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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.27 No.7 pp.611-620
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2018.27.7.611

Adsorption and Photocatalytic Degradation of Dyes Using Synthesized Metal-Organic Framework NH2-MIL-101(Fe)

Joon Yeob Lee, Jeong-Hak Choi1)*
Life Environment R&D Center, Chemtopia Co. Ltd., Seoul 08377, Korea
1)Department of Environmental Engineering, Catholic University of Pusan, Busan 46252, Korea
E-mail : jhchoi@cup.ac.kr
*Corresponding author: Jeong-Hak Choi, Department of Environ-mental Engineering, Catholic University of Pusan, Busan 46252, Korea Phone : +82-51-510-0637
20/06/2018 10/07/2018 24/07/2018

Abstract


In this study, a metal-organic framework (MOF) material NH2-MIL-101(Fe) was synthesized using the solvothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-visible spectrophotometry, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and surface area measurements. The XRD pattern of the synthesized NH2-MIL-101(Fe) was similar to the previously reported patterns of MIL-101 type materials, which indicated the successful synthesis of NH2-MIL-101(Fe). The FT-IR spectrum showed the molecular structure and functional groups of the synthesized NH2-MIL-101(Fe). The UV-visible absorbance spectrum indicated that the synthesized material could be activated as a photocatalyst under visible light irradiation. FE-SEM and TEM images showed the formation of hexagonal microspindle structures in the synthesized NH2-MIL-101(Fe). Furthermore, the EDS spectrum indicated that the synthesized material consisted of Fe, N, O, and C elements. The synthesized NH2-MIL-101(Fe) was then employed as an adsorbent and photocatalyst for the removal of Indigo carmine and Rhodamine B from aqueous solutions. The initial 30 min of adsorption for Indigo carmine and Rhodamine B without light irradiation achieved removal efficiencies of 83.6% and 70.7%, respectively. The removal efficiencies thereafter gradually increased with visible light irradiation for 180 min, and the overall removal efficiencies for Indigo carmine and Rhodamine B were 94.2% and 83.5%, respectively. These results indicate that the synthesized MOF material can be effectively applied as an adsorbent and photocatalyst for the removal of dyes.



합성 금속-유기 골격체 NH2-MIL-101(Fe)를 이용한 염료의 흡착 및 광분해 제거

이준엽, 최정학1)*
(주)켐토피아 기업부설 생활환경연구소, 1)부산가톨릭대학교 환경공학과
    Catholic University of Pusan
    National Research Foundation of Korea
    2017R1C1B2002709

    1 서 론

    염색공정에서 발생하는 염색폐수는 염색방법과 사 용되는 염료 및 매염제 등의 종류가 다양하여 그 성상 이 매우 복잡하고, 일반적인 생물학적 처리공정에 의 해 쉽게 처리가 되지 않는 대표적인 난분해성 폐수 중 의 하나이다(Choi and Kim, 2016). 염색폐수의 전통 적인 처리방법에는 응집(Kang et al., 2002), 흡착 (Pendyal et al., 1999), 막분리(Mutlu et al., 2002), 오 존 처리(Chen, 2000), Fenton 산화(Kang et al., 2002), TiO2/UV 처리(Alaton et al., 2002), 생물학적 처리 (Banat et al., 1996; Fu and Viraraghavan, 2001) 등이 있는데, 이러한 처리방법들은 처리효율과 경제성 측 면에서 장단점을 동시에 가지고 있다. 이 중 흡착 공정 은 운전조건이 용이하고, 비용과 처리효율 측면에서 유리한 장점이 많아 수중 유·무기오염물질 및 특정 유 해물질을 제거하는 경쟁력 있는 기술로 인식되어 활 발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 흡착 공정이 지속 적인 경쟁력을 가지기 위해서는 우수한 제거 효율을 가지면서 값싸고 재생 가능한 흡착제의 개발이 매우 중요하다. 최근 들어 활성탄을 포함한 탄소 소재, 제올 라이트, 메조 다공성 물질 등이 많이 개발되고 있으며, 다양한 부산물들이 흡착제로 개발 적용되고 있는 추 세이다(Khan et al., 2013; Hasan and Jhung, 2015; Seo et al., 2016).

