열합성법에서도 동일하게 관찰되는 결과이다. On the other hand, hydrofluoric acid (HF) and water (H 2 O) are required to produce MIL-101 in addition to chromium salts and organic ligands. The hydrofluoric acid solution uses a commercially available 47% dilution solution, and the hydrofluoric acid acts as a useful mineralizing agent for increasing the crystallinity and promoting the growth of crystals in the MIL-101 synthesis. That is, DGC-MIL-101 prepared without HF exhibits lower crystallinity and pore volume (BET surface area of 2910 m 2 / g) compared to DGC-MIL-101 prepared using HF. As the amount of hydrofluoric acid used increases, the particle size of DGC-MIL-101 steadily increases and crystallinity also tends to improve (FIG. 11). This is also the same result in hydrothermal synthesis.

오토클레이브 내에서 이루어지는 가열은 215 내지 225℃에서 11 내지 13시간 동안 수행된다. 합성온도가 215℃보다 낮으면 충분한 합성이 이루어지지 않으며, 225℃보다 높으면 MIL-101의 구조가 무너지는 문제가 발생한다. 본 발명자들은 다양한 실험에 의하여, 220℃에서 12시간 동안 가열하여 합성하는 경우가 적당하다는 것을 발견하였다. Heating in the autoclave is carried out at 215 to 225 ° C for 11 to 13 hours. If the synthesis temperature is lower than 215 ° C, sufficient synthesis can not be performed. If the synthesis temperature is higher than 225 ° C, the structure of MIL-101 may collapse. The inventors of the present invention have found that it is appropriate to perform synthesis by heating for 12 hours at 220 DEG C by various experiments.

이와 같은 가열을 거치게 되면 암녹색 (dark green)의 약하게 뭉쳐있는 MIL-101 입자를 얻게 된다.Upon such heating, MIL-101 particles with dark green and weakly aggregate are obtained.

이와 같이 합성된 크롬-계 금속유기 구조체에는 약간의 불순물이 포함되어 있으므로 이를 회수하여 2 내지 3차례 증류수로 세척하고 건조시키는 과정을 수행한다. Since the thus-synthesized chromium-based metal organic structure contains some impurities, it is recovered and washed with distilled water 2-3 times and dried.

이러한 과정을 통하여 제조된 MIL-101에는 재결정화된 H2BDC 불순물이 거의 존재하지 않게 된다.The MIL-101 produced through this process is substantially free of recrystallized H 2 BDC impurities.

상기 H2BDC는 MIL-101을 제조하기 위하여 반드시 요구되나, 일반적인 수열합성법을 사용하는 경우 H2BDC가 재결정화되어 MIL-101구조체 내부에 바늘 구조의 불순물 형태로 존재하게 된다. 종래에는 이러한 불순물을 수차례의 정제과정을 통하여 제거하였으나, 본 발명의 일 구현 예에서와 같이 DGC 합성법을 이용하는 경우에는 2 내지 3회의 간단한 수세 과정을 통해서도 상기 H2BDC 불순물이 거의 완전히 제거된다.The H 2 BDC is required to produce MIL-101. However, when a general hydrothermal synthesis method is used, H 2 BDC is recrystallized and is present in the form of a needle-like impurity in the MIL-101 structure. Conventionally, these impurities have been removed through several purification steps. However, in the case of using the DGC synthesis method as in the embodiment of the present invention, the H 2 BDC impurities are almost completely removed even by a simple two to three washings.

이와 같은 제조방법에 의하여 제조된 크롬-계 금속유기 구조체 MIL-101은 약 4100 내지 5900 ㎡/g의 BET 표면적을 갖게 된다.The chromium-based metal organic structure MIL-101 produced by such a production method has a BET surface area of about 4100 to 5900 m 2 / g.

또한, 전구체인 크롬과 생산된 MIL-101에 존재하는 크롬을 비교하여 계산한 수율이 거의 90%에 가깝게 된다. In addition, the yield calculated by comparing the chromium present in the precursor chromium and the chromium present in the produced MIL-101 is close to 90%.

