KR20190074374A - Mothod for preparation of metal-organic-framework and metal-organic-framework prepared by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속 유기 골격체(MOF; metal-organic-frameworks)의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 금속 유기 골격체에 관한 것으로서, 다양한 크기의 금속 유기 골격체를 제조할 수 있고, 그 중 나노 크기의 금속 유기 골격체를 제조함으로써 기체/액체 분리막 제조에 있어 매질과 혼합시 분산성이 향상되고, 이로 인하여 혼합매질막 또는 박막 코팅이 제대로 이루어질 수 있는, 서브-마이크론 사이즈의 다양한 크기를 갖는 금속 유기 골격체의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 금속 유기 골격체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing metal-organic-frameworks (MOF) and a metal organic skeleton produced thereby, and it is possible to produce metal organic skeletons of various sizes, By preparing the metal organic skeleton, it is possible to improve the dispersibility in mixing with the medium in the production of the gas / liquid separation membrane, and thus to form the metal organic skeleton having various sizes of sub-micron size, And a metal organic skeleton produced thereby.
금속-유기골격체(Metal-organic framework, MOF)는 금속 이온 또는 클러스터와 유기 리간드(organic ligand)가 배위결합에 의해 연결되어 3차원적인 구조를 형성하는 다공성 물질이다. Metal-organic framework (MOF) is a porous material in which metal ions or clusters and organic ligands are connected by coordination bonds to form a three-dimensional structure.
기본적으로 MOF는 매우 표면적이 넓을 뿐만 아니라 열려 있는 기공 구조를 가지고 있기 때문에 기존에 알려진 다른 다공성 물질에 비해 대량의 분자 또는 용매 등의 이동이 가능하다. 또한 넓은 표면적을 가지는 물질로 대표되는 MOF가 가지는 뛰어난 가치 중 하나는 형성된 중심금속-유기리간드의 틀이나 성분을 바꿀 수 있을 뿐 아니라, 기공의 크기(부피)를 조절할 수 있다는 점이다.Basically, MOF not only has a very large surface area, but also has an open pore structure, so that it can move a large amount of molecules or solvents compared to other known porous materials. One of the outstanding values of MOF, represented by a large surface area material, is that it can change the frame or the constituent of the formed central metal-organic ligand, as well as the pore size (volume).
이 물질의 기공 크기 및 물리/화학적 성질은, 적절한 금속 원자 및 유기 연결체의 선택에 의해 쉽게 조절이 가능하다. 이러한 특별한 성질 때문에, 가스 저장 및/또는 흡수, 촉매 작용, 및 분리막으로서의 잠재적 응용 가능성을 보여 왔다.The pore size and physical / chemical properties of this material can be easily controlled by selection of suitable metal atoms and organic linkages. Because of this particular nature, the potential applications for gas storage and / or absorption, catalysis, and separation membranes have been demonstrated.
그러나, 상기와 같은 금속 유기 골격체는 마이크로미터 크기로 제조되어 분리막에 적용 시, 분산성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.However, such a metal organic skeleton is produced in a micrometer size, and when applied to a separation membrane, there is a problem that the dispersibility is poor.
따라서, 마이크로미터 단위의 크기 뿐만 아니라, 나노미터 단위 크기 등의 크기 조절을 자유자재로 제어할 수 있으면서도 공정이 간단한 금속 유기 골격체를 제조할 수 있는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a method of manufacturing a metal organic skeleton that can be freely controlled in size, such as the size of a micrometer unit, the size of a nanometer unit, and the like, while still having a simple process.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 다양한 크기의 금속 유기 골격체를 제조할 수 있고, 그 중 나노 크기의 금속 유기 골격체를 제조함으로써 기체/액체 분리막 제조시 매질과 혼합할 때 분산성이 향상되고, 이로 인하여 혼합 매질막 또는 박막 코팅이 제대로 이루어질 수 있는 금속 유기 골격체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a metal organic skeleton having various sizes, It is an object of the present invention to provide a method for producing a metal organic skeleton in which the dispersibility is improved when mixed with a medium at the time of production, and thereby a mixed medium film or a thin film coating can be properly performed.
본 발명의 구체적인 목적은 아민기를 가지는 유기 링커를 이용함으로써 동일한 결정구조를 가지는 MOF 대비 특정 분자에 대한 우수한 흡차/분리 및 촉매 특성을 가지게 되며, 특히, 이산화탄소 흡착/분리에 우수한 성능을 가지는 나노미터 단위의 작은 MOF의 제조 방법을 제공하는 것이다.A specific object of the present invention is to provide a catalyst having superior adsorption / separation and catalytic properties for a specific molecule compared to a MOF having the same crystal structure by using an organic linker having an amine group. Particularly, And a method for manufacturing a small MOF.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 금속 유기 골격체의 제조방법에 의해 제조되는 이산화탄소 흡착/분리 기능이 우수한 나노미터 크기의 금속 유기 골격체를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a metal organic skeleton having a nanometer size, which is excellent in the function of adsorbing / separating carbon dioxide produced by the method for producing a metal organic skeleton according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 금속 유기 골격체의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:In order to accomplish the above object, a method for producing a metal organic skeleton of the present invention may include the following steps:
(1) 아민기를 갖는 유기 링커를 용매에 용해하여 유기 링커 용액을 제조하는 단계;(1) dissolving an organic linker having an amine group in a solvent to prepare an organic linker solution;
(2) 상기 (1) 단계의 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가하는 단계; 및(2) adding a glycidyl compound to the organic linker solution of step (1); And
(3) 상기 (2) 단계의 결과물에 금속 전구체를 첨가하여 반응시키는 단계.(3) adding a metal precursor to the result of step (2) and reacting.
상기 (1) 단계에서, 상기 아민기를 갖는 유기 링커는 2-아미노테레프탈산, 4-아미노프탈산, 4-아미노이소프탈산, 5-아미노이소프탈산, 2,5-디아미노테레프탈산, 2,2'-디아미노-4,4'-스틸벤디카르복실산, 5-시아노-1,3-벤젠디카르복실산, 2-메틸이미다졸 및 4,4',4"-s-트리아진-2,4,6-트리일-트리벤조산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the above step (1), the organic linker having an amine group may be selected from the group consisting of 2-aminoterephthalic acid, 4-aminophthalic acid, 4-aminoisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 4,4'-stilbene dicarboxylic acid, 5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2-methylimidazole and 4,4 ', 4 " , 4,6-triyl-tribenzoic acid, and the like.
