KR102107929B1 - Hydroquinone-resorcinol clathrate compounds and a method for capturing or storing small atoms and molecules using the same - Google Patents

Hydroquinone-resorcinol clathrate compounds and a method for capturing or storing small atoms and molecules using the same Download PDF

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윤지호
우예솔
정재학
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Abstract

The present invention relates to a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound and a low molecular gas capture or storage method using the same. More specifically, the present invention relates to a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound capable of capturing and storing low molecular gas at normal temperature and pressure, and a low molecular gas capture or storage method using the same. The hydroquinone-resosinol composite inclusion compound of the present invention can synthesize small-sized gas molecules into an inclusion body using low pressure, can have a high gas storage capacity, and has an effect of maintaining the gas storage performance even under normal pressure or normal temperature.

Description

하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물 및 이를 이용한 저분자 가스 포획 또는 저장 방법 {Hydroquinone-resorcinol clathrate compounds and a method for capturing or storing small atoms and molecules using the same}Hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound and low molecular gas capture or storage method using same {Hydroquinone-resorcinol clathrate compounds and a method for capturing or storing small atoms and molecules using the same}

본 발명은 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물 및 이를 이용한 저분자 가스 포획 또는 저장 방법에 관한 것으로, 상세하게는 상온 및 상압에서 저분자 가스를 포획, 저장할 수 있는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물과 이를 이용한 저분자 가스의 포획 또는 저장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound and a method for capturing or storing a low molecular gas using the same, and specifically, a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound capable of capturing and storing a low molecular gas at room temperature and pressure. It relates to a method for capturing or storing low-molecular gas using the same.

하이드로퀴논은 퀴논이라고 하는 페놀류의 하나로 방향족 유기화합물이다. 벤젠고리의 파라 위치에 하이드록시기 두 개가 붙어 있는 구조로 그 위치에 따라 카테콜 및 레조시놀과 같은 이성질체를 갖는다. 하이드로퀴논은 아닐린을 산화시켜 퀴논을 생성한 다음 아질산에 의해 환원하여 제조되며, 물에 녹아 환원제 역할을 하는 것과 주로 관련된 다양한 용도로 사용되고 있다.Hydroquinone is one of phenols called quinone and is an aromatic organic compound. It is a structure in which two hydroxy groups are attached to the para position of the benzene ring and has isomers such as catechol and resorcinol depending on the position. Hydroquinone is produced by oxidizing aniline to produce quinone and then reducing it with nitrous acid, and is used for various purposes mainly related to acting as a reducing agent by dissolving in water.

하이드로퀴논은 고압의 가스와 반응함으로서 가스 담지체 역할을 할 수 있다. 하이드로퀴논은 크게 세 개의 결정구조로 분류되어지는데 대기환경에서 안정한 알파형 구조, 하이드로퀴논 사이의 수소결합으로 이루어진 동공구조에 작은 객체분자들을 포접할 수 있는 베타형 구조, 및 승화를 통해 얻어지는 감마형 구조가 있다. 그 중 포접화합물의 성격을 가지는 베타형 구조는 크고 작은 탄화수소의 포접이 가능한 동공구조를 가지는 hydrogen-bonded organic framework (HOFs)로 구성되어 있으며 수소결합을 이루는 하이드로퀴논 분자에서 육각형모양의 c-축 통로로 작은 분자의 출입이 가능한 1D 채널 구조를 가진다. 베타형 구조의 동공 직경은 대략 4 Å이며 하이드로퀴논의 3분자 당 1개의 동공구조를 갖는 것으로 알려져 있다.Hydroquinone can act as a gas carrier by reacting with high pressure gas. Hydroquinone is largely classified into three crystal structures: an alpha-type structure that is stable in the atmospheric environment, a beta-type structure that can enclose small object molecules in a pupil structure composed of hydrogen bonds between hydroquinones, and a gamma-type obtained through sublimation. There is a structure. Among them, the beta-type structure having the inclusion compound is composed of hydrogen-bonded organic frameworks (HOFs) having a pupil structure capable of inclusion of large and small hydrocarbons, and a hexagonal c-axis passage in the hydroquinone molecule forming a hydrogen bond. It has a 1D channel structure that allows small molecules to enter and exit. The pupil diameter of the beta-type structure is approximately 4 mm 2, and it is known to have one pupil structure per three molecules of hydroquinone.

하이드로퀴논 포접화합물의 경우 합성이 용이하고 대기환경에서 보관이 가능하다는 큰 강점이 있다. 이에 따라 '대한민국 공개특허 10-2013-0097561호'에서는 하이드로퀴논 포접화합물을 이용하여 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리하는 방법 및 이의 확인 방법에 대하여 개시하고 있으나, 산업체에서 많이 사용되는 H2, He, D2 등과 같은 작은 크기의 분자의 포접에 대한 내용이 개시되어 있지 않다. H2, He, D2 등과 같은 작은 크기의 분자들의 경우 하이드로퀴논에 포접되기 위해서 고압이라는 조건이 요구되어 포접이 어려운 문제가 있다.The hydroquinone inclusion compound has a great advantage that it is easy to synthesize and can be stored in an atmospheric environment. Accordingly, 'Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0097561' discloses a method for separating carbon dioxide from a mixed gas using a hydroquinone inclusion compound and a method for confirming the same, but H 2 , He, and D, which are frequently used in industry, are disclosed. There is no disclosure of inclusion of small-sized molecules such as 2 and the like. In the case of small-sized molecules such as H 2 , He, and D 2 , a high pressure condition is required in order to be enclosed in hydroquinone, and thus, inclusion is difficult.

또한, 기존의 문헌에 따르면 β-form 구조의 수소 하이드로퀴논 포접화합물은 그 형성은 가능하지만(J. L. Daschbach, T.-M. Chang, R. Corrales, L. X. Dang, P. McGrail, J. Phys.Chem. B 2006, 110, 17291) 200 MPa 이상의 초 고압환경이 요구되는 어려움이 따른다(T. A. Strobel, Y. Kim, C. A. Koh, E. D. Sloan, 6th International Conference on Gas Hydrates (Eds.: J. Ripmeester, P. Englezos), Vancouver, 2008, p. 138). 특히 이렇게 제조된 화합물은 상온, 상압에서는 안정적인 수소 저장을 할 수 없는 것으로 나타났다(J. H. Yoon, Y. J. Lee, J. Park, T. Kawamura, Y. Yamamoto, T. Komai, S. Takeya, S. S. Han, J.-W. Lee, and Y. Lee, ChemPhysChem 2009, 10, 352). Further, according to the existing literature, the formation of a hydrogen hydroquinone inclusion compound having a β-form structure is possible (JL Daschbach, T.-M. Chang, R. Corrales, LX Dang, P. McGrail, J. Phys.Chem .B 2006, 110, 17291) Difficulties requiring an ultra-high pressure environment above 200 MPa (TA Strobel, Y. Kim, CA Koh, ED Sloan, 6th International Conference on Gas Hydrates (Eds .: J. Ripmeester, P. Englezos), Vancouver, 2008, p. 138). In particular, it has been shown that the compounds prepared in this way cannot be stably stored at normal temperature and pressure (JH Yoon, YJ Lee, J. Park, T. Kawamura, Y. Yamamoto, T. Komai, S. Takeya, SS Han, J .-W. Lee, and Y. Lee, ChemPhysChem 2009, 10, 352).

KR 10-2013-0097561KR 10-2013-0097561

Stabilization of Hydroquinone with Polyalcohols, 석사학위논문, 숭실대학교 대학원, 2013.02  Stabilization of Hydroquinone with Polyalcohols, Master's Thesis, Soongsil University Graduate School, 2013.02

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a low-molecular gas storage method of a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound.

또한, 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound for capturing or storing low molecular gas.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention to solve the above object,

하이드로퀴논 및 레조시놀을 에탄올에 용해시켜 용해액을 생성하는 단계;Dissolving hydroquinone and resorcinol in ethanol to produce a solution;

상기 용해액을 밀폐하여 잔류기체를 탈기하는 단계; 및Degassing the residual gas by sealing the solution; And

상기 탈기된 용해액에 저분자 가스를 압력을 가해 주입하여 가스가 저장된 포접화합물을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법을 제공한다.It provides a low-molecular gas storage method of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound comprising ;; by applying a pressure by applying a low-molecular gas to the degassed lysate.

하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자이다. The low molecular gas stored in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound is 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone.

또한, 저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 삼중수소, 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.In addition, the low molecular gas is at least one selected from the group consisting of hydrogen, helium, deuterium, tritium, helium-3, and neon.

하이드로퀴논은 3분자 당 1개의 동공구조를 갖는다.Hydroquinone has one pupil structure per three molecules.

하이드로퀴논, 레조시놀, 및 에탄올은 4 - 8 : 2 - 6 : 13 - 21의 무게비로 혼합된다.Hydroquinone, resorcinol, and ethanol are mixed in a weight ratio of 4-8: 2-6: 13-21.

하이드로퀴논 및 레조시놀은 에탄올에 용해된 후 재결정화 된다.Hydroquinone and resorcinol are dissolved in ethanol and recrystallized.

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention to solve the above other object,

하이드로퀴논 및 레조시놀을 포함하고,Hydroquinone and resorcinol,

β형의 구조를 나타내어 동공구조를 가지는 수소결합 유기골격(hydrogen bonded organic framework)을 포함하는 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물을 제공한다.It provides a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound for capturing or storing low-molecular gas containing a hydrogen bonded organic framework having a pupil structure having a β-type structure.

저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 삼중수소, 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.The low molecular gas is one or more selected from the group consisting of hydrogen, helium, deuterium, tritium, helium-3, and neon.

또한, 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장 또는 포획되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자이다. In addition, the low molecular gas stored or captured in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound is 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone.

본 발명은 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물 및 이를 이용한 저분자 가스 포획 또는 저장 방법을 제공함으로써 작은 크기의 가스분자를 낮은 압력을 이용하여 포접체에 합성할 수 있으며, 높은 가스 저장량을 가질 수 있고, 상압 또는 상온의 상태에서도 가스 저장 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound and a method for capturing or storing a low-molecular gas using the same, so that a small-sized gas molecule can be synthesized in an inclusion body using a low pressure, and has a high gas storage capacity. , Even at a normal pressure or a normal temperature, there is an effect that can maintain the gas storage performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 비교예에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 Raman 분광 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 비교예에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 Raman 분광 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the XRD results of a hydroquinone-resosinol inclusion compound prepared according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the XRD results of a hydroquinone inclusion compound prepared according to a comparative example of the present invention.
3 is a graph showing Raman spectroscopy results of a hydroquinone-resosinol inclusion compound prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing Raman spectroscopy results of a hydroquinone inclusion compound prepared according to a comparative example of the present invention.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.

본 발명의 일측면에 따르면, 하이드로퀴논 및 레조시놀을 에탄올에 용해시켜 용해액을 생성하는 단계; 상기 용해액을 밀폐하여 잔류기체를 탈기하는 단계; 및 상기 탈기된 용해액에 저분자 가스를 압력을 가해 주입하여 가스가 저장된 포접화합물을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, the step of dissolving hydroquinone and resorcinol in ethanol to produce a solution; Degassing the residual gas by sealing the solution; It provides a low-molecular gas storage method of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound comprising ;; and applying a pressure to the degassed dissolved solution by applying a low-molecular gas to the pressure to generate the inclusion compound is stored gas.

하이드로퀴논과 레조시놀은 페놀류라는 공통점이 있으며, 레조시놀은 하이드로퀴논의 이성질체이다. 즉, 하이드로퀴논과 레조시놀은 분자식은 같으나 분자내에 있는 구성원자의 연결방식 또는 공간배열이 동일하지 않은 화합물이다. 따라서, 분자식이 같다 할지라도 이성질체끼리는 화학적 또는 물리적 성질 중 적어도 하나는 다르다는 특징이 있으며, 레조시놀은 하이드로퀴논과는 전혀 다른 화합물이라 할 수 있다. Hydroquinone and resorcinol have something in common called phenols, and resorcinol is an isomer of hydroquinone. That is, hydroquinone and resorcinol are compounds having the same molecular formula but not the same connection method or spatial arrangement of members in the molecule. Therefore, even if the molecular formula is the same, isomers have a characteristic that at least one of chemical or physical properties is different, and resorcinol can be said to be a completely different compound from hydroquinone.

하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 가스 저장 성능은 저분자 가스의 중량% 또는 동공의 포접률로 확인할 수 있다. 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자일 수 있다. 이는 하나의 동공에 1 내지 3개의 기체분자가 포접될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물 동공의 포접률은 30 % 내지 240 % 일 수 있다. The gas storage performance of the hydroquinone-resosinol composite inclusion compound can be confirmed by the weight percent of the low molecular gas or the inclusion ratio of the pupil. The low molecular gas stored in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound may be 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone. This means that one to three gas molecules can be enclosed in one pupil. In addition, the inclusion rate of the hydroquinone-resosinol composite inclusion compound pupil may be 30% to 240%.

저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 수소의 동위원소인 삼중수소, 헬륨의 동위원소인 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 수소, 헬륨, 중수소, 및 네온은 산업체에서 자주 이용하는 가스들로 미래의 차세대 에너지원으로서 각광받고 있으나, 효율적인 저장 및 운반을 위한 고압 또는 저온과 같은 까다로운 조건이 필요하여 쉽게 활용되지 못하고 있어 이에 대한 발명이 필요한 실정이다.The low molecular gas may be one or more selected from the group consisting of hydrogen, helium, deuterium, tritium, an isotope of hydrogen, helium-3, an isotope of helium, and neon. Hydrogen, helium, deuterium, and neon are frequently spotlighted as the next generation of energy sources for gases frequently used by industries, but they are not easily utilized due to the demanding conditions such as high pressure or low temperature for efficient storage and transportation. This is a necessary situation.

또한, 하이드로퀴논은 3분자 당 1개의 동공구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 하이드로퀴논 β형 구조의 동공 직경은 대략 1 내지 4 Å이며, 동공구조는 크고 작은 탄화수소를 포접할 수 있다.In addition, hydroquinone is characterized by having one pupil structure per three molecules. The pupil diameter of the hydroquinone β-type structure is approximately 1 to 4 mm 2, and the pore structure can encapsulate large and small hydrocarbons.

하이드로퀴논은 초기 순수한 구조인 α-구조를 가지는 무색의 침상결정으로, 하이드로퀴논 내에 객체 분자가 포접할 경우 β-구조로의 구조 변화가 발생하게 된다. 객체 분자로는 다양한 종류의 기체 분자가 있으며, 혼합 조건 및 형성 압력에 따라 선택적인 객체의 분리 및 회수가 가능하다. 하이드로퀴논은 고압의 환경으로 클라스레이트를 형성하면 대기압, 대기온도에서 일정기간 가스를 포접한 상태를 유지하기 때문에 가스의 담지체로서 적합한 물질이라 할 수 있으며, 합성된 하이드로퀴논 클라스레이드는 에탄올 등의 알코올에 녹이거나 가열하기만 하면 다시 용이하게 가스를 분리할 수 있다. Hydroquinone is a colorless needle crystal having an α-structure, which is an initial pure structure, and when an object molecule is enclosed in hydroquinone, a structure change to β-structure occurs. There are various types of gas molecules as object molecules, and it is possible to selectively separate and recover objects according to mixing conditions and forming pressure. Hydroquinone is a suitable material as a carrier of gas because it maintains a state of inclusion of gas at atmospheric pressure and atmospheric temperature for a certain period of time when the clathrate is formed in a high-pressure environment. The gas can be easily separated again by dissolving it in alcohol or heating it.

하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법에 있어서, 하이드로퀴논, 레조시놀, 및 에탄올은 4 - 8 : 2 - 6 : 13 - 21의 무게비로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 5 - 7 : 3 - 5 : 14 - 19의 무게비로 혼합될 수 있다. 이 때, 하이드로퀴논 및 레조시놀에 에탄올 용액이 주입되어 과포화상태로 혼합될 수 있다.In the method for storing a low molecular gas of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound, hydroquinone, resorcinol, and ethanol may be mixed in a weight ratio of 4-8: 2-6: 13-21, preferably 5 -7: 3-5: 14-19 can be mixed in a weight ratio. At this time, ethanol solution is injected into hydroquinone and resorcinol to be mixed in a supersaturated state.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하이드로퀴논 및 레조시놀을 포함하고, β형의 구조를 나타내어 동공구조를 가지는 수소결합 유기골격(hydrogen bonded organic framework)을 포함하는 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a hydroquinone for capturing or storing a low-molecular gas comprising a hydrogen bonded organic framework having a pupil structure by showing a structure of β-type, including hydroquinone and resorcinol, -Provides a resorcinol complex inclusion compound.

저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 수소의 동위원소인 삼중수소, 헬륨의 동위원소인 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 수소, 헬륨, 중수소, 및 네온은 산업체에서 자주 이용하는 가스들로 미래의 차세대 에너지원으로서 각광받고 있는 기체이다.The low molecular gas may be one or more selected from the group consisting of hydrogen, helium, deuterium, tritium, an isotope of hydrogen, helium-3, an isotope of helium, and neon. Hydrogen, helium, deuterium, and neon are frequently used gases in the industry and are in the spotlight as the next generation energy sources of the future.

하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 가스 저장 성능은 저분자 가스의 중량% 또는 동공의 포접률로 확인할 수 있다. 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자일 수 있다. 이는 하나의 동공에 1 내지 3개의 기체분자가 포접될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물 동공의 포접률은 30 % 내지 240 % 일 수 있다. The gas storage performance of the hydroquinone-resosinol composite inclusion compound can be confirmed by the weight percent of the low molecular gas or the inclusion ratio of the pupil. The low molecular gas stored in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound may be 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone. This means that one to three gas molecules can be enclosed in one pupil. In addition, the inclusion rate of the hydroquinone-resosinol composite inclusion compound pupil may be 30% to 240%.

본 발명에서 X선회절(X-ray Diffraction, XRD),및 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 이용하여 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 β형의 구조를 확인함으로써 가스 포접 가능여부를 확인할 수 있으며, 가스의 중량을 측정하는 중량법으로 포접화합물 내 저장되어 있던 가스의 양을 확인할 수 있다.In the present invention, it is possible to confirm whether gas inclusion is possible by confirming the structure of the β-type structure of the hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound using X-ray diffraction (XRD), and Raman spectroscopy. , It is possible to confirm the amount of gas stored in the inclusion compound by a gravimetric method for measuring the weight of the gas.

본 발명의 포접화합물은 상압, 상온의 상태에서도 가스저장을 유지한다는 것에 큰 의의가 있다. 또한 본 발명은 작은 크기의 가스분자를 높은 가스 저장량을 가질 수 있는 β-form 하이드로퀴논 구조로, 비교적 낮은 압력을 이용해 합성할 수 있는 방법을 제공하며 합성한 시료가 기존에 알려진 하이드로퀴논 포접화합물보다 우수한 가스저장성능을 나타낸다.The inclusion compound of the present invention has great significance in maintaining gas storage under normal pressure and normal temperature. In addition, the present invention provides a method for synthesizing a gas molecule of a small size with a β-form hydroquinone structure capable of having a high gas storage amount, and a synthesized sample is compared with a known hydroquinone inclusion compound. Excellent gas storage performance.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail to specifically describe the present specification. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more fully describe the present specification to those skilled in the art.

<실시예><Example>

실시예 1. 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 제조 및 수소 포접Example 1. Preparation of hydroquinone-resorcinol inclusion compound and hydrogen inclusion

하이드로퀴논:레조시놀:에탄올의 무게비를 6:4:16.5로 하여 에탄올에 하이드로퀴논 및 레조시놀을 포화상태로 용해시켰다. 혼합이 완료된 하이드로퀴논-레조시놀 에탄올 용해액은 바이알에 담은 후 내부부피 55 ml의 고압 반응 셀에 삽입하였다. 고압반응셀 밀폐 완료 후 진공펌프를 이용하여 셀 내부 잔류기체를 탈기시킨 후 수소를 10 Mpa의 압력으로 가하였다. 가스 주입의 완료된 후 용액이 든 셀을 -20℃에서 12시간 반응시켜 가스를 포접한 하이드로퀴논-레조시놀을 재결정화 하였다. 이 후 내부 압력을 제거하고 45 ㎛ 시브를 이용하여 결정을 걸러내었다.Hydroquinone and resorcinol were dissolved in ethanol in a saturated state by setting the weight ratio of hydroquinone: resorcinol: ethanol to 6: 4: 16.5. After the mixing was completed, the hydroquinone-resosinol ethanol solution was placed in a vial and then inserted into a high-pressure reaction cell having an internal volume of 55 ml. After the high-pressure reaction cell was closed, the residual gas inside the cell was degassed using a vacuum pump, and then hydrogen was added at a pressure of 10 Mpa. After completion of the gas injection, the cell containing the solution was reacted at -20 ° C for 12 hours to recrystallize the hydroquinone-resorcinol that encapsulated the gas. The internal pressure was then removed and the crystals were filtered out using a 45 μm sieve.

실시예 2. 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 제조 및 헬륨 포접Example 2. Preparation of hydroquinone-resosinol inclusion compound and helium inclusion

하이드로퀴논:레조시놀:에탄올의 무게비를 6:4:16.5로 하여 에탄올에 하이드로퀴논 및 레조시놀을 포화상태로 용해시켰다. 혼합이 완료된 하이드로퀴논-레조시놀 에탄올 용해액은 바이알에 담은 후 내부부피 55 ml의 고압 반응 셀에 삽입하였다. 고압반응셀 밀폐 완료 후 진공펌프를 이용하여 셀 내부 잔류기체를 탈기시킨 후 헬륨을 10 Mpa의 압력으로 가하였다. 가스 주입의 완료된 후 용액이 든 셀을 -20℃에서 12시간 반응시켜 가스를 포접한 하이드로퀴논-레조시놀을 재결정화 하였다. 이 후 내부 압력을 제거하고 45 ㎛ 시브를 이용하여 결정을 걸러내었다.Hydroquinone and resorcinol were dissolved in ethanol in a saturated state by setting the weight ratio of hydroquinone: resorcinol: ethanol to 6: 4: 16.5. After the mixing was completed, the hydroquinone-resosinol ethanol solution was placed in a vial and then inserted into a high-pressure reaction cell having an internal volume of 55 ml. After the high pressure reaction cell was closed, the residual gas inside the cell was degassed using a vacuum pump, and then helium was applied at a pressure of 10 Mpa. After completion of the gas injection, the cell containing the solution was reacted at -20 ° C for 12 hours to recrystallize the hydroquinone-resorcinol that encapsulated the gas. The internal pressure was then removed and the crystals were filtered out using a 45 μm sieve.

실시예 3. 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 제조 및 중수소 포접Example 3. Preparation of hydroquinone-resosinol inclusion compound and deuterium inclusion

하이드로퀴논:레조시놀:에탄올의 무게비를 6:4:16.5로 하여 에탄올에 하이드로퀴논 및 레조시놀을 포화상태로 용해시켰다. 혼합이 완료된 하이드로퀴논-레조시놀 에탄올 용해액은 바이알에 담은 후 내부부피 55 ml의 고압 반응 셀에 삽입하였다. 고압반응셀 밀폐 완료 후 진공펌프를 이용하여 셀 내부 잔류기체를 탈기시킨 후 중수소를 10 Mpa의 압력으로 가하였다. 가스 주입의 완료된 후 용액이 든 셀을 -20℃에서 12시간 반응시켜 가스를 포접한 하이드로퀴논-레조시놀을 재결정화 하였다. 이 후 내부 압력을 제거하고 45 ㎛ 시브를 이용하여 결정을 걸러내었다.Hydroquinone and resorcinol were dissolved in ethanol in a saturated state by setting the weight ratio of hydroquinone: resorcinol: ethanol to 6: 4: 16.5. After the mixing was completed, the hydroquinone-resosinol ethanol solution was placed in a vial and then inserted into a high-pressure reaction cell having an internal volume of 55 ml. After the high-pressure reaction cell was closed, the residual gas inside the cell was degassed using a vacuum pump, and then deuterium was applied at a pressure of 10 Mpa. After completion of the gas injection, the cell containing the solution was reacted at -20 ° C for 12 hours to recrystallize the hydroquinone-resorcinol that encapsulated the gas. The internal pressure was then removed and the crystals were filtered out using a 45 μm sieve.