    금속 무기물과 유기물을 모두 함유한 다공체로서 의 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOFs)는 금속 이온(metal ion) 또는 금속 이온 클러 스터와 유기리간드(organic ligand or organic linker) 간의 배위 결합을 통해 형성되는 결정성 소재로 알려 져 있다. 이는 저밀도의 다공성(porous) 구조를 나타 내어 큰 표면적과 세공부피를 가지며, 금속 물질과 유 기 연결체의 조성 변화를 통해 구조와 모양, 세공크기 를 다양하게 조절할 수 있는 특징을 가진다(Jhung et al., 2012; Gangu et al., 2016; Seo et al., 2016). 또한 널리 상용화되고 있는 제올라이트와 비교해 볼 때, 표 면적이나 세공크기 외에도 분자의 확산성이나 표면 특성의 다양성 측면에서 여러 가지 장점을 보이고 있 어 분리, 흡착 및 저장, 촉매 분야 등을 포함한 다양한 영역에서 적용 가능성이 크게 확대되고 있다(Khan et al., 2013; Abney et al., 2014; Gangu et al., 2016).

    금속-유기 골격체(MOFs)의 일반적인 구조(a)와 ‘유사 MOFs(analogous MOFs)’의 개념도를 Fig. 1에 나타내었다. 유사 MOFs는 같은 구조의 MOFs에서 금 속 이온을 대체한 경우(b)와 유기 리간드(또는 유기 링커)를 대체한 경우(c)를 나타내며, 또한 기존 MOFs 에 다양한 작용기(functional groups)를 도입한 경우 (d)도 여기에 포함될 수 있다. Fig. 1에서 원형으로 나 타낸 부분이 금속 이온 또는 금속 이온 클러스터를 의 미하고, 실선 또는 점선으로 연결된 부분이 유기 리간 드 또는 유기 링커를 의미한다. 그림에서 보는 바와 같 이 기존 MOFs에서 금속 및 유기 링커를 대체하거나 작용기를 도입하여 유사 MOFs를 만들더라도 그 구조 가 유지될 수 있으며, 이렇게 형성된 다양한 종류의 MOFs는 금속 및 링커 대체에 따른 세공크기 조절 효 과 및 다양한 작용기의 활용 측면에서 상당한 장점을 가지게 되어 사용 목적에 따른 맞춤형 소재로서의 적 용 가능성이 매우 높을 것으로 기대되고 있다(Jhung et al., 2012; DeCoste and Peterson, 2014; Seo et al., 2016).

    전술한 바와 같이 MOFs는 높은 다공성과 금속 및 유기 링커의 변경을 통해 기공의 크기와 모양을 쉽게 조절할 수 있는 장점을 가지고 있어, 이산화탄소 흡착 및 저장(Li et al., 2011; Liu et al., 2012), 수소 저장 (Suh et al., 2012), 휘발성 물질 흡착(Wu et al., 2012), 화학물질 분리(Li et al., 2012), 약물 전달 및 생체의학 (Horcajada et al., 2012), 중합(Uemura et al., 2009), 촉매(Lee et al., 2009), 발광(Rocha et al., 2011) 등의 분야에서 그 적용이 날로 확대되고 있는 추세이다. 특 히, 특정 작용기(functional group)를 가진 분자를 선 택적으로 흡착하도록 MOFs 미세기공의 표면을 개질 함으로써 흡착 성능을 향상시킬 수 있어 흡착제로서 매우 유망한 물질로 평가되고 있다(Khan et al., 2013). 최근에는 MOFs 소재의 높은 다공성과 기공의 기하학 적 구조를 이용하여 환경 내 유해 물질을 흡착 제거하 고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있으며(Zhao et al., 2011; Abney et al., 2014; Guo et al., 2015), 특히 중심 금속, 기능화된 유기 링커, 활성 작용기들을 변경 하여 조합함으로써 유해 물질의 흡착 제거 효과를 향 상시키는 결과를 보이고 있다(Arstad et al., 2008; Khan et al., 2011; Khan and Jhung, 2012).