상기 (1) 단계에서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 탈이온수, N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 및 디메틸아세트아미드로부터 선택되는 1종 이상의 용매일 수 있다.In the step (1), the solvent is selected from methanol, ethanol, butanol, dimethylformamide, diethylformamide, dimethylsulfoxide, deionized water, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dimethylacetamide More than one kind can be used every day.
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼10중량%일 수 있다.In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution may be 0.3 to 10 wt%.
상기 (2) 단계에서, 상기 글리시딜계 화합물은 글리세롤디글리시딜에테르, 디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리(프로필렌글리콜)디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜-에폭사이드, 에폭시(2-히드록시)프로폭시폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르 및 도데실록시-폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step (2), the glycidyl compound may be glycidyl diglycidyl ether, diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether , Polyethylene glycol diglycidyl ether, poly (propylene glycol) diglycidyl ether, polyethylene glycol-epoxide, epoxy (2-hydroxy) propoxypolyethylene glycol glycidyl ether and dodecyloxypolyethylene glycol glycidyl Dicyclohexylcarbodiimide and diallyl ether.
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼1.0일 수 있다.In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound may be 1: 0.01 to 1.0.
상기 (2) 단계에서, 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가한 후, 40∼90℃에서 5∼10시간 반응을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.In the step (2), adding the glycidyl compound to the organic linker solution may further include performing the reaction at 40 to 90 ° C for 5 to 10 hours.
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 40:60∼90:10일 수 있다.In the step (3), the molar ratio of the organic linker to the metal precursor may be 40:60 to 90:10.
상기 (3) 단계에서, 상기 반응은 80∼200℃에서 5시간∼96시간 동안 수행될 수 있다.In the step (3), the reaction may be carried out at 80 to 200 ° C for 5 hours to 96 hours.
상기 금속 전구체는 티타늄 전구체, 철 전구체, 알루미늄 전구체, 구리 전구체 및 마그네슘 전구체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The metal precursor may be at least one selected from the group consisting of a titanium precursor, an iron precursor, an aluminum precursor, a copper precursor, and a magnesium precursor.
상기 티타늄 전구체는 티타늄부톡사이드, 티타늄이소프로폭사이드, 티타늄클로라이드 및 티타늄프로폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The titanium precursor may be at least one selected from the group consisting of titanium butoxide, titanium isopropoxide, titanium chloride, and titanium propoxide.
상기 철 전구체는 테트라클로로페라이트(FeCl4), 염화제2철(FeCl3), 구연산 제2철(FeC6H5O7), 구연산 제2철 수화물(FeC6H5O7·nH2O), 황산 제1철 7수화물(FeSO4·H2O), 옥살산 철 2수화물(FeC2O4·H2O), 철 아세틸아세토네이트(Fe(C5H7O2)3), 인산 제2철 2수화물(FePO4·H2O), 수산화 제2철(FeO(OH)), 질산 제2철 및 아세트산철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The iron precursor tetrachloro ferrite (FeCl 4), ferric chloride (FeCl 3), citric acid, ferric (FeC 6 H 5 O 7) , citric acid iron (III) hydrate (FeC 6 H 5 O 7 · nH 2 O ), Ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 .H 2 O), iron oxalate dihydrate (FeC 2 O 4 .H 2 O), iron acetylacetonate (Fe (C 5 H 7 O 2 ) 3 ) At least one selected from the group consisting of ferric dihydrate (FePO 4 .H 2 O), ferric hydroxide (FeO (OH)), ferric nitrate, and iron acetate.
상기 알루미늄 전구체는 수산화알루미늄, 알루미늄아세테이트, 알루미나트리하이드레이트 및 알루미늄클로라이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The aluminum precursor may be at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, aluminum acetate, alumina trihydrate and aluminum chloride.
상기 구리 전구체는 아세트산구리, 아세트산구리수화물, 구리아세틸아세토네이트, 구리아이소부티레이트, 탄산구리, 염화구리, 염화구리수화물, 구리에틸아세토아세테이트, 구리2-에틸헥사노에이트, 불화구리, 포름산구리수화물, 구리글루코네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트수화물, 구리메톡사이드, 구리네오데카노에이트, 질산구리수화물, 질산구리, 과염소산구리수화물, 황산구리, 황산구리수화물, 주석산구리수화물, 구리트리플로로아세틸아세토네이트, 구리트리플로로메탄설포네이트, 및 테트라아민구리황산염수화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The copper precursor may be at least one selected from the group consisting of copper acetate, copper acetate hydrate, copper acetylacetonate, copper isobutyrate, copper carbonate, copper chloride, copper chloride hydrate, copper ethyl acetoacetate, copper 2-ethylhexanoate, copper fluoride, Copper hexachloroacetylacetonate, copper hexafluoroacetylacetonate hydrate, copper methoxide, copper neodecanoate, copper nitrate copper hydrate, copper nitrate, copper perchlorate, copper sulfate, copper sulfate hydrate, copper tartrate copper hydrate , Copper triflouro acetylacetonate, copper triflouromethane sulfonate, and tetraamine copper sulfate hydrate.
상기 마그네슘 전구체는 마그네슘나이트레이트헥사하이드레이트, 마그네슘설페이트, 마그네슘클로라이드 및 마그네슘아세테이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The magnesium precursor may be at least one selected from the group consisting of magnesium nitrate hexahydrate, magnesium sulfate, magnesium chloride, and magnesium acetate.
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 티타늄 전구체이고,In the step (3), the metal precursor is a titanium precursor,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 3∼7중량%이고, In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 3 to 7% by weight,
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼0.5이며,In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.01 to 0.5,
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 70:30∼90:10이고, 상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 100∼200℃에서 2일∼4일 동안 수행될 수 있다.In step (3), the molar ratio of the organic linker to the metal precursor is 70:30 to 90:10, and the reaction in step (3) may be performed at 100 to 200 ° C for 2 to 4 days. have.
