KR102233697B1 - Gas Separation Membrane and Method for Perparation thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재, 및 상기 기재 상에 중공 구조체들이 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 기체 분리막으로서, 각각의 중공 구조체는 중앙의 중공부와 상기 중공부를 둘러싸는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 및 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 상에 코팅된 폴리머막을 포함함으로써 기체 투과도 및 선택도가 동시에 향상된 기체 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a gas separation membrane comprising a substrate, and a hollow structure layer in which a plurality of hollow structures are stacked on the substrate, each of the hollow structures having a central hollow portion and a zeolite imidazolate skeleton layer surrounding the hollow portion, and the The present invention relates to a gas separation membrane with improved gas permeability and selectivity at the same time by including a polymer membrane coated on a zeolite imidazolate skeleton layer, and a method of manufacturing the same.

Description

기체 분리막 및 그의 제조방법{Gas Separation Membrane and Method for Perparation thereof}Gas Separation Membrane and Method for Perparation thereof

본 발명은 기체 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 중공 구조체의 형태로 형성시키고, 상기 중공 구조체 상에 기체 분리 특성이 우수한 폴리머를 코팅하여 박막화시켜 다층분리의 효과가 있어 기체 투과도와 선택도를 동시에 향상시킨 기체 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas separation membrane and a method for manufacturing the same, and more particularly, a zeolite imidazolate skeleton is formed in the form of a hollow structure, and a polymer having excellent gas separation properties is coated on the hollow structure to form a thin film to separate multiple layers. The present invention relates to a gas separation membrane and a method of manufacturing the same, which has the effect of improving gas permeability and selectivity at the same time.

일반적으로 바람직한 기체분리막 소재의 요건은 기체투과도와 선택도를 모두 만족시키는 특성을 갖는 것이다. 그러나, 통상의 고투과성 고분자는 선택도가 떨어지는 경향이 있고, 고선택성 고분자의 경우에는 투과도가 저하됨으로써 투과도와 선택도 사이에는 전형적인 트레이드-오프 관계가 존재한다. 또한, 기체분리막으로 많이 사용되는 폴리설폰, 폴리카보네이트, 폴리이미드 및 폴리피롤과 같은 강직한 유리상 고분자는 사슬들이 밀집되어 있어서 좁은 자유체적 분포를 가진다. 이와 같이 고분자 사슬 간에 밀집되는 형태의 골격 구조를 갖는 경우, 기체 분자 혼합물의 선택적 분리는 잘 이루어지는데 비하여 투과도가 제한되는 단점이 있다(비특허문헌 1).In general, a desirable gas separation membrane material has properties that satisfy both gas permeability and selectivity. However, a typical high permeability polymer tends to have poor selectivity, and in the case of a high selectivity polymer, the transmittance decreases, so that there is a typical trade-off relationship between transmittance and selectivity. In addition, rigid glassy polymers such as polysulfone, polycarbonate, polyimide, and polypyrrole, which are widely used as gas separation membranes, have a narrow free volume distribution due to the dense chains. In the case of having a skeletal structure in the form of dense between the polymer chains, there is a disadvantage in that the permeability is limited while the selective separation of the gaseous molecule mixture is performed well (Non-Patent Document 1).

고분자 분리막의 투과 선택도를 높이기 위해 다공성 필러를 도입하여 혼합매질막(Mixed Matrix Membrane, MMM)을 제조하기도 한다. 이때 필러는 투과도를 높여주기 위해 다공성 무기나노 구조체를 사용하며, 일반적인 무기나노 구조체는 밀도가 크며 유기물과 다른 표면 특성을 가지기에 분산도가 낮아져 기체 투과도 및 선택도가 감소하는 문제점이 발생한다.In order to increase the permeation selectivity of the polymer membrane, a mixed matrix membrane (MMM) is also prepared by introducing a porous filler. At this time, the filler uses a porous inorganic nanostructure to increase the permeability, and a general inorganic nanostructure has a high density and has a different surface characteristic from an organic material, so that the dispersion degree is low, resulting in a problem that gas permeability and selectivity are reduced.

가장 많이 사용되는 다공성 필러는 금속 유기 골격체(MOF; Metal-Organic Framework)로, 수Å의 작은 기공을 가지고 있어 특정 기체를 분리하기에 용이하며, MOF의 기공으로 인해 투과도를 상승시킬 수 있다. 그러나, 예를 들어, Yichao Lin 등의 Amine-functionalized metal.organic frameworks: structure, synthesis and applications, RSC Adv., 2016, 32598-32614에는 아민기를 갖는 금속 유기 골격체를 이용하여 이산화탄소를 분리하는 기술이 기재되어 있으나, 이제까지는 만족스러운 선택도나 투과도의 결과는 얻지 못하는 문제점이 있다.The most commonly used porous filler is a metal-organic framework (MOF), which has small pores of several Å, so it is easy to separate a specific gas, and the permeability can be increased due to the pores of the MOF. However, for example, in Yichao Lin et al.'s Amine-functionalized metal.organic frameworks: structure, synthesis and applications, RSC Adv., 2016, 32598-32614, there is a technique for separating carbon dioxide using a metal organic framework having an amine group. Although described, there is a problem that satisfactory selectivity or transmittance results have not been obtained so far.

세라믹 분리막의 경우에는 지지체 위에 박막으로 제조하며, 후막으로 제조 시 투과가 크게 감소하며, 잘 부러지는 세라믹의 특성으로 인해 분리막의 결함발생이 쉬우며, 이로 인해 성능이 감소하는 문제가 있다.In the case of a ceramic separator, it is manufactured as a thin film on a support, and when it is manufactured as a thick film, the permeation is greatly reduced, and defects in the separator are easily generated due to the characteristics of a ceramic that is brittle, and thus there is a problem that performance decreases.

