陽이온 交煥된 제올라이트 A 및 Mordenite 上의 CO 氣體 吸着

김종택,김흥원,김명철,이종렬,Kim Jong Taik,Kim Heung Won,Kim Myung Chul,Lee Jong Ryul 대한화학회 1992 대한화학회지 Vol.36 No.1

양이온 교환된 천연 제올라이트 $K_{111}$의 CO 기체 흡착특성과 양이온효과를 연구하였다. $Na^+-,\;Cu^{2+}-\;및\;Ba^{2+}-\;K_{111}$ 의 경우 우수한 CO 흡착능을 가졌으며, 0.4N $BaCl_2$ 수용액으로 처리된 것이 가장 큰 CO 흡착능을 나타내었고, 합성 제올라이트 4A, 5A보다 뛰어난 흡착능을 가짐을 알 수 있었다. 양이온의 종류에 따른 흡착경향은 $Ba^{2+}>Cu^{2+}>Na^+>K^+>Mg^{2+}>Ca^{2+}$ 의 순서로 나타났으며 단위격자당 교환된 양이온의 수와 종류 그리고 세공의 크기 등이 CO 기체의 흡착에 있어 주요 인자로 작용함을 알 수 있었다. 그리고 K111의 양이온에 따른 흡착경향을 비교하기 위해서 CNDO/2 계산을 행하였다. 계산된 결과 8원환 모델 내의 양이온과 CO 기체와의 상호작용 에너지는 실험결과와 비슷한 경향임을 알 수 있었다. The adsorption properties of CO on the cation exchanged natural zeolite, $K_{111}$ and cation effects upon the CO adsorption were studied. $Na^+-,\;Cu^{2+}-\;and\;Ba^{2+}-\;K_{111}$ exhibited relatively good CO adsorption capacities and $Ba^{2+}- K_{111}$ treated by 0.4 N-$BaCl_2$ solution proved itself as the best adsorbent and superior to the synthetic zeolite 4A and 5A. The observed adsorption tendency due to the cations were in the order of $Ba^{2+}>Cu^{2+}>Na^+>K^+>Mg^{2+}>Ca^{2+}$. The cation exchanged number per unit cell as well as the kind of cation which forms bond with CO molecules in different intensities and other mineral factors such as pore size indicated to be important factors to the CO adsorption properties. The CNDO/2 calculations were performed to compare the adsorption tendencies and CO interaction energy of cations in $K_{111}$.

Polyacrylates 의 실리카 표면 히드록시기에 대한 질량 의존성 상호작용

김종택(Jong Taik Kim),서은덕(Eun Deock Seo) 한국고분자학회 1987 폴리머 Vol.11 No.1

실리카의 표면 히드록시기와 피흡착질의 질량의존성에 의한 상화작용

김종택(Jong Taik Kim),서은덕(Eun Deock Seo) 한국고분자학회 1985 폴리머 Vol.9 No.5

CNDO / 2 MO Calculations for the Electronic Structure of Silicas and Zeolites Ⅰ. Adsorbed Carbon Monoxide

김종택,박두선,Jong Taik Kim,Doo Seon Park Korean Chemical Society 1987 대한화학회지 Vol.31 No.1