도 4는 본 발명에 따라 제조된 크롬-계 금속유기 구조체인 DGC-MIL-101과 종래의 수열합성법에 의하여 제조된 금속유기 구조체인 HTS-MIL-101의 온도 변화에 따른 중량 변화를 나타낸다. 즉, 정제 과정을 거치지 않은 두 가지 시료를 비교 분석해본 결과, DGC-MIL-101의 경우 250 내지 300℃의 온도 범위에서 급격한 무게 감소 변화를 보이는 반면, HTS-MIL-101의 경우 250 내지 500℃의 더 넓은 온도 범위에서 점차적으로 무게가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 수열합성법을 이용하여 MIL-101을 합성하는 경우에는 재결정화된 바늘형태의 H2BDC리간드가 MIL-101의 세공 안과 밖에 불순물로 존재하기 때문이다. FIG. 4 shows the weight change of DGC-MIL-101, which is a chromium-based metal organic structure produced according to the present invention, and HTS-MIL-101, a metal organic structure produced by a conventional hydrothermal synthesis method. As a result, DGC-MIL-101 showed a rapid weight loss change in the temperature range of 250 to 300 ° C., while HTS-MIL-101 showed 250 to 500 ° C. The weight decreases gradually over a wider temperature range. This is because, when MIL-101 is synthesized by hydrothermal synthesis, a recrystallized needle-like H 2 BDC ligand exists as an impurity both inside and outside the pores of MIL-101.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 크롬-계 금속유기 구조체인 DGC-MIL-101과 종래의 합성법에 의하여 제조된 금속유기 구조체인 HTS-MIL-101의 전자현미경 사진을 나타낸다. 도 5를 참고하면, 수열합성법을 이용하여 합성된 MIL-101 (상단 사진)의 경우는 바늘형태의 H2BDC 불순물 (점선)이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 제조된 MIL-101의 경우 (하단 사진)는 이와 같은 H2BDC 불순물이 전혀 존재하지 않는 것이 관찰된다. 도 5의 (a)는 종래의 수열합성법에 의해 제조된 금속유기 구조체인 HTS-MIL-101의 SEM 사진이며 바늘모양의 불순물을 확인할 수 있다. 도 5의 (b) 및 (c)는 각각 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 크롬-계 금속유기 구조체인 DGC-MIL-101의 SEM 사진이며, 각각 크롬염과 유기리간드인 H2BDC의 몰비를 달리한 결과를 나타낸다 ((b) Cr:H2BDC=1:1, (c) Cr:H2BDC=1:1.2). FIG. 5 is an electron micrograph of DGC-MIL-101, a chromium-based metal organic structure prepared according to the present invention, and HTS-MIL-101, a metal organic structure prepared by a conventional synthesis method. Referring to FIG. 5, it can be confirmed that needle-shaped H 2 BDC impurity (dotted line) exists in MIL-101 synthesized by hydrothermal synthesis (upper photograph). However, in the case of MIL-101 prepared according to the present invention (bottom photograph), it is observed that no such H 2 BDC impurity is present at all. 5 (a) is an SEM photograph of HTS-MIL-101, which is a metal organic structure produced by a conventional hydrothermal synthesis method, and needle-like impurities can be identified. 5 (b) and 5 (c) are SEM photographs of DGC-MIL-101, a chromium-based metal organic structure produced by the process according to the present invention, respectively. The molar ratios of the chromium salt and the organic ligand H 2 BDC ((B) Cr: H 2 BDC = 1: 1, (c) Cr: H 2 BDC = 1: 1.2).

도 6은 본 발명의 제조방법에 사용된 반응기 사진을 나타내며, (a)는 반응전 (b)는 220℃에서 12시간 동안 반응이 이루어진 후의 사진을 나타낸다.FIG. 6 shows photographs of the reactor used in the production process of the present invention. FIG. 6 (a) shows the photographs after the reaction was carried out at 220 ° C. for 12 hours before the reaction.

