유기 전구체와 금속 이온, 또는 금속-옥소 클로스터 간의 규칙적 배열을 통한 종의 다양성을 장점으로 하는 금속- 유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)는 에너지 사용량이 높은 상변화 기반 분리공정을 대체할 수 있는 에너지 효율 적인 막 기반 분리 기술의 개발 가능성을 열어주었다. 이에 최근 10년 동안 다결정 MOFs 분리막 합성 기술에서 상당한 진전 이 있었지만, 매우 제한된 종류의 MOFs만이 활용되고 있다. 이러한 기술 개발의 정체는 다결정 분리막의 비 선택적인 확산 경로인 결정 사이 결함(intercrystalline defects)에 대한 명확한 해결법이 없기 때문이다. 후처리 성능 제어기술(postsynthetic modifications, PSMs)은 기존 분리막을 플랫폼으로 활용하고 이를 물리적 그리고/혹은 화학적으로 처리함을 통해 분리 특성 을 개선 혹은 변경하는 기술을 말한다. PSMs 기술은 특정 분리막을 개발하는 데 있어서 새로운 MOFs를 설계하거나 막 합성 기술을 개발하지 않아도 된다는 장점이 있어서 다결정 MOF 분리막의 다양성을 제공하기 위한 새로 부상하는 전략으로 평가 된다. 본 총설에서는 PSMs 기술을 7개의 세부기술((1) 공유결합법, (2) 결정간 결함 플러깅법, (3) 결정 내부 결함 치유법, (4) 기공내 기능성 소재 함침법, (5) 기공 경화법, (6) 전구체 치환법 및 (7) 비정질화법)로 분류하고, 각 세부기술의 연구 동향 및 도전과제 그리고 향후 연구 방향에 대해 논의하고자 한다.

본 논문에서는 ~1.5 μm의 기공 크기를 가지는 고투과도 알파 알루미나 지지체 위에 도포된 서스펜션의 증발유도 자기조립 현상을 이용하여 중간층을 형성하는 새로운 코팅 방식을 소개한다. 새로운 코팅 방법으로 만들어진 중간층은 일반 적으로 사용되는 담지법으로 코팅된 중간층과 비교하여 표면거칠기와 불균일도가 낮아 코팅에 적합하였다. 복합막 지지체로 서의 평가를 위해 제조된 지지체는 감마 알루미나 복합막 제조에 사용되었다. 메조 기공을 가지는 감마 알루미나 복합막은 반복코팅 없이도 매크로 기공 크기의 결함이 존재하지 않았으며 일반적으로 널리 사용되는 100~200 nm의 기공 크기를 가지 는 지지체로부터 만들어진 같은 두께의 복합막과 비교하여 2.3배 이상의 높은 질소투과도를 보였다.

본 연구에서는 메조기공 티타니아/알루미나 막을 솔-젤법을 이용하여 제조하였다. 티타니아/알루미나 막의 기공구조 및 결정상은 하소 온도에 따라 조절될 수 있었다. 티타니아에 알루미나를 첨가하는 것은 티타니아 결정상이 아나타제상에서 루타일상으로 상변화 되는 것을 지연시켜 기공구조의 열적 안정화를 가져왔다. 5번 딥코팅하여 제조된 막의 두께는 10.3mum였으며, 평균 기공크기는 5 nm이었다. 기체 투과 실험 결과는 수소와 질소의 permeance는 각각 17.1×10 -7mol/㎡·s·Pa 및 4.7×10 -7mol/㎡·s·Pa이었다. 이 결과는 Knudsen 확산에 의해 설명될 수 있었다.