Lim, Woo Taik;Kwon, Ji Hye;Choi, Sik Young;Kim, Young Hun;Heo, Nam Ho
분석과학
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제18권4호
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pp.278-286
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2005
The crystal structure of ($Tl_{71}$-Y ($Tl_{71}Si_{121}Al_{71}O_{384}$), ${\alpha}=24.706(3){\AA}$, dehydrated at 653 K and $8{\times}10^{-6}$ torr, has been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group $Fd\bar{3}m$ at 294(1) K. The structure was refined using all intensities to the final error indices (using only the 302 reflection for which $F_{\circ}$ > $4{\sigma}(F_0)$) $R_1=0.0602$ (based on F) and $R_w=0.1744$ (based on $F_2$). The 71 $Tl^+$ ions per unit cell are found at four crystallographically distinct positions. Site I' position in the sodalite cavity opposite D6Rs are each occupied by eighteen $Tl^+$ ions per unit cell; these $Tl^+$ ions are recessed ca. $1.45{\AA}$ into the sodalite cavity from their O(3) plane (Tl-O=2.701(15), $3.163(16){\AA}$ and O-Tl-O=$92.1(4)^{\circ}$). The 23 $T1^+$ ions fill site II in the supercage; these $T1^+$ ions are recessed ca. $1.58{\AA}$ into the supercage from their O(2) plane (Tl-O = 2.850(16), $3.156(16){\AA}$ and O-T1-O = $85.1(5)^{\circ}$). The 19 $Tl^+$ ions lie at site III' in the supercage near a triple 4-ring (Tl-O = 3.10(7), $3.39(5){\AA}$ and O-Tl-O = 47.8(9), $95.3(18)^{\circ}$) and the remaining II ions occupy another site III' near a triple 4-ring in the supercage (Tl-O = 2.81(4), $2.71(4){\AA}$ and O-Tl-O = $57.3(8)^{\circ}$).
Two crystal structures of dehydrated $Ag^+-andTl^+$-exchanged zeolite X$Ag_{27}Tl_{65-}X\;and\;Ag_{23}Tl_{69-}X$have been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd3 at 21(1) $^{\circ}C(a=24.758(4)\AAa=24.947(4)$, ${\AA}respectively).$, Their structures were refined to the final error indices $R_1$=0.055 and $wR_2$=0.057 with 375 reflections, and $R_1$=0.057 and $wR_2$=0.057 with 235 reflections, respectively, for which I > $3\sigma(I).$ In the structure of $Ag_{27}Tl_{65-}X,\;27\;Ag^+$ ions were found at two crystallographic sites: 15$Ag^+$ ions at site I at the center of the hexagonal prism and the remaining 12$Ag^+$ ions at site II' in the sodalite cavity. Sixty-five $Tl^+$ ions were located at three crystallographic sites: 20$Tl^+$ ions at site II opposite single six-rings in the supercage, 18$Tl^+$ ions at site I' in the sodalite cavity opposite the D6Rs, and the remaining 27$Tl^+$ ions at site III' in the supercage. In the structure of $Ag_{23}Tl_{69-}X$, 23$Ag^+$ ions were found at two crystallographic sites: 15 at site I and 8 at site II'. Sixty-nine $Tl^+$ ions are found at four crystallographic sites: 24 at site II, 17 at stie I', and the remaining 28 at two III' sites with occupancies of 22 and 6.
Kim, Hu Sik;Suh, Jeong Min;Kang, Jum Soon;Lim, Woo Taik
대한화학회지
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제57권1호
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pp.12-19
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2013
The single-crystal structure of fully dehydrated partially $Li^+$-exchanged zeolite Y, ${\mid}Li_{50}Na_{25}{\mid}[Si_{117}Al_{75}O_{384}]$-FAU, was determined by single-crystal synchrotron X-ray diffraction techniques in the cubic space group $Fd\bar{3}m$ at 100(1) K. Ion exchange was accomplished by flowing stream of 0.1 M aqueous $LiNO_3$ for 2 days at 293 K, followed by vacuum dehydration at 623 K and $1{\times}10^{-6}$ Torr for 2 days. The structure was refined using all intensities to the final error indices (using only the 801 reflections with ($F_o$ > $4{\sigma}(F_o)$) $R_1/R_2=0.043/0.140$. The 50 $Li^+$ ions per unit cell are found at three different crystallographic sites. The 19 $Li^+$ ions occupy at site I' in the sodalite cavity: the $Li^+$ ions are recessed 0.30 ${\AA}$ into the sodalite cavity from their 3-oxygens plane (Li-O = 1.926(5) ${\AA}$ and $O-Li-O=117.7(3)^{\circ}$). The 20 $Li^+$ ions are found at site II in the supercage, being recessed 0.23 ${\AA}$ into the supercage (Li-O = 2.038(5) ${\AA}$ and $O-Li-O=118.7(3)^{\circ}$). Site III' positions are occupied by 11 $Li^+$ ions: these $Li^+$ ions bind strongly to one oxygen atom (Li-O = 2.00(8) ${\AA}$). About 25 $Na^+$ ions per unit cell are found at four different crystallographic sites: 4 $Na^+$ ions are at site I, 5 at site I', 12 at site II, and the remaining 4 at site III'.
