Y 제올라이트내에서 129Xe 핵자기 공명의 화학적 이동을 근거로 한 알칼리 토금속 양이온의 Xe 흡착 현상 연구

Abstract

알칼리 토금속 양이온을 함유하고 있는 Y 제올라이트와 Xe간의 상호작용을 이해하기 위하여 Xe의 흡착과 129Xe 핵자기 공명(NMR) 분광법을 이용하였다. 고순도의 NaY 제올라이트 시료를 합성하여 여기에 Ca2+와 Ba2+를 각각 이온교환시켜서 CaY와 BaY 제올라이트 시료들을 얻었다. 부피 흡착 실험방법에 따라서 260~320K 사이에서 이 시료들의 Xe 흡착 등온선을 측정하였으며 396K에서 129Xe NMR의 화학적 이동을 측정하였다. 이 시료들에 흡착된 Xe 기체가 제올라이트 표면과 알칼리 토금속 이온들로 구성된 흡착자리들 사이를 매우 빠르게 움직인다고 가정하였을 때 Xe의 화학적 이동을 정량적으로 설명할 수 있었다. 이 결과는 알칼리 토금속 이온들이 Na+ 이온이나 제올라이트 골격 표면보다도 Xe을 훨씬 더 강하게 흡착한다는 것을 의미한다. 이 연구에서는 이와 같은 흡착 세기의 차이를 이용하여 Xe 흡착 등온선을 분석하면 Y 제올라이트 수퍼게이지 속에 존재하는 알칼리 토금속 이온의 갯수를 구할 수 있다는 사실을 밝혀내었다.