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피페리딘 구조유도분자를 이용한 알루미노포스페이트 제올라이트 합성: 피페리딘 구조유도분자가 결정구조 형성에 미치는 영향
Synthesis of Aluminophosphate using Structure Directing Agent containing Piperidine Moiety: Effect of SDA on Crystal Structure 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.49 no.5, 2011년, pp.657 - 663  

신혜선 (전남대학교 응용화학공학부) ,  장익준 (전남대학교 응용화학공학부) ,  신나라 (전남대학교 응용화학공학부) ,  주빛나 (전남대학교 응용화학공학부) ,  조성준 (전남대학교 응용화학공학부)

초록
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피페리딘 구조가 포함된 구조유도분자가 미치는 알루미노포스페이트 제올라이트 합성과 결정구조에 대한 영향을 조사하였다. 피페리딘 구조가 포함된 구조 유도분자는 피페리딘을 포함하여 2-메틸피페리딘, 2,6-디메틸피페리딘, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘을 사용하였다. 제올라이트 합성은 $1.0Al_2O_3:1.0P_2O_5:0.76SDA:45H_2O$의 조성으로 $170^{\circ}C$에서 7일동안 수열합성을 하였다. 피페리딘을 구조유도분자로 사용한 경우, 층상 구조가 형성되었으며 구조유도분자의 크기가 커질수록 AFI 구조의 AlPO-5가 형성되고 가장 큰 구조 유도분자를 이용한 경우, SAS 구조의 알루미노포스페이트가 형성됨을 리트벨트법으로 확인할 수 있었다. 또한 고체핵자기공명분석법의 결과로부터 미세 다공성 물질인 SAS 골격구조 내에 알루미늄과 인이 위치함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Structure directing agent(SDA) containing piperidine moiety such as piperidine(PI), 2-methylpiperidine (MPI), 2,6-dimethylpiperidine(DMPI) and 2,2,6,6,-tetramethylpiperidine(TMPI), respectively has been utilized to synthesize aluminophosphate zeolite using hydrothermal method. The gel composition wa...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 구조분석법을 통해 확인할 수 있었다. 그리고 고체 핵자기공명 분석법을 이용하여 알루미늄과 인이 골격 내에 위치함을 확인하였다. 이 연구로부터 구조 유도분자의 크기를 증가시킴으로써 AFI 구조에서 SAS 구조로 변화가 일어남을 알 수 있으며 이는 구조유도분자와알루미 노포스페이트 골격 간의 상호작용과 구조 유도분자의 입체 방해 효과에 의한 것으로 생각되었다.
  • 02도 간격이었으며 회절 실험은 평판형 시료로 수행하였다. 또한 포항방사광 연구소의 빔라인 8C2를 이용하여 X 선회절 스펙트럼을 얻어 자세한 구조연구를 수행하였다.
  • 이와 같은 결과를 바탕으로 인과 알루미늄의 위치를 정하였으나 리트벨트법을 이용한 최종 미세화 과정에서는 원자의 종류를 실리콘으로 고정하였다. 세공내 구조 유도분자의 위치를 결정하기에 앞서 알루미 노 포스페이트의 골격구조를 결정하기 위하여 X 선 회절 스펙트럼에서 d 값이 2A 이하인 영역에 대하여 scale factor를 이용하여 모사화 과정을 거쳤다. 이 때 얻어진 scale factor는 4.
  • 피페리딘의 아민 주변에 메틸기의 숫자를 증가시켜 2차 아민과 알루미늄과 인산염이온의 상호작용을 제어함으로써 수열합성 과정에서 다른 결정구조의 알루미노포스페이 트가형성될 수 있을 것으로 예상되었다. 수열 합성 결과 얻어진 알루미노포스페이트의 특성은 X 선회절법, 주사전자현미경법, 표면 분석 기술을 이용하여 분석하고 결정구조는 리트벨트법을 이용하여 결정함으로써 구조유도분자와 골격구조 간의 상호작용에 대한 이해를 증진하고자 하였다.
  • MER 구조는 SAS 구조와 달리 3차원 구조로 이루어져 있으며 2차 모듈이 8-8 또는 8또는 4로 이루어져 있으며 특히 골격이 dcc(double crankshaft chain)로 연결되어 있는 알루미노 실리 케이트 구조를 지니고 있다. 이 연구에서 합성한 알루미노포스페이트는 SAS 에 근접한 구조를 지니고 있는 것으로 확인이 되어 결정구조분석은 SAS 구조를 근간으로 수행하였다.
  • 6에서 보는 바와 같이 1차원 세공 구조에서 세공을 구성하고 있는 8개의 산소로 구성된 고리 부분에 인이 많이 존재함을 확인하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 인과 알루미늄의 위치를 정하였으나 리트벨트법을 이용한 최종 미세화 과정에서는 원자의 종류를 실리콘으로 고정하였다. 세공내 구조 유도분자의 위치를 결정하기에 앞서 알루미 노 포스페이트의 골격구조를 결정하기 위하여 X 선 회절 스펙트럼에서 d 값이 2A 이하인 영역에 대하여 scale factor를 이용하여 모사화 과정을 거쳤다.
  • % 인산을 이용하였다. 합성의 첫 번째 단계로써 이차증류수에 인산염을 녹인 용액을 30분간에 걸쳐 이차 증류수와 알루미늄 이소프로 폭사이드를 혼합하여 녹인 용액에 방울방울 첨가하였다. 이 혼합용액에 구조 유도분자를 첨가하고 2시간 동안 혼합한 후, 443K 에서 7일 동안 수열 합성을 하였다.
  • 히타치사의 S-4700를 이용하여 입자의 크기와 모양을 측정하였으며 Varian사의 고체핵자기공명장치인 Unity Solid Inova WB 200MHz System를 이용하여 알루미늄과 인의 핵자기공명 스펙트럼을 측정하였다.

