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성과
연구보고서 포피린 착물을 포함하는 광기능성 하이브리드 나노물질의 개발
(Development of photo-functional hybrid nano-materials including porphyrin complexes)
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등록번호 TRKO202200017962 발행년월 2021-03
발행기관명 금오공과대학교 발행국가/사용언어 대한민국 /국문
발주기관 한국연구재단 과제관리(전문)기관 한국연구재단
키워드 포피린;나노물질;광기능;하이브리드;
porphyrins;nano-materials;photo-function;hybrid;
초록
□ 연구개요
연구목표: 포피린 착물을 포함하는 광기능성 하이브리드 초분자/나노 물질의 개발
• 광기능성 포피린 초분자 조립체의 개발
- Porphyrin building blocks의 설계와 합성
- 초분자 조립체의 형성 조건 조사
- 포피린 초분자 조립체의 광 기능성 조사
• 금속포피린/금속산화물/금속나노입자 하이브리드 물질 개발
- 금속포피린/금속산화물 복합체 제조
- 복합체 표면에 금속나노입자 형성
- 하이브리드 물질의 특성 조사

• 금속포피린/고분자필름 하이브리드 물질 개발
- 포피린과 고분자의 설계와 합성
- 금속포피린/고분자필름 하이브리드 물질제조
- 하이브리드 특성 조사
• 포피린과 heteropoly metalate가 결합된 나노복합체 합성
- 포피린과 heteropoly metalate의 설계와 합성
- 나노 복합체의 특성 조사

• 금속포피린/금속산화물 core/shell 하이브리드 나노소재 개발
- 금속포피린 나노입자 제조
- core/shell 하이브리드 나노소재 합성
• 금속포피린/탄소 하이브리드 나노소재 개발
- 탄소 소재의 작용기 형성
- 금속포피린/탄소 하이브리드 나노소재 제조
- 하이브리드 나노소재 특성 조사

• 포피린 자기조립박막의 제조
- Porphyrin building blocks의 설계와 합성
- 2차원 단일막 및 다중막 형성
• 하이브리드 물질의 응용성 조사
- 광 기능성 조사
- 공동연구 모색

□ 연구 목표대비 연구결과
• Sn포피린과 Ru포피린의 상보적 배위결합을 활용하여 이종금속포피린 다중체의 자기조립과 구조를 규명함. 이에 대한 결과는 2018 대한화학회 영남지역 공동학술대회에 발표하고 SCI 국제학술지 Inorg. Chim. Acta에 게재.
• 포피린-viologen 화합물를 합성하고 cucurbit[7]uril과의 초분자 상호작용과 분광학적 및 전기화학적 특성을 조사하였음. 이에 대한 결과는 12th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry에 발표하고, SCI 국제학술지 ChemistrySelect에 게재.
• Sn포피린-viologen 착물과 cucurbit[7]uril과의 초분자 상호작용을 면밀히 조사함과 더불어 광 여기 에너지 및 전자전달 현상에 미치는 초분자 착물 형성의 영향을 조사하였음. 이에 대한 결과는 Asian Conference on Engineering and Natural Sciences에 발표하고, SCI국제학술지 Photochem. Photobiol. Sci.에 게재.
• cucurbit[8]uril를 활용하여 방향족 생체분자를 인지할 수 있는 센서 기능성을 조사하였고 이 결과를 Asian Conference on Engineering and Natural Sciences에 발표하고, SCI 국제학술지 Chem. Commun.에 게재.
• Sn포피린과 free-base포피린 및 Zn포피린과의 삼합체를 합성하고 이들의 나노구조물 형성과 광촉매 특성을 연구하였음. 이에 대한 결과는 SCI 국제학술지 Nanomaterials에 게재.
• Sn(TPyP)4(X)2 (X = Cl, OH)와 Cu(OAc)2를 결합시켜 기공을 가지는 MOF 물질을 개발하여 결정구조를 규명하고 CO2 흡착의 선택성이 우수함을 밝혔음.
• Nafion과 같은 음이온성 고분자 필름과 양이온성 포피린 분자의 상호작용을 이용하여 새로운 하이브리드 물질을 개발하고 이를 금속 촉매 나노입자와 결합시킨 시스템을 개발하여 광 활성 수소제조를 조사하였음. 10th International Conference on Nanotechnology: Fundamentals and Applications 발표
• Sn-포피린의 배위화학을 이용한 새로운 형태의 금속포피린/금속산화물 하이브리드 나노소재를 개발하고자 하였다. Sn-포피린과 TiO2와의 수열 반응을 통하여 나노튜브 형태의 하이브리드 물질을 합성하였으며 methylene blue와 같은 유기 염료를 광분해 시키는 활성도를 조사하였음. chem2Dmat 발표
• 포피린을 포함하는 실리카 젤의 하이브리드 물질 개발을 지속적으로 수행하여 균일한 조성의 wet gel 과 건조된 에어로젤을 제조하는 조건을 최적화하였음. 2019년 춘계 대한화학회학술대회 발표
• Sn-porphyrin의 배위결합 특성을 이용하여 multiporphyrin 초분자/나노 조립체를 합성함과 동시에 이를 다시 하나의 구조체로 이용하여 초분자/나노 조립체가 가지는 특성을 그대로 살리는 기능성 물질을 개발하였음. porphyrin의 중심금속이온인 Sn(IV)는 porphyrin 평면에 수직으로 작용기를 도입하고 square 구조물을 쌓아 자기조립박막을 구현하였음. 2019년 춘계 대한화학회 학술대회 발표

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 개발한 포피린 하이브리드 초분자/나노 조립체는 화학센서, 태양전지, 수소생성 및 광촉매에 필수적인 소재로 사용될 것이므로 미래의 대체에너지 산업 기술발전과 국가 경제에 크게 기여할 것으로 사료됨. 가시광 광촉매는 모든 광촉매 응용 사업에서 필요로 하는 기초 소재로서 가시광 광촉매 제품 개발에 필수적으로 요구되는 핵심기술임. 태양광을 이용한 수소제조기술은 수소경제 실현을 위한 국가 핵심기반 기술로, 고효율의 가시광 활성 수소제조기술을 확보할 경우, 안정적인 국가 경제 성장의 초석이 됨. 더욱이 가시광 이용 나노 하이브리드 수소제조기술은 나노 기술을 이용한 태양전지, 환경정화용 나노 광촉매 기술 등과 밀접히 연관되어 있으므로, 본 연구는 유사 연구 분야 기술의 동반 상승을 야기하게 되어 태양광 이용 기술의 보편화에 큰 기여를 함. 또한 차세대 광역학 진단/치료법을 구현하는데 크게 기여하고 국내 제약 정밀화학 분야에도 새로운 장을 열 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차
표지 ... 1
연구결과 요약문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
(1) 1차년도 ... 5
(2) 2차년도 ... 6
(3) 3차년도 ... 7
(4) 4차년도 ... 8
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 9
3) 목표 달성 수준 ... 10
4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
6. 참고문헌 ... 19
붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
끝페이지 ... 32

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