또한, MOF를 사용한 분리막 외에 미국특허 제4,762,543호에는 다양한 고분자 복합막을 개시하고 있으며, 일예로서 고분자 분리막을 응용한 기술이 공지되어 있으나, 이를 사용하기 위해서는 저온을 항상 유지해야하며, 이산화탄소에 대한 선택도가 낮아 상용화하기에 문제가 있다.In addition, in addition to the separation membrane using MOF, U.S. Patent No. 4,762,543 discloses a variety of polymer composite membranes, and as an example, a technology using a polymer membrane is known, but in order to use it, a low temperature must always be maintained, and selectivity for carbon dioxide It is low and there is a problem in commercialization.

미국특허 제5,049,167호는 고분자 복합막 위에 다시 폴리아미드를 계면 중합시켜 이산화탄소/수소의 선택성을 높이는 방법을 공지하고 있으나, 이 역시 투과도 및 선택도가 상용화 되기에 충분하지 않다는 단점이 있다.U.S. Patent No. 5,049,167 discloses a method of increasing the selectivity of carbon dioxide/hydrogen by interfacial polymerization of polyamide on a polymer composite membrane again, but this also has a disadvantage in that the transmittance and selectivity are not sufficient for commercialization.

[특허문헌 1] 국제공개특허 WO 2015/133848 A1[Patent Document 1] International Publication Patent WO 2015/133848 A1 [특허문헌 2] 미국특허 제4,762,543호[Patent Document 2] US Patent No. 4,762,543 [특허문헌 3] 미국특허 제5,049,167호[Patent Document 3] US Patent No. 5,049,167

[비특허문헌 1] L. M. Robeson et al., J. Membr. Sci. 62, 165-185(1991)[Non-Patent Document 1] L. M. Robeson et al., J. Membr. Sci. 62, 165-185 (1991) [비특허문헌 2] Liang Chen et al., Amine-functionalized metal.organic frameworks: structure, synthesis and applications, RSC Adv., 2016, 32598-32614[Non-Patent Document 2] Liang Chen et al., Amine-functionalized metal.organic frameworks: structure, synthesis and applications, RSC Adv., 2016, 32598-32614

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 이용하여 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 다공성 필름을 제조하고, 여기에 폴리머막을 코팅함으로써 기체 투과도와 선택도를 동시에 향상시키는 기체 분리막의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to prepare a porous film including a multilayered hollow structure layer using a zeolite imidazolate skeleton, It is to provide a method of manufacturing a gas separation membrane that simultaneously improves gas permeability and selectivity by coating a polymer membrane.

또한, 본 발명의 목적은 기재 상에 중공 구조체들이 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 기체 분리막에서, 각각의 중공 구조체는 중앙의 중공부와 상기 중공부를 둘러싸는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 및 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 상에 코팅된 폴리머막을 포함함으로써 기체 투과도와 선택도가 동시에 향상된 기체 분리막을 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention in a gas separation membrane comprising a hollow structure layer in which a plurality of hollow structures are stacked on a substrate, each of the hollow structures has a central hollow portion and a zeolite imidazolate skeleton layer surrounding the hollow portion, and the It is to provide a gas separation membrane with improved gas permeability and selectivity at the same time by including a polymer membrane coated on a zeolite imidazolate skeleton layer.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:The method of manufacturing a gas separation membrane according to the present invention for achieving the above object may include the following steps:

1) 폴리스티렌 비즈를 기재 상에 적층하여, 기재 상에 다층의 폴리스티렌 비즈층이 적층된 폴리스티렌 다층 필름을 제조하는 단계;1) laminating polystyrene beads on a substrate to prepare a polystyrene multilayer film in which a multilayer polystyrene bead layer is laminated on the substrate;

2) 상기 1) 단계에서 수득된 폴리스티렌 다층 필름의 폴리스티렌 비즈층에 포함되는 각각의 폴리스티렌 비즈 상에 산화아연층을 형성하는 단계;2) forming a zinc oxide layer on each of the polystyrene beads included in the polystyrene beads layer of the polystyrene multilayer film obtained in step 1);

3) 상기 2) 단계에서 수득된 산화아연층이 형성된 폴리스티렌 다층 필름을 소성하여 폴리스티렌 비즈를 제거하여 다공성 금속산화물 필름을 수득하는 단계;3) sintering the polystyrene multilayer film on which the zinc oxide layer obtained in step 2) is formed to remove polystyrene beads to obtain a porous metal oxide film;

4) 상기 3) 단계에서 수득된 다공성 금속산화물 필름을 이미다졸 용액과 반응시켜 각각의 산화아연층이 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층으로 전환된 다공성 필름을 수득하는 단계; 및4) reacting the porous metal oxide film obtained in step 3) with an imidazole solution to obtain a porous film in which each zinc oxide layer is converted into a zeolite imidazolate skeleton layer; And

5) 상기 4) 단계에서 수득된 다공성 필름을 폴리머 용액에 침지하여 각각의 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 상에 폴리머막을 코팅하는 단계.5) coating a polymer film on each zeolite imidazolate skeleton by immersing the porous film obtained in step 4) in a polymer solution.

상기 1) 단계에서, 상기 기재는 다공성 알루미나 기판 또는 다공성 지르코늄 기판일 수 있다.In step 1), the substrate may be a porous alumina substrate or a porous zirconium substrate.

상기 1) 단계에서, 상기 폴리스티렌 비즈는 카르복실기로 표면처리된 것일 수 있다.In the step 1), the polystyrene beads may be surface-treated with a carboxyl group.

상기 1) 단계에서, 기재 상에 상기 폴리스티렌 비즈의 적층은 폴리스티렌 비즈의 분산액에 기재를 담지한 후 건조하여 수행될 수 있다.In the step 1), the lamination of the polystyrene beads on the substrate may be performed by drying after supporting the substrate in a dispersion of polystyrene beads.