실시예 4. 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 제조 및 네온 포접Example 4. Preparation of hydroquinone-resosinol inclusion compound and neon inclusion

하이드로퀴논:레조시놀:에탄올의 무게비를 6:4:16.5로 하여 에탄올에 하이드로퀴논 및 레조시놀을 포화상태로 용해시켰다. 혼합이 완료된 하이드로퀴논-레조시놀 에탄올 용해액은 바이알에 담은 후 내부부피 55 ml의 고압 반응 셀에 삽입하였다. 고압반응셀 밀폐 완료 후 진공펌프를 이용하여 셀 내부 잔류기체를 탈기시킨 후 네온을 10 Mpa의 압력으로 가하였다. 가스 주입의 완료된 후 용액이 든 셀을 -20℃에서 12시간 반응시켜 가스를 포접한 하이드로퀴논-레조시놀을 재결정화 하였다. 이 후 내부 압력을 제거하고 45 ㎛ 시브를 이용하여 결정을 걸러내었다.Hydroquinone and resorcinol were dissolved in ethanol in a saturated state by setting the weight ratio of hydroquinone: resorcinol: ethanol to 6: 4: 16.5. After the mixing was completed, the hydroquinone-resosinol ethanol solution was placed in a vial and then inserted into a high-pressure reaction cell having an internal volume of 55 ml. After the high-pressure reaction cell was closed, the residual gas inside the cell was degassed using a vacuum pump, and then neon was applied at a pressure of 10 Mpa. After completion of the gas injection, the cell containing the solution was reacted at -20 ° C for 12 hours to recrystallize the hydroquinone-resorcinol that encapsulated the gas. The internal pressure was then removed and the crystals were filtered out using a 45 μm sieve.

비교예 1. 하이드로퀴논 포접화합물 제조 및 수소 포접Comparative Example 1. Preparation of hydroquinone inclusion compound and hydrogen inclusion

하이드로퀴논을 20 ㎛ 크기 이하로 분쇄하여 고압 피팅에 연결가능한 단결정 사파이어로 된 반응기에 삽입하였다. 이 후 반응기 내부에 수소를 12 MPa의 압력으로 가하여 하이드로퀴논과 수소를 24시간 반응시켜 주었고, 이 반응으로 수소가 포접된 하이드로퀴논 포접화합물을 획득하였다.The hydroquinone was crushed to a size of 20 μm or less and inserted into a single crystal sapphire reactor connectable to a high pressure fitting. Subsequently, hydrogen was applied to the inside of the reactor at a pressure of 12 MPa to react hydroquinone and hydrogen for 24 hours, and a hydroquinone inclusion compound containing hydrogen was obtained through this reaction.

<실험예><Experimental Example>

실험예 1 - 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 결정구조 확인(XRD) Experimental Example 1-Confirmation of crystal structure of hydroquinone-resosinol inclusion compound (XRD)

상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물과 비교예 1에서 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조를 X-ray Diffraction(XRD)를 이용하여 분석하였다. 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 각각 얻어진 결정형태의 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물을 100 ㎛ 이하의 크기로 분쇄한 후 샘플 홀더(sample holder)에 채우고 이 샘플홀더를 XRD 장비에 장착하였다. XRD 장비를 하기의 조건으로 상기 분쇄시료를 측정하여 결정구조를 확인하였다. 300 K의 온도(상온)와 진공의 압력상태에서 측정되었으며, 광원 타입은 Bending Magnet, 에너지 범위는 8~20 keV, 빔 세기는 ~1011 photons/s, 파장은 1.51 Å의 빔(beam)이 시료에 조사되도록 하였으며, 2theta 스캔 모드를 이용, theta 12.5도 detector 25도로 설정하고 6개의 detector를 각각 20도씩 측정으로 5도에서 125.5도 까지 0.01도 간격으로 측정하는 과정을 수행하였다.The crystal structures of the hydroquinone-resorcinol inclusion compounds prepared in Examples 1 to 4 and the hydroquinone inclusion compounds prepared in Comparative Example 1 were analyzed using X-ray diffraction (XRD). After crushing the hydroquinone-resosinol inclusion compound in the crystalline form obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 to a size of 100 μm or less, the sample holder was filled and the sample holder was mounted on the XRD equipment. . The XRD equipment was measured under the following conditions to confirm the crystal structure. Measured at a temperature of 300 K (at room temperature) and vacuum pressure, the light source type is Bending Magnet, the energy range is 8 to 20 keV, the beam intensity is ~ 10 11 photons / s, and the wavelength is 1.51 Å. The sample was irradiated, and the theta 12.5 degree detector was set to 25 degrees using the 2theta scan mode, and 6 detectors were measured at 20 degrees each, and the process of measuring from 5 degrees to 125.5 degrees at 0.01 degree intervals was performed.

