벤젠이 흡착된 Cd²⁺-Y(FAU) 제올라이트의 합성 및 구조연구 = Synthesis and Structural Characterization of Benzene-sorbed Cd²⁺-Y(FAU) Zeolite

국문 초록 (Abstract)

Cd²⁺ 이온으로 교환된 제올라이트 Y 단결정은 294 K에서 |Na₇₅|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU(Na₇₅-Y, Si/Al = 1.56)에 0.05 M인 Cd(NO₃)₂(pH = 3.65)수용액으로 교환하여 723 K에서 진공 탈수를 통해 준비하였고(crystal 1) 두 번째 결정은 첫 번째 결정과 같이 준비한 뒤 294 K에서 건조된 벤젠을 72시간 동안 노출시켜 준비했다(crystal 2). 이들의 구조는 싱크로트론 X-선을 이용하여 결정학적으로 확인하였고 F_o > 4σ(F_o)를 사용하여 최종 오차 인자를 각각 R₁/wR₂ = 0.040/0.121 그리고 0.052/0.168로 정밀화하였다. Crystal 1(|Cd₃₆H₃|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU)에서 Cd²⁺이온은 주로 site I과 site IIa에 점유되어 있었고, 이와 더불어 site I`, II` 그리고 site IIb에도 Cd²⁺ 이온이 점유되어졌다. Crystal2(|Cd₃₅(C₆H₆)₂₄H₅|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU)에서 Cd²⁺ 이온은 다섯 개의 결정학적 자리에 점유되었다. 24개의 벤젠분자는 supercage 내부에서 두 개의 뚜렷한 자리에서 발견 되었다. 17개의 벤젠분자는 site IIa에 있는 Cd²⁺ 이온과 면상에서 서로 상호작용하였고 supercage 안에서 3회 회전축 상에서 발견되었다. 나머지 7개의 벤젠분자는 12-ring 면상에서 골격(framework)산소들과 함께 약한 다수의 정전기적인 작용과 van der Waals 상호작용으로 안정화되어 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Two single crystals of fully dehydrated Cd²⁺-exchanged zeolites Y were prepared by the exchange of |Na₇₅|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU (Na₇₅-Y, Si/Al = 1.56) with aqueous 0.05 M Cd(NO₃)₂ (pH = 3.65) at 294 K, followed by vacuum dehydration at 723 K (crystal 1) and a second crystal, similarly prepared, was exposed to zeolitically dried benzene for 72 hours at 294 K and evacuated (crystal 2). Their structures were determined crystallographically using synchrotron X-rays and were refined to the final error indices using F_o > 4σ(F_o) of R₁/wR₂ = 0.040/0.121 and 0.052/0.168, respectively. In crystal 1 (|Cd₃₆H₃|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU), Cd²⁺ ions primarily occupy sites I and II, with additional Cd²⁺ ions at sites I`, II`, and a second site II. In crystal 2 (|Cd₃₅(C₆H₆)₂₄H₅|[Si₁₁₇Al₇₅O₃₈₄]-FAU), Cd²⁺ ions occupy five crystallographic sites. The 24 benzene molecules are found at two distinct positions within the supercages. The 17 benzene molecules are found on the 3-fold axes in the supercages where each interacts facially with one of site IIa Cd²⁺ ions. The remaining 7 benzene molecules lie on the planes of the 12-rings where each is stabilized by multiple weak electrostatic and van der Waals interactions with framework oxygens.