실리카 및 제올라이트의 OH기 또는 교환된 양이온과 CO분자간의 상호작용과 전자구조를 살펴보기 위하여 CNDO/2계산을 행하였다. 실리카의 OH기와 CO분자간의 상호작용에너지는 약 12kcal/mol이었고, 그 결합거리, R(O-H${\cdots}$C)는 2.6${\AA}$이었다. 여러가지의 양이온과 CO분자와의 결합강도는 $H^+ < Na^+ < Li^+$의 순이었는데, 그것은 양이온의 정전기적 장의 세기와 일치하였다. 또한 OH기나 양이온과 결합하고 있는 CO분자의 결합차수는 OH-CO type의 경우를 제외하고는 모두 증가하였다. 제올라이트에 있는 양이온을 떼어내는데 필요한 에너지는 $H^+ > Li^+ > Na^+$의 순이었으며, 이것은 제올라이트의 골격으로부터 양이온으로 이동되는 전하의 양과 관계가 있다. The CNDO/2 method has been used to calculate the electronic structure of the zeolites and silicas, and to investigate the interaction of CO molecules with the OH groups or the exchanged cation in the zeolites. The interaction energies of CO molecules with OH groups in silica were ca. 12kcal/mol, the bond distance, R(O-H${\cdots}$C) was 2.6${\AA}$. The strength of bond between CO molecules and various types of cations in the zeolites was in the following order: $H^+ < Na^+ < Li^+$, i.e., this increased with increasing electrostatic field of cations. The bond orders of CO molecules interacting with the OH groups or the cations increased but for the OH-OC type interaction. The theoretical decationization energies of exchanged cations in the zeolites decreased in the order: $H^+ > Li^+ > Na^+$. And these energies depended on the amount of charge density transfered from the skeleton to the cations in order to compensate its negative charge.

The Adsorption of Alkyl Aldehydes on Cations Supported by Layer Silicate. Complex Formation Theory

김종택,손종락,Kim Jong Taik,Sohn Jong Rack Korean Chemical Society 1974 대한화학회지 Vol.18 No.3

Layer silicate 에 지지된 陽이온상에서의 일어난 acetaldehyde, acrolein, 그리고 crotonaldehyde의 吸着機構에 對하여 IR과 X-ray로서 硏究하였다. $1720∼1580㎝^{-1}$의 범위에서 일어난 4個의 특성적인 吸捉 band를 分析한 結果 $130㎝^{-1}$程度로 shift한 carbonyl band 는 >C=O${\cdots}$M형 complex 形成에 基因하는 것이었고, acetaldehyde는 $1722㎝^{-1}$에서, 다른 알데히드는 $1690㎝^{-1}$에서 sharp하게 나타난 carbonyl band는 >C=O와 surface -O-H와의 interaction에서 일어난 것이었다. 그리고 1710∼1660㎝-1에서 나타난 broad한 band는 >C=O와 陽이온 -O-H와의 사이에 일어난 水素結合에 依한 것이었다. 그리고 $1640∼1660㎝^{-1}$사이에 나타난 弱한 band는 carbonyl group 의 强한 吸着에 依하여 誤起된 >C=C< 二重結合에 依한 것이었다. 이 사실들은 X-ray 廻折에 依하여 다시 確認하였다. Adsorption mechanism of alkyl aldehydes, acetaldehyde, acrolein, and crotonaldehyde on cations supported by layer silicates was studied by means of IR spectroscopy and X-ray. An analysis of four characteristic split bands in the region of $1720∼1580㎝^{-1}$ was made. The carbonyl stretching band which shifted about $130㎝^{-1}$ to lower frequencies was observed only for $Ni^{2+}$ and Al^{3+}$ but slightly with $Ca^{2+}$ at high sample temperature and was attributed to >C=O…M complex formation. A sharp band which appeared as a shoulder at 1722 for acetaldehyde and 1690 for acrolein and crotonaldehyde was responsible for the interaction of carbonyl with surface hydroxyl. The second broad band which appeared at about 1710~1660 was responsible for hydrogen bonding between carbonyl oxygen and cationic hydroxyl group. The third band which appeared at about 1640~1660 was attributed to induced >C=C< double bond due to the strong carbonyl interaction. This was supported by the interlamellar spacings obtained by X-ray diffractometry.