    MOFs는 흡착제로서의 기능뿐만 아니라 광촉매로 서의 기능도 나타내고 있는데, 최근의 연구에 따르면 수소 생산(Horiuchi et al., 2012), CO2 감축(Lin et al., 2012), 염료 분해(Das et al., 2011) 등의 분야에서 대 체 광촉매제로서 그 효과를 보이고 있다. 특히, Fe 기 반의 MOFs 소재는 Fe-oxo 클러스터를 가짐으로써 가 시광선 영역에서 큰 흡수계수(absorption coefficient) 를 나타내는 것으로 보고되고 있으며, 일부 연구자들 은 Fe33-oxo 클러스터가 광유도 전하의 이동성을 향 상시키고, 이로 인해 전자와 정공 간의 재결합 (recombination)을 억제한다고 보고하였다. 또한 유기 링커를 아미노기(−NH2)로 대체 치환하고, 형태를 변 화시킴으로써 광반응에서의 가시광 반응 범위를 조정 할 수 있다고 보고한 바 있다(Abid et al., 2012). 이러 한 연구 결과들을 기반으로 Fe(Ⅲ)-MOFs 나노구조체 (MIL-88A, MIL-53) 제조에 관한 연구가 집중적으로 이루어지고 있으며, 이를 활용한 수중 오염물질의 광 촉매 분해 연구도 활발히 진행되고 있다(Laurier et al., 2013; Xu et al., 2014; Zhang et al., 2014).

    이에 본 연구에서는 용매열 합성법(solvothermal processing)을 이용하여 Fe를 금속 클러스터로, 아미 노기(-NH2)를 유기 링커로 하는 MOFs {NH2-MIL -101(Fe)} 소재를 실험실 규모에서 합성하고, 합성된 MOFs 소재의 특성 및 물성을 파악하기 위해 XRD, FT-IR, UV-vis absorption spectrum, SEM/EDS, TEM, BET 분석을 수행하였다. 또한, 합성된 MOFs {NH2-MIL-101(Fe)} 소재의 흡착제 및 광촉매로서의 기능을 확인하기 위한 기초 연구로 염료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B에 대한 흡착과 광분 해 실험을 수행하고 제거효율을 평가하였다.

    2 재료 및 방법

    2.1 MOFs {NH2-MIL-101(Fe)} 소재 합성

    NH2-MIL-101(Fe) 소재의 합성을 위하여 용매열 합성법(solvothermal method)을 이용하였으며(Zhang et al., 2016), 합성에 필요한 시약과 용매는 구입 후 추 가적인 정제 없이 그대로 사용하였다. 먼저, 100 mL 비이커에 iron(III) chloride hexahydrate(FeCl3·6H2O, Sigma-Aldrich), 2-aminoterphthalic acid{H2NC6H3 -1,4-(CO2H)2, Sigma-Aldrich}, dimethylformamide {HCON(CH3)2, Sigma-Aldrich}를 몰비(molar ratio) 2 : 1 : 156의 비율로 첨가하여 5분간 교반시킨 후, 혼 합액을 100 mL teflon-lined autoclave 용기에 옮겨 담 아 오븐에 넣고 120℃ 조건에서 24시간 동안 열처리 를 진행하였다. 열처리 후 실온 상태에서 천천히 냉각시 키고, 원심분리기를 이용하여 1차적으로 고-액 분리 과 정을 거쳐 남은 고체상의 파우더를 dimethylformamide (DMF)와 methanol을 이용하여 여러 차례 원심분리 를 하면서 세척하였다. 세척이 끝난 후 얻어진 파우더 를 건조오븐 60℃ 에서 12시간 동안 건조하여 최종적 으로 합성된 NH2-MIL-101(Fe)를 획득하였다.

    2.2 특성 분석

    합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 형태적인 특성과 성분을 확인하기 위하여 SEM(Scanning Electron Microscopy, Hitachi S-4300), EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, Hitachi), TEM(Transmission Electron Microscopy, Hitachi HT7700)분석을 수행 하였다. 또한, 합성된 소재의 결정상 구조를 파악하기 위해 5°~30°의 2θ 범위에서 XRD(X-ray diffraction, Rigaku D/Max-2500) 분석을 진행하였으며, 소재의 분자구조 분석을 통한 작용기의 구조를 확인하기 위해 FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy, PerkinElmer)을 이용하여 분석하였다. 소재의 비표면 적을 측정하기 위해 BET-비표면적 분석기(Brunauer -Emmett-Teller, Micrometrics ASAP 2020)를 이용하 여 결과를 도출하였으며, 소재의 광흡수 패턴을 확인 하기 위하여 UV-vis spectrophotometer(Varian CARY 5G)를 이용하여 200~800 nm 파장 범위에서 광흡수 율을 측정하였다.