도 7은 MIL-101 합성에 사용되는 기질들의 XRD 분석패턴을 나타내는 그래프이며, (a)는 미분쇄 H2BDC,(b)는 미분쇄 크롬염 (Cr(NO3)3·9H2O), (c)는 크롬염과 H2BDC를 단일과정으로 분쇄한 것, (d)는 크롬염을 일차로 분쇄하고 H2BDC와 혼합한 후 이들 혼합물을 다시 분쇄한 것, (e)는 샘플 (d)를 과량의 물에 10분간 노출시켜 재수화시킨 (rehydrated) 샘플, (f)는 샘플 (d)를 24시간 동안 수증기에 노출시킨 것이이다 (상기 (a) 및 (d)의 경우는 XRD 강도가 70% 축소되었다).FIG. 7 is a graph showing an XRD analysis pattern of the substrates used in the MIL-101 synthesis, wherein (a) is a micronized H 2 BDC, (b) is a micronized chromium salt (Cr (NO 3 ) 3 .9H 2 O) (c) is obtained by pulverizing chromium salt and H 2 BDC in a single process, (d) crushing chromium salt firstly, mixing with H 2 BDC and then pulverizing the mixture again, and (e) (d) was exposed to water vapor for 24 hours (in the case of (a) and (d) above, the sample (d) was rehydrated by being exposed to excess water for 10 minutes, XRD intensity reduced by 70%).

도 8은 H2BDC를 분쇄하기 전과 후의 SEM 사진이다. 도 8을 살펴보면, H2BDC를 분쇄한 경우 분쇄하기 전에 비하여 훨씬 더 많은 양이 크롬염에 침투되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 9는 H2BDC를 분쇄하기 전과 후의 IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 10은 정제 전과 후의 HTS-MIL-101과 DGC-MIL-101의 XRD 패턴 (A) 및 IR스펙트럼 (B)을 나타낸다.8 is an SEM photograph before and after pulverizing H 2 BDC. Referring to FIG. 8, it can be seen that when H 2 BDC is pulverized, much more amount of Cr 2 O 3 penetrates into the chromium salt than before pulverization. 9 is a graph showing IR spectra before and after pulverizing H 2 BDC. 10 shows XRD patterns (A) and IR spectra (B) of HTS-MIL-101 and DGC-MIL-101 before and after purification.

도 11은 본 발명에 따른 제조방법에서 사용되는 불산(HF)의 양에 따른 DGC-MIL-101의 XRD 패턴 (A) 및 SEM 사진 (B)이다. 도 11을 참고하면, 불산의 양이 증가할수록 제조된 MIL-101의 결정성이 좋아지는 것을 확인할 수 있다. 11 is an XRD pattern (A) and an SEM photograph (B) of DGC-MIL-101 according to the amount of hydrofluoric acid (HF) used in the production method according to the present invention. Referring to FIG. 11, it can be seen that the crystallinity of MIL-101 produced is improved as the amount of hydrofluoric acid increases.

이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시 예 1 내지 4 및 비교 예 1 내지 17은 드라이겔 컨버젼방법을 이용한 것이며, 비교 예 18은 수열합성법을 이용한 것이다. Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 17 use a dry gel conversion method, and Comparative Example 18 uses a hydrothermal synthesis method.

실시 예 1 Example 1

볼밀장치 (Rertsch MM200)를 이용하여 20Hz에서 30분 동안 질산크롬 200g을 곱게 분쇄하였다. 상기 분쇄된 질산크롬을 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)과 1:1의 몰비로 혼합한 혼합물을 상기 볼밀장치를 이용하여 다시 15분 동안 분쇄하였으며, 이와 같이 분쇄된 혼합물 140g을 30㎖ 오토클레이브 반응기 안의 테프론 지지체 위에 올려주고 반응기 바닥에 물 6.25㎖와 47%의 불산 (HF)용액 1.0㎖를 첨가하여 220℃에서 12시간 동안 합성하였다. 합성 후, 생성물을 분리하고 이를 증류수로 2회 세척하여 80℃의 오븐에서 12시간 건조하여 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였다. 200 g of chromium nitrate was crushed finely at 20 Hz for 30 minutes using a ball mill apparatus (Rertsch MM200). The mixture of the crushed chromium nitrate and 1,4-benzenedicarboxylic acid in a molar ratio of 1: 1 was pulverized for 15 minutes using the ball mill, Was placed on a Teflon support in a 30 ml autoclave reactor and 6.25 ml of water and 1.0 ml of a 47% HF solution were added to the bottom of the reactor and synthesized at 220 ° C for 12 hours. After the synthesis, the product was separated, washed twice with distilled water and dried in an oven at 80 ° C for 12 hours to prepare a DGC-MIL-101 metal organic structure.