대상 데이터

  • X선 광원은 Cu Ka(扃=1.5046A, X2=1.5441A)을 사용하였으며 가속 전압과 전류는 각각 40 kV와 40 mA 였다. 측정구간은 4도에서 100도까지 0.
  • 이 연구에서 피페리딘(PI)을 비롯한 2-메틸피 페리딘 (MPI), 2, 6-디메틸피페리딘 (DMPI), 2, 2, 6, 6-테트라메틸피 페리딘 (TMPI)은 알드리치사 제품을 재결정하지 않고 사용하였다. 그리고 알루미늄 이소프로폭사이드와 85 wt.
  • 이 연구에서는 알루미노포스페이 트를 제조하는 구조유도분자로서 피페리딘 구조가 포함된 분자를 사용하였다. 피페리딘의 분자 크기는 아민기 주변에 Fig.
  • 5441A)을 사용하였으며 가속 전압과 전류는 각각 40 kV와 40 mA 였다. 측정구간은 4도에서 100도까지 0.02도 간격이었으며 회절 실험은 평판형 시료로 수행하였다. 또한 포항방사광 연구소의 빔라인 8C2를 이용하여 X 선회절 스펙트럼을 얻어 자세한 구조연구를 수행하였다.

데이터처리

  • 이 연구에서 알루미노포스페이트의 골격구조를 강체 (rigid body)로 고정하고 구조유도분자인 2, 2, 6, 6-테트라메틸피 페리딘의 배열 구조를 세공 내에서 parallel tempering 법을 이용하여 X 선 회절 스펙트럼을 전체 최적화(global optimization)함으로써 구하였다 [21]. 이렇게 얻어진 구조는 GSAS 프로그램 [9]을 이용하여 최종 미세화 과정을 수행함으로써 골격 구조를 결정하였으며 scale factor는 5.1까지 증가하였다. Fig.

이론/모형

  • 6. Electron density of AlPO synthesized with 2, 2, 6, 6, -tetrame- thylpiperidine as a structure directing agent using Charge­flip method. The proposed framework structure was superimposed over the electron density map.
  • X-선 회절 스펙트럼은 Rigaku사의 D/MAX Ultima III를 이용하여 측정하였다. X선 광원은 Cu Ka(扃=1.
  • 7이었으며 최종 미세화 과정에서 이를 고정값으로 사용하여 difference Fourier 법으로 세공 내에 존재하는 탄소의 위치를 정 할 수가 있다. 이 연구에서 알루미노포스페이트의 골격구조를 강체 (rigid body)로 고정하고 구조유도분자인 2, 2, 6, 6-테트라메틸피 페리딘의 배열 구조를 세공 내에서 parallel tempering 법을 이용하여 X 선 회절 스펙트럼을 전체 최적화(global optimization)함으로써 구하였다 [21]. 이렇게 얻어진 구조는 GSAS 프로그램 [9]을 이용하여 최종 미세화 과정을 수행함으로써 골격 구조를 결정하였으며 scale factor는 5.
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참고문헌 (21)

  1. Pastore, H. O., Coluccia, S. and Marchese, L., "Porous Aluminophosphates: From Molecular Sieves to Designed Acid Catalysts," Annu. Rev. Mater. Res., 35, 351(2005). 

  2. Wilson, S. T., Lok, B. M., Messina, C. A., Cannan, T. R. and Flanigen, E. M., "Aluminophosphate Molecular Sieves: A New Class of Microporous Crystalline Inorganic Solids," J. Am. Chem. Soc., 104, 1146(1982). 

