본 연구는 친환경적이고 생분해가 가능한 천연 고분자 소재인 나노셀룰로오스와 양친매성을 가지고 있는 GO를 이용하여 pH 조절만으로 공정이 간단하고 성능이 뛰어난 유수분리 복합막을 제조하였다. 나노셀룰로오스는 TEMPO(2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl)를 산화제로 사용하여 제조하였으며, GO는 Hummer' s method에 따라 제조하였다.
pH에 따른 나노셀룰로오스의 표면 작용기 변화특성을 이용하여 pH별로 복합막을 제조하였고 효율성을 파악하기 위해 화학적 환원을 통해 제조된 복합체와 비교 분석을 해보았으며 제조과정 중의 pH영향과 그에 따른 복합체의 물성을 알아보았다.
나노셀룰로오스의 일종인 Cellulose nano fiber(CNF)를 이용하여 하이브리드 복합체를 제조하기 위해 pH 조절을 진행하였으며, CNF와 GO의 결합여부와 표면작용기의 변화를 확인하기 위해 SEM, FTIR, XRD, TGA 분석을 통해 확인한 결과, pH에 따라 두 물질 간의 다양한 상호작용이 발생하고 낮은 pH일수록 결합된 GO입자의 크기가 작아지고 pH가 높을수록 많은 양의 GO와 입자 크기의 성장을 확인할 수 있었으며 낮은 pH에서 두 물질 간의 축합반응이 유도된다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 알칼리 환경에서 가장 많은 GO입자가 결합된 것이 확인되었으며 알칼리 환경에서 셀룰로오스의 표면작용기의 변화가 발생하여 GO와 정전기적 인력이 추가적으로 일어나 물리적 뿐만 아니라 화학적 결합이 동시에 발생하는 것을 확인하였다.
더하여 복합체의 Contact Angle, Oil/Water 유수분리 성능을 분석한 결과 산성에서 제조된 복합체의 소수성이 가장 뛰어난 것으로 확인되었으며, 알칼리에서 제조된 복합체는 친수성이 뛰어나다는 것이 확인되어 알칼리 환경에서 두 물질의 결합이 일어나면 GO가 첨가됨에 따라 CNF의 친수성을 향상시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었으며, 반대로 산성에서 제조된 복합막은 두 물질의 수산기간의 축합반응이 유도되어 CNF와 GO의 환원을 일으켜 소수성을 띠게 된다는 것을 확인하였다. 또한 산성에서 제조된 복합막의 특성을 화학적 환원을 통해 제조된 분리막과 비슷하게 뛰어난 분리효율을 보였으며 결과적으로 한 쌍의 재료를 가지고 pH조절을 통해 두 특성의 복합체를 제조할 수 있고 유수 분리막 외에도 셀룰로오스와 그래핀이 응용되는 여러 분야에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.