실시 예 2 Example 2

실시 예 1과 동일한 조건에서 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였으며, 다만 합성시간을 14시간으로 변경하였다. The DGC-MIL-101 metal organic structure was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the synthesis time was changed to 14 hours.

실시 예 3 Example 3

실시 예 1과 동일한 조건에서 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였으며, 오토클레이브에 존재하는 물의 양을 3.0㎖로 변경하였다.A DGC-MIL-101 metal organic structure was prepared under the same conditions as in Example 1, and the amount of water present in the autoclave was changed to 3.0 ml.

실시 예 4Example 4

실시 예 1과 동일한 조건에서 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였으며, 오토클레이브에 존재하는 물의 양을 10.0㎖로 변경하였다.A DGC-MIL-101 metal organic structure was prepared under the same conditions as in Example 1, and the amount of water present in the autoclave was changed to 10.0 ml.

비교 예 1 내지 9 및 12 내지 17Comparative Examples 1 to 9 and 12 to 17

하기 표 1과 같이 합성 조건을 다양하게 변경하여 실시 예 1과 유사한 방법으로 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였다.The DGC-MIL-101 metal organic structure was prepared in a manner similar to that of Example 1, by varying the synthesis conditions as shown in Table 1 below.

비교 예 10Comparative Example 10

미분쇄된 질산크롬 및 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)을 1:1의 몰비로 혼합한 혼합물 140g을 이용하여 30㎖ 오토클레이브 반응기 안의 테프론 지지체 위에 올려주고 반응기 바닥에 물 6.25㎖와 47%의 불산 (HF)용액 1.0㎖를 첨가하여 220℃에서 12시간 동안 합성하였다. 합성 후, 생성물을 분리하고 이를 증류수로 2회 세척하여 80℃의 오븐에서 12시간 건조하여 DGC-MIL-101 금속 유기구조체를 제조하였다. 140 g of a mixture of finely divided chromium nitrate and 1,4-benzenedicarboxylic acid in a molar ratio of 1: 1 was placed on a Teflon substrate in a 30 ml autoclave reactor, 6.25 ml of water and 1.0 ml of a 47% hydrofluoric acid (HF) solution were added thereto and synthesized at 220 占 폚 for 12 hours. After the synthesis, the product was separated, washed twice with distilled water and dried in an oven at 80 ° C for 12 hours to prepare a DGC-MIL-101 metal organic structure.

비교 예 11Comparative Example 11

질산크롬 및 1,4-벤젠디카르복실산 (1,4-benzenedicarboxylic acid)을 1:1의 몰비로 혼합한 혼합물을 단일 분쇄공정을 통하여 분쇄한 후, 이와 같이 분쇄된 혼합물 140g을 30㎖ 오토클레이브 반응기 안의 테프론 지지체 위에 올려주고 반응기 바닥에 물 6.25㎖와 47%의 불산 (HF)용액 1.0㎖를 첨가하여 220℃에서 12시간 동안 합성하였다. 합성 후, 생성물을 분리하고 이를 증류수로 2회 세척하여 80℃의 온도에서 건조하였다.A mixture of chromium nitrate and 1,4-benzenedicarboxylic acid in a molar ratio of 1: 1 is pulverized through a single pulverization process, and then 140 g of the pulverized mixture is pulverized into 30 ml of autoclave The solution was placed on a Teflon support in a Klebri reactor and 6.25 ml of water and 1.0 ml of a 47% HF solution were added to the bottom of the reactor and synthesized at 220 ° C for 12 hours. After the synthesis, the product was isolated and washed twice with distilled water and dried at 80 < 0 > C.

