Abstract
The crystal structures of fully dehydrated $K_3Na_8H-A(R_1=0.0478,\;R_2=0.0458\;and\;a=12.257(1){\AA})$ have been studied by single-crystal x-ray diffraction methods in the cubic space group. Pm3m in order to understand the structure of the zeolite as a gas storage medium and the mechanisms based on the encapsulation and decapsulation processes of gas molecules. In the crystal structures of dehydrated $K_3Na_8H-A$, three $K^+$ ions per unit cell are located on the 8-oxygen ring(0.0, 0.4531, 0.4531) and eight $Na^+$ ions per unit cell are located near the centers of 6-oxygen rings. Each $K^+$ ions on the 8-ring is $2.87(2){\AA}$ and $2.79(1){\AA}$ away from two kinds of framework oxygen atoms. These values are more realistic than previously known values in $K_{12}Na-A$. The exact positions of $K^+$ ions are ca. $0.8{\AA}$ away from the centers of the 8-rings which are previously reported as the preferred location of $K^+$ ions. Because the zeolites frameworks are stabilized as the results, more effective controls of gas molecules at encapsulation, decapsulation, and storage are achieved. Additionally, the available storage volumes are also maximized and more volume of gases can be stored in the materials. Therefore, oxygen storage bottles in hospital can be minimized and portable oxygen bottles for patients in emergency can be developed by using the materials.
기체 저장제로서 제올라이트의 구조와 기체분자의 유출입 기전을 이해하기 위해 완전히 탈수된 $K_3-A$들을 제조하고 $K_3Na_8H-A(R_1=0.0478,\;R_2=0.0458$ 및 $a=12.257(1){\AA}$)의 결정구조들을 Pm3m 입방 공간군에서 단결정 X-ray 회절 방법으로 연구하였다. 진공 탈수된 $K_3Na_8H-A$의 결정구조에 있어서, 단위세포 당 3개의 $K^+$ 이온들이 8-ring(0.0, 0.4531, 0.4531) 상에 존재하였고, 단위세포 당 8개의 $Na^+$ 이온들이 6-oxygen ring들의 중앙에 위치하였다. 8-ring상에 존재하는 각 $K^+$ 이온들은 두 가지 종류의 골격산소 원자들로 부터 각각 $2.87(2){\AA}$과 $2.79(1){\AA}$의 거리를 가지고 있었다. 이러한 값들은 이미 기존에 알려진 $K_{12}Na-A$의 값들보다 더 짧은 값으로 이들의 이온 반경들을 고려할 때 더 타당한 값들이였다. $K^+$ 이온들의 정확한 위치들은 8-ring들의 중앙으로부터 약 $0.8{\AA}$ 떨어져 있었다. 이러한 결과는 제올라이트 골격을 안전화시켜 기체분자들의 효과적인 유출입 통제와 저장을 가능하게 하며, 유효 부피 극대화를 이루어 더 많은 기체 저장을 할 수 있으므로 병원에서 사용하는 산소 저장 용기를 더욱더 소형임은 물론 산소가 필요한 응급환자 들을 위한 휴대하기 간편한 용기를 만들어 줄 것으로 예상된다.
(Dept. of Radiologic Technology, Daegu Health College)
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