실험예 2 - 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 결정구조 확인 (Raman)Experimental Example 2-Confirmation of crystal structure of hydroquinone-resosinol inclusion compound (Raman)

실시예 1 내지 4에서 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 각각의 결정구조를 확인하기 위하여 Raman spectroscopy를 이용하여 피크를 관찰하였다. 300 K의 온도(상온)와 상압의 환경에서 측정되었으며 측정 시료는 실시예 1 내지 4에서 얻어진 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물을 전처리과정 없이 그대로 샘플 플레이트(sample plate)에 놓고 측정하였다. 71 mW의 세기를 갖는 514 nm의 아르곤 이온 레이저를 사용하여 들뜸 신호를 발생시켰으며, 발생한 신호는 1 cm-1 의 해상도로 기록되었다. The peaks were observed using Raman spectroscopy to confirm each crystal structure of the hydroquinone-resosinol inclusion compounds prepared in Examples 1 to 4. It was measured in an environment of 300 K temperature (at room temperature) and normal pressure, and the measurement sample was measured by placing the hydroquinone-resosinol inclusion compound obtained in Examples 1 to 4 on a sample plate without pretreatment. An excitation signal was generated using an argon ion laser of 514 nm having an intensity of 71 mW, and the generated signal was recorded at a resolution of 1 cm −1 .

실험예 3 - 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 가스저장성능 확인Experimental Example 3-Confirmation of gas storage performance of hydroquinone-resosinol inclusion compounds

실시예 1 내지 4에서 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 각각의 가스저장성능을 확인하기 위하여 중량법을 이용하였다. 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물은 열이 가해지면 가스를 방출하는 특성이 있으며, 이러한 성질에 의해 가열되어 가스를 방출하게 되면 저장되어있던 가스의 양을 확인할 수 있다.Gravimetric method was used to confirm the gas storage performance of each of the hydroquinone-resosinol inclusion compounds prepared in Examples 1 to 4. The hydroquinone-resosinol inclusion compound has a characteristic of releasing gas when heat is applied, and it is possible to confirm the amount of stored gas when it is heated to release the gas.

실시예 1 내지 4에서 각각의 가스와 합성한 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 중량을 측정한 후, 각 시료를 유리 바이알에 담고 핫플레이트로 140℃에서 24시간 동안 가열하였다. 이 때, 승화의 특성을 가진 하이드로퀴논 및 레조시놀에 의한 무게 감소를 방지하기 위해 바이알의 시료를 담고 그 위에 세척한 글라스 비드를 쌓아 열전도율 차이로 승화되는 하이드로퀴논 및 레조시놀을 바이알 내부에 갇히도록 하였다. 24시간 이후 중량의 감소가 멈춘 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 중량을 측정하여 초기에 저장되어있던 가스의 양을 계산하였다.After measuring the weight of the hydroquinone-resosinol inclusion compound synthesized with each gas in Examples 1 to 4, each sample was put in a glass vial and heated at 140 ° C. for 24 hours with a hot plate. At this time, in order to prevent the weight reduction by hydroquinone and resorcinol having the characteristics of sublimation, the vial contains a sample of the vial and stacks the glass beads washed thereon to sublimate the hydroquinone and resorcinol sublimated due to the difference in thermal conductivity. I was locked up. The amount of gas initially stored was calculated by measuring the weight of the hydroquinone-resosinol inclusion compound whose weight was stopped after 24 hours.

실험예 4 - 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조 확인 (XRD) Experimental Example 4-Confirmation of the crystal structure of the hydroquinone inclusion compound (XRD)

상기 비교예 1 에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조를 반응기의 압력을 해방하지 않은 상태, 즉 12 MPa의 압력과 상온 조건에서 XRD 분석을 통해 확인하였다. XRD 장비의 조건은 다음과 같다. 광원 타입은 In-vacuum Undulator 20, 에너지 범위는 5~16 keV, 빔 세기는 ~1013 photons/s, 파장은 0.6927 Å의 빔(beam)이 시료에 조사되도록 하였으며, 2theta 스캔 모드를 이용, 2차원 X-선 산란 패턴을 연속 측정하며 30도까지 측정하는 과정을 수행하였다.The crystal structure of the hydroquinone inclusion compound prepared according to Comparative Example 1 was confirmed by XRD analysis at a pressure of 12 MPa and room temperature without releasing the pressure of the reactor. The conditions of XRD equipment are as follows. The light source type is an In-vacuum Undulator 20, the energy range is 5 ~ 16 keV, the beam intensity is ~ 10 13 photons / s, and a wavelength of 0.6927 Å is irradiated to the sample, using the 2theta scan mode, 2 The process of measuring the dimensional X-ray scattering pattern continuously and measuring up to 30 degrees was performed.

실험예 5 - 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조 확인 (Raman) Experimental Example 5-Confirmation of crystal structure of hydroquinone inclusion compound (Raman)

상기 비교예 1 에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조를 반응기의 압력을 해방하지 않은 상태, 즉 12 MPa의 압력과 상온 조건에서 Raman 분석을 통해 확인하였다. 71 mW의 세기를 갖는 514 nm의 아르곤 이온 레이저를 사용하여 들뜸 신호를 발생시켰으며, 발생한 신호는 1 cm-1 의 해상도로 기록되었다. The crystal structure of the hydroquinone inclusion compound prepared according to Comparative Example 1 was confirmed through Raman analysis under a pressure of 12 MPa and a room temperature condition without releasing the pressure of the reactor. An excitation signal was generated using an argon ion laser of 514 nm having an intensity of 71 mW, and the generated signal was recorded at a resolution of 1 cm −1 .

실험예 6 - 하이드로퀴논 포접화합물의 가스저장성능 확인Experimental Example 6-Confirmation of the gas storage performance of the hydroquinone inclusion compound

비교예 1에 따라 제조한 하이드로퀴논 포접화합물의 수소 저장 용량을 평가하기 위해 자기 저울을 이용하였다. 불순물과 습기를 제거하기 위해 시료를 담은 용기를 508 ℃와 106 Torr 조건으로 24 시간 동안 진공을 걸어주었다. 그 후 용기의 샘플 질량 변화를 모니터링하고 샘플의 부력을 고려함으로써 샘플의 수소 저장 성능이 평가되었다. A magnetic scale was used to evaluate the hydrogen storage capacity of the hydroquinone inclusion compound prepared according to Comparative Example 1. To remove impurities and moisture, the container containing the sample was vacuumed for 24 hours at 508 ° C. and 106 Torr. The hydrogen storage performance of the sample was then evaluated by monitoring the sample mass change in the vessel and taking into account the buoyancy of the sample.

