최근 중국과학원 대련(Dalian city)화학물리연구소 재료동력학 모의 및 설계연구팀 Wei-qiao Deng 등 연구원들은 공액 미소공(microporous) 고분자를 수처리에 응용하는 연구에서 최신 성과를 얻었다. 관련성과는 "Extraordinary Capability for Water Treatment Achieved by a Perfluorous Conjugated Microporous Polymer"라는 제목으로 SCIENTIFIC REPORTS에 발표되었다.

현재 전세계 1/3을 넘는 인구가 여전히 안전한 음용수를 마시지 못하고 있다. 물 속의 중금속이온, 유기물, 염료 등 3가지 주요 화학오염물을 제거하는 것은 여전히 직면하고 있는 주요도전 연구중 하나이다. 초기에 발전시킨 미소공 재료인 활성탄 등은 흡착 효율이 낮고 재생능력이 약한 단점이 있다. 새로운 미소공 재료인 각종 나노재료는 흡착 효율이 높지만 전체가 3대 오염물질 중 하나 혹은 두 종류만 흡착 가능하기에 응용이 크게 제한되었다.

새로 개발된 과불화공액 미소공 고분자(perfluorinated conjugated microporous polymer, PFCMP)는 신형 미소공 재료로서 비표면적이 크고 초소수 특성을 가지고 있어 큰 범위 내 유기용제/유, 염료와 중금속이온에 대해 매우 우수한 흡착용량, 흡착동력학과 재생능력을 나타냈다. 염료에 대한 흡착용량은 1,377mg/g, 납(Pb)이온 흡착용량은 808mg/g, 비소이온 흡착용량은 303mg/g에 달하였는데 이러한 흡착데이터는 기존에 보고된 다공재료에 비해 매우 우수하였다.

유기용제에 대한 흡착용량은 3,000wt.%에 달하였고 40초 내에 물 속의 톨루엔을 제거할 수 있는 빠른 흡착속도를 보여주었다. 가장 중요한 것은 이 재료가 효율적으로 3가지 오염물질을 동시에 흡착할 수 있다. 이론적 계산에 의하면, 이 재료의 우수한 흡착능력은 골조(skeleton)의 전기 음성도가 높은 불소이온과 배위능력이 있는 3중 결합에 의해 형성된 것으로 나타났다.

이 연구팀은 줄곧 공액 미소공 고분자의 개발과 응용에 집중하였는데, 예를 들면 수소저장에서의 응용(Angew. Chemie. Int. Ed. 2010, 49, 3330), 물과 기름의 분리에서의 응용(Energy Env. Sci. 2011, 4, 2062), 이산화탄소의 포집과 전환에서의 응용(Nature Commun. 2013, 4, 1960) 등이다. 이 연구 작업은 앞선 연구내용 기초에서 더 한층 성과를 가져왔고 국가자연과학기금위원회의 적극적인 지원을 받았다.

원문연결: http://www.nature.com/srep/2015/150514/srep10155/full/srep10155.html

그림: 중국과학원 대련물리화학연구소에서 공액 미소공 고분자를 수처리에 응용하는 연구에서 새로운 성과 취득

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 6월 1일]