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 철 전구체이고,In the step (3), the metal precursor is an iron precursor,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼1.0중량%이고,In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 0.3 to 1.0 wt%
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.05∼1.0이며,In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.05 to 1.0,
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 60:40∼40:60이고, 상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 80∼150℃에서 5시간∼20시간 동안 수행될 수 있다.In step (3), the molar ratio of the organic linker to the metal precursor is 60:40 to 40:60, and the reaction in step (3) may be performed at 80 to 150 ° C for 5 to 20 hours have.
본 발명에 따른 금속 유기 골격체는 본 발명에 따른 금속 유기 골격체의 제조방법에 의해 제조되는 나노미터 크기의 금속 유기 골격체일 수 있다.The metal organic skeleton according to the present invention may be a metal organic skeleton having a nanometer size produced by the method of producing the metal organic skeleton according to the present invention.
본 발명에 의하면 아민기를 가지는 유기 링커를 이용함으로써 동일한 결정구조를 가지는 MOF 대비 특정 분자에 대한 우수한 흡차/분리 및 촉매 특성을 가지게 되며, 특히, 이산화탄소 흡착/분리에 우수한 성능을 갖는 금속 유기 골격체를 제공할 수 있다.According to the present invention, by using an organic linker having an amine group, it is possible to obtain excellent adsorption / separation and catalytic properties for a specific molecule compared to a MOF having the same crystal structure. In particular, a metal organic skeleton having excellent performance for carbon dioxide adsorption / .
또한, 본 발명의 금속 유기 골격체의 제조방법에 의하면, 다양한 크기의 금속 유기 골격체를 제조할 수 있고, 그 중 나노 크기의 금속 유기 골격체를 제조함으로써 기체/액체 분리막 제조시 매질과 혼합할 때 분산성이 향상되고, 이로 인하여 혼합 매질막 또는 박막 코팅이 제대로 이루어질 수 있는 효과를 갖는다. In addition, according to the method for producing a metal organic skeleton of the present invention, metal organic skeletons of various sizes can be produced, and a nano-sized metal organic skeleton can be prepared thereby to prepare a gas / The dispersibility is improved, and thus the effect of the mixing medium film or the thin film coating can be achieved.
도 1은 실시예 1∼3 및 비교예 1의 티타늄 유기 골격체 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1∼3 및 비교예 1의 티타늄 유기 골격체 입자의 X-선 회절 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예 2의 티타늄 유기 골격체 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 3의 티타늄 유기 골격체 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 4∼5 및 비교예 4의 철 유기 골격체 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.1 is an SEM image of titanium organic skeleton particles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Fig.
FIG. 2 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of titanium organic skeleton particles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG.
3 is an SEM image of titanium organic skeleton particles of Comparative Example 2. Fig.
4 is an SEM image of the titanium organic skeleton particles of Comparative Example 3. Fig.
5 is an SEM image of the iron organic skeleton particles of Examples 4 to 5 and Comparative Example 4. 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. It is to be understood by one of ordinary skill in the art that the scope of the invention is to be fully understood 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 defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 본 발명에 따른 금속 유기 골격체의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 금속 유기 골격체에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a metal organic skeleton according to the present invention and a metal organic skeleton produced thereby will be described in detail.
본 발명에 따른 금속 유기 골격체의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:The method of making a metal organic skeleton according to the present invention may comprise the following steps:
(1) 아민기를 갖는 유기 링커를 용매에 용해하여 유기 링커 용액을 제조하는 단계;(1) dissolving an organic linker having an amine group in a solvent to prepare an organic linker solution;
(2) 상기 (1) 단계의 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가하는 단계; 및(2) adding a glycidyl compound to the organic linker solution of step (1); And
(3) 상기 (2) 단계의 결과물에 금속 전구체를 첨가하여 반응시키는 단계.(3) adding a metal precursor to the result of step (2) and reacting.
상기 (1) 단계에서, 상기 아민기를 갖는 유기 링커는 2-아미노테레프탈산, 4-아미노프탈산, 4-아미노이소프탈산, 5-아미노이소프탈산, 2,5-디아미노테레프탈산, 2,2'-디아미노-4,4'-스틸벤디카르복실산, 5-시아노-1,3-벤젠디카르복실산, 2-메틸이미다졸 및 4,4',4"-s-트리아진-2,4,6-트리일-트리벤조산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있는데, 아민기를 갖는 유기 링커의 경우, 열안정성이 우수하고, 상기 아민기로 인하여 다양한 금속 전구체를 사용한 MOF의 구조의 제어가 가능하여, 제조된 MOF는 이산화탄소 흡착/분리에 우수한 성능을 갖는다.In the above step (1), the organic linker having an amine group may be selected from the group consisting of 2-aminoterephthalic acid, 4-aminophthalic acid, 4-aminoisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 4,4'-stilbene dicarboxylic acid, 5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2-methylimidazole and 4,4 ', 4 " , 4,6-triyl-tribenzoic acid. In the case of an organic linker having an amine group, it is excellent in thermal stability, and the structure of MOF using various metal precursors due to the amine group is controlled So that the produced MOF has excellent performance for carbon dioxide adsorption / separation.
상기 (1) 단계에서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 탈이온수, N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 및 디메틸아세트아미드로부터 선택되는 1종 이상의 용매일 수 있으며, 티타늄이 포함되는 금속 유기 골격체를 제조할 경우에, 바람직하게 상기 용매는 디메틸포름아미드 및 메탄올을 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 디메틸포름아미드 및 메탄올의 중량 혼합비는 9∼5:1일 수 있다. 또한, 철이 포함되는 금속 유기 골격체를 제조할 경우에, 바람직하게 상기 용매는 메탄올을 단독으로 사용할 수 있다.In the step (1), the solvent is selected from methanol, ethanol, butanol, dimethylformamide, diethylformamide, dimethylsulfoxide, deionized water, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dimethylacetamide In the case of producing a metal organic skeleton containing titanium, preferably, the solvent may be a mixture of dimethylformamide and methanol, and the mixing ratio by weight of dimethylformamide and methanol is 9 to 5: 1. Further, when a metal organic skeleton containing iron is produced, methanol may be used alone as the solvent.
