In order to extend application field and improve processability of crystalline metal-organic frameworks (MOFs), recently MOF/polymer hybrid membranes have been actively studied. Such membranes are generally prepared from polymer solutions and MOF particles. In this research, we chose zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8), one of MOF families, and attempted to prepare ZIF-8/polymer hybrid membranes without using any organic solvent. In order to improve dispersibility of ZIF-8 particles, ZIF-8 was prepared from an aqueous solution containing Zn²⁺, 2-methylimidazole and polystyrene sulfonate (PSS). Through dispersion of PSS@ZIF-8 particles along with a dispersing agent into a polyurethane (PU) emulsion and casting on a polystyrene substrate, transparent ZIF-8/PU membranes were successfully prepared (PSS@ZIF-8 content: maximum 41 wt%), and characterized with respect to their tensile properties and water uptakes.

최근에 금속-유기 구조체(MOF)의 응용범위 확대와 가공성 향상을 위하여 MOF/고분자 하이브리드 멤브레인에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있는데, 멤브레인들은 일반적으로 고분자 용액과 MOF 입자로부터 제조된다. 본 연구에서는 MOF의 일종인 zeolitic imidazolate framework-8(ZIF-8)를 선택하여 유기용매를 사용하지 않는 방법으로 ZIF-8/고분자 하이브리드 멤브레인을 제조하고자 하였다. 먼저 ZIF-8 나노입자의 분산성을 향상시키기 위하여 Zn²⁺, 2-methylimidazole 및 술폰산화 폴리스티렌(PSS) 수용액으로부터 PSS@ZIF-8 나노입자를 합성한 후, 분산제와 함께 폴리우레탄(PU) 에멀젼에 분산시키고 폴리스티렌 기판 위에 캐스팅함으로써, 투명한 ZIF-8/PU 멤브레인을 성공적으로 제조하였으며 멤브레인의 인장특성과 함수율을 고찰하였다(PSS@ZIF-8 함량: 최대 41 wt%).

Keywords: metal-organic framework, zeolitic imidazolate framework-8, polyurethane emulsion, zeolitic imidazolate framework-8/polyurethane hybrid membrane.