비교 예 18- 수열합성법Comparative Example 18-hydrothermal synthesis

질산크롬 (Chromium(III) nitrate nonahydrate) 1.6g, H2BDC 0.64g, HF(47%, aq.) 0.02g 및 물 (H2O) 19.2 ㎖를 잘 저으면서 혼합하였다. 이와 같이 혼합된 혼합물을 오토클레이브 내의 테프론 지지체 위에 위치시킨 후, 컨벡션 오븐 (convection oven)에서 220℃의 온도에서 8시간 동안 가열하였다. 이와 같이 수열반응 (hydrothermal reaction)을 진행한 후, 150℃에서 1시간 동안 유지하고, 상온으로 자연 냉각시켰다. 이러한 과정을 통하여 합성된 물질 (녹색 고체)을 100㎛ 체를 이용하여 필터링하여 결정화된 H2BDC를 제거하였고, 그 후 25㎛ 필터 페이퍼를 이용하여 MIL-101 생성물을 분리하였다. 그 후, 이와 같은 과정으로 분리된 MIL-101 생성물을 1) 물(H2O)로 2 내지 3회 세척, 2) 70℃에서 12시간 동안 물에 침지, 3) 80℃에서 24시간 동안 에탄올에 침지, 4) 60℃에서 12시간 동안 0.03M의 NH4F 수계용액에 침지, 5) 60℃에서 12시간 동안 물에 침지 및 6) 150℃에서 12시간 동안 진공건조시키는 과정을 통하여 정제시켰다. 1.6 g of Chromium (III) nitrate nonahydrate, 0.64 g of H 2 BDC, 0.02 g of HF (47%, aq.) And 19.2 ml of water (H 2 O) were mixed with stirring. The thus-blended mixture was placed on a Teflon support in an autoclave and then heated in a convection oven at a temperature of 220 DEG C for 8 hours. After the hydrothermal reaction was carried out in this manner, the mixture was maintained at 150 ° C for 1 hour and then naturally cooled to room temperature. Through this process, the synthesized material (green solid) was filtered using a 100 μm sieve to remove the crystallized H 2 BDC, and then the MIL-101 product was separated using a 25 μm filter paper. Subsequently, the MIL-101 product thus separated was washed with 1) water (H 2 O) 2 to 3 times, 2) immersed in water at 70 ° C for 12 hours, 3) 4) immersing in 0.03M NH 4 F aqueous solution for 12 hours at 60 ° C, 5) immersion in water at 60 ° C for 12 hours and 6) vacuum drying at 150 ° C for 12 hours .

하기 표 1은 실시 예 1 내지 4 및 비교 예 1 내지 17을 통하여 제조된 MIL-10의 BET 표면적, 기공부피, 및 수율 등을 나타낸다.Table 1 below shows the BET surface area, pore volume, yield and the like of MIL-10 prepared through Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 17.

실시 예/
비교 예
Examples /
Comparative Example
합성조건Synthesis condition SBET
(㎡/g)
S BET
(M < 2 > / g)
SLangmuir
(㎡/g)
S Langmuir
(M < 2 > / g)
VPore
(㎤/g)
V Pore
(Cm3 / g)
수율
(%)
yield
(%)
HF
(㎎)
HF
(Mg)
H2O
(㎖)
H 2 O
(Ml)
시간
(h)
time
(h)
온도
(℃)
Temperature
(° C)
비교 예 1Comparative Example 1 -- 6.256.25 1212 220220 29102910 43564356 1.891.89 7878 비교 예 2Comparative Example 2 1One 6.256.25 1/61/6 220220 -- -- -- -- 비교 예 3Comparative Example 3 1One 6.256.25 1/31/3 220220 -- -- -- -- 비교 예 4Comparative Example 4 1One 6.256.25 1/21/2 220220 915915 12861286 0.690.69 2121 비교 예 5Comparative Example 5 1One 6.256.25 1One 220220 18651865 28692869 1.641.64 4343 비교 예 6Comparative Example 6 1One 6.256.25 22 220220 22492249 34603460 1.851.85 6464 비교 예 7Comparative Example 7 1One 6.256.25 44 220220 26902690 41204120 1.881.88 7171 비교 예 8Comparative Example 8 1One 6.256.25 88 220220 33023302 46204620 2.152.15 8080 비교 예 9Comparative Example 9 1One 6.256.25 1010 220220 41304130 58085808 2.762.76 8686 비교 예 10Comparative Example 10 1One 6.256.25 12*12 * 220220 34923492 47584758 2.212.21 6464 비교 예 11Comparative Example 11 1One 6.256.25 12**12 ** 220220 37243724 51485148 2.512.51 7878 실시 예 1Example 1 1One 6.256.25 1212 220220 41644164 58505850 2.772.77 9090 실시 예 2Example 2 1One 6.256.25 1414 220220 40754075 57205720 2.682.68 8888 비교 예 12Comparative Example 12 1One 00 1212 220220 -- -- -- -- 실시 예 3Example 3 1One 3.03.0 1212 220220 41384138 58335833 2.772.77 8989 실시 예 4Example 4 1One 10.010.0 1212 220220 41494149 58465846 2.772.77 8989 비교 예 13Comparative Example 13 1One 6.256.25 1212 200200 34883488 48754875 2.182.18 8080 비교 예 14Comparative Example 14 1One 6.256.25 1212 240240 40334033 56305630 2.422.42 8888 비교 예 15Comparative Example 15 22 6.256.25 1212 220220 40874087 57275727 2.692.69 8585 비교 예 16Comparative Example 16 44 6.256.25 1212 220220 38803880 54285428 2.412.41 8383 비교 예 17Comparative Example 17 88 6.256.25 1212 220220 31503150 44104410 2.112.11 8181

<참고> SBET: BET 표면적, SLangmuir: 랭뮈어 표면적, VPore: 전체 기공부피, 수율: MIL-101제조에 사용된 Cr에 대한 제조된 MIL-101의 Cr의 비율로 계산, HF: 47% 수용액, *: 미분쇄된 크롬염 및 H2BDC를 이용한 경우, **: 크롬염 및 H2BDC를 단일 과정으로 분쇄하여 사용한 경우. <Reference> S BET : BET surface area, S Langmuir : Langmuir surface area, V Pore : Total pore volume, Yield: Calculated as the ratio of Cr of MIL-101 prepared for Cr used in the manufacture of MIL-101, HF: 47 % Aqueous solution, *: when using finely divided chromium salt and H 2 BDC, **: when using chromium salt and H 2 BDC as a single process.

상기 표 1을 참고하면, 오토클레이브 내부에 물이 존재하지 않는 경우에는 MIL-101이 전혀 합성되지 않음을 알 수 있다 (비교 예 12). Referring to Table 1, it can be seen that MIL-101 is not synthesized at all in the absence of water in the autoclave (Comparative Example 12).

한편, 오토클레이브 내의 물의 양을 변화시키면서 합성을 수행한 결과, MIL-101의 BET 비표면적에는 큰 변화가 없었다 (실시 예 3 및 4).On the other hand, as a result of carrying out the synthesis while changing the amount of water in the autoclave, the BET specific surface area of MIL-101 did not change much (Examples 3 and 4).

물의 양을 6.25㎖로 고정하고 220 내지 240℃로 온도조건을 달리하고, 불산 (HF)의 양을 1 내지 8㎎으로 변화시켜 주면서 합성을 수행하였다 (실시 예 1 및 비교 예 13 및 14). 그 결과, 가장 우수한 물성을 갖는 MIL-101 (Cr)의 합성 조건은 물의 양 6.25㎖, 47%의 불산 1㎎, 그리고 합성온도는 220℃임을 알 수 있었다 (실시 예 1).The amount of water was fixed to 6.25 ml and the temperature was changed from 220 to 240 캜, and the amount of hydrofluoric acid (HF) was changed to 1 to 8 mg. (Example 1 and Comparative Examples 13 and 14). As a result, it was found that the synthesis conditions of MIL-101 (Cr) having the best physical properties were 6.25 ml of water, 1 mg of 47% of hydrofluoric acid, and a synthesis temperature of 220 캜 (Example 1).

또한, 상기 조건에서 합성된 MIL-101을 간단히 물로 세척하여 재생성 있게 높은 BET 비표면적을 갖는 크롬-계 금속유기 구조체를 높은 수율로 제조할 수 있음을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the MIL-101 synthesized under the above conditions was simply washed with water to produce a chromium-based metal organic structure having a high BET specific surface area with high yield in a reproducible manner.

한편, 이와 같은 실험결과는 DGC 합성 중에 수증기와의 제한된 접촉에 의하여 MIL-101의 재결정화가 제한된 것을 반영하는 것으로 여겨진다.On the other hand, such experimental results are believed to reflect the limited recrystallization of MIL-101 by limited contact with water vapor during DGC synthesis.

크롬염과 H2BDC를 하나의 단계로 동시에 분쇄하는 경우는 BET 비표면적이 3724㎡/g이었으며, 수율은 78%였다 (비교 예 11). When the chromium salt and H 2 BDC were simultaneously pulverized in one step, the BET specific surface area was 3724 m 2 / g and the yield was 78% (Comparative Example 11).