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼10중량%일 수 있는데, 0.3중량% 미만이면 유기 링커가 너무 소량이어서 최종 결과물을 얻기가 어렵고, 10중량%를 초과하면 유기 링커가 용매에 용해되지 않는 등의 문제점이 있어 바람직하지 않다.In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution may be 0.3 to 10 wt%. If the amount of the organic linker is less than 0.3 wt%, it is difficult to obtain the final product, There is such a problem that the organic linker is not dissolved in the solvent, which is not preferable.
상기 (2) 단계에서, 상기 글리시딜계 화합물은 글리세롤디글리시딜에테르, 디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리(프로필렌글리콜)디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜-에폭사이드, 에폭시(2-히드록시)프로폭시폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르 및 도데실록시-폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step (2), the glycidyl compound may be glycidyl diglycidyl ether, diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether , Polyethylene glycol diglycidyl ether, poly (propylene glycol) diglycidyl ether, polyethylene glycol-epoxide, epoxy (2-hydroxy) propoxypolyethylene glycol glycidyl ether and dodecyloxypolyethylene glycol glycidyl Dicyclohexylcarbodiimide and diallyl ether.
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼1.0인 것이 바람직한데, 상기 글리시딜계 화합물의 몰비가 0.01 미만이면 크기의 제어가 용이하지 않은 문제점이 있어 바람직하지 않고, 1.0을 초과하면 금속 유기 골격체가 제조되지 않을 수 있어 바람직하지 않다.In the above step (2), it is preferable that the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.01 to 1.0. If the molar ratio of the glycidyl compound is less than 0.01, If it exceeds 1.0, the metal organic skeleton may not be produced, which is not preferable.
상기 (2) 단계에서, 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가한 후, 40∼90℃에서 5∼10시간 반응을 수행하는 것을 더 포함할 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면 반응 중 침전물이 발생하거나 혹은 충분한 1차 반응이 진행되지 않아 금속 유기 골격체의 모양과 크기 제어에 어려움이 발생하여 바람직하지 않다.In step (2), the method may further include adding a glycidyl compound to the organic linker solution, and then performing the reaction at 40 to 90 ° C for 5 to 10 hours. If the amount is outside the above range, Or a sufficient primary reaction does not proceed, which makes it difficult to control the shape and size of the metal organic skeleton, which is not preferable.
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 40:60∼90:10, 또는 60:40∼80:20인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 유기링커와 반응되지 않은 잔존 금속 전구체에 의해 부산물이 발생하거나 과량의 유기 링커가 잔존하여 바람직하지 않다.In step (3), it is preferable that the molar ratio of the organic linker: metal precursor is 40:60 to 90:10, or 60:40 to 80:20. If the ratio is out of the above range, the remaining unreacted organic linker By-products are generated by the metal precursor or excessive organic linkers remain, which is not preferable.
상기 (3) 단계에서, 상기 반응은 80∼200℃에서 5시간∼96시간 동안 수행될 수 있는데, 상기 온도보다 낮은 온도와 짧은 반응시간에서는 금속 유기 골격체가 제조되지 않으며, 상기 온도보다 높은 온도와 더 오랜 시간 반응 시 결정 구조가 붕괴될 수 있어서 바람직하지 않다.In the step (3), the reaction may be carried out at 80 to 200 ° C for 5 to 96 hours. At a temperature lower than the above temperature and a short reaction time, the metal organic skeleton is not produced. The crystal structure may collapse upon reaction for a longer period of time.
상기 금속 전구체는, 구체예로서 티타늄 전구체, 철 전구체, 알루미늄 전구체, 구리 전구체 및 마그네슘 전구체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The metal precursor may be at least one selected from the group consisting of a titanium precursor, an iron precursor, an aluminum precursor, a copper precursor, and a magnesium precursor, but is not limited thereto.
상기 티타늄 전구체는 티타늄부톡사이드, 티타늄이소프로폭사이드, 티타늄클로라이드 및 티타늄프로폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The titanium precursor may be at least one selected from the group consisting of titanium butoxide, titanium isopropoxide, titanium chloride, and titanium propoxide.
상기 철 전구체는 테트라클로로페라이트(FeCl4), 염화제2철(FeCl3), 구연산 제2철(FeC6H5O7), 구연산 제2철 수화물(FeC6H5O7·nH2O), 황산 제1철 7수화물(FeSO4·H2O), 옥살산 철 2수화물(FeC2O4·H2O), 철 아세틸아세토네이트(Fe(C5H7O2)3), 인산 제2철 2수화물(FePO4·H2O), 수산화 제2철(FeO(OH)), 질산 제2철 및 아세트산철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 테트라클로로페라이트(FeCl4) 또는 염화제2철(FeCl3)일 수 있다.The iron precursor tetrachloro ferrite (FeCl 4), ferric chloride (FeCl 3), citric acid, ferric (FeC 6 H 5 O 7) , citric acid iron (III) hydrate (FeC 6 H 5 O 7 · nH 2 O ), Ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 .H 2 O), iron oxalate dihydrate (FeC 2 O 4 .H 2 O), iron acetylacetonate (Fe (C 5 H 7 O 2 ) 3 ) (FePO 4 .H 2 O), ferric hydroxide (FeO (OH)), ferric nitrate, and iron acetate, and preferably at least one selected from the group consisting of tetrachloroferrite FeCl 4 ) or ferric chloride (FeCl 3 ).
상기 알루미늄 전구체는 수산화알루미늄, 알루미늄아세테이트, 알루미나트리하이드레이트 및 알루미늄클로라이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The aluminum precursor may be at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, aluminum acetate, alumina trihydrate and aluminum chloride.
상기 구리 전구체는 아세트산구리, 아세트산구리수화물, 구리아세틸아세토네이트, 구리아이소부티레이트, 탄산구리, 염화구리, 염화구리수화물, 구리에틸아세토아세테이트, 구리2-에틸헥사노에이트, 불화구리, 포름산구리수화물, 구리글루코네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트수화물, 구리메톡사이드, 구리네오데카노에이트, 질산구리수화물, 질산구리, 과염소산구리수화물, 황산구리, 황산구리수화물, 주석산구리수화물, 구리트리플로로아세틸아세토네이트, 구리트리플로로메탄설포네이트, 및 테트라아민구리황산염수화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The copper precursor may be at least one selected from the group consisting of copper acetate, copper acetate hydrate, copper acetylacetonate, copper isobutyrate, copper carbonate, copper chloride, copper chloride hydrate, copper ethyl acetoacetate, copper 2-ethylhexanoate, copper fluoride, Copper hexachloroacetylacetonate, copper hexafluoroacetylacetonate hydrate, copper methoxide, copper neodecanoate, copper nitrate copper hydrate, copper nitrate, copper perchlorate, copper sulfate, copper sulfate hydrate, copper tartrate copper hydrate , Copper triflouro acetylacetonate, copper triflouromethane sulfonate, and tetraamine copper sulfate hydrate.
