Crystal Structure of Dehydrated Partially Cobalt(II)-Exchanged Zeolite X, $Co_{41}Na_{10}-X$

부분적으로 $Co^{2+}$ 이온으로 치환된 제올라이트 X, $Co_{41}Na_{10}-X$를 탈수한 결정구조

The crystal structure of dehydrated, partially Co(II)-exchanged zeolite X, stoichiometry Co2+Na+-X (Co41+Na10Si100Al92O384) per unit cell, has been determined from three-dimensional X-ray diffraction data gathered by counter methods. The structure was solved and refined in the cubic space group Fd3:α=24.544(1)Å at 21(1)℃. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing stream using a solution 0.025 M each in Co(NO3)2 and Co(O2CCH3)2. The crystal was then dehydrated at 380℃ and 2×10-6 Torr for two days. The structure was refined to the final error indices, R1=0.059 and R2=0.046 with 211 reflections for which I > 3σ(I). Co2+ ions and Na+ ions are located at the four different crystallographic sites. Co2+ ions are located at two different sites of high occupancies. Sixteen Co2+ ions are located at the center of the double six-ring (site I; Co-O = 2.21(1)Å, O-Co-O = 90.0(4)°) and twenty-five Co2+ ions are located at site II in the supercage. Twenty-five Co2+ ions are recessed 0.09Å into the supercage from its three oxygen plane (Co-O = 2.05(1)Å, O-Co-O = 119.8(7)°). Na+ ions are located at two different sites of occupandies. Seven Na+ ions are located at site II in the supercage (Na-O = 2.29(1)Å, O-Na-O = 102(1)°). Three Na+ ions are statistically distribyted over site III, a 48-fold equipoint in the supercages on twofold axes (Na-O = 2.59(10)Å, O-Na-O = 69.0(3)°). Seven Na+ ions are recessed 1.02Å into the supercage from the three oxygen plane. It appears that Co2+ ions prefer sites I and II in order, and that Na+ ions occupy the remaining sites, II and III.

부분적으로 Co2+ 이온으로 치환된 제올라이트 X (Co41Na10Al92Si100O384)를 탈수한 구조를 21℃에서 입방공간군 Fd3(α=24.544(1)Å)을 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 정밀화하였다. 이 결정은 Co(NO3)2와 Co(O2CCH3)2의 농도가 각각 0.025M 되도록 만든 혼합 용액을 이용하여 흐름법으로 이온 교환하여 만들었다. 이 결정은 380℃에서 2×10-6 Torr 하에서 2일간 진공 탈수하였다. Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 I > 3σ(I)인 211개의 독립반사를 사용하여 최종 오차 인자를 R1=0.059, R2=0.046까지 정밀화시켰다. 이 구조에서 Co2+ 이온과 Na+ 이온은 서로 다른 4개의 결정학적 자리에 위치하고 있었다. 41개의 Co2+ 이온은 점유율이 높은 서로 다른 두 개의 자리에 위치하고 있었다. 16개의 Co2+ 이온은 이중 6-산소 고리 (D6R)의 중심에 위치하였고 (자리 I; Co-O = 2.21(1)Å, O-Co-O = 90.0(4)°), 25개의 Co2+ 이온은 큰 동공에 있는 자리 II에 위치하고 세 개의 산소로 만들어지는 평면에서 큰 동공쪽으로 약 0.09Å 들어간 자리에 위치하고 있었다. (Co-O = 2.05(1)Å, O-Co-O = 119.8(7)°). 10개의 Na+ 이온은 2개의 서로 다른 자리에 위치하고 있다. 7개의 Na+ 이온은 큰 동공에 있는 자리 II 위치하였다. (Na-O = 2.29(1)Å, O-Na-O = 102(1)°). 3개의 Na+ 이온은 큰 동공에 있는 자리 III에 위치하고 있었다. (Na-O = 2.59(10)Å, O-Na-O = 69.0(3)°). 7개의 Na+ 이온은 가장 가까운 산소 평면에서 큰 동공 쪽으로 약 1.02Å 들어간 자리에 위치하고 있었다. Co2+ 이온은 자리 I과 자리 II에 우선적으로 위치하고, Na+ 이온은 그 나머지 자리인 자리 II와 자리 III에 위치한다.