상기 2) 단계에서 산화아연층의 형성은 폴리스티렌 다층 필름 위에 질화아연 용액을 코팅한 후 건조하여 수행될 수 있다.In the step 2), the zinc oxide layer may be formed by coating a zinc nitride solution on a polystyrene multilayer film and drying it.

상기 질화아연 용액에 포함되는 질화아연 화합물은 질화아연6수화물일 수 있다.The zinc nitride compound contained in the zinc nitride solution may be zinc nitride hexahydrate.

상기 3) 단계에서, 상기 소성은 400~700℃에서 30분~3시간 동안 수행될 수 있다.In step 3), the sintering may be performed at 400 to 700° C. for 30 minutes to 3 hours.

상기 4) 단계에서 이미다졸 용액과 반응시키는 공정은 이미다졸 용액에 50~100℃에서 10~30시간 침지하여 수행될 수 있다.The process of reacting with the imidazole solution in step 4) may be performed by immersing the imidazole solution at 50 to 100° C. for 10 to 30 hours.

상기 4) 단계에서, 상기 이미다졸 용액에 포함되는 이미다졸 화합물은 2-메틸이미다졸일 수 있다.In step 4), the imidazole compound contained in the imidazole solution may be 2-methylimidazole.

상기 5) 단계에서, 상기 폴리머 용액에 포함되는 폴리머는 폴리이미드(PI), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리에테르 블록아마이드로 이루어지는 군으로부터 선태되는 1종 이상일 수 있다.In step 5), the polymer contained in the polymer solution may be one or more selected from the group consisting of polyimide (PI), polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene oxide, and polyether blockamide.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법에 의해 제조되고, 기재, 및 상기 기재 상에 중공 구조체들이 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 기체 분리막으로서,In addition, the present invention is a gas separation membrane manufactured by the method of manufacturing a gas separation membrane according to the present invention, and comprising a substrate and a hollow structure layer in which a plurality of hollow structures are stacked on the substrate,

각각의 중공 구조체는 중앙의 중공부와 상기 중공부를 둘러싸는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 및 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 상에 코팅된 폴리머막을 포함하는 기체 분리막을 제공할 수 있다.Each of the hollow structures may provide a gas separation membrane including a central hollow portion, a zeolite imidazolate skeleton layer surrounding the hollow portion, and a polymer membrane coated on the zeolite imidazolate skeleton layer.

본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법에 의하면, 폴리스티렌 비즈 및 매크로-포러스 형태의 나노필러인 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 이용하여 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 중공 구조체의 형태로 형성시키고, 분리막 내 기공을 형성함으로써, 기존에 중공구 형태의 다공성 필러를 적용 시 혼합과정에서 쉽게 부서지는 문제점을 해결함과 동시에 투과도를 높일 수 있고, 상기 중공 구조체 상에 기체 분리 특성이 우수한 폴리머를 코팅하여 박막화시켜 다층분리의 효과가 있어 기체 투과도와 선택도를 동시에 향상시키는 효과를 갖는다.According to the method of manufacturing a gas separation membrane according to the present invention, a zeolite imidazolate skeleton is formed in the form of a hollow structure using polystyrene beads and a zeolite imidazolate skeleton, which is a macro-porous nanofiller, and pores in the separation membrane. By forming a porous filler in the form of a hollow sphere, it is possible to solve the problem of being easily broken during the mixing process and increase the permeability, and to form a thin film by coating a polymer having excellent gas separation characteristics on the hollow structure. It has the effect of separating and improves gas permeability and selectivity at the same time.

또한, 본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법에 의하면, 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층을 보다 대면적으로 용이하게 제조할 수 있고, 고온 소성을 통해 폴리스티렌 비즈를 제거함으로써, 폴리스티렌 비즈를 용해하여 제거하는 방법 보다 더욱 쉽게 제거할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, according to the manufacturing method of the gas separation membrane according to the present invention, the zeolite imidazolate skeleton layer can be easily manufactured in a larger area, and the polystyrene beads are dissolved and removed by removing the polystyrene beads through high-temperature firing. It has an effect that can be removed more easily.

도 1은 본 발명의 기체 분리막의 제조공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1의 폴리스티렌 다층필름의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 1의 제올라이트 이미다졸레이트 골격체의 결정구조의 X-선 회절 분석(XRD)결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1의 기체 분리막의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
1 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the gas separation membrane of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the polystyrene multilayer film of Example 1. FIG.
3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of the crystal structure of the zeolite imidazolate skeleton of Example 1. FIG.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the gas separation membrane of Example 1. FIG.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구체예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 발명의 구체예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to specific examples described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the specific examples disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only the specific examples of the present invention make the disclosure of the present invention complete, and are generally used in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

이하, 본 발명에 따른 기체 분리막 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a gas separation membrane and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:The method of manufacturing a gas separation membrane according to the present invention may include the following steps:

1) 폴리스티렌 비즈를 기재 상에 적층하여, 기재 상에 다층의 폴리스티렌 비즈층이 적층된 폴리스티렌 다층 필름을 제조하는 단계;1) laminating polystyrene beads on a substrate to prepare a polystyrene multilayer film in which a multilayer polystyrene bead layer is laminated on the substrate;

2) 상기 1) 단계에서 수득된 폴리스티렌 다층 필름을 질화아연 용액에 침지하여 각각의 폴리스티렌 비즈 상에 산화아연층을 형성하는 단계;2) forming a zinc oxide layer on each polystyrene beads by immersing the polystyrene multilayer film obtained in step 1) in a zinc nitride solution;

3) 상기 2) 단계에서 수득된 산화아연층이 형성된 폴리스티렌 다층 필름을 소성하여 폴리스티렌 비즈를 제거하여 다공성 필름을 수득하는 단계;3) sintering the polystyrene multilayer film on which the zinc oxide layer obtained in step 2) is formed to remove polystyrene beads to obtain a porous film;

4) 상기 3) 단계에서 수득된 다공성 필름을 이미다졸 용액과 반응시켜 각각의 산화아연층이 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층으로 전환된 다공성 필름을 수득하는 단계; 및4) reacting the porous film obtained in step 3) with an imidazole solution to obtain a porous film in which each zinc oxide layer is converted to a zeolite imidazolate skeleton layer; And

5) 상기 4) 단계에서 수득된 다공성 필름의 각각의 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 상에 폴리머막을 코팅하는 단계.5) coating a polymer film on each zeolite imidazolate skeleton of the porous film obtained in step 4).

상기 1) 단계에서, 상기 폴리스티렌 비즈는 카르복실기로 표면처리된 것일 수 있다. 전형적으로 폴리스티렌 비즈 입자 표면에서 제올라이트 이미다졸레이트 골격체의 1차 성장뿐만 아니라, 이미 존재하는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 상에서 제올라이트 이미다졸레이트 골격체의 2차 및 3차 성장은 폴리스티렌 비즈 입자 표면에 존재하는 카복실레이트기와 금속 이온 간의 배위 상호작용에 의해 개시된다. 폴리스티렌 비즈 입자 표면 전체에서 금속-리간드 배위 상호작용은 제올라이트 이미다졸레이트 골격체의 균일한 성장을 유도하고, 폴리스티렌 비즈 입자 표면에 고른 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층의 형성을 가져온다.In the step 1), the polystyrene beads may be surface-treated with a carboxyl group. Typically, the primary growth of the zeolite imidazolate skeleton on the surface of the polystyrene beads, as well as the secondary and tertiary growth of the zeolite imidazolate skeleton on the already existing zeolite imidazolate skeleton are present on the polystyrene bead particle surface. It is initiated by a coordination interaction between a carboxylate group and a metal ion. The metal-ligand coordination interaction over the entire surface of the polystyrene beads particles leads to uniform growth of the zeolite imidazolate skeleton, and results in the formation of an even zeolite imidazolate skeleton layer on the polystyrene beads particle surface.

상기 1) 단계에서, 기재 상에 상기 폴리스티렌 비즈의 적층은 특별히 제한은 없으나, 폴리스티렌 비즈의 분산액에 기재를 담지한 후 건조하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 0.05~0.5중량%, 바람직하게는 약 0.1중량%의 폴리스티렌 비즈 분산액에 기재를 비스듬히 담지한 후, 상기 폴리스티렌 비즈 분산액을 50~80℃, 바람직하게는 약 60~70℃의 오븐에서 건조하여, 폴리스티렌 비즈층이 적층된 폴리스티렌 다층 필름을 제조할 수 있다.In step 1), the lamination of the polystyrene beads on the substrate is not particularly limited, but may be carried out by drying after supporting the substrate in a dispersion of polystyrene beads. For example, after supporting the substrate at an angle in a polystyrene bead dispersion of 0.05 to 0.5% by weight, preferably about 0.1% by weight, the polystyrene beads dispersion is added in an oven at 50 to 80°C, preferably about 60 to 70°C. By drying, it is possible to prepare a polystyrene multilayer film in which a polystyrene bead layer is laminated.

상기 기재는, 기체 분리막에 사용되는 기재라면 특별히 한정이 없고, 예를 들어 다공성 알루미나 기판 또는 다공성 지르코늄 기판일 수 있다.The substrate is not particularly limited as long as it is a substrate used for a gas separation membrane, and may be, for example, a porous alumina substrate or a porous zirconium substrate.

상기 2) 단계에서 산화아연층의 형성은 폴리스티렌 다층 필름 위에 질화아연 용액을 코팅한 후 건조하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 1~10중량%, 바람직하게는 3~7중량%, 가장 바람직하게는 5중량%의 질화아연 용액을 폴리스티렌 다층 필름 위를 완전히 덮을 정도로 코팅한 후 건조하는 과정을 3~7회, 바람직하게는 5회 반복하여 수행될 수 있다. 질화아연 용액을 코팅할 경우 떨어뜨리는 용액의 양에 따라 상기 수행 횟수가 달라질 수 있으며, 산화아연층이 완전히 형성될 때까지 반복하여 코팅하는 것이 필요하다. 3회 미만으로 코팅 시, 산화아연층이 완전히 형성되지 않으며, 7회를 초과하여 코팅 시 필름 표면에 치밀하게(dense) 코팅되어 투과도가 급격히 감소하게 되므로 바람직하지 않다.In the step 2), the zinc oxide layer may be formed by coating a zinc nitride solution on a polystyrene multilayer film and drying it. For example, 1 to 10% by weight, preferably 3 to 7% by weight, most preferably 5% by weight of zinc nitride solution is coated so as to completely cover the top of the polystyrene multilayer film, followed by drying 3 to 7 times. , Preferably, it can be carried out by repeating 5 times. In the case of coating a zinc nitride solution, the number of times to be performed may vary depending on the amount of the solution to be dropped, and it is necessary to repeatedly coat until the zinc oxide layer is completely formed. When coating less than 3 times, the zinc oxide layer is not completely formed, and when coating more than 7 times, the film surface is densely coated and the transmittance is rapidly decreased, which is not preferable.

상기 질화아연 용액에 포함되는 질화아연 화합물은 질화아연6수화물일 수 있다.The zinc nitride compound contained in the zinc nitride solution may be zinc nitride hexahydrate.

상기 질화아연 화합물 용액은 용매 중에 3~7중량%, 바람직하게는 5중량%의 질화아연을 포함하는 용액일 수 있고, 질화아연의 농도가 상기 범위 미만 이면 코팅 횟수가 많아져야 하므로 비효율적이고, 상기 농도 범위를 초과하면 폴리스티렌 다층 필름 위로 코팅층이 형성되고 필름의 기공에는 완전히 코팅되지 않으므로 바람직하지 않다. The zinc nitride compound solution may be a solution containing 3 to 7% by weight, preferably 5% by weight of zinc nitride in a solvent, and if the concentration of zinc nitride is less than the above range, the number of coatings must be increased, which is inefficient. When the concentration range is exceeded, a coating layer is formed on the polystyrene multilayer film, and the pores of the film are not completely coated, which is not preferable.