상기 마그네슘 전구체는 마그네슘나이트레이트헥사하이드레이트, 마그네슘설페이트, 마그네슘클로라이드 및 마그네슘아세테이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The magnesium precursor may be at least one selected from the group consisting of magnesium nitrate hexahydrate, magnesium sulfate, magnesium chloride, and magnesium acetate.
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 티타늄 전구체인 경우, In the step (3), when the metal precursor is a titanium precursor,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 3∼10중량%이고, 바람직하게는 5∼7중량%인데, 3중량% 미만이면 유기 링커가 너무 소량이어서 최종 결과물을 얻기가 어렵고, 10중량%를 초과하면 유기 링커가 용매에 용해되지 않는 등의 문제점이 있어 바람직하지 않고;In step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 3 to 10% by weight, preferably 5 to 7% by weight. When the amount is less than 3% by weight, the organic linker is too small, , And if it exceeds 10% by weight, the organic linker is not dissolved in the solvent and the like, which is not preferable;
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼0.5인 것이 바람직하고, 1:0.1∼0.5인 것이 더욱 바람직한데, 상기 글리시딜계 화합물의 몰비가 0.01 미만이면 크기의 제어가 용이하지 않은 문제점이 있어 바람직하지 않고, 1.0을 초과하면 금속 유기 골격체가 제조되지 않을 수 있어 바람직하지 않으며;In the above step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is preferably 1: 0.01 to 0.5, more preferably 1: 0.1 to 0.5, wherein the molar ratio of the glycidyl compound is less than 0.01 It is not preferable because control of the backside size is not easy, and if it exceeds 1.0, the metal organic skeleton may not be produced, which is not preferable;
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 70:30∼90:10인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 유기링커와 반응되지 않은 잔존 금속 전구체에 의해 부산물이 발생하거나 과량의 유기 링커가 잔존하여 바람직하지 않고;In step (3), it is preferable that the molar ratio of the organic linker: metal precursor is 70:30 to 90:10. If the metal linker is out of the above range, Lt; / RTI > of the linker is not preferred;
상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 바람직하게는 100∼200℃, 더욱 바람직하게는 140∼160℃에서 바람직하게는 2일∼4일 동안, 더욱 바람직하게는 60∼75시간 동안 수행될 수 있는데, 상기 온도보다 낮은 온도와 짧은 반응시간에서는 금속 유기 골격체가 제조되지 않으며, 상기 온도보다 높은 온도와 더 오랜 시간 반응 시 결정 구조가 붕괴될 수 있기에 바람직하지 않다.The reaction in the step (3) may be carried out preferably at 100 to 200 캜, more preferably at 140 to 160 캜, preferably for 2 to 4 days, more preferably for 60 to 75 hours , A metal organic skeleton can not be produced at a temperature lower than the above-mentioned temperature and a short reaction time, and the crystal structure may collapse at a temperature higher than the above-mentioned temperature for a longer time.
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 티타늄 전구체인 경우, 제조되는 티타늄 유기 골격체의 반응식은 하기 반응식 1로 표시될 수 있다.In the step (3), when the metal precursor is a titanium precursor, the reaction scheme of the titanium organic skeleton to be produced may be represented by the following reaction formula (1).
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 철 전구체인 경우,In the step (3), when the metal precursor is an iron precursor,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼1.0중량%인 것이 바람직하고, 0.5∼0.8중량%인 것이 더욱 바람직한데, 0.3중량% 미만이면 유기 링커가 너무 소량이어서 최종 결과물을 얻기가 어렵고, 1.0중량%를 초과하면 유기 링커가 용매에 용해되지 않는 등의 문제점이 있어 바람직하지 않고;(1) In the step, the amount of the organic linker, the linker of the organic solution is 0.3~ 1.0% by weight is preferred, 0.5 to 0.8 together more preferably from wt.%, Less than 0.3 wt% when the organic linker is too It is difficult to obtain the final product, and if it exceeds 1.0% by weight, the organic linker is not dissolved in the solvent, which is not preferable;
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.05∼1.0인 것이 바람직하고, 1:0.5∼1.0인 것이 더욱 바람직한데, 상기 글리시딜계 화합물의 몰비가 0.01 미만이면 크기의 제어가 용이하지 않은 문제점이 있어 바람직하지 않고, 1.0을 초과하면 금속 유기 골격체가 제조되지 않을 수 있어 바람직하지 않으며;In the step (2), the molar ratio of the organic linker to the glycidyl compound is preferably 1: 0.05 to 1.0, more preferably 1: 0.5 to 1.0, wherein the molar ratio of the glycidyl compound is less than 0.01 It is not preferable because control of the backside size is not easy, and if it exceeds 1.0, the metal organic skeleton may not be produced, which is not preferable;
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 60:40∼40:60일 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면 유기 링커와 반응되지 않은 잔존 금속 전구체에 의해 부산물이 발생하거나 과량의 유기 링커가 잔존하여 바람직하지 않고; In step (3), the molar ratio of the organic linker to the metal precursor may be 60:40 to 40:60. If the metal precursor is out of the above range, byproducts may be generated by residual metal precursors not reacted with the organic linker, Undesirable due to the presence of an organic linker ;
상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 바람직하게는 80∼150℃, 더욱 바람직하게는 90∼110℃에서, 바람직하게는 5시간∼20시간 동안, 더욱 바람직하게는 7∼12시간 동안 수행될 수 있는데, 상기 온도보다 낮은 온도와 짧은 반응시간에서는 금속 유기 골격체가 제조되지 않으며, 상기 온도보다 높은 온도와 더 오랜 시간 반응 시 결정 구조가 붕괴될 수 있기에 바람직하지 않다.The reaction in the step (3) may be carried out preferably at 80 to 150 캜, more preferably at 90 to 110 캜, preferably for 5 to 20 hours, more preferably for 7 to 12 hours However, the metal organic skeleton is not produced at a temperature lower than the above-mentioned temperature and a short reaction time, and the crystal structure may collapse at a temperature higher than the above temperature for a longer time, which is not preferable.
상기 (3) 단계에서, 상기 금속 전구체가 철 전구체인 경우, 제조되는 철 유기 골격체의 반응식은 하기 반응식 2로 표시될 수 있다.In the above step (3), when the metal precursor is an iron precursor, the reaction formula of the produced iron organic skeleton may be represented by the following reaction formula (2).
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
본 발명에 따른 금속 유기 골격체는 본 발명에 따른 금속 유기 골격체의 제조방법에 의해 나노미터 크기로 제조될 수 있다.The metal organic skeleton according to the present invention can be manufactured in a nanometer size by the method of producing the metal organic skeleton according to the present invention.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
[재료][material]
하기 실시예 및 비교예에 사용되는 2-아미노테레프탈산, 디메틸포름아미드, 메탄올, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 티타늄부톡사이드, 염화제2철 및 테레프탈산은 시그마-알드리치사에 구입하였고, 정제없이 사용하였다.2-aminoterephthalic acid, dimethylformamide, methanol, polyethylene glycol diglycidyl ether, titanium butoxide, ferric chloride and terephthalic acid used in the following examples and comparative examples were purchased from Sigma-Aldrich and used without purification Respectively.
실시예 1∼3 및 비교예 1Examples 1 to 3 and Comparative Example 1
하기 표 1에 나타낸 조성과 같이, 유기 링커로서 2-아미노테레프탈산(NH2-BDC)을 용매로서 DMF/MeOH(9/1,v/v)에 용해시킨 후, 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르(PEGDE)를 첨가하고, 그런 다음 60℃에서 7시간 교반하였다. 이어서, 얻어진 NH2-BDC-PEGDE 용액에 티타늄 전구체로서 티타늄부톡사이드를 첨가 후, 30분간 교반 후, 오토클레이브를 이용하여 150℃에서 72시간 반응하여 티타늄 유기 골격체를 수득하였고, 티타늄 유기 골격체의 입자 크기를 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 또한 티타늄 유기 골격체의 SEM 이미지를 도 1에 나타내었고, 상기 골격체의 결정구조를 나타내는 X-선 회절 분석결과는 도 2에 나타내었다.2-aminoterephthalic acid (NH 2 -BDC) was dissolved in DMF / MeOH (9/1, v / v) as a solvent as an organic linker and then poly (ethylene glycol) diglycidyl Diester (PEGDE) was added, and then stirred at 60 占 폚 for 7 hours. Subsequently, titanium butoxide as a titanium precursor was added to the resulting NH 2 -BDC-PEGDE solution, stirred for 30 minutes, and then reacted at 150 ° C for 72 hours using an autoclave to obtain a titanium organic skeleton. Are shown in Table 1 below. SEM images of the titanium organic skeleton are shown in FIG. 1, and the results of X-ray diffraction analysis showing the crystal structure of the skeleton are shown in FIG.
비교예 2Comparative Example 2
유기 링커로서 2-아미노테레프탈산(NH2-BDC), 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르(PEGDE) 및 티타늄 전구체로서 티타늄부톡사이드를 한번에 상기 용매에 첨가 후, 30분간 교반 후, 오토클레이브를 이용하여 150℃에서 24시간 반응하여 티타늄 유기 골격체를 수득하였고, 티타늄 유기 골격체의 입자 크기를 하기 표 1에 함께 나타내었고, SEM 이미지를 도 3에 나타내었다.2-aminoterephthalic acid (NH 2 -BDC), poly (ethylene glycol) diglycidyl ether (PEGDE) as an organic linker and titanium butoxide as a titanium precursor were added to the solvent at once, stirred for 30 minutes, And the reaction was carried out at 150 ° C for 24 hours to obtain a titanium organic skeleton. The particle size of the titanium organic skeleton is shown in Table 1 below, and an SEM image is shown in FIG.
비교예 3Comparative Example 3
유기 링커로서 테레프탈산을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 티타늄 유기 골격체를 수득하였고, 티타늄 유기 골격체의 입자 크기를 하기 표 1에 함께 나타내었다.A titanium organic skeleton was obtained in the same manner as in Example 1, except that terephthalic acid was used as the organic linker, and the particle sizes of the titanium organic skeleton were also shown in Table 1 below.
(g)Titanium precursor
(g)
PEGDE의 몰비NH 2 -BDC:
The molar ratio of PEGDE
입자 크기
(직경)MOF
Particle size
(diameter)
상기 표 1 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼3은 구형의 나노미터 크기의 티타늄 유기 골격체가 제조되었으나, 비교예 1은 1㎛ 이상의 팔면체 구조의 티타늄 유기 골격체가 제조되었음을 알 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼3은 유기 링커와 글리시딜계 화합물의 몰비에 따라 금속 유기 골격체의 크기 조절이 가능함을 알 수 있다. 도 2를 살펴보면, 실시예 1∼3 및 비교예 1은 티타늄 유기 구조체 구조임을 확인할 수 있다.As shown in Table 1 and FIG. 1, the spherical nanometer-sized titanium organic skeleton was prepared in Examples 1 to 3, whereas the comparative example 1 shows that the titanium organic skeleton having an octahedral structure of 1 μm or more was prepared. Further, as shown in FIG. 1, it can be seen that in Examples 1 to 3, the size of the metal organic skeleton can be controlled according to the molar ratio of the organic linker and the glycidyl compound. Referring to FIG. 2, it can be seen that Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are titanium organic structure structures.
그러나, 유기 링커, 글리시딜계 화합물 및 티타늄 전구체를 동시에 첨가하여 혼합한 비교예 2의 경우에는 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르의 에폭시기와 유기 링커의 아민 작용기가 상호작용을 하기 때문에 금속 유기 골격체의 크기 및 구조 제어가 가능하지 않았으며, 마이크론 크기의 큰 입자들이 제조되었다.However, in the case of Comparative Example 2 in which the organic linker, the glycidyl compound and the titanium precursor were simultaneously added and mixed, since the epoxy group of the poly (ethylene glycol) diglycidyl ether interacts with the amine functional group of the organic linker, Control of the size and structure of the skeleton was not possible, and large particles of micron size were produced.