원자력 발전소에서 나오는 방사성 핵종이 clay 속에 고정되는 반응기구를 분석하기 위해서 clay의 양이온 교환능을 Sawhney 방법으로 측정했다. Clinoptilolite, vermiculite 및 sodalite들의 PH dependent CEC를 측정한 결과 총 양이온 교환능의 약 70% 정도가 영구 고정되어진다고 생각되는 neutral salt CEC에 의해 일어나고 나머지는 가역과정인 clay 속의 유기물질과 다른 급속(Al, Mg)의 치환에 의해서 일어난다는 결론을 얻었으며, pH 9 이상에서 clay에 의한 방사성 핵종의 제거는 이온 교환 기구에 의한 고정보다 오히려 중금속 이온의 침전에 의해서 더 많이 일어난다는 것도 밝혀냈다. 그리고 연속 치환에 의해서 처리된 Na-clay는 방사성 핵종제거에 상당히 향상된 제거 효율을 나타내고 있다.
Three fully dehydrated fully Rb+-exchanged zeolite A single crystals have been prepared by the reduction of all Na+ ions in dehydrated Na12-A by rubidium vapor at various experimental conditions (220 $\leq$ T $\leq$ 33$0^{\circ}C$, 2 $\leq$ t $\leq$24 hours, and 0.1 $\leq$ PRb $\leq$ 1.1 Torr). Their structures were determined by single-crystal X-ray diffraction methods in the space group {{{{ RHO }}m3m (a=12.245(3) A) at 22(1)$^{\circ}C$. In these structures 12.6(2) to 13.5(2) Rb species are found per unit cell, more than the 12 Rb+ ions needed to balance the anionic charge of the zeolite framework, indication that the sorption of Rb0 has occurred. In each structure, three Rb+ ions per unit cell are located at the centers of 8-rings. Beyond that, the fractional occupancies observed are simply explained by two unit cell arrangments. In one, two Rb+ ions are in the sodalite unit near opposite 6-rings, six are in the large cavity near 6-ring, and one is in the large cavity near a 4-ring. In the other, three Rb species in the sodalite cavity (forming a triangle 3.7 A on an edge) each bond (3.4 A) through a 6-ring to an Rb species in the large cavity to give an (Rb6)4+ cluster of symmetry 3m (C3V). Five additional Rb+ ions fill the remaining large-cavity 6-ring sites.
The crystal structure of dehydrated $Rb^+$-exchanged zeolite X, stoichiometry $Rb_{71}Na_{21}-X\; (Rb_{71}Na_{21}Si_{100}Al_{92}O_{384})$ per unit cell, has been determined from single-crystal X-ray diffraction date gathered by counter methods. The structure was solved and refined in the cubic space group Fd3, a=25.007(3) Å at 21(1) ℃. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing stream using a 0.05 M aqueous RbOH solution (pH=12.7). The crystal was then dehydrated at 360 ℃ and $2{\times}10^{-6}$ torr for two days. The structure was refined to the final error indices, $R_1=0.047$ and $R_2=0.040$ with 239 reflections for which I> 3σ(I). In this structure, 71 $Rb^+$ ions per unit cell are found at six different crystallographic sites and 21 $Na^+$ ions per unit cell are found at two different crystallographic sites. Four and a half $Rb^+$ ions are located at site Ⅰ, the center of the hexagonal prism. Nine $Rb^+$ ions are found at site Ⅰ' in the sodalite cavity (Rb-O=2.910(15) Å and O-Rb-O=78.1(4)°). Eighteen $Rb^+$ ions are found at site Ⅱ in the supercage (Rb-O=2.789(9) Å and O-Rb-O=92.1(4)°). Two and a half $Rb^+$ ions, which lie at site Ⅱ', are recessed ca. 2.07 Å into the sodalite cavity from their three O(2) oxygen planes (Rb-O=3.105(37) Å and O-Rb-O=80.6(5)°). Thirty-two $Rb^+$ ions are found at site Ⅲ deep in the supercage (Rb-O=2.918(12) Å and O-Rb-O=71.9(4)°), and five $Rb^+$ ions are found at site Ⅲ'. Seven $Na^+$ ions also lie at site Ⅰ. Fourteen $Na^+$ ions are found at site Ⅱ in the supercage (Na-O=2.350(19) Å and O-Na-O=117.5(6)°).
