그래핀 산화물(GO), 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트(PEGDA), 폴리에틸렌 글리콜 메틸 에터 아크릴레이트 (PEGMEA)의 나노복합체를 자외선 광중합을 통해 합성하였다. GO는 가교된 폴리에틸렌 옥사이드(XPEO) 매트릭스 내에 최 대 1.0 wt% 농도까지 균일하게 분산시켰다. 더 높은 농도에서는 GO가 응집되는 경향을 보였다. 잘 분산된 GO는 친수성 PEO 사슬과 추가적인 화학적 가교 네트워크를 형성했다. XPEO-GO 나노복합체는 GO 농도에 따라 기계적 강도 및 염과 가 스에 대한 차단 특성이 향상된 것으로 나타났다. 이 연구는 다양한 GO 농도와 플레이크 크기를 가진 XPEO-GO 하이드로겔 의 제조 및 특성화를 다루고 있다. 이러한 특성은 나노복합 하이드로겔이 강화된 XPEO 기반 바이오소재 및 고급 항균성 한 외여과(UF) 친수성 코팅에서의 잠재적 응용 가능성을 시사한다.

비록 산화 그래핀의 비표면적은 환원된 산화 그래핀에 비해 낮지만, 산화 그래핀의 이산화탄소 흡착량은 기존 그 래핀 또는 환원된 산화 그래핀에 비해 많다. Lerf-Klinowski 모델에 따르면, 산화 그래핀은 가장 자리와 면 내부에 수산화기, 에폭시드, 카보닐, 카복실기 등이 있으며, 이러한 작용기가 이산화탄소 분자와 강하게 결합하여 화학 흡착을 유도한다. 본 연 구에서는 산소 플라즈마/UV 오존 및 열처리를 통해 그래핀 산화물의 산소 함량과 이산화탄소 흡착 친화도 사이의 상관관계 를 탐구하였다. 산소 함량의 변화는 XPS와 FT-IR 분석을 통해 확인하였다. 흥미롭게도 산화 그래핀의 이산화탄소 흡착 경향 은 전체 산소 함량과 정비례하지 않았다. 반면, XPS 분석 결과 산화 그래핀의 카보닐 작용기가 이산화탄소 흡착에 중요한 기 여를 하는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 산화 그래핀의 특성 및 이를 활용한 탄소 포집 및 가스 저장 응용 가능성에 대한 통찰을 제공한다.

분리막 공정 설계에 있어 응용 분야에 적합한 막 소재 및 물성 선택은 중요하다. 특히 다공성 막의 경우, 분리 메 커니즘이 투과 종 크기에 따라 선별되는 원리에 기반함에 따라 기공 크기와 같은 기공 특성을 확인하는 막 소재 스크리닝이 우선되어야 한다. 하지만 일반적으로 분리막 매질 내의 기공들은 불균일하게 형성된다. 본 논문에서는 이러한 불균일성을 정 규화한 기공 크기 분포도 분석 기법들에 대해 중점적으로 다루고 각 기법들이 기반한 Young-Laplace, Kelvin 그리고 Gibbs- Thomson 식에 대해 소개하고자 한다.

1,3-다이옥솔란은 용매, 전해질 및 시약으로서 화학, 페인트 및 제약 산업에서 광범위한 관심을 받고 있는 화합물 이다. 1,3-dioxolane은 주로 독성, 발암성, 폭발성, 자동 인화성이 없으며 다기능성을 가지고 있어, 대부분의 유기 및 수성 용 매 조건에서 우수한 용해성을 가져 고분자 전구체로서 사용된다. 최근 몇 년 동안 이 물질은 배가스 및 천연 가스 혼합물에 서 CO2를 분리하기 위한 CO2 선택적 고분자 전구체로서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. Poly(1,3-dioxolane) (PDXL)은 폴 리에틸렌 옥사이드(PEO)보다 높은 에테르 산소 함량을 가지고 있으며, 이는 극성 에테르 산소 그룹이 CO2에 대해 강한 친화 력을 나타내기 때문에 우수한 막 CO2/N2 분리 특성을 보인다. 따라서 PDXL 기반 분리막은 비극성(N2, H2 및 CH4) 가스에 대해 탁월한 CO2 용해도 선택성을 보인다. 그러나 PEO와 마찬가지로 PDXL의 극성기는 고분자 사슬의 밀집도를 증가시키고 고분자 결정화를 유발하여 기체 투과도를 감소시켜 이에 대한 개선이 필요하다. 이 논문에서는 기체 분리 응용 분야에서 PDXL기반 고분자막의 최근 발전과 한계에 대해 알아보고자 한다. 또한 CO2 분리 공정에서 1,3-dioxolane 기반 고분자의 한 계를 극복하기 위한 몇 가지 분자 설계방안에 대해 다루어 보기로 한다.

본 총설은 소수성 불소수지계 분리막의 표면 개질에 대한 개론으로 다양한 표면 개질 방법 및 그 연구 결과를 중 점적으로 서술하였다. PTFE로 대표되는 불소수지계 고분자 분리막은 막 증류, 유수 분리, 기체 분리를 포함한 다양한 막 분 리 공정에서 사용되어왔다. PTFE 막은 내화학성, 내열성, 높은 기계적 강도와 같은 뛰어난 물성에도 불구하고 소수성 표면 특성으로 인해 기술 적용의 확장에 제한적이다. 친수성 향상을 위해 습식 화학법, 친수성 고분자 코팅, 플라즈마 처리, 조사, 원자층 증착과 같은 다양한 PTFE 표면 개질 방법을 이용하며 이를 통해 불소수지계 분리막의 응용분야가 확장될 수 있다.