이에 비하여, 실시예 1∼3의 경우는 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르의 에폭시기와 유기 링커의 아민 작용기가 1차로 반응한 후, 금속 전구체를 투입함으로써 크기 및 구조의 제어가 가능하였으며, 마이크론 이하의 입자들이 제조되었다.On the other hand, in Examples 1 to 3, after the epoxy group of the poly (ethylene glycol) diglycidyl ether reacts with the amine functional group of the organic linker first and then the metal precursor is added, the size and structure can be controlled. Sub-micron particles were produced.
또한, 상기 표 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 아민 작용기가 존재하지 않는 프탈레이트계 화합물을 유기 링커로 사용한 비교예 3의 경우에는 10면체의 구조를 가지는 입자들이 제조되었으나, 아민 작용기가 존재하는 유기링커와는 달리 제조된 입자의 크기는 약 1㎛로, 나노 크기의 작은 입자로는 크기가 제어되지 않았다. In addition, as shown in Table 1 and FIG. 4, in Comparative Example 3 where a phthalate compound free of an amine functional group was used as an organic linker, particles having a ten-sided structure were produced. However, Unlike the linker, the size of the prepared particles was about 1 탆, and the size was not controlled by the nano-sized small particles.
실시예 4∼5 및 비교예 4Examples 4 to 5 and Comparative Example 4
하기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 유기 링커로서 2-아미노테레프탈산(NH2-BDC)을 메탄올(MeOH)에 용해시킨 후, 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르(PEGDE)를 첨가하고, 그런 다음 60℃에서 7시간 교반하였다. 이어서, 얻어진 NH2-BDC-PEGDE 용액에 철 전구체로서 염화제2철(FeCl3)을 첨가 후, 30분간 교반 후, 오토클레이브를 이용하여 100℃에서 10시간 반응하여 철 유기 골격체를 수득하였고, 이의 SEM 이미지를 도 5에 나타내었다.(Ethylene glycol) diglycidyl ether (PEGDE) was added after dissolving 2 -aminoterephthalic acid (NH 2 -BDC) in methanol (MeOH) as an organic linker as shown in the following Table 2, Then, the mixture was stirred at 60 ° C for 7 hours. Then, ferric chloride (FeCl 3 ) was added as an iron precursor to the resulting NH 2 -BDC-PEGDE solution, stirred for 30 minutes, and reacted at 100 ° C. for 10 hours using an autoclave to obtain an iron organic skeleton , And an SEM image thereof is shown in Fig.
전구체
(g)
iron
Precursor
(g)
NH 2 -BDC (g)
PEGDED (g)
NH 2 -BDC: mole ratio of PEGDE
Solvent (ml)
입자 크기MOF
Particle size
도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 4∼5의 철 유기 골격체는 막대형 철 유기 골격체로서, 길이 및 직경이 나노미터 크기인 철 유기 골격체가 제조되었으나, 비교예 4는 길이가 1.5㎛인 마이크로미터 크기의 철 유기 골격체가 제조되었음을 알 수 있다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 4∼5는 유기 링커와 글리시딜계 화합물의 몰비에 따라 금속 유기 골격체의 크기 조절이 가능함을 알 수 있다.As shown in Fig. 5, the iron organic skeletons of Examples 4 to 5 were bar-shaped iron organic skeletons, and iron organic skeletons having a length and diameter of nanometer size were prepared. In Comparative Example 4, It can be seen that a micrometer-sized iron organic skeleton was prepared. Further, as shown in FIG. 5, it can be seen that in Examples 4 to 5, the size of the metal organic skeleton can be controlled according to the molar ratio of the organic linker and the glycidyl compound.
Claims (18)
(1) 아민기를 갖는 유기 링커를 용매에 용해하여 유기 링커 용액을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1) 단계의 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가하는 단계; 및
(3) 상기 (2) 단계의 결과물에 금속 전구체를 첨가하여 반응시키는 단계.A process for preparing a metal organic skeleton comprising the steps of:
(1) dissolving an organic linker having an amine group in a solvent to prepare an organic linker solution;
(2) adding a glycidyl compound to the organic linker solution of step (1); And
(3) adding a metal precursor to the result of step (2) and reacting.
상기 (1) 단계에서, 상기 아민기를 갖는 유기 링커는 2-아미노테레프탈산, 4-아미노프탈산, 4-아미노이소프탈산, 5-아미노이소프탈산, 2,5-디아미노테레프탈산, 2,2'-디아미노-4,4'-스틸벤디카르복실산, 5-시아노-1,3-벤젠디카르복실산, 2-메틸이미다졸 및 4,4',4"-s-트리아진-2,4,6-트리일-트리벤조산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the above step (1), the organic linker having an amine group may be selected from the group consisting of 2-aminoterephthalic acid, 4-aminophthalic acid, 4-aminoisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 4,4'-stilbene dicarboxylic acid, 5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2-methylimidazole and 4,4 ', 4 " , 4,6-triyl-tribenzoic acid, and the like.
상기 (1) 단계에서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 탈이온수, N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 및 디메틸아세트아미드로부터 선택되는 1종 이상의 용매인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (1), the solvent is selected from methanol, ethanol, butanol, dimethylformamide, diethylformamide, dimethylsulfoxide, deionized water, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dimethylacetamide Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼10중량%인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 0.3 to 10% by weight.
상기 (2) 단계에서, 상기 글리시딜계 화합물은 글리세롤디글리시딜에테르, 디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리(프로필렌글리콜)디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜-에폭사이드, 에폭시(2-히드록시)프로폭시폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르 및 도데실록시-폴리에틸렌글리콜 글리시딜에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (2), the glycidyl compound may be glycidyl diglycidyl ether, diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether , Polyethylene glycol diglycidyl ether, poly (propylene glycol) diglycidyl ether, polyethylene glycol-epoxide, epoxy (2-hydroxy) propoxypolyethylene glycol glycidyl ether and dodecyloxypolyethylene glycol glycidyl Wherein the metal organic skeleton is at least one selected from the group consisting of dibutyl ether and dibutyl ether.