The crystal structure of K92-X (K92Al92Si100O384), a=25.128(1) Å, dehydrated at 360 ℃ and 2X 10-6 Torr, has been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd&bar{3} at 21(1) ℃. The structure was refined to the final error indices R1=0.044 and Rw=0.039 with 242 reflections for which I<3σ(I). In this structure, ninety-two K+ ions are located at the five different crystallographic sites. Sixteen K+ ions are located at the centers of the double six rings (site I; K(1)-O(3)=2.65(2) Å and O(3)-K(1)-O(3)=92.0(6)°). About twelve K+ ions lie at site I' in the sodalite cavity opposite double six rings (D6R's) and these K+ ions are recessed ca. 1.62 Å into the sodalite cavity from their O(3) plane (K(2)-O(3)=2.74(2) Å, O(3)-K(2)-O(3)=88.5(8)°). About thirty-two K+ ions are located at the site II in the supercage and these K+ ions are recessed ca. 1.20 Å into the supercage from their O(2) plane (K(3)-O(2)=2.64(2) Å, and O(2)-K(3)-O(2)=101(1)°). About twenty-two K+ ions lie at the site III in the supercage opposite 4-ring ladder and the remaining ten K+ ions lie at the site III' near the 4-ring ladder in the supercage (K(4)-O(4)=2.88(3) Å, O(4)-K(4)-O(4)=79.8(9)°, K(5)-O(4)=2.8(2) Å, and O(4)-K(5)-O(4)=68(5)°).
Ca2+ 이온으로 부분적으로 치환된 제올라이트 A (|Ca4Na4|[Si12Al12O48]-LTA) 단결정과 Se을 가는 모세관에 넣은 후 523 K 에서 5일동안 반응을 시켜 Se이 흡착된 제올라이트 A 단결정을 합성 하였다. 이 결정의 구조는 294 K 에서 단결정 X-선 회절 기술을 이용하여 $Pm{\bar{3}}m$ (a = 12.2787(13) Å) 입방 공간군에 속함을 확인 하였고, Fo> 4s(Fo)를 사용하여 최종 오차 인자를 R1/wR2= 0.0960/0.3483로 정밀화 하였다. 이 구조에서는 4개의 Na+와 4개의 Ca2+ 이온이 모든 6-ring 자리에 채워져 있었으며, 이들 이온들은 모두 6-ring 맞은편의 3-fold 축 상의 결정학적 위치에서 발견되었다. Se 원자들은 뚜렷하게 서로 다른 3개의 결정학적 위치에서 발견되었다. 단위 세포당 2개의 Se(1) 원자는 sodalite cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(1)-Na(1) = 2.53(5)Å), 1개의 Se(2) 원자는 4-ring 맞은편 (Se(2)-O(1) = 2.76(10) Å), 그리고 1개의 Se(3) 원자는 large cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(3)-Na(1) = 2.48(5) Å)에 각각 위치하고 있었다. 2가지 형태의 Se2 분자 (Se(1)-Se(1) = 2.37(7) or 2.90(8) Å and Se(2)-Se(3) = 2.91(5)) Å)가 sodalite cavity와 large cavity 내에서 발견되었으며, Se4와 Se8과 같은 형태의 클러스터가 large cavity 내에 존재할 수 있었다. 이들 클러스터내 Se 원자들 사이의 거리는 기체상태의 Se2 분자내 Se 원자 사이의 거리보다 더 길게 나타났다.
