Investigation of Entropic CO2 Sorption of Ternary Suspended Nanoparticle Organic Hybrid Materials via in-situ ATR FT-IR Spectroscopy

Abstract

대기 중 CO2 농도 증가에 따른 급격한 기후 변화가 전 세계적 환경 문제로 인식됨에 따라 CO2 포집과 관련된 여러 기술이 개발되고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 아민 기반 수용액을 이용한 CO2 포집 공정은 우수한 CO2 포집 성능을 보이나, 낮은 재생 효율이 문제점으로 지적되어 왔다. 이에 재생 효율을 높이기 위한 아민기와 CO2 간의 열역학적 상호 작용을 조절하는 이른바 ‘enthalpic’ 효과에 대해 다양한 연구가 진행되고 있으며, 물 사용을 배제한 무수 CO2 흡수 용매에 대한 관심도 높아지고 있다. CO2 포집과 고효율 용매 재생을 위한 기능성 무수 용매로서 최근 연구되고 있는 Nanoparticle Organic Hybrid Materials (NOHMs)는 무기 지지체와 유기 고분자의 하이브리드 플랫폼 소재로서, 특히 NOHMs와 CO2 간의 enthapic 및 entropic 설계가 가능한 장점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 NOHMs의 CO2 흡수에 따른 entropic 영향을 규명하기 위한 사전 연구로서 고압 in-situ ATR FT-IR을 이용하여 무기 지지체의 형태와 유기 고분자의 grafting density 변화에 따른 CO2 흡수량 및 온도에 따른 swelling 거동을 규명하였다