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼1.0인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.01 to 1.0.
상기 (2) 단계에서, 유기 링커 용액에 글리시딜계 화합물을 첨가한 후, 40∼90℃에서 5∼10시간 반응을 수행하는 것을 더 포함하는 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
The method for producing a metal organic skeleton according to claim 1, further comprising, in the step (2), adding a glycidyl compound to the organic linker solution and then conducting a reaction at 40 to 90 ° C for 5 to 10 hours.
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 40:60∼90:10인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (3), the molar ratio of the organic linker: the metal precursor is 40:60 to 90:10.
상기 (3) 단계에서, 상기 반응은 80∼200℃에서 5시간∼96시간 동안 수행되는 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (3), the reaction is performed at 80 to 200 ° C for 5 hours to 96 hours.
상기 금속 전구체는 티타늄 전구체, 철 전구체, 알루미늄 전구체, 구리 전구체 및 마그네슘 전구체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor is at least one selected from the group consisting of a titanium precursor, an iron precursor, an aluminum precursor, a copper precursor, and a magnesium precursor.
상기 티타늄 전구체는 티타늄부톡사이드, 티타늄이소프로폭사이드, 티타늄클로라이드 및 티타늄프로폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the titanium precursor is at least one selected from the group consisting of titanium butoxide, titanium isopropoxide, titanium chloride, and titanium propoxide.
상기 철 전구체는 테트라클로로페라이트(FeCl4), 염화제2철(FeCl3), 구연산 제2철(FeC6H5O7), 구연산 제2철 수화물(FeC6H5O7·nH2O), 황산 제1철 7수화물(FeSO4·H2O), 옥살산 철 2수화물(FeC2O4·H2O), 철 아세틸아세토네이트(Fe(C5H7O2)3), 인산 제2철 2수화물(FePO4·H2O), 수산화 제2철(FeO(OH)), 질산 제2철 및 아세트산철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.11. The method of claim 10,
The iron precursor tetrachloro ferrite (FeCl 4), ferric chloride (FeCl 3), citric acid, ferric (FeC 6 H 5 O 7) , citric acid iron (III) hydrate (FeC 6 H 5 O 7 · nH 2 O ), Ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 .H 2 O), iron oxalate dihydrate (FeC 2 O 4 .H 2 O), iron acetylacetonate (Fe (C 5 H 7 O 2 ) 3 ) Wherein the metal organic skeleton is at least one selected from the group consisting of ferric dihydrate (FePO 4 .H 2 O), ferric hydroxide (FeO (OH)), ferric nitrate and iron acetate.
상기 알루미늄 전구체는 수산화알루미늄, 알루미늄아세테이트, 알루미나트리하이드레이트 및 알루미늄클로라이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the aluminum precursor is at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, aluminum acetate, alumina trihydrate, and aluminum chloride.
상기 구리 전구체는 아세트산구리, 아세트산구리수화물, 구리아세틸아세토네이트, 구리아이소부티레이트, 탄산구리, 염화구리, 염화구리수화물, 구리에틸아세토아세테이트, 구리2-에틸헥사노에이트, 불화구리, 포름산구리수화물, 구리글루코네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트, 구리헥사플로로아세틸아세토네이트수화물, 구리메톡사이드, 구리네오데카노에이트, 질산구리수화물, 질산구리, 과염소산구리수화물, 황산구리, 황산구리수화물, 주석산구리수화물, 구리트리플로로아세틸아세토네이트, 구리트리플로로메탄설포네이트, 및 테트라아민구리황산염수화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.11. The method of claim 10,
The copper precursor may be at least one selected from the group consisting of copper acetate, copper acetate hydrate, copper acetylacetonate, copper isobutyrate, copper carbonate, copper chloride, copper chloride hydrate, copper ethyl acetoacetate, copper 2-ethylhexanoate, copper fluoride, Copper hexachloroacetylacetonate, copper hexafluoroacetylacetonate hydrate, copper methoxide, copper neodecanoate, copper nitrate copper hydrate, copper nitrate, copper perchlorate, copper sulfate, copper sulfate hydrate, copper tartrate copper hydrate , Copper triflouro acetylacetonate, copper triflouromethane sulfonate, and tetraamine copper sulfate hydrate. 2. A method for producing a metal organic skeleton according to claim 1,
상기 마그네슘 전구체는 마그네슘나이트레이트헥사하이드레이트, 마그네슘설페이트, 마그네슘클로라이드 및 마그네슘아세테이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 유기 골격체의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the magnesium precursor is at least one selected from the group consisting of magnesium nitrate hexahydrate, magnesium sulfate, magnesium chloride, and magnesium acetate.
상기 (3) 단계에서의 금속 전구체가 티타늄 전구체이고,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 3∼7중량%이고,
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.01∼0.5이며,
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 70:30∼90:10이고, 상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 100∼200℃에서 2일∼4일 동안 수행되는 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor in the step (3) is a titanium precursor,
In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 3 to 7% by weight,
In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.01 to 0.5,
In the step (3), the molar ratio of the organic linker: the metal precursor is 70:30 to 90:10, and the reaction in the step (3) is performed at 100-200 ° C for 2 days to 4 days. A method for producing an organic skeleton.
상기 (3) 단계에서의 금속 전구체가 철 전구체이고,
상기 (1) 단계에서, 상기 유기 링커 용액 중의 상기 유기 링커의 함량은 0.3∼1.0중량%이고,
상기 (2) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 글리시딜계 화합물의 몰비는 1:0.05∼1.0이며,
상기 (3) 단계에서, 상기 유기 링커:상기 금속 전구체의 몰비는 60:40∼40:60이고, 상기 (3) 단계에서의 상기 반응은 80∼150℃에서 5시간∼20시간 동안 수행되는 금속 유기 골격체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor in the step (3) is an iron precursor,
In the step (1), the content of the organic linker in the organic linker solution is 0.3 to 1.0 wt%
In the step (2), the molar ratio of the organic linker: glycidyl compound is 1: 0.05 to 1.0,
In the step (3), the molar ratio of the organic linker to the metal precursor is 60:40 to 40:60, and the reaction in the step (3) is performed at a temperature of 80 to 150 ° C for 5 to 20 hours A method for producing an organic skeleton.
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