연구발표논문초록 ( 촉매 (Ⅰ) ) : 수화된 Ni2+ - faujasite 에서의 골격구조에 대한 CNDO / 2 분자궤도론적 계산

김종택 (정),김명철 (학) ( Jong Taik Kim,Myung Chul Kim ) 한국화학공학회 1988 춘계학술발표회 Vol.- No.-

Adsorption of Water on Cation Supported Layer Silicates

김종택,손종락,Jong Taik Kim,Shon, Jong Rack Korean Chemical Society 1975 대한화학회지 Vol.19 No.5

$Na^+,\;Ca^{2+},\;Ni^{2+},\;Al^{3+}$ 이온이 포화된 montmorillonite상에 여러 溫度에서 일어난 $H_2O와\;D_2O$의 氣相吸着에 관하여 연구하였다. 吸着으로 인하여 생긴 OH의 IR 신축진동 band를 computer에 의하지 않고 4개의 Gauss 成分으로 나누었다. 물과 silanol OH기와의 共鳴理論은 $3625cm^{-1}와\;2680cm^{-1}$로 증명되었다. $3400cm^{-1}$와 2475cm 에서의 broad한 吸收는 吸着된 물과 水素結合을 일으키고 있는 silanol OH의 신축진동에 의한 것이었고 $3650cm^{-1}와\;2345cm^{-1}$ band는 吸着된 $H_2O와\;D_2O$에 의한 것이었다. 吸着水와 表面 OH사이의 水素結合은 精電氣的 相互作用에 의한 것임이 밝혀졌다. The adsorptions of gaseous $H_2O\;and\;D_2O\;on\;Na^+-,\;Ca^{2+}-,\;and\;Al^{3+}$ montmorillonites at various temperatures were undertaken. Break down of ir hydroxyl stretching bands into four Gaussian components was made by means of manual technique. Resonance theory of water to form silanol hydroxyl group was supported by $3625cm^{-1}$ band for OH and $2680cm^{-1}$ band for OD which depend on amounts of water adsorbed. The broad bands at about $3400 cm^{-1}\;and\;2475cm^{-1}$ were assigned to stretching band of silanol OH hydrogen bonded to adsorbed water. The prominent $3230 cm^{-1}$ band together with component around $2345 cm^{-1}$ were attributed to adsorbed $H_2O\;and\;D_2O$ respectively. The chemical nature of the hydrogen bonding between adsorbed water and neighboring surface OH was explained adequately in terms of electrostatic interaction.

알킬알코올의 수소결합에 대한 적외선분광법 및 반경험적분자궤도함수의 계산

김종택,박두선,Jong Taik Kim,Doo Seon Park 대한화학회 1987 대한화학회지 Vol.31 No.1

알킬알코올의 OH 신축진동 영역에서의 적외선 스펙트라를 $CCl_4$용액내에서 농도를 변화시켜가면서 얻었다. OH신축진동 흡수띠는 수소결합의 형성으로 넓게 낮은 파수영역으로 이동된다. 이러한 띠들을 simplex법을 이용한 컴퓨터프로그램으로 분해하여 3개의 띠를 얻었으며, 각 띠들을 여러가지 형태로 수소결합을 하고 있는 OH기로 구분하였다. 또한 dimer혹은 trimer로 수소결합하고 있는 알코올구조들의 전자구조와 상호작용 에너지를 반경험적 분자궤도 함수법(CNDO/2, INDO)으로 계산하였다. 이들 계산결과는 분해된 적외선 스펙트라의 결과와 잘 일치하였다. 수소결합 형성에 대한 알킬기의 전자구조 효과는 부틸>프로필>에틸>메틸기의 순이었으나, 실험결과에서는 프로필>에틸>부틸>메틸기의 순으로 나타났다. 이것은 부탄올의 벌키성때문인 것으로 생각한다. 제외하고는 모두 증가하였다. 제올라이트에 있는 양이온을 떼어내는데 필요한 에너지는 $H^+\;>\;Li^+\;>\;Na^+$의 순이었으며, 이것은 제올라이트의 골격으로부터 양이온으로 이동되는 전하의 양과 관계가 있다. Infrared absorption spectra of alkyl alcohols in the OH stretching region were obtained from varying the concentrations of alcohols in $CCl_4$. The OH stretching bands were broadened and shifted to lower frequencