The Preparation and Characterization of X-Type Zeolite
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- 목차
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1.실험 목적
2.실험 원리
- Zeolite의 정의/구조/종류/성질
- IR의 원리와 적용- 이온교환원리
- 실험에 필요한 시약의 성질
3.실험 기구 및 시약
4.실험 방법
5.실험 결과
6.주의사항
- 본문내용
-
실험목적
X-type Zeolite의 나트륨 형태인 NaX를 제조하고 확인한다. (IR Spectroscopy)
X-type Zeolite의 이온교환 성질을 알아본다.
실험원리
Zeolite의 정의/구조/종류/성질
IR의 원리와 적용
이온교환원리
실험에 필요한 시약의 성질
Zeolite의 정의
끓는(zein) 돌(litos)이라는 그리스어에서 유래한 알루미노 규산염 (aluminosilicate) 의 총칭
다공성 물질 : 물질의 내부나 표면에 작은 빈틈이 많이 있는 성질
Zeolite의 구조
AlO4와 SiO4가 네 개의 산소를 공유하면서 일정한
결정성 3차원적으로 무한히 연결된 구조
(정사면체 TO4)
Zeolite의 종류
천연 40여종, 합성150여종으로, Zeolite A,X,Y는 sodalite를 기본 단위로 한다.
소달라이트 단위 (sodalite unit) : 정팔면체의 각 꼭지점을 잘라내면 얻어지는 모형으로 꼭지점이 잘린 정팔면체 (truncated octahedral)
Zeolite의 종류
A type Zeolite : 입구크기는 지름 3-5 Å, 지름 11 Å 큰 내부동공
X/Y type Zeolite : 실리콘과 알류미늄의 비율(Si/Al)에 따라 구분.
- X type [Si/Al = 1~1.5] / Y type [Si/Al= 1.6~3]
입구크기가 7.4 Å이며 내부에 13 Å 크기의 지름을 갖는 동공존재.
ZSM-5 / Zeolite-L : 채널(channel)형 Zeolite
ZSM-5의 경우 5Å 정도 크기의 채널이 직교
Zeolite-L의 경우 직경이 7.1 Å 크기의 채널이 한 방향으로 흐름
X type Zeolite
일반식 :
Mx/n[(AlO2-)x(SiO2)y] · zH2O
x,y :정수. y/x는 1이상의 값
n: 음전하와 균형을 이루는 양이온
z: 단위 cell내 물 분자 수
양이온 교환 특성 - Na이온 Zeolite입자들로 채워진 관을 통해 경수를 통과시키면 2족 양이온들은 Na이온들을 밀어냄
흡착 및 분자체 특성 - Zeolite에 있는 구멍은 작은 공유결합 분자들을 잡기에 적당한 크기
촉매 특성 - Zeolite의 양이온을 proton으로 교환하면 이는 Lewis산으로 행동
기체분리 - Zeolite는 선택적으로 기체를 흡수
분자 내 진동은 양자화되어 있으므로 정해진 일정 진동수에서만 흡수가 일어나는데 분자에 주어지는 적외선 진동수가 분자의 고유 진동수와 일치하면 적외선이 분자에 흡수되고, 분자 내에서 일어나는 stretching mode나 bending mode의 진폭이 증가하게 된다. 이 성질을 이용한 것이 IR spectrum이다.
Zeolite를 식별하고 투명도를 측정하기 위해 IR을 이용하는데, AlO4의 개별적인 신호를 식별하는 것은 불가능하지만, vibrational 진동수는 평균 위치를 알려준다.
이온 교환 원리
Zeolite의 특징들 중 하나는 양이온을 교환하는 능력이다. Si4+와 Al3+의 조합은 양전하 부족을 일으키고, 이는 교환 가능한 양이온으로 균형이 맞추어지게 된다. 우리는 실험에서의 생성물이 이온 교환능력을 가지고 있는지 간단한 test를 통해 확인 할 수 있다.
NayX + nCoCl2 ⇄ ConNay-2nX + 2nNaCl
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