할로카본 냉매를 활용한 이온성 액체의 새로운 정제 및 생성 방법 연구

Seoul연구자들이 잘 혼합된 물질을 분리하는 새로운 방법을 개발했으며, 이는 학계의 주목을 받고 있습니다. 이 방법이 주목받는 이유는, 대부분의 입자를 포함한 제품들, 예를 들어 두유는 사용 전에 흔들어야 하기 때문입니다. 그러나 때로는 물질이 분리된 상태로 유지되는 것이 더 나을 때도 있습니다.

포항공과대학교(POSTECH)의 한지훈 교수 팀이 한국화학연구원 및 전남대학교 연구진과 함께 새로운 기술을 개발했습니다. 이 연구에는 박지훈 소장, 김수민 책임연구원, 그리고 최명호 연구원이 참여하였습니다. 이들은 이온성 액체의 합성과 정제를 더욱 효율적으로 만드는 것을 목표로 했습니다.

이온성 액체는 상온 또는 더 낮은 온도에서도 액체 상태를 유지하는 염이다. 이러한 물질들은 특별한 특성을 가지고 있다.

• 불연성
• 낮은 휘발성
• 열적 및 화학적 안정성

이러한 특성 때문에 이온성 액체는 촉매나 전해질과 같은 산업적 용도로 가치가 있습니다. 그 중 [bmim][BF4]는 안정성이 높고 독성이 낮아 특히 주목받고 있습니다. 하지만 합성 과정에서 염화리튬(LiCl)과 같은 불순물을 제거하는 것은 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

이 연구에서 연구자들은 전통적인 방법에 비해 경제적이고 효율적으로 [bmim][BF4] 이온 액체를 만들기 위해 할로카본 냉매, 특히 클로로디플루오로메탄(Rf-22)을 사용하였다. Rf-22는 상 분리 매개체로 사용되어 메틸이미다졸을 포함한 혼합물이 기름과 물의 분리와 유사하게 두 개의 구분된 층으로 분리되도록 하였다.

[bmim][BF4], 물, 할로겐화탄소 혼합물의 비율을 조정하여 상 분리를 관찰하였습니다. 그 데이터를 삼원상도 모델에 적용하여 각 성분의 비율에 따라 형성되는 상을 예측할 수 있도록 하였습니다. 이 모델을 통해 순도 99%를 초과하는 고순도의 [bmim][BF4]를 생산하였습니다.

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팀은 합성 반응에 참여하지 않은 메틸이미다졸 층을 회수하여 재사용할 수 있었습니다. 이는 효율성을 높이고 환경에 미치는 영향을 줄입니다. 그들은 그들의 방법이 경제적으로 타당한지 확인하기 위해 시뮬레이션을 실행했습니다.

간단히 말해서, [bmim][BF4]를 하루에 1톤 생산하기 위한 분석 결과, 최소 판매 가격이 톤당 약 12,000달러가 될 것이라는 것이었다. 이 가격은 기존의 공정 기술보다 경쟁력이 있다.

이 기술은 상업적 활용 가능성이 큽니다. 포항공대의 한지훈 교수는 이 연구가 이온성 액체의 상품화를 촉진하기를 희망한다고 말했습니다. 이 연구는 실용적이며 실제 산업 문제 해결을 목표로 하고 있습니다.

주 연구원인 수민 김은 이 기술이 다른 용매와 함께 사용할 수 있어 많은 고순도 이온성 액체를 만들 수 있다고 언급했습니다. 이는 연구의 범위와 중요성을 확대시킵니다.

이 연구는 과학기술정보통신부의 신진연구자 프로그램과 한국화학연구원의 기본사업의 지원을 받아 수행되었습니다.

이 발견은 이온성 액체를 만들고 정제하는 방법을 변화시켜, 산업에서의 활용을 더 쉽게 만들 수 있습니다. 이는 화학 공학에서 중요한 발전이며, 이러한 액체를 일상적인 상황에서 사용할 수 있는 가능성을 높입니다. 이 새로운 방법은 매우 순수한 이온성 액체가 필요한 산업에 유용할 수 있습니다.