  3. Davis, M. E., "Ordered Porous Materials for Emerging Applications," Nature, 417, 813(2002). 

  4. El Haskouri, J., Perez-Cabero, M., Guillem, C., Latorre, J., Beltran, A., Beltran, D. and Amoros, P., "Mesoporous Aluminum Phosphite," J. Solid State Chem., 182, 2122(2009). 

  5. Yu, J. H. and Xu, R. R., "Insight Into the Construction of Openframework Aluminophosphates," Chem. Soc. Rev., 35, 593(2006). 

  6. Yamamoto, K., Ikeda, T., Onodera, M., Muramatsu, A., Mizukami, F., Wang, Y. X. and Gies, H., "Synthesis and Structure Analysis of RUB-50, An Lev-type Aluminosilicate Zeolite," Micropor. Mesopor. Mat., 128, 150(2010). 

  7. Louer, D. and Boultif, A., "Indexing with the Successive Dichotomy Method, Dicvol04," Z. Kristallogr, 225(2006). 

  8. Altomare, A., Caliandro, R., Camalli, M., Cuocci, C., Giacovazzo, C., Moliterni, A. G. G. and Rizzi, R., "Automatic Structure Determination from Powder Data with Expo2004," J. Appl. Crystallogr., 37, 1025(2004). 

  9. Larson, A. C. and Von Dreele, R. B., "General Structure Analysis System (GSAS)," Los Alamos National Laboratory Report LAUR (2000). 

  10. Toby, B. H., "Expgui, a Graphical User Interface for GSAS," J. Appl. Crystallogr., 34, 210(2001). 

  11. Wang, J., Song, J., Yin, C., Ji, Y., Zou, Y. and Xiao, F.-S., "Tetramethylguanidine- templated Synthesis of Aluminophosphatebased Microporous Crystals with AFI-type Structure," Micropor. Mesopor. Mat., 117, 561(2009). 

  12. Ito, A., Maekawa, H., Kawagoe, H., Komura, K., Kubota, Y. and Sugi, Y., "Shape-selective Alkylation of Biphenyl over H-[Al]-SSZ-24 Zeolites with Afi Topology," J. Chem. Soc. Jpn, 80, 215(2007). 

  13. Shen, W., Yang, J., Li, S., Hu, W., Xu, J., Zhang, H., Zou, Q., Chen, L. and Deng, F., "Multinuclear Solid-state NMR Studies on Phase Transition of Mesostructured Aluminophosphate," Micropor. Mesopor. Mat., 127, 73(2010). 

  14. Shirley, R., The crysfire 2002 system for automatic powder indexing: User's manual, The Lattice Press, Surrey(2002). 

  15. Le Bail, A., Duroy, H. and Fourquet, J. L., "Ab-initio Structure Determination of $LiSbWO_6$ by x-ray Powder Diffraction," Mater. Res. Bull., 23, 447(1988). 

  16. Grosse-Kunstleve, R. W., McCusker, L. B. and Baerlocher, C., "Zeolite Structure Determination from Powder Diffraction Data: Applications of the Focus Method," J. Appl. Crystallogr., 32, 536 (1999). 

  17. Patinec, V., Wright, P. A., Lightfoot, P., Aitken, R. A. and Cox, P. A., "Synthesis of a Novel Microporous Magnesioaluminophosphate, STA-6, Containing An Unbound Azamacrocycle," J. Chem. Soc. Dalton, 3909(1999). 

  18. Wragg, D. S., Morris, R., Burton, A. W., Zones, S. I., Ong, K. and Lee, G., "The Synthesis and Structure of SSZ-73: An All-silica Zeolite with An Unusual Framework Topology," Chem. Mater., 19, 3924(2007). 

  19. Baerlocher, C., Gramm, F., Massuger, L., McCusker, L. B., He, Z., Hovmoller, S. and Zou, X., "Structure of the Polycrystalline Zeolite Catalyst IM-5 Solved by Enhanced Charge Flipping," Science, 315, 1113(2007). 

  20. Baerlocher, C., Xie, D., McCusker, L. B., Hwang, S. J., Chan, I. Y., Ong, K., Burton, A. W. and Zones, S. I., "Ordered Silicon Vacancies in the Framework Structure of the Zeolite Catalyst SSZ-74," Nat. Mater., 7, 631(2008). 

  21. Favre-Nicolin, V. and Cerny, R., "Fox, 'Free Objects for Crystallography': A Modular Approach to ab initio Structure Determination from Powder Diffraction," J. Appl .Crystallogr., 35, 734(2002). 

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