빈 동공 하이드로퀴논 크러스레이트를 이용한 혼합가스로부터 이산화탄소의 선택적 분리

Abstract

본 연구는 빈 동공 하이드로퀴논을 이용하여 혼합가스로부터 이산화탄소를 분리 및 저장하고 메탄과 수소와 같은 에너지원을 유기 크러스레이트 형태로 수송 및 저장에 적용하기 위한 연구로써 하이드로퀴논을 다양한 객체가스와 반응시키면서 열역학적 안정영역을 파악하고 분광학적 방법을 이용한 미세구조 변화를 분석하고자 하였다. 먼저 α-HQ를 고압의 이산화탄소와 반응시켜 이산화탄소가 포집된 β-HQ를 합성하였고, 동공 내에 존재하는 이산화탄소를 제거하여 동공을 유지하는 empty β-HQ를 만들었다. 온도를 증가시키면서 XRD 패턴을 측정한 결과 298 K 에서 378 K 사이에서 β-HQ 시료는 서서히 empty β-HQ 의 구조로 전환되었으며 378 K 이상의 온도에서 α-HQ 구조로 급격히 전환되었다.

이산화탄소가 하이드로퀴논 동공에 포집, 해리되는데 있어서 온도의 영향을 확인하기 위해 실시간 라만분광법을 측정한 결과 이산화탄소의 포집과 해리는 온도에 따라 민감하게 변하는 것을 확인하였다. 라만분광법과 가스 크로마토그래프 분석을 실시한 결과, 하이드로퀴논은 이산화탄소와 수소, 메탄, 질소를 포함하는 혼합가스와 반응시켰을 경우 이산화탄소에 대해 높은 선택도를 나타냄을 관찰하였다.