니오비움월프람복합산화물의 합성과 유기물흡착특성

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현재 염색공업폐기물 제거와 같은 환경 오염 처리에서는 흡착특성이 좋은 흡착제를 개발이용하는 것이 하나의 중요한 연구과제이다.

염색공업폐기물이 일반적으로 독성물질이기 때문에 그것을 제거하고 무독화하는 문제는 폐수처리에서 대단히 중요하다.

양이온염색제(물감)인 메틸렌청(MB)은 화학적으로 안정하여 직물공업에서 널리 쓰이고있다. 그러나 많은 양이 방출되면 환경뿐 아니라 사람의 건강과 생명유기체들에도 영향을 주므로 반드시 제거 되어야 한다.

그런데 MB는 산화되기가 매우 힘들며 자연상태에서 분해되기가 매우 어렵다. 그러므로 MB를 손쉽게 제거하고 분리하는 방법을 개발하는 것은 중요한 논의대상으로 제기 된다.

흡착제를 이용하는 기술은 공기를 정화하고 물속의 유기오염물을 제거하는데 중요하게 쓰일 수 있다.

그 가운데서 니오비움산염재료는 구조와 물리화학적성질이 특이 하여 많은 반응의 불균일촉매로서 환경오염처리와 녹색에너지 측면에서 독특하고 우월한 성능을 나타냈다.

지금까지 알려진 니오비움월프람복합산화물을 합성하는 방법은 많은 경우 고상반응법을 이용하였으며 수열법으로 합성한 연구결과가 극히 드물게 발표되었다.

연구사업에서는 기능성재료로서 주목을 끌고있는 새로운 Nb-W-O계 복합산화물을 수열법으로 제조하고 유기오염물인 메틸렌청에 대한 Nb-W-O계 복합산화물의 흡착특성을 고찰하였다.

수열법으로 니오비움월프람복합산화물을 합성하는데 미치는 반응조건(반응용액의 pH, 반응온도)의 영향을 검토하고 열처리를 거쳐 Nb18W16O93조성의 니오비움월프람복합산화물을 합성하였다.

X선회절구조분석과 주사형전자현미경분석결과 반응용액의 pH=2~3, Nb:W의 물질량비는 1:2.5, 반응온도 220℃, 반응시간 24h일 때 직경이 수십나노메터인 나노봉형태의 니오비움월프람복합산화물을 얻고 800℃에서 열처리하여 결정형의 니오비움월프람복합산화물 Nb18W16O93을 얻었다.

메틸렌청에 대한 니오비움월프람복합산화물의 흡착특성연구결과 수열법(용액의 pH 2~3)으로 합성한 나노봉형태의 니오비움월프람복합산화물시료는 방온도에서 5min내에 97%이상의 메틸렌청(농도는 10mg/L)을 흡착제거하였다. 또한 용액의 pH가 pH=2~3인 경우에 수열법으로 합성한 무정형시료의 흡착특성이 열처리하여 얻은 결정형시료의 흡착특성에 비하여 더 우수하다는것을 보여 주었다.

수용액속에서 유기오염물의 흡착제거를 위한 환경보호부문의 과학연구사업과 반응의 불균일촉매로서 응용전망이 큰 니오비움월프람복합산화물의 제조연구에 응용할 수 있다.

앞으로 환경오염처리와 녹색에네르기측면에서 불균일촉매재료를 합성할수 있는 기초를 마련하였다.

이상의 내용은 잡지 “Inorganica Chimica Acta”［ 507,7, 119562 (2020)］에 “Two-step hydrothermal synthetic method of niobium-tungsten complex oxide and its adsorption of methylene blue”의 제목으로 출판되였다.

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