<평과 및 결과><Evaluation and results>

결과 1 - 결정구조 확인 결과 (XRD) Result 1-Crystal structure confirmation result (XRD)

상기 실시예 1에 따라 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 및 비교예에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조를 XRD를 이용하여 확인하였으며, 그 결과를 도 1 내지 2에 도시하였다.The crystal structure of the hydroquinone-resorcinol inclusion compound prepared according to Example 1 and the hydroquinone inclusion compound prepared according to Comparative Example was confirmed using XRD, and the results are shown in FIGS. 1 to 2.

구조분석 결과, 실시예 1에 따른 화합물의 결정 구조는 하이드로퀴논 β-form 구조인 rhombohedral space group R-3 과 hexagonal 방향의 a = b = 16.6 Å, c = 5.5 Å를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 저분자 가스와의 합성으로 α-form 하이드로퀴논이 β-form 구조로 바뀌었음을 의미한다. 반면 비교예의 하이드로퀴논 포접화합물은 α-form 구조인 space group R3 으로 a = 38.5 Å, c = 5.7 Å를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명의 β-form 구조의 하이드로퀴논 분자와 가스를 포접 할 수 있는 동공의 비는 3:1로 비교예 α-form 구조의 18:1과 비교했을 때 가스 최대 저장 가능성이 월등히 뛰어나다.As a result of the structural analysis, it was confirmed that the crystal structure of the compound according to Example 1 had a hydroquinone β-form structure of rhombohedral space group R-3 and a = b = 16.6 Å and c = 5.5 의 in the hexagonal direction. This means that α-form hydroquinone has been converted to a β-form structure through synthesis with a low-molecular gas. On the other hand, it was confirmed that the hydroquinone inclusion compound of the comparative example has a = 38.5 Å and c = 5.7 으로 as a space group R3 having an α-form structure. The ratio of the hydroquinone molecule having the β-form structure of the present invention and the pupil capable of enclosing the gas is 3: 1, and the maximum storage potential of gas is superior when compared with 18: 1 of the comparative example α-form structure.

결과 2 - 결정구조 확인 결과 (Raman) Result 2-Crystal structure confirmation result (Raman)

상기 실시예에 따라 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물 및 비교예에 따라 제조된 하이드로퀴논 포접화합물의 결정구조를 Raman 분광법을 이용해 확인하였으며, 그 결과를 도 3 내지 4에 도시하였다. The crystal structure of the hydroquinone-resorcinol inclusion compound prepared according to the above example and the hydroquinone inclusion compound prepared according to the comparative example was confirmed using Raman spectroscopy, and the results are shown in FIGS. 3 to 4.

기존에 알려진 하이드로퀴논 β-form 구조의 특징적인 피크형상과 비교하여 실시예 1의 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물이 하이드로퀴논 β-form 구조임을 확인하였으며, 주요한 β-form 구조의 라만 피크 특징은 하기와 같다. C-H in-plane bending mode에 의한 1160 cm-1 근처의 피크는 α-HQ 에서는 두 개의 피크로 나뉘어진 형상이지만 β-HQ 에서는 하나의 피크로 나타났다. 또한 β-HQ 구조에서 나타나는 주요한 특징인 1250 cm-1 근처의 C-O and C-C stretching mode에 의한 하나의 큰 피크와 1600 cm-1 근처의 triplet-shaped band에 의한 피크를 확인할 수 있었다. Compared with the characteristic peak shape of the known hydroquinone β-form structure, it was confirmed that the hydroquinone-resorcinol inclusion compound of Example 1 is a hydroquinone β-form structure, and the Raman peak characteristic of the main β-form structure is It is as follows. The peak near 1160 cm -1 by CH in-plane bending mode was divided into two peaks in α-HQ, but one peak in β-HQ. In addition, it was confirmed that one major peak due to the CO and CC stretching mode near 1250 cm -1 and the triplet-shaped band near 1600 cm -1 , which are the main characteristics of the β-HQ structure.

반면, Raman 분광법을 통해서도 비교예의 하이드로퀴논 포접화합물은 하이드로퀴논 α-form 의 피크 특성을 가지는 것으로 확인되었다. On the other hand, it was also confirmed through Raman spectroscopy that the hydroquinone inclusion compound of the comparative example has a peak characteristic of hydroquinone α-form.

결과 3. 가스저장성능 확인 결과Result 3. Gas storage performance confirmation result

실시예 내지 비교예에 따라 제조된 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물의 가스저장성능을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The gas storage performance of the hydroquinone-resorcinol inclusion compound prepared according to Examples to Comparative Examples was confirmed, and the results are shown in Table 1 below.

cm3(gas)/g(HQ)cm 3 (gas) / g (HQ) wt%wt% L(gas)/L(HQ)L (gas) / L (HQ) g(gas)/L(HQ)g (gas) / L (HQ) 포접률
(number of gas molecule/3HQ)
Inclusion rate
(number of gas molecule / 3HQ)
실시예Example H2 H 2 165.87165.87 1.451.45 211.32211.32 18.7618.76 2.412.41 D2 D 2 108.45108.45 1.891.89 138.16138.16 24.5024.50 1.581.58 HeHe 95.2895.28 1.671.67 121.39121.39 21.6821.68 1.401.40 NeNe 25.6325.63 2.232.23 32.6532.65 29.0129.01 0.370.37 비교예Comparative example H2 H 2 5.645.64 0.050.05 7.197.19 0.640.64 0.080.08