    2.3 흡착 및 광분해 효율 평가

    합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 흡착제 및 광촉 매로서의 기능을 확인하기 위하여 염료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B에 대한 흡착과 광분해 실험 을 수행하였다. 염료의 흡착과 광분해 실험을 위한 반 응기 구성을 Fig. 2에 나타내었다. 반응기는 흡착 및 광반응 시험부와 반응기의 온도를 유지하기 위해 냉 각수를 연속적으로 주입할 수 있는 부분으로 구성되 어 있다. 또한, 광(light)을 조사하기 위해 반응기 중간 부분은 비어있는 형태이다. 광원(light source)은 500 W 할로겐 램프를 가시광원으로 사용하였다. 제거효 율 평가를 위해 Indigo carmine과 Rhodamine B 염료 용액의 초기농도를 각각 20 mg/L와 5 mg/L로 제조하 고, 각 염료 용액 200 mL에 합성된 NH2-MIL-101(Fe) 를 50 mg씩 주입하였다. 흡착능을 확인하기 위해 초 기 30분 동안은 광의 조사 없이 혼합하였으며, 30분 후 광을 조사하여 광분해 효율을 확인하였다.

    3 결과 및 고찰

    3.1 NH2-MIL-101(Fe)의 특성 분석

    합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재에 대한 결정상과 결정상 회절 패턴을 확인하기 위해 X-선 회절분석기 (XRD)를 사용하여 분석한 결과를 Fig. 3에 나타내었 다. 분석 결과, 합성된 소재의 회절 피크는 2θ = 5∼8°, 9°, 16°, 17°에서 주된 피크가 나타났으며, 이는 이 전에 보고된 MIL-101 계열 MOFs 소재의 피크 패턴 과 유사한 것으로 확인되었다(Sun et al., 2014; Zhang et al., 2016). 또한, 합성된 소재의 XRD 패턴이 평평 한 배경과 강한 강도를 보이고 있어 소재의 높은 결 정성을 의미하고 있으며, XRD 패턴에서 그 외에 별 다른 피크가 검출되지 않은 것으로 보아 순수한 NH2-MIL-101(Fe)의 결정상이 얻어진 것으로 판단된 다.

    합성된 소재의 분자 구조와 작용기(functional groups)를 확인하기 위한 FT-IR 분석 결과를 Fig. 4에 나타내었다. 1600~1400 cm-1 영역에서의 강한 밴드 는 MIL-101 계열에서 O-C-O 골격체 bond의 대칭적 및 비대칭적 신축성(stretching) 움직임에 의해 나타나 는 결과로, 이는 MIL-101 계열 MOFs의 전형적인 피 크 특성으로 알려져 있다(Vu et al., 2014; Zhang et al., 2016). 또한, 540 cm-1에서 나타난 피크는 Fe-O bond의 진동과 관련한 피크이며(Modrow et al., 2012), 3476 cm-1 및 3370 cm-1에서의 피크는 각각 아민기 bond(N-H)의 비대칭적 및 대칭적 신축 진동 (stretching vibration) 흡수에 기인한 것으로 판단된 다. 1611 cm-1에서의 밴드는 C-O bond의 신축성 움직 임에 따른 결과로 보이며, 1425 cm-1에서의 밴드는 carboxylate 기의 신축성과 관련된 것으로 판단된다 (Zhang et al., 2016). 상기 XRD와 FT-IR 분석 결과로 부터 NH2-MIL-101(Fe)의 분자 구조와 작용기의 형성 을 간접적으로 확인할 수 있었다.

    Fig. 5는 UV-vis spectrophotometer 이용하여 합성 된 NH2-MIL-101(Fe) 소재에 대한 자외선-가시광선 영역(200~800 nm)에서의 광흡수율을 측정한 결과이 다. 결과 spectrum에 나타난 바와 같이 자외선 영역뿐 만 아니라 가시광선 영역에서도 넓고 강한 광흡수 양 상을 보이고 있어, 가시광선 영역에서 광촉매로서의 활성화가 충분히 가능할 것으로 예측되었다.

    NH2-MIL-101(Fe) 소재의 형태 및 입자 크기를 확 인하기 위한 FE-SEM 분석(a)과 TEM 분석(b)을 수행 하여 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. 합성된 소재는 약 2μm 의 길이에 0.5μm 의 폭을 가지고 있는 육각형 모양의 결정체로 확인되었으며, 이를 통해 육각형 미 세스핀들(hexagonal microspindle) 형태의 NH2-MIL -101(Fe)가 성공적으로 합성되었음을 알 수 있었다. 또한, 합성된 소재의 구성 성분을 확인하기 위한 EDS 분석 결과를 Fig. 7에 나타내었는데, EDS spectrum에 나타난 바와 같이 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 성 분은 Fe, N, O 그리고 C 원소로 이루어져 있음을 확인 할 수 있었다.

    Table 1에는 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 비표 면적(specific surface area, SBET), 세공 부피(pore volume), 세공 크기(pore size)에 대한 분석 결과를 나타내었다. 비표면적은 1237.5 m2/g의 값을 가지는 것으로 나타났으며, 세공 부피는 0.585 cm3/g, 세공 크 기는 18.5 nm로 분석되었다. 타 연구(Guo et al., 2015)에서 합성된 MIL-125(Ti) 소재의 비표면적 845 m2/g과 세공 크기 20~40 nm와 비교해 볼 때, 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재가 더 큰 비표면적과 작은 세 공 크기를 가지고 있는 것으로 확인되었다. 또한 본 합 성 소재의 비표면적이 상용 TiO2 광촉매인 Degussa P25의 비표면적 50 m2/g보다 월등히 큰 값을 보임에 따라 환경적 응용 측면에서 오염물질에 대한 높은 흡 착능과 광분해 효율을 나타낼 수 있을 것으로 판단된 다. 따라서 합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 흡착제 및 광촉매로서의 기능을 확인하기 위해 염료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B에 대한 흡착과 광분 해 실험을 수행하였다.

    3.2 NH2-MIL-101(Fe)의 염료 흡착 및 광분해 효율 평가

    합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재를 이용하여 염료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B를 대상으로 흡착 및 광반응에 의한 제거 효율을 확인하였다. Indigo carmine과 Rhodamine B 염료 용액의 초기농 도는 각각 20 mg/L와 5 mg/L로 하였고, 각 염료 용액 200 mL에 합성된 NH2-MIL-101(Fe)를 50 mg씩 주입 하였다. Fig. 8(a)에 반응 진행에 따른 Indigo carmine 의 제거 양상을 UV-visible absorbance spectra를 통해 나타내었다. 반응 시작 후, 시간이 지남에 따라 λmax (610 nm)에서의 흡광도가 감소하는 결과를 보이고 있 으며, 가시적으로도 염료 용액의 색이 점차 옅어짐을 확인할 수 있었다. 광분해 반응 전 초기 흡착 여부를 확인하기 위해 처음 30분간 광을 조사하지 않고 반응 을 수행하였으며, 그 결과 초기 흡착에 의한 제거율은 83.6%로 나타났다. 30분 이후 광을 조사하기 시작하 여 광반응 소재로서의 활성을 60분, 120분, 180분 간 격으로 확인한 결과, 시간이 지남에 따라 광분해에 의 한 제거율이 조금씩 증가하여 각각 86.5%, 90.7%, 94.2%의 총 제거율을 보였다(Fig. 8(b)). Fig. 9(a)는 반응 진행에 따른 Rhodamine B의 제거 양상을 나타 낸 UV-visible spectra 결과이다. 시간이 지남에 따라 λmax(554 nm)에서의 흡광도가 점차 감소하는 결과 를 보이고 있으며, 광반응 전 초기 30분 흡착에 의한 제거율은 70.7%로 나타났다. 이후 광을 조사하기 시 작하여 광반응 활성을 시간대별(60, 120, 180분)로 확 인한 결과, 시간이 지남에 따라 광분해에 의한 제거율 이 조금씩 증가하여 각각 79.4%, 81.3%, 83.5%의 총 제거율을 나타내었다(Fig. 9(b)). Indigo carmine과 Rhodamine B의 경우 광반응 이전 초기 30분 흡착에 의한 제거율이 매우 높은 것으로 나타나 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 흡착제로서의 기능과 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 이후 광반응을 통해 제 거율이 점차 향상되는 결과를 보임에 따라 광촉매로 서의 기능도 확인할 수 있었다.

    4 결 론

    용매열 합성법(solvothermal processing)을 이용하 여 MOFs {NH2-MIL-101(Fe)} 소재를 합성하고, 합 성된 MOFs 소재의 특성 및 물성을 파악하고자 XRD, FT-IR, UV-vis absorption spectrum, SEM/EDS, TEM, BET 분석을 수행하였다. 또한, 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재의 흡착제 및 광촉매로서의 기 능을 확인하기 위해 염료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B에 대한 제거 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

    • 1) 합성 NH2-MIL-101(Fe) 소재에 대한 XRD 분석 결과, 합성된 소재의 회절 피크는 2θ = 5~8°, 9°, 16°, 17°에서 주된 피크가 나타났으며, 이전 연구에서 보고 된 MIL-101 계열 MOFs 소재의 피크 패턴과 유사한 것으로 확인되었다. 또한, XRD 패턴이 평평한 배경과 강한 강도를 보이고 있어 소재의 높은 결정성을 확인 할 수 있었다.

    • 2) FT-IR 분석 결과, MIL-101 계열 MOFs의 전형 적인 피크 특성으로 알려진 1600~1400 cm-1 영역 (O-C-O 골격체 bond)에서 강한 밴드를 보였으며, Fe-O bond와 관련된 540 cm-1에서, 아민기 bond와 관 련된 3476 cm-1 및 3370 cm-1에서 특징적인 피크를 나 타내어 NH2-MIL-101(Fe)의 분자 구조와 작용기의 형 성을 간접적으로 확인할 수 있었다.

    • 3) 자외선-가시광선 영역(200~800 nm)에서의 광 흡수율을 측정한 결과, 자외선 영역뿐만 아니라 가시 광선 영역에서도 넓고 강한 광흡수 양상을 보여 가시 광선 영역에서 광촉매로서의 활성화가 충분히 가능할 것으로 예측되었다.

    • 4) FE-SEM 및 TEM 분석 결과, 합성 NH2-MIL -101(Fe) 소재는 약 2μm 의 길이에 0.5μm 의 폭을 가지 고 있는 육각형 모양의 결정체로 확인되었으며, EDS 분석을 통해 Fe, N, O 그리고 C 원소로 이루어져 있음 을 확인할 수 있었다.

    • 5) 비표면적 1237.5 m2/g, 세공 부피 0.585 cm3/g, 세공 크기 18.5 nm로 분석되었으며, 본 합성 소재의 비표면적이 상용 TiO2 광촉매인 Degussa P25의 비표 면적에 비해 월등히 큰 값을 보였다.

    • 6) 합성된 NH2-MIL-101(Fe) 소재를 이용하여 염 료 물질인 Indigo carmine과 Rhodamine B를 대상으 로 흡착 및 광반응에 의한 제거 효율을 평가한 결과, 광반응 이전 초기 30분 흡착에 의한 제거율이 매우 높 은 것으로 나타나 흡착제로서의 기능과 적용 가능성 을 확인할 수 있었으며, 이후 광반응을 통해 제거율이 점차 향상되는 결과를 보임에 따라 광촉매로서의 기 능도 확인할 수 있었다.

    감사의 글

    본 연구는 2016년도 부산가톨릭대학교 교내학술연 구비 지원과 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단(기초연구사업, NRF-2017R1C1B2002709) 의 지원을 받아 수행되었습니다.

    Figure

    JESI-27-611_F1.gif

    Schematic diagrams of analogous MOFs. (a) Pristine MOFs; (b) MOFs with different metal ions; (c) MOFs with different linkers; (d) MOFs with functional groups (Redrawn from the reference, Seo et al., 2016).

    JESI-27-611_F2.gif

    Schematic diagram of reactor system.

    JESI-27-611_F3.gif

    X-ray diffraction pattern of synthesized NH2-MIL -101(Fe).

    JESI-27-611_F4.gif

    FT-IR spectrum of synthesized NH2-MIL-101(Fe).

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    UV-visible absorbance spectrum of synthesized NH2 -MIL-101(Fe).

    JESI-27-611_F6.gif

    FE-SEM(a) and TEM(b) images of synthesized NH2-MIL-101(Fe).

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    EDS spectrum of synthesized NH2-MIL-101(Fe).

    JESI-27-611_F8.gif

    Adsorption and photocatalytic degradation efficiencies of Indigo carmine as determined using synthesized NH2-MIL-101(Fe).

    JESI-27-611_F9.gif

    Adsorption and photocatalytic degradation efficiencies of Rhodamine B as determined using synthesized NH2-MIL-101(Fe).

    Table

    Specific surface area (SBET), total pore volume, and pore size of synthesized NH2-MIL-101(Fe)

    Reference

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