KCI우수등재
제올라이트-W의 압력전달매개체에 따른 체적탄성률 비교 연구 = Comparative Compressional Behavior of Zeolite-W in Different Pressure-transmitting Media
저자
성동훈 (전남대학교) ; 김현수 (전남대학교) ; 김표상 (전남대학교) ; 이용문 (부산대학교) ; Seoung, Donghoon ; Kim, Hyeonsu ; Kim, Pyosang ; Lee, Yongmoon
발행기관
학술지명
광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea)(Korean Journal of Mineralogy and Petrology)
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
KDC
400
등재정보
KCI우수등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
169-176(8쪽)
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0
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본 연구는 압력을 이용한 제올라이트 내 중금속 양이온 또는 CO<sub>2</sub> 기체 포집 등의 응용연구를 하기 위한 기초 단계로 제올라이트의 압력 및 압력전달 매개체(Pressure-transmitting medium, PTM)에 따른 결정구조의 변화를 알아보기위한 목적으로 실험을 진행하였다. 천연 제올라이트 멜리노이트(Merlinoite, (K,Ca<sub>0.5</sub>,Ba<sub>0.5</sub>,Na)<sub>10</sub> Al<sub>10</sub>Si<sub>22</sub>O<sub>64</sub>× 22H<sub>2</sub>O)와 동일한 골격구조를 가지는 합성 물질인 제올라이트-W(K<sub>6.4</sub>Al<sub>6.5</sub>Si<sub>25.8</sub>O<sub>64</sub>× 15.3H<sub>2</sub>O, K-MER)의 압력 하 압력전달 매개체에 따른 선형 압축률 및 체적 탄성률의 변화에 대한 X선 회절연구를 진행하였다. 합성된 시료는 정방정계에 속하는 I4/mmm 공간군으로 확인되었다. 압력전달 매개체 중 제올라이트의 동공 및 채널을 투과할 수 있는 투과 매개체(Penetrating medium)로 물, 이산화탄소를, 비투과 매개체로 실리콘 오일(Silicone-oil)을 각각 사용하였으며, 상압에서 최대 3 GPa까지 약 0.5 GPa 간격으로 가압하였다. 다이아몬드 고압유도장치 및 방사광 X-선원을 이용하여 압력 하 시료의 분말 회절을 측정하였고, 르바일(Le-Bail)법 및 버치-머내한 상태방정식을 이용하여 격자상수 및 체적탄성률의 변화를 관찰하였다. 모든 실험에서 c축의 선형압축률(𝛽<sup>c</sup>)은 0.006(1) GPa<sup>-1</sup>또는 0.007(1) GPa<sup>-1</sup>의 값을 보여 압력 증가 대비 유사한 압축률을 보인 반면, a축의 압축률(𝛽<sup>a</sup>)은 실리콘 오일 실험에서 0.013(1) GPa<sup>-1</sup>을 보여 물과 이산화탄소 (𝛽<sup>a</sup>=0.006(1) GPa<sup>-1</sup>) 실험결과에 비해 압축률이 약 두 배정도 큰 것으로 확인할 수 있었다. 체적탄성률(K<sub>0</sub>)은 물, 이산화탄소, 실리콘 오일의 실험에서 각각 50(3) GPa, 52(3) GPa, 29(2) GPa로 도출되었다. 압력 증가에 따른 ac면의 orthorhombicity를 측정한 결과 물과 이산화탄소 실험에서는 0.350~0.353의 비교적 일정한 값을 보였으나, 실리콘 오일의 실험에서는 y = -0.005(1)x + 0.351(1)의 함수를 만족시키며 압력이 증가할수록 값이 점차 작아졌다.
더보기This study aimed to fundamentally understand structural changes of zeolite under pressure and in the presence of different pressure-transmitting media (PTM) for application studies such as immobilization of heavy metal cation or CO<sub>2</sub> storage using pressure. High-pressure X-ray powder diffraction study was conducted on the zeolite-W (K<sub>6.4</sub>Al<sub>6.5</sub>Si<sub>25.8</sub>O<sub>64</sub>× 15.3H<sub>2</sub>O, K-MER) to understand linear compressibility and the bulk moduli in different PTM conditions. Zeolite-w is a synthetic material having the same framework as natural zeolite merlinoite ((K, Ca<sub>0.5</sub>, Ba<sub>0.5</sub>, Na)<sub>10</sub> Al<sub>10</sub>Si<sub>22</sub>O<sub>64</sub>× 22H<sub>2</sub>O). The space group of the sample was identified as I4/mmm belonging to the tetragonal crystal system. Water, carbon dioxide, and silicone-oil were used as pressure-transmitting media. The mixture of sample and each PTM was mounted in a diamond anvil cell (DAC) and then pressurized up to 3 GPa with an increment of ca. 0.5 GPa. Pressure-induced changes of powder diffraction patterns were measured using a synchrotron X-ray light source. Lattice constants, and bulk moduli were calculated using the Le-Bail method and the Birch-Murnaghan equation. In all PTM conditions, linear compressibility of c-axis (𝛽<sup>c</sup>) was 0.006(1) GPa<sup>-1</sup> or 0.007(1) GPa<sup>-1</sup>. On the other hand, the linear compressibility of a(b)-axis (𝛽<sup>a</sup>) was 0.013(1) GPa<sup>-1</sup> in silicone-oil run, which is twice more compressible than the a(b)-axis in water and carbon dioxide runs, 𝛽<sup>a</sup> = 0.006(1) GPa<sup>-1</sup>. The bulk moduli were measured as 50(3) GPa, 52(3) GPa, and 29(2) GPa in water, carbon dioxide, and silicone-oil run, respectively. The orthorhombicities of ac-plane in the water, and carbon dioxide runs were comparatively constant, near 0.350~0.353, whereas the value decreased abruptly in the silicone-oil run following formula, y = -0.005(1)x + 0.351(1) by non-penetrating pressure fluid condition.
더보기분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2021 | 평가예정 | 계속평가 신청대상 (등재유지) | |
2020-01-07 | 학술지명변경 | 한글명 : 한국광물학회지 -> 광물과 암석외국어명 : Journal of the Mineralogical Society of Korea -> Korean Journal of Mineralogy and Petrology | |
2019-12-30 | 통합 | ||
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2015-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2011-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2009-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
2005-01-01 | 평가 | 등재후보 1차 PASS (등재후보1차) | KCI후보 |
2003-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.31 | 0.31 | 0.25 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.25 | 0.26 | 0.52 | 0.09 |
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