H2, He, Ne의 경우 하이드로퀴논과 합성 시 α-form 하이드로퀴논을 형성하여 상온, 상압에서 안정할 수 있는 것으로 기존에 알려져 있으나, α-form 구조에서 하이드로퀴논 분자와 가스를 포접할 수 있는 동공의 비는 18:1로 본 발명의 β-form 구조의 3:1 보다 최대 저장 가능성이 상대적으로 낮다. α-form 구조에서 각 가스들이 동공을 모두 채운다고 가정 시 H2=0.10 wt%, He=0.20 wt%, Ne=1.02 wt%, D2=0.20 wt%의 중량비를 가지게 되며, 상기 비교예의 하이드로퀴논 포접화합물의 수소저장 성능이 0.05 wt% 로 나타난 것처럼 실제 저장 성능은 더 낮은 수치를 나타낸다. 반면 β-form 구조를 가지는 실시예에 따른 하이드로퀴논-레조시놀 포접화합물들의 가스저장성능은 H2=1.45 wt%, He=1.67 wt%, Ne=2.23 wt%, D2=1.89 wt%의 중량비를 가지게 되며, 기존의 하이드로퀴논 α-form 구조보다 크게 향상되었음을 확인할 수 있다. In the case of H 2 , He, Ne, it has been known that it can be stable at room temperature and pressure by forming α-form hydroquinone when synthesized with hydroquinone, but it can induce hydroquinone molecules and gases in the α-form structure. The pupil ratio is 18: 1, and the maximum storage probability is relatively lower than the 3: 1 of the β-form structure of the present invention. In the α-form structure, assuming that each gas fills all the pupils, H 2 = 0.10 wt%, He = 0.20 wt%, Ne = 1.02 wt%, D 2 = 0.20 wt%, and the hydrogel of the comparative example As the hydrogen storage performance of the quinone inclusion compound was 0.05 wt%, the actual storage performance shows a lower value. On the other hand, the gas storage performance of the hydroquinone-resosinol inclusion compounds according to the embodiment having a β-form structure is H 2 = 1.45 wt%, He = 1.67 wt%, Ne = 2.23 wt%, D 2 = 1.89 wt% It will have a weight ratio, and it can be confirmed that the hydroquinone α-form structure is significantly improved.

Claims (9)

하이드로퀴논 및 레조시놀을 에탄올에 용해시켜 용해액을 생성하는 단계;
상기 용해액을 밀폐하여 잔류기체를 탈기하는 단계; 및
상기 탈기된 용해액에 저분자 가스를 압력을 가해 주입하여 가스가 저장된 포접화합물을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
Dissolving hydroquinone and resorcinol in ethanol to produce a solution;
Degassing the residual gas by sealing the solution; And
A method for storing a low molecular gas of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound comprising the steps of: applying a pressure to the degassed solution to inject a low molecular gas to generate an inclusion compound in which the gas is stored.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자인 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
According to claim 1,
A method for storing a low molecular gas in a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound, wherein the low molecular gas stored in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound is 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 삼중수소, 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
The method according to claim 1 or 2,
The low molecular gas is hydrogen, helium, deuterium, tritium, helium-3, and a method for storing a low molecular gas of a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound, characterized in that at least one selected from the group consisting of neon.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로퀴논은 3분자 당 1개의 동공구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
According to claim 1,
The hydroquinone is a method for storing a low molecular gas of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound, characterized in that it has one pupil structure per three molecules.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로퀴논, 레조시놀, 및 에탄올은 4 - 8 : 2 - 6 : 13 - 21의 무게비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
According to claim 1,
The hydroquinone, resorcinol, and ethanol is a method of storing a low molecular gas of a hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound, characterized in that it is mixed in a weight ratio of 4-8: 2-6: 13-21.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로퀴논 및 레조시놀은 에탄올에 용해된 후 재결정화 되는 것을 특징으로 하는 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물의 저분자 가스 저장방법.
According to claim 1,
The hydroquinone and resorcinol is dissolved in ethanol and recrystallized, characterized in that the hydroquinone-resorcinol composite low molecular gas storage method of the inclusion compound.
하이드로퀴논 및 레조시놀을 포함하고,
β형의 구조를 나타내어 동공구조를 가지는 수소결합 유기골격(hydrogen bonded organic framework)을 포함하는 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물.
Hydroquinone and resorcinol,
Hydroquinone-resorcinol complex inclusion compound for capture or storage of low-molecular gas containing a hydrogen bonded organic framework having a pupil structure exhibiting a β-type structure.
제 7항에 있어서,
상기 저분자 가스는 수소, 헬륨, 중수소, 삼중수소, 헬륨-3, 및 네온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물.
The method of claim 7,
The low molecular gas is hydrogen, helium, deuterium, tritium, helium-3, and a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound for the capture or storage of low molecular gas, characterized in that at least one selected from the group consisting of neon.
제 7항에 있어서,
상기 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물에 저장 또는 포획되는 저분자 가스는 하이드로퀴논 3분자 당 0.3 내지 2.4 분자인 것을 특징으로 하는 저분자 가스의 포획 또는 저장용 하이드로퀴논-레조시놀 복합 포접화합물.
The method of claim 7,
The low molecular gas stored or captured in the hydroquinone-resosinol complex inclusion compound is a hydroquinone-resosinol complex inclusion compound for capture or storage of low molecular gas, characterized in that 0.3 to 2.4 molecules per 3 molecules of hydroquinone.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300305A (en) * 2000-04-21 2001-10-30 Toyota Motor Corp Hydrogen storage material
KR20050013192A (en) * 2002-06-19 2005-02-03 쿠리타 고교 가부시키가이샤 Method of storing hydrogen, hydrogen inclusion compound and process for producing the same
KR20130097561A (en) 2012-02-24 2013-09-03 한국해양대학교 산학협력단 Method for separation of carbon dioxide from mixture using hydroquinone clathrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160060196A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Eastman Chemical Company Crystallized hydroquinone and methods of making

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300305A (en) * 2000-04-21 2001-10-30 Toyota Motor Corp Hydrogen storage material
KR20050013192A (en) * 2002-06-19 2005-02-03 쿠리타 고교 가부시키가이샤 Method of storing hydrogen, hydrogen inclusion compound and process for producing the same
KR20130097561A (en) 2012-02-24 2013-09-03 한국해양대학교 산학협력단 Method for separation of carbon dioxide from mixture using hydroquinone clathrate

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2018. *
Stabilization of Hydroquinone with Polyalcohols, 석사학위논문, 숭실대학교 대학원, 2013.02
THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A.2017 *

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