강인한 금속–유기 골격에서 효과적인 NF3/N2 분리를 위한 최적의 기공 환경

질소 삼플루오라이드(NF3)는 반도체 제조에 필수적이지만 강력한 온실가스이기도 하여 에너지 효율적인 포집 기술이 요구됩니다. 개방 금속 자리(OMS)를 포함하는 MOF는 뛰어난 NF3/N2 선택성을 보였으나, 강한 OMS-NF3 상호작용으로 인해 돌이킬 수 없는 골격 붕괴가 발생하여 산업적 적용에 부적합했습니다. 본 연구에서는 OMS가 없는 이소니코티네이트 기반 초미세공 MOF 계열에서 NF3 흡착 및 분리 성능을 체계적으로 조사하였습니다. 종합 분석 결과 Ni(IN)2와 Ni(AIN)2는 높은 NF3 흡착량(~55 cm3 g-1)과 NF3/N2 선택성(~25, IAST, 298 K, 101.33 kPa)을 동시에 달성하였으며, 기공이 큰 Ni(pba)2는 성능이 저하되어 정확한 기공 크기 매칭이 핵심 성능 결정인자로 확인되었습니다. Ni 계열 MOF는 NF3 노출 후에도 우수한 구조적 안정성을 보였습니다. 특히 Ni(AIN)2 돌파 시험(NF3/N2 1:99, v/v)은 탁월한 동적 흡착량, 우수한 분리 효율, -NH2 수소 결합망을 통한 내습성, OMS 없는 MOF 중 다주기 재생 가능성을 입증하였습니다. 본 연구는 NF3 가스 포집에 있어 OMS 전략보다 기공 크기 설계를 우선시하는 산업적으로 적용 가능한 구조 견고한 흡착제로서 Ni(AIN)2를 제시합니다.