7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane를 활용한 고투과성 올레핀 촉진수송 나노복합체 분리막 제조 및 특성 분석 = Preparation and Characterization of Highly Permeable Facilitated Olefin Transport Nanocomposite Membrane Utilizing 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 Poly(ethylene oxide) (PEO)/Ag Nanoparticles (NPs)/7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane (TCNQ) 분리막 시스템을 제조하여 기존의 PEO/Ag NPs/p-Benzoquinone (p-BQ) 복합체 분리막보다 더 향상된 성능을 보이는 고투과성올레핀 촉진수송 나노복합체 분리막을 얻고자 하였다. 고분자 지지체 PEO와 은 나노 입자 전구체 $AgBF_4$는 1 대 0.4 몰비로 고정하고 전자 수용체인 TCNQ 함량은 다양하게 조절하였으며 1/0.4/0.004 몰비에서 가장 높은 올레핀 분리막 성능을 확인하였다. 따라서 이 비율에서 long-term test를 진행하였고 초반에는 투과도 약 23 GPU, 선택도 약 6 (프로필렌/프로판)의 수치를 보였으나 32시간 만에 투과도는 약 6 GPU, 선택도는 약 2 (프로필렌/프로판)로 감소하는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The poly(ethylene oxide) (PEO)/Ag Nanoparticles (NPs)/7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane (TCNQ) membrane was fabricated to obtain highly permeable facilitated olefin transport nanocomposite membrane, compared with PEO/Ag NPs/p-Benzoquinone (p-BQ) membrane. Polymer matrix, PEO and silver nanoparticle precursor $AgBF_4$ were fixed at 1 : 0.4 mole ratio and electron acceptor TCNQ content was controlled variously. And the best olefin separation performance was obtained at 1/0.4/0.004 mole ratio, and long-term separation performance was measured at this ratio. As a result, mixed-gas permeance decreased from 23 to 6 GPU, and selectivity decreased from 6 to 2 (propylene/propane) after 32 hours.

참고문헌 (Reference)

1 강용수, "올레핀 촉진수송 분리막의 성능향상을 위한 Valine의 효과" 한국막학회 13 (13): 125-129, 2003

2 I. S. Chae, "Surface Energy-Level Tuning of Silver Nanoparticles for Facilitated Olefin Transport" 123 : 3038-, 2011

3 S. W. Kang, "Suppression of silver ion reduction by Al(NO3)3 complex and its application to highly stabilized olefin transport membranes" 445 : 156-, 2013

4 J. H. Kim, "Role of Polymer Matrix in Polymer/Silver Complexes for Structure, Interactions, and Facilitated Olefin Transport" 36 : 6183-, 2003

5 형찬희, "Polyetherimide/PEBAX/PEG 복합 중공사막을 이용한 SO2 /CO2 /N2 혼합기체 분리에 관한 연구" 한국막학회 22 (22): 404-414, 2012

6 김광배, "PEBAX 3533과 PEG의 혼합막에 대한 기체투과 연구" 한국막학회 23 (23): 144-150, 2013

7 송혜림, "MIL-100(Fe)를 함유한 혼합기질막(mixed-matrix membranes, MMMs)의제조 및 기체 투과 특성 연구" 한국막학회 23 (23): 432-438, 2013

8 Y. S. Kang, "Interaction with Olefins of the Partially Polarized Surface of Silver Nanoparticles Activated by p-Benzoquinone and Its Implications for Facilitated Olefin Transport" 19 : 475-, 2007

9 G. H. Hong, "Highly permeable poly(ethylene oxide)with silver nanoparticles for facilitated olefin transport" 4 : 4905-, 2014

10 S. W. Kang, "Behavior of Inorganic Nanoparticles in Silver Polymer Electrolytes and Their Effects on Silver Ion Activity for Facilitated Olefin Transport" 48 : 8650-, 2009