양이온 교환 및 염 함침을 통한 메조다공성 실리카와 유기-금속구조체의 수분 흡착 특성 조절

초록

90 ℃ 이하의 저온열원 구동 수분 흡착식 냉방 시스템에 사용되는 흡착제는 효과적인 냉열 생산을 위해서 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3에서 높은 수분 흡-탈착량 차를 보이는 것이 좋다. 메조다공성 실리카(MCM-41)와 다공성 유기-금속 구조체(MIL-101) 의 경우 최대 수분 흡착량은 많지만 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3 구간에서 각각 0.027 gwater gads -1, 0.074 gwater gads -1의 낮은 수분 흡-탈착량 차를 갖는다. 이 연구에서는 메조다공성 실리카와 다공성 유기-금속 구조체의 표면 성질을 조절하여 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡-탈착량 차를 증가시켰다. 주로 수분 흡착이 상대습도(P/P0) 0.5 ~ 0.7에서 일어나는 메조다공성 실리카의 경우 알루미늄을 관능화 시킨 후에 염기도가 다른 여러 양이온(Na+, NH4 +, (C2H5)4N+)들로 교환하거나 염(CaCl2)을 20 wt% 함침하여 각각의 흡착제들에 대해 35 ℃에서 수분 흡착 등온선을 측정하였다. 양이온 교환 후 수분 흡착이주로 일어나는 구간이 상대습도(P/P0) 0.5 부근으로 이동하였으나 여전히 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3에서 낮은 수분 흡-탈착량차를 보였다. 하지만 흡습성을 갖는 염(CaCl2)을 20 wt% 함침한 메조다공성 실리카는 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡- 탈착량 차가 0.027 gwater gads -1에서 0.152 gwater gads -1으로 증가하였다. 수분 흡착이 상대습도(P/P0) 0.3 ~ 0.5에서 주로 일어나는다공성 유기-금속 구조체에도 염(CaCl2)을 20 wt% 함침하였더니 상대습도(P/P0) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡-탈착량 차가 0.330 gwater gads -1까지 증가하였다.

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