본 연구실은 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs) 및 다양한 다공성 소재의 합성과 구조적 특성 분석을 중점적으로 연구하고 있습니다. MOFs는 유기 리간드와 금속 이온이 결합하여 형성되는 3차원 다공성 결정체로, 높은 표면적과 조절 가능한 기공 구조를 갖추고 있어 다양한 응용 분야에서 주목받고 있습니다. 연구실에서는 MOFs의 합성 방법론 개발, 구조적 다양성 확보, 그리고 기공 내 환경의 맞춤 설계를 통해 새로운 기능성 소재를 창출하고자 노력하고 있습니다. 특히, MOFs의 기체 저장 및 분리, 촉매, 분자 수송, 센서 등 다양한 응용 분야에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 수소, 메탄, 이산화탄소 등 에너지 및 환경적으로 중요한 기체의 저장 및 분리 효율을 극대화하기 위한 MOF 구조 설계와 합성, 그리고 이들 소재의 실제 응용 가능성 평가를 진행하고 있습니다. 또한, MOFs의 구조적 유연성(flexibility)과 기공 내 반응성 제어를 통해 새로운 촉매 반응 및 선택적 흡착 특성을 구현하는 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이와 더불어, MOFs와 다른 나노소재(예: 금속 산화물, 탄소 소재 등)와의 복합화 연구도 병행하여, 복합 소재의 전기화학적 특성, 에너지 저장 및 변환, 환경 오염물질 제거 등 다양한 실용적 응용을 모색하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 에너지 및 환경 문제 해결에 기여할 수 있는 혁신적 소재 개발로 이어지고 있습니다.

연구실은 촉매 화학과 에너지·환경 분야에서 활용 가능한 기능성 다공성 소재의 개발에 주력하고 있습니다. MOFs, 다공성 탄소, 나노복합체 등 다양한 다공성 소재를 기반으로, 촉매 반응의 활성 및 선택성 향상, 오염물질의 효율적 제거, 에너지 저장 및 변환 효율 극대화를 위한 소재 설계 및 합성 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 전이금속촉매를 이용한 유기 반응 개발, 이산화탄소 고정화 및 전환, 수소 저장 및 방출, 액체 유기 수소 운반체(LOHC) 시스템 개발 등 다양한 촉매 및 에너지 관련 응용 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한, 환경 오염물질(중금속, 유기염료 등)의 선택적 흡착 및 분해를 위한 다공성 소재의 표면 기능화, 나노입자 복합화, 그리고 전기화학적 센서 개발 등도 중요한 연구 주제입니다. 이러한 연구는 실험실 수준의 소재 합성 및 특성 분석을 넘어, 실제 산업적 응용 가능성 평가와 기술 이전까지 연계되고 있습니다. 환경 친화적 합성법, 재생 가능한 바이오자원 기반 소재 개발, 그리고 고감도·고선택성 센서 및 에너지 저장 장치 개발 등은 미래 지속가능한 사회 구현에 기여할 수 있는 핵심 연구로 자리매김하고 있습니다.

본 연구실은 다공성 소재 내에서의 이온(특히 수소 이온, 리튬 이온 등) 및 분자의 이동과 전도 메커니즘에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. MOFs, 유기 분자 다공성 소재, 복합체 등 다양한 플랫폼을 활용하여, 이온 전도성 향상, 전해질 소재 개발, 연료전지 및 이차전지 응용을 위한 소재 설계에 집중하고 있습니다. 특히, 다공성 구조 내에서의 이온 이동 경로, 수분 및 용매의 역할, 구조적 변화에 따른 전도 특성 변화 등을 다양한 분석기법(중성자 산란, X-선 결정학, 전기화학적 측정 등)을 통해 규명하고 있습니다. 이를 통해, 고온·저온 환경에서 안정적으로 작동하는 고성능 이온 전도체 개발, 차세대 에너지 저장 및 변환 장치의 핵심 소재 확보를 목표로 하고 있습니다. 이와 더불어, 이온 전도성 소재의 실제 응용을 위한 대면적 합성, 내구성 평가, 복합화 기술 개발 등도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 에너지 기술(연료전지, 리튬이온 배터리, 수소 저장 등)과 환경 센서, 스마트 소재 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 보여주고 있습니다.