상기 3) 단계에서, 상기 소성은 400~700℃, 바람직하게는 500~600℃에서, 30분~3시간, 바람직하게는 1시간~2시간 동안 수행될 수 있는데, 상기 소성 조건 범위 미만이면 폴리스티렌 비즈가 완전히 제거되지 않으며, 상기 소성 조건을 초과하면 에너지 소비가 높아져 효율적이지 못하며, 또한 아연금속이 녹는 현상이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.In the step 3), the sintering may be carried out at 400 to 700°C, preferably at 500 to 600°C, for 30 minutes to 3 hours, preferably 1 to 2 hours, and if it is less than the range of the firing conditions, polystyrene The beads are not completely removed, and when the above firing conditions are exceeded, energy consumption increases, which is not efficient, and a phenomenon in which the zinc metal melts may occur, which is not preferable.

상기 4) 단계에서 이미다졸 용액과 반응시키는 공정은 이미다졸 용액에 50~100℃, 바람직하게는 60~80℃에서, 10~30시간, 바람직하게는 15~24시간 침지하여 수행될 수 있는데, 상기 조건 범위를 벗어나면 결정 구조가 충분히 형성되지 않거나 너무 오랜 시간이 소비되어 바람직하지 않다.The process of reacting with the imidazole solution in step 4) may be performed by immersing the imidazole solution at 50 to 100°C, preferably 60 to 80°C, for 10 to 30 hours, preferably 15 to 24 hours, Outside of the above condition range, the crystal structure is not sufficiently formed or too long time is consumed, which is not preferable.

상기 4) 단계에서의 반응에 의해, 산화아연이 이미다졸 용액과 고온에서 반응하게 되면 산화아연 표면에서 아연옥사이드가 ZIF로 구조가 변하게 되는데, 이때 이 반응은 표면에서 일어나는 표면반응으로 입자 안쪽까지는 일어나지 않게 된다. 따라서 수백나노 크기의 입자의 경우 표면만 다공성 구조의 ZIF로 변하고 내부는 치밀한 옥사이드 구조를 이루게 된다. 치밀한 구조는 기체 투과도를 감소시키기 때문에, 상기 반응에 의해 다공성의 얇은 프레임을 가지는 산화아연 필름층을 만들고, 이를 ZIF로 전환하게 되면 전환율이 매우 높은 구조를 가지는 ZIF 필름을 제조할 수 있게 된다.By the reaction in step 4) above, when zinc oxide reacts with the imidazole solution at high temperature, the structure of zinc oxide changes to ZIF on the zinc oxide surface.At this time, this reaction is a surface reaction that occurs on the surface and does not occur to the inside of the particles. Will not be. Therefore, in the case of a particle having a size of several hundred nanometers, only the surface is changed to ZIF having a porous structure, and the inside forms a dense oxide structure. Since the dense structure reduces gas permeability, a zinc oxide film layer having a thin porous frame is formed by the above reaction, and when it is converted to ZIF, a ZIF film having a structure having a very high conversion rate can be manufactured.

상기 4) 단계에서, 상기 이미다졸 용액에 포함되는 이미다졸 화합물은 알킬이미다졸 화합물, 특히 2-메틸이미다졸일 수 있다.In step 4), the imidazole compound contained in the imidazole solution may be an alkylimidazole compound, particularly 2-methylimidazole.

상기 이미다졸 용액은 용매 중에 2~8중량%, 바람직하게는 4~6중량%, 가장 바람직하게는 5중량%의 이미다졸 화합물을 포함하는 용액일 수 있는데, 상기 농도 범위를 미만이면 결정구조가 잘 형성되지 않으며, 상기 농도 범위보다 높은 과농도는 공정상 및 경제적 측면에서 불필요하다.The imidazole solution may be a solution containing 2 to 8% by weight, preferably 4 to 6% by weight, most preferably 5% by weight of an imidazole compound in a solvent, and if it is less than the concentration range, the crystal structure is It is not formed well, and an overconcentration higher than the above concentration range is unnecessary in terms of process and economy.

상기 질화아연 용액 및 이미다졸 용액에 사용되는 용매는, 특별히 한정이 없고, 예를 들어 에탄올, 메탄올, 이소프로필알코올(IPA) 등의 알코올계 용매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 메탄올일 수 있다.The solvent used for the zinc nitride solution and the imidazole solution is not particularly limited, and for example, may be at least one selected from the group consisting of alcohol-based solvents such as ethanol, methanol, and isopropyl alcohol (IPA). It may be methanol.

상기 5) 단계에서, 상기 폴리머 용액에 포함되는 폴리머는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층의 결함을 채움으로써 선택도를 향상시키고, 결함을 채울 때에 매크로 기공을 완전히 채우지 않아 기체의 투과도도 향상시키기 위해 사용되는 폴리머로서, 상기 폴리머는 특별히 한정이 없고, 예를 들어 폴리이미드, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리에테르 블록아마이드로 이루어지는 군으로부터 선태되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에테르 블록아마이드일 수 있다.In step 5), the polymer contained in the polymer solution is used to improve selectivity by filling defects in the zeolite imidazolate skeleton layer, and to improve gas permeability by not completely filling the macropores when filling the defects. As a polymer, the polymer is not particularly limited, and for example, may be one or more selected from the group consisting of polyimide, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene oxide, and polyether blockamide, preferably polyether blockamide. Can be

상기 5) 단계에서의 코팅은, 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 스핀코팅 또는 딥 코팅을 통해 수행될 수 있는데, 코팅된 폴리머막의 두께는, 결함없이 코팅이 가능하도록 하기 위한 측면에서, 예를 들어 1㎛ 이하, 바람직하게는 약 200nm 내지 1㎛되도록 코팅을 제어하는 것이 바람직하다. The coating in step 5) is not particularly limited, and may be performed through, for example, spin coating or dip coating, and the thickness of the coated polymer film is in terms of enabling coating without defects, for example It is desirable to control the coating to be 1 μm or less, preferably about 200 nm to 1 μm.

