희토류 원소의 분리를 위한 표면 개질 된 메조 다공성 실리케이트의 개발에 관 한 연구
Study on CMPO (Carbamoylphosphate) derivative functionalized ordered mesoporous silicates for selective removal of lanthanide
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초록
자기 조립 분자 집합체 물질인 CMPO로 표면개질 된 메조 다공성 실리케이트를 가수분해와 축합반응을 이용하여 합성하였다. 손님 물질인 CMPO는 2-(diphenylphosphoryl) acetic acid와 3-(triethoxysilyl) propan-1-amine의 아마이드 결합반응을 이용하여 합성하였으며, MCM-41, SBA-15 그리고 실리카 나노입자와 같은 다양한 메조 다공성 실리케이트는 주인물질로 채택하였다. 메조 다공성 실리케이트의 비표면적은 680 m2/g~1310 m2/g의 넓이로 측정되었으며 BJH 방법을 이용해서 동공의 크기를 확인한 결과 2.3~9.1 nm 범위의 다양한 크기를 가지고 있었다. 메조 다공성 실리카 중에서는 SBA-15(II)가 가장 높은 약 35 wt%의 CMPO 함유량을 나타내었다. 메조 다공성 실리케이트의 표면에 개질된 CMPO 실란 작용기와란탄족 이온과의 접근성에 관한 연구 결과, CMPO로 개질 된 모든 흡착제의 경우 상대적으로 이온 반경이 큰 La(III)보다는 크기가 작은 Nd(III)와 Eu(III) 이온을 더 선호하였다.
Abstract
Carbamoylphosphate (CMPO) [CMPO analogue; 2-(diphenylphosphoryl)-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)acetamide]silane,as a functional self-assembled molecules, grafted mesoporous silicates were prepared by simple hydrolysis and condensation reaction. Pore sized tailored mesoporous silicates such as MCM-41, SBA-15, or amorphous silica nanoparticles were adopted as host materials. The surface area of ordered mesoporous silicates was ranged from 680 m2/g to 1310 m2/g with different pore diameters that estimated to be ca. 2.3~9.1 nm by BJH method. Among the OMMs host materials, SBA-15(II) has higher loading ratio (~35 wt%) of CMPO derivative than other OMMs. Accessibility to CMPO silane functional groups in the surface of mesoporous silicas was studied by lanthanide ions sorption experiments. All of the CMPO modified OMMs favors the smaller Eu(III) and Nd(III) cations than La(III) for relative larger ionic radius.
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