오토클레이브의 온도를 200에서 220℃로 높였을 때, BET 표면적은 3488에서 4164㎡/g으로 증가하였고, 수율은 80에서 90%로 증가하였다 (비교 예 13 및 실시 예 1). 그러나, 오토클레이브의 온도를 다시 240℃로 올렸을 때는 BET 표면적이나 수율 면에서 어떠한 증가도 보이지 않았다 (비교 예 14).When the temperature of the autoclave was increased from 200 to 220 캜, the BET surface area increased from 3488 to 4164 m 2 / g, and the yield increased from 80 to 90% (Comparative Example 13 and Example 1). However, when the autoclave temperature was raised again to 240 ° C, no increase was observed in terms of BET surface area or yield (Comparative Example 14).

한편, 크롬염 분쇄물을 이용하여 수열합성법으로 MIL-101을 합성하는 경우에도 전형적인 합성법과 마찬가지로 H2BDC 불순물이 생성됨을 확인할 수 있었으며, 따라서 크롬염 분쇄와 DGC합성법의 조합을 통하여 H2BDC불순물을 제거할 수 있음을 알 수 있다. On the other hand, when MIL-101 was synthesized by hydrothermal synthesis using Cr salt, it was confirmed that H 2 BDC impurities were produced in the same manner as the conventional synthesis method. Therefore, H 2 BDC impurities Can be removed.

한편, 비교 예 18에 따라 수열합성법으로 합성한 MIL-101과 본 발명의 합성인 드라이겔 컨버젼방법으로 합성한 MIL-101을 필터링, 물 세척, 에탄올세척 등의 여러 단계를 통하여 정제한 결과물의 BET 표면적을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.On the other hand, MIL-101 synthesized by hydrothermal synthesis method according to Comparative Example 18 and synthesized by the dry gel conversion method of the synthesis of the present invention were purified through various steps such as filtering, water washing and ethanol washing, The results of surface area measurements are shown in Table 2 below.

정제 단계Purification step BET 표면적 (㎡/g) BET surface area (m 2 / g) HTS-MIL-101HTS-MIL-101 DGC-MIL-101DGC-MIL-101 1One DF+H2O 세척DF + H 2 O cleaning 19241924 41644164 22 H2O (70℃, 12시간)H 2 O (70 ° C, 12 hours) 21682168 41714171 33 EtOH (80℃, 24시간)EtOH (80 &lt; 0 &gt; C, 24 h) 25342534 41884188 44 0.03M NH4F (60℃, 12시간) 0.03M NH 4 F (60 ℃, 12 hours) 32683268 41944194 55 H2O (60℃, 12시간)H2O (60 DEG C, 12 hours) 34823482 41984198

<참고> DF: 100㎛ 체 (sieve) 및 25㎛ 필터 페이퍼를 이용한 이중 여과 (Double Filtration)<Reference> DF: Double filtration using a 100 μm sieve and 25 μm filter paper

상기 표 2를 살펴보면, 수열합성법으로 합성한 MIL-101 (HTS-MIL-101)의 경우는 이중 여과 (DF) 및 물 세척만을 거친 후에는 1924 (㎡/g)으로 매우 낮은 BET 표면적을 나타내었으나, 수차례의 정제과정을 거치는 동안 BET 표면적이 점차적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 2, in the case of MIL-101 (HTS-MIL-101) synthesized by the hydrothermal synthesis method, the BET surface area was very low as 1924 (m 2 / g) after double filtration (DF) , It can be seen that the BET surface area gradually increases during several purification steps.

그러나, 본 발명에 따른 드라이겔 컨버젼방법으로 합성한 MIL-101 (DGC-MIL-101)의 경우는 이중 여과 (DF) 및 물 세척만으로도 BET 표면적이 4164 (㎡/g)으로 매우 높은 것을 확인할 수 있으며, 이는 HTS-MIL-101을 5 단계의 정제과정을 통하여 정제한 후의 BET 표면적 값인 3482(㎡/g)보다 훨씬 높다는 것을 알 수 있다.However, in the case of MIL-101 (DGC-MIL-101) synthesized by the dry gel conversion method according to the present invention, it was confirmed that the BET surface area was very high at 4164 (m 2 / g) by double filtration (DF) , Which is much higher than the BET surface area value of 3482 (m &lt; 2 &gt; / g) after purification of HTS-MIL-101 through a five step purification process.