예를 들어, 상기 5) 단계에서의 코팅은 0.5~1중량%의 폴리머 용액을 1000~3000rpm, 바람직하게는 2000rpm 에서 10~30초, 바람직하게는 약 20초의 조건 하에서의 2~3회의 스핀 코팅을 통해 수행될 수 있다.For example, in the coating in step 5), a polymer solution of 0.5 to 1% by weight is applied 2 to 3 times of spin coating under the conditions of 1000 to 3000 rpm, preferably 2000 rpm for 10 to 30 seconds, preferably about 20 seconds. It can be done through.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 기체 분리막의 제조방법에 의해 제조되고, 기재, 및 상기 기재 상에 중공 구조체들이 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 기체 분리막으로서,In addition, the present invention is a gas separation membrane manufactured by the method of manufacturing a gas separation membrane according to the present invention, and comprising a substrate and a hollow structure layer in which a plurality of hollow structures are stacked on the substrate,

각각의 중공 구조체는 중앙의 중공부와 상기 중공부를 둘러싸는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 및 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 상에 코팅된 폴리머막을 포함하는 기체 분리막을 제공할 수 있다.Each of the hollow structures may provide a gas separation membrane including a central hollow portion, a zeolite imidazolate skeleton layer surrounding the hollow portion, and a polymer membrane coated on the zeolite imidazolate skeleton layer.

상기 기체분리막의 두께는 500nm 내지 2㎛일 수 있다. 기체분리막의 두께가 500nm 미만이면 기체분리 성능의 향상에 효과적이지 않을 뿐 아니라 제조시 결함발생이 쉬우며 또한 외부 충격에 의한 막의 결함이 발생하기 쉽고, 2㎛를 초과하면 투과도가 급격히 감소할 수 있어 바람직하지 않다.The thickness of the gas separation film may be 500nm to 2㎛. If the thickness of the gas separation membrane is less than 500 nm, it is not effective in improving the gas separation performance, and defects are easily generated during manufacturing. Also, defects in the membrane due to external impact are likely to occur. If the thickness of the gas separation membrane exceeds 2 μm, the permeability can be rapidly reduced. Not desirable.

본 발명에 따른 기체 분리막은, 매크로-포러스 형태의 나노필러인 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 이용하여 분리막 내 기공을 형성함으로써 투과도를 높일 수 있고, 제올라이트 이미다졸레이트 골격체를 중공 구조체의 형태로 형성시키고, 상기 중공 구조체 상에 기체 분리 특성이 우수한 폴리머를 코팅하여 박막화시켜 다층분리의 효과가 있어 기체 투과도와 선택도가 동시에 향상되는 효과를 갖는다.The gas separation membrane according to the present invention can increase the permeability by forming pores in the separation membrane by using the zeolite imidazolate skeleton, which is a macro-porous nanofiller, and the zeolite imidazolate skeleton is formed in the form of a hollow structure. In addition, a polymer having excellent gas separation properties is coated on the hollow structure to form a thin film to form a multi-layer separation, thereby improving gas permeability and selectivity at the same time.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 하기 실시예를 통하여 상세히 설명하고자 하나 이는 본 발명의 예시목적을 위한 것으로, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, specific contents of the present invention will be described in detail through the following examples, but this is for illustrative purposes of the present invention and is not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예Example 1 및 1 and 비교예Comparative example 1 One

[재료][material]

하기 실시예 1에 사용되는 스티렌 모노머, 메타크릴산(methacrylic acid), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 탄산나트륨(sodium carbonate), 과황화칼륨(potassium persulfate), 질산아연6수화물, 2-메틸이미다졸, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸란은 시그마-알드리치사에 구입하였고, 폴리에테르 블록아마이드(PEBAX-1657)는 아케마사(Arkema Inc)에서 구입하였으며 모든 시약은 정제없이 사용하였다.Styrene monomer, methacrylic acid, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium persulfate, zinc nitrate hexahydrate, 2-methylimidazole used in Example 1 below , Methanol, ethanol, and tetrahydrofuran were purchased from Sigma-Aldrich, and polyether blockamide (PEBAX-1657) was purchased from Arkema Inc. All reagents were used without purification.

실시예Example 1 One

카르복실기로 표면처리된 폴리스티렌 비즈를 다음과 같이 합성하였다. Polystyrene beads surface-treated with a carboxyl group were synthesized as follows.

증류수 80ml에 스티렌 모노머 7.6ml와 메타크릴산 0.35ml를 혼합하고 30분간 질소 퍼징을 하여 내부의 산소를 제거하였다. 이후 수산화나트륨 0.024g과 탄산나트륨 0.024g을 첨가하고 다시 10분간 질소 퍼징을 하였다. 상기 용액에 과황화칼륨 0.03g을 첨가하고 질소 퍼징을 하면서 75℃에서 12시간 반응시켜 카르복실기로 표면처리된 폴리스티렌 비즈 분산액을 제조하였다. 제조된 폴리스티렌 비즈는 약 300~500nm의 입경을 가졌다.In 80 ml of distilled water, 7.6 ml of styrene monomer and 0.35 ml of methacrylic acid were mixed, followed by purging with nitrogen for 30 minutes to remove oxygen from the inside. Thereafter, 0.024 g of sodium hydroxide and 0.024 g of sodium carbonate were added, followed by purging with nitrogen for another 10 minutes. 0.03 g of potassium persulfide was added to the solution and reacted at 75° C. for 12 hours while purging with nitrogen to prepare a dispersion of polystyrene beads surface-treated with a carboxyl group. The prepared polystyrene beads had a particle diameter of about 300 to 500 nm.

