CO2 포집용 기능성 입방구조 메조다공성 실리카 물질의 상온 합성 = Synthesis of functionalized cubic mesoporous silica nanomaterials for CO2 capture at room temperature
저자
발행사항
대구 : 계명대학교 대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사) -- 계명대학교 대학원 , 화학과 물리화학전공 , 2016. 2
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
대구
형태사항
ⅴ, 46 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 배재영
소장기관
넓은 비표면적을 갖는 입방구조 메조다공성 실리카 물질 합성의 최적 조건을 찾기 위해 형틀이 되어줄 양이온성 계면활성제인 CTACl의 비율을 조절하여 합성하였다. 합성 결과, CTACl 농도 0.08 M으로 합성한 입방구조 메조다공성 실리카 물질이 비표면적이 1670 m2/g, 기공 크기와 부피가 각각 3.398 nm, 0.130 cc/g으로 가장 잘 정렬된 기공 구조를 가지고 있음을 확인하였다.
이렇게 합성된 입방구조 메조다공성 실리카 물질을 이용하여 기능화 실험을 하였다. 작용기의 기능화를 위해 아미노기, 머캅토기, 비닐기, 메타아크릴기, 페닐기 전구체 실란을 이용하여 진행하였다. 그 결과, 화학적 결합으로 CO2 가스와 결합하여 포집하는 아미노기가 가장 높은 CO2 포집량을 보였다.
따라서 아미노기를 기능화하기 위한 전구체 실란의 양을 10, 20, 30, 40 mol%로 조절하여 실험을 진행하였다. 실험 결과, 20 mol%의 아미노기 전구체 실란을 이용하여 합성하였을 때 CO2 흡착량이 2.4460 mmol/g으로 가장 많은 양을 포집하였다. 이를 통해 기능화된 메조다공성 실리카 물질의 CO2 포집에 있어 기능화된 작용기의 양 뿐만 아니라 CO2와 접촉할 수 있는 표면적 또한 중요한 요인임을 확인하였다.
Cubic mesoporous silica material with high specific surface area was successfully synthesized by adjusting concentration of cationic surfactant such as CTACl as a template. The synthesized cubic mesoporous silica material was found to have well-ordered pore structure at 0.08 M concentration of CTACl with surface area, pore size, and volume of 1670 m2/g, 3.398 nm and 0.130 cc/g, respectively. The synthesized mesoporous silica material was then functionalized with different groups such as amino, mercapto, vinyl, methacryl and phenyl silicates. As a result, the mesoporous silica materials with amino silicate functional group exhibited the highest amount of CO2 adsorption. Amino-functionalized mesoporous silica nanoparticles were prepared by controlling the amino silane precursor with the amount of 10, 20, 30 and 40 mol%. The mesoporous silica materials with 20 mol% silane precursor were found to have the highest CO2 adsorption capacity of 2.4460 mmol/g. Based on the results, it was confirmed that CO2 adsorption capacity was dependent not only on the quantity of amine functional groups but also on the higher surface areas for CO2 adsorption.
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