즉, 이는 본 발명에 따른 드라이겔 컨버젼 방법으로 MIL-101을 합성하는 경우 간단한 물 세척만으로도 매우 높은 BET 표면적을 얻을 수 있음을 직접적으로 나타내는 결과인 것으로 해석된다. That is, it can be interpreted that MIL-101 is directly synthesized by the dry gel conversion method according to the present invention, and that a very high BET surface area can be obtained by simple water washing.

Claims (8)

크롬염을 분쇄시켜 크롬염 분쇄물을 얻는 단계;
상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드인 1,4-벤젠디카르복실산과 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계;
상기 크롬염-유기리간드 혼합물을 재분쇄하여 크롬염-유기리간드 분쇄물을 얻는 단계; 및
상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 물 (H2O) 및 불산 (HF) 용액이 포함된 오토클레이브 내에서 가열하여 크롬염-유기리간드 합성물을 얻는 단계를 포함하며,
상기 오토클레이브 내에서 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물의 가열은 오토클레이브 내에 구비되며 다수의 관통공이 형성된 테프론 지지체 상에 상기 크롬염-유기리간드 분쇄물을 위치시키고 수행되며,
4100 내지 5900 ㎡/g의 BET 표면적을 갖는 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
Pulverizing a chromium salt to obtain a chromium salt pulverized product;
Mixing the chromium salt mill with an organic ligand 1,4-benzenedicarboxylic acid to obtain a chromium salt-organic ligand mixture;
Re-grinding the chromium salt-organic ligand mixture to obtain a chromium salt-organic ligand pulverization product; And
Heating the crushed salt of chromium salt-organic ligand in an autoclave containing water (H 2 O) and hydrofluoric acid (HF) solution to obtain a chromium salt-organic ligand compound,
The heating of the chromium salt-organic ligand pulverizer in the autoclave is carried out by placing the chromium salt-organic ligand pulverizer on the Teflon support provided in the autoclave and having a plurality of through-holes formed therein,
A method of making a chromium-based metal organic structure having a BET surface area of 4100 to 5900 m &lt; 2 &gt; / g.
청구항 1에 있어서,
상기 방법은 상기 크롬염-유기리간드 합성물을 냉각시키고 탈이온수로 세척하는 단계를 더욱 포함하는 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method further comprises cooling the chromium salt-organic ligand compound and washing with deionized water.
청구항 2에 있어서,
상기 방법은 상기 세척된 크롬염-유기리간드 합성물을 건조시키는 단계를 더욱 포함하는 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method of claim 2,
The method further comprises drying the washed chromium salt-organic ligand composite.
청구항 1에 있어서,
상기 크롬염 분쇄물은 평균 직경이 40 내지 60㎛인 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the chromium salt milled product has an average diameter of 40 to 60 占 퐉.
청구항 1에 있어서,
상기 크롬염-유기리간드 분쇄물의 유기리간드의 평균 직경은 4 내지 6㎛인 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the average diameter of the organic ligands of the chromium salt-organic ligand mill is 4 to 6 占 퐉.
청구항 1에 있어서,
상기 크롬염 분쇄물을 유기리간드와 혼합시켜 크롬염-유기리간드 혼합물을 얻는 단계는 상기 크롬염 분쇄물과 유기리간드를 1:1 내지 1:1.2의 몰비로 혼합시키는 것인 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of mixing the Cr salt with the organic ligand to obtain a chromium salt-organic ligand mixture comprises mixing the Cr salt with the organic ligand in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.2, &Lt; / RTI &gt;
청구항 1에 있어서,
상기 가열은 215 내지 225℃에서 11 내지 13시간 동안 수행되는 것인 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating is carried out at 215 to 225 DEG C for 11 to 13 hours.
청구항 7에 있어서,
상기 가열은 220℃에서 12시간 동안 수행되는 것인 크롬-계 금속유기 구조체의 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the heating is performed at 220 &lt; 0 &gt; C for 12 hours.
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