그런 다음, 상기에서 제조된 폴리스티렌 비즈 분산액을 증류수를 이용하여 0.1중량% 희석한 다음 폴리스티렌 비즈 분산액에 다공성 알루미나 기판을 비스듬히 담지한 후 분산액을 60℃ 오븐에서 건조하여, 알루미나 기판 위에 잘 적층된 폴리스티렌 다층 필름을 제조하였으며, 상기 폴리스티렌 다층필름의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 2에 나타내었다.Then, the polystyrene beads dispersion prepared above was diluted 0.1% by weight with distilled water, and then the porous alumina substrate was obliquely supported in the polystyrene beads dispersion, and the dispersion was dried in an oven at 60° C., and a multilayer of polystyrene well laminated on the alumina substrate. A film was prepared, and a scanning electron microscope (SEM) photograph of the polystyrene multilayer film is shown in FIG. 2.

그런 다음, 도 1의 공정에 따라, 상기 폴리스티렌 다층 필름을 메탄올 중의 1중량%의 질화아연6수화물 용액에 70℃에서 10분간 침지하여 각각의 폴리스티렌 비즈 상에 산화아연층을 형성하였다. 그런 다음 500℃에서 1시간 소성하여 폴리스티렌 비즈를 제거하여 다공성 필름을 수득하였다. 이어서, 상기 다공성 필름을 메탄올 중의 5중량%의 2-메틸이미다졸 용액에 70℃에서 24시간 침지반응시켜 각각의 산화아연층을 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층으로 전환시켰고, 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체의 결정구조를 나타내는 X-선 회절 분석결과는 도 3에 나타내었다.Then, according to the process of FIG. 1, the polystyrene multilayer film was immersed in a 1 wt% zinc nitride hexahydrate solution in methanol at 70° C. for 10 minutes to form a zinc oxide layer on each polystyrene beads. Then, it was baked at 500° C. for 1 hour to remove polystyrene beads to obtain a porous film. Subsequently, the porous film was immersed in a 5% by weight solution of 2-methylimidazole in methanol at 70° C. for 24 hours to convert each zinc oxide layer into a zeolite imidazolate skeleton layer, and the zeolite imidazolate skeleton The results of X-ray diffraction analysis showing the crystal structure of the sieve are shown in FIG. 3.

그런 다음, 상기 수득된 다공성 필름에 0.5중량%의 PEBAX-1657을 수회 코팅하여 각각의 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 상에 폴리머막이 코팅된 기체 분리막을 제조하였고, 상기 기체 분리막의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 4에 나타내었으며, 상기 기체 분리막의 투과도 및 선택도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Then, 0.5% by weight of PEBAX-1657 was coated on the obtained porous film several times to prepare a gas separation membrane coated with a polymer membrane on each zeolite imidazolate skeleton, and a scanning electron microscope (SEM) of the gas separation membrane A photograph is shown in FIG. 4, and the permeability and selectivity of the gas separation membrane were measured, and the results are shown in Table 1 below.

비교예Comparative example 1 One

순수 PEBAX-1657 수지를 이용하여 기체분리막을 준비하였고, 상기 기체 분리막의 투과도 및 선택도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A gas separation membrane was prepared using pure PEBAX-1657 resin, and the permeability and selectivity of the gas separation membrane were measured, and the results are shown in Table 1 below.

비교예Comparative example 2 2

메탄올 중의 3중량%의 질화아연6수화물 용액과 메탄올 중의 6중량%의 2-메틸이미다졸 용액을 혼합하고 상온에서 24시간 반응 후 원심분리를 통해 ZIF-8 파우더를 수득하였다. 제조된 ZIF-8은 과량의 메탄올을 이용하여 수회 세척하여 150℃에서 12시간 건조하였다. 제조된 ZIF-8을 5중량%의 PEBAX-1657 용액에 고형분 대비 20중량%로 분산하여 PEBAX-1657/ZIF-8용액을 제조하였다. 제조된 용액을 기판 위에 캐스팅 후 건조하여 PEBAX-1657/ZIF-8 분리막을 제조하였다.A solution of 3% by weight zinc nitride hexahydrate in methanol and a solution of 6% by weight 2-methylimidazole in methanol were mixed, reacted at room temperature for 24 hours, and then centrifuged to obtain ZIF-8 powder. The prepared ZIF-8 was washed several times with an excess of methanol and dried at 150° C. for 12 hours. A PEBAX-1657/ZIF-8 solution was prepared by dispersing the prepared ZIF-8 in a 5% by weight PEBAX-1657 solution in an amount of 20% by weight based on the solid content. The prepared solution was cast on a substrate and dried to prepare a PEBAX-1657/ZIF-8 separator.

투과도(barrier))Transmittance (barrier ) ) 선택도(CO2/N2)Selectivity (CO 2 /N 2 ) 실시예 1Example 1 140140 2828 비교예 1Comparative Example 1 9090 2525 비교예 2Comparative Example 2 100100 2828

주) 타임-랙 방법을 이용하여 800mmHg, 35℃ 조건 하에서 순수 이산화탄소, 질소의 혼합 가스에 대한 이산화탄소 투과도 및 이산화탄소 투과 선택도를 측정함.Note) Carbon dioxide permeability and carbon dioxide permeation selectivity are measured for a mixture of pure carbon dioxide and nitrogen under the conditions of 800mmHg and 35℃ using the time-rack method.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 기체 분리막은 140barrier의 이산화탄소 투과도와 28의 이산화탄소 투과 선택도를 나타냄으로써, 비교예 1, 2의 기체 분리막의 이산화탄소 투과도 및 이산화탄소 투과 선택도에 비해 크게 향상되었음을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, the gas separation membrane of Example 1 exhibited a carbon dioxide permeability of 140 barrier and a carbon dioxide permeation selectivity of 28, which was significantly improved compared to the carbon dioxide permeability and carbon dioxide permeation selectivity of the gas separation membranes of Comparative Examples 1 and 2. You can see that it is.

