Update2024.06.03 (월)
일본 연구진이 청색안료로 공기 중의 저농도의 암모니아까지 제거하는데 성공했다. 향후 악취제거, PM2.5 방지, 연료전지용 수소 정제에 큰 도움이 될 것으로 보인다.
일본의 국립연구개발법인 산업기술종합연구소(이사장 츄바치 료지)는 나노재료연구부문 나노입자기능성계연구그룹의 다카하시아키 연구원, 카와 토오루 그룹장, 도쿄대학교 화학전공 오오코시 신이치 교수와 공동으로 프러시안블루가 일반적인 암모니아 흡착재보다 높은 흡착기능을 가지며, 이 프러시안블루(Prussian blue) 의 구조를 제어해 암모니아 흡착능력을 높인 프러시안블루 유사체 합성에 성공했다고 지난 10일 밝혔다.
비료와 섬유등 화학제품의 원료인 암모니아는 악취물질중 하나로 대기중의 암모니아는 PM 2.5(입자가 2.5㎛이하인 초미세먼지)의 원료중 하나다. 또한 염료전지에 공급되는 수소에 암모니아가 포함되면 연료전지의 발전 성능에 악영향을 주어 연료전지자동차용 수소연료에 대한 국제 규격으로 암모니아 농도는 0.1ppm 이하로 요구되고 있다.
이러한 암모니아를 제거하기 위해 일반적으로는 흡착제로 활성탄, 제올라이트, 이온교환수지를 사용하지만 재사용이 어렵고, 저농도의 암모니아의 검출이 힘들며, 높은 가격이 단점으로 작용하고 있었다.
낮은농도와 고 흡착능력, 저렴한 가격을 가지는 재사용이 가능한 암모니아 흡착재에 대한 시장의 요구가 커지고 있었다.
이에 일본 연구진은 최근 금속과 작은 분자로 구성되어 내부에 미세한 공간을 가지는 다공성배위고분자를 가스흡착회수용 재료로 사용하는 연구에 주목해 다공성배위고분자중 하나인 프로시안블루를 암모니아 가스 제거 기술에 사용했다.
Fe이온과 (Fe(CN)6)이온이 포함된 프러시안블루(Fe4(Fe(CN)6)3)의 내부에 약 0.5nm의 미세한 공간이 암모니아가 도입된다.
또한 Fe이온을 다른 금속이온으로 대체하거나,(Fe(CN)6)이온을 뺀 결함 구조를 건설해 결함이잇는 불용성 프러시안불루가 암모니아를 고밀도로 흡착하는 능력을 특성화 했다.
연구진은 배위공간을 늘리기위해 결함량을 늘리고 코발트 대체 프러시안블 유사체 (Co[Co ( CN) 6 ] 0.60 이하 CoHCC)과 구리 치환 프 러시안 블루 유사체 (Cu [Fe (CN) 6 ] 0.50 이하 CuHCF)의 두 유사체를 제작했다.
암모니아 흡착성능을 비교한 결과 프러시안 블루의 암모니아 흡착량은 (1기압) 1kg 당 12.4 몰 (211g)는 기존의 흡착제보다 높은 수치를 나타냈으며, 프러시안 블루의 암모니아 흡착 량은 (1기압) 1kg 당 12.4 몰 (211g)는 기존의 흡착제보다 높은 수치를 나타냈다.
연구진은 이러한 기술을 사용해 돈사, 퇴바사등 암모니아가 방출 될 수있는 시설의 환풍기에 설치하고, 악취 및 PM2.5 원인 물질이되는 암모니아를 제거하는 프러시안 블루 담지 부직포와 수소스테이션에 설치할 수있는 암모니아를 제거하는 프러시안 블루를 내면 처리한 가스 통기관의 개발 등 프러시안 블루와 유사체를 암모니아 흡착 재료로서 이용할 수 있도록 계속 개발을 진행할 예정이라고 밝혔다.