$Ag^+$ 이온으로 완전히 치환되고 탈수된 두개의 제올라이트 X의 구조(a=24.922${\AA}$, a=24.901(1)${\AA}$)를 21$^{\circ}C$에서 입방공간군 Fd3을 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 구조를 정밀화하였다. 결정은 $AgNO_3$의 수용액을 사용하여 3일간 흐름법으로 이온 교환하였다. 첫번째 결정은 300$^{\circ}C$에서 $2{\times}10^{-6$torr하에서 2일간 진공 탈수하였다. 두번째 결정은 350$^{\circ}C$에서 진공 탈수하였다. 첫번째 구조는 Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 I>3${\sigma}$(I)인 227개의 독립 반사를 사용하여 최종 오차 인자를 $R_1=0.095,\;R_2=0.092$까지 정밀화 계산하였고, 두번째 구조는 334개의 독립 반사를 사용하여 $R_1=0.096,\;R_2=0.087$까지 정밀화시켰다. 첫번째 결정에서 Ag는 서로 다른 5개의 결정학적 자리에 위치하였다. 16개의 $Ag^-$이온은 D6R의 중심에 있는 자리 I를 채우면서 위치하고, 32개의 Ag원자는 D6R의 맞은편에 있는 소다라이트 공동에 있는 자리 I'에 위치하였고, 17개의 $Ag^+$ 이온은 큰 공동에 있는 6-산소 링에서 소다라이트 공동 내의 32-중축을 가진 II'에 위치하고, 15개의 $Ag^+$ 이온은 큰 공동에 32-중축을 가진 II에 위치하고, 나마지 12개의 $Ag^+$이온은 2중축을 약간 벗어난 큰 공동에 있는 III'에 위치하였다. 두번째 결정에서 모든 Ag종은 첫번째 결정과 유사한 자리에 있었다. 자리 I에 16개, 자리 I'에 28개, 자리 II에 16개, 자리 II'에 16개, 자리 III에 6개 또 다른 III'에 6개 모두 88개의 Ag종이 위치하였고 4개의 Ag원자는 탈수중에 골조 밖으로 이동하였다. 이들 결정에서 Ag원자는 소다라이트 공동의 중심에서 사면체의 $Ag_4$ 클라스터를 형성하였다. 이 클라스터는 2개의 $Ag^+$이온과 배위하여 안정화 된다. 클라스터에서 Ag-Ag 거리는 약 3.05.angs.이고 은금속에서 Ag-Ag 거리인 2.89.angs.보다 약간 길었다. 소다라이트 공동에 위치한 자리II에서 적어도 2개의 6-링에 위치한 $Ag^+$이온은 클라스터에 반드시 배위하며, 뒤틀린 팔면체 은 클라스터인($Ag_6)^{2+}$)로 존재한다.
X-선 단결정법으로 탈수한 $Ag_{9}Rb_{3}-A$ (a = 12.278(2)${\AA}$) 와 $Ag_{10}Rb_{2}-A$ (a = 12.286(2)${\AA}$)의 구조를 입방공간군 Pm3m을 써서 해석하였다. $Ag_{9}Rb_{3}-A$의 구조는 I >3${\sigma}$(I)인 회절반점 291개를 이용하여 $R_1$ = 0.064, $R_2$ = 0.060까지 정밀화 시켰으며 $Ag_{10}Rb_{2}-A$의 구조는 416개의 회절반점을 이용하여 $R_1$ = 0.063, $R_2$ = 0.080까지 정밀화 시켰다. 두 구조 모두 단위세포당 하나의 환원된 은 원자가 소다라이트 동공 내에 있으며 이 환원된 은 원자는 소다라이트 동공 1/6개 마다 $Ag_6$로 존재하든가 혹은 모든 소다라이트 동공마다 4mm 대칭성을 가지는 $(Ag_5)^{4+}$ 클러스터로 존재한다. 그 밖에 탈수한 $Ag_{9}Rb_{3}-A$에서는 8개의 $Ag^+$이온은 6-링 중심 3회 회전축 상에 있으며 3개의 $Rb^+$이온은 8-링 중심 $D_{4h}$ 대칭성을 가지고서 위치하고 있다. 또 탈수한 $Ag_{10}Rb_{2}-A$구조에서는 2개의 다른 6-링 $Ag^+$ 이온 즉 7개의 $Ag^+$ 이온은 6-링 평면상에 위치하고 1개의 $Ag^+$이온은 소다라이트 동공 내에 위치한다. 두 개의 서로 다른 8-링 양이온이 있으며 두 개의 $Rb^+$이온은 8-링 중심에 위치하였고 1개의 $Ag^+$이온은 8-링에서 0.1$\AA$ 만큼 큰 동공 쪽으로 이동하여 위치한다. 두 구조에서 보면 $Ag^+$이온은 6-링 위치에 $Rb^+$ 이온은 8-링 위치에 우선적으로 위치한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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