일반적으로 투과도가 증가하면 선택도가 감소하게 되는데, 본 발명에 따른 기체 분리막은 투과도와 함께 선택도도 증가하였음을 알 수 있다.In general, as the permeability increases, the selectivity decreases. It can be seen that the gas separation membrane according to the present invention also increases the selectivity as well as the permeability.

Claims (11)

다음의 단계들을 포함하는 기체 분리막의 제조방법:
1) 폴리스티렌 비즈를 기재 상에 적층하여, 기재 상에 다층의 폴리스티렌 비즈층이 적층된 폴리스티렌 다층 필름을 제조하는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 수득된 폴리스티렌 다층 필름의 폴리스티렌 비즈층에 포함되는 각각의 폴리스티렌 비즈 상에 산화아연층을 형성하는 단계;
3) 상기 2) 단계에서 수득된 산화아연층이 형성된 폴리스티렌 다층 필름을 소성하여 폴리스티렌 비즈를 제거하여 다공성 금속산화물 필름을 수득하는 단계;
4) 상기 3) 단계에서 수득된 다공성 금속산화물 필름을 이미다졸 용액과 반응시켜 각각의 산화아연층이 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층으로 전환된 다공성 필름을 수득하는 단계; 및
5) 상기 4) 단계에서 수득된 다공성 필름을 폴리머 용액에 침지하여 각각의 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 상에 폴리머막을 코팅하는 단계.
A method of manufacturing a gas separation membrane comprising the following steps:
1) laminating polystyrene beads on a substrate to prepare a polystyrene multilayer film in which a multilayer polystyrene bead layer is laminated on the substrate;
2) forming a zinc oxide layer on each of the polystyrene beads included in the polystyrene beads layer of the polystyrene multilayer film obtained in step 1);
3) sintering the polystyrene multilayer film on which the zinc oxide layer obtained in step 2) is formed to remove polystyrene beads to obtain a porous metal oxide film;
4) reacting the porous metal oxide film obtained in step 3) with an imidazole solution to obtain a porous film in which each zinc oxide layer is converted into a zeolite imidazolate skeleton layer; And
5) coating a polymer film on each zeolite imidazolate skeleton by immersing the porous film obtained in step 4) in a polymer solution.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계에서, 상기 기재는 다공성 알루미나 기판 또는 다공성 지르코늄 기판인 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In step 1), the substrate is a porous alumina substrate or a porous zirconium substrate.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계에서, 상기 폴리스티렌 비즈는 카르복실기로 표면처리된 것인 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step 1), the polystyrene beads are surface-treated with a carboxyl group.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계에서, 기재 상에 상기 폴리스티렌 비즈의 적층은 폴리스티렌 비즈의 분산액에 기재를 담지한 후 건조하여 수행되는 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step 1), the lamination of the polystyrene beads on the substrate is performed by supporting the substrate in a dispersion of polystyrene beads and then drying it.
제1항에 있어서,
상기 2) 단계에서 산화아연층의 형성은 폴리스티렌 다층 필름 위에 질화아연 용액을 코팅한 후 건조하여 수행되는 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step 2), the zinc oxide layer is formed by coating a zinc nitride solution on a polystyrene multilayer film, followed by drying.
제5항에 있어서,
상기 질화아연 용액에 포함되는 질화아연 화합물은 질화아연6수화물인 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
The zinc nitride compound contained in the zinc nitride solution is zinc nitride hexahydrate.
제1항에 있어서,
상기 3) 단계에서, 상기 소성은 400~700℃에서 30분~3시간 동안 수행되는 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In step 3), the sintering is performed at 400 to 700° C. for 30 minutes to 3 hours.
제1항에 있어서,
상기 4) 단계에서 이미다졸 용액과 반응시키는 공정은 이미다졸 용액에 50~100℃에서 10~30시간 침지하여 수행되는 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
The process of reacting with the imidazole solution in step 4) is performed by immersing the imidazole solution at 50 to 100° C. for 10 to 30 hours.
제1항에 있어서,
상기 4) 단계에서, 상기 이미다졸 용액에 포함되는 이미다졸 화합물은 2-메틸이미다졸인 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In step 4), the imidazole compound contained in the imidazole solution is 2-methylimidazole.
제1항에 있어서,
상기 5) 단계에서, 상기 폴리머 용액에 포함되는 폴리머는 폴리이미드, 폴리디메틸실록산, 및 폴리에테르 블록아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 기체 분리막의 제조방법.
The method of claim 1,
In step 5), the polymer contained in the polymer solution is at least one selected from the group consisting of polyimide, polydimethylsiloxane, and polyether blockamide.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 기체 분리막의 제조방법에 의해 제조되고, 기재, 및 상기 기재 상에 중공 구조체들이 다층으로 적층된 중공 구조체층을 포함하는 기체 분리막으로서,
각각의 중공 구조체는 중앙의 중공부와 상기 중공부를 둘러싸는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 및 상기 제올라이트 이미다졸레이트 골격체층 상에 코팅된 폴리머막을 포함하는 기체 분리막.
A gas separation membrane manufactured by the method for manufacturing a gas separation membrane according to any one of claims 1 to 10 and comprising a substrate and a hollow structure layer in which a plurality of hollow structures are stacked on the substrate,
Each of the hollow structures includes a central hollow portion, a zeolite imidazolate skeleton layer surrounding the hollow portion, and a polymer membrane coated on the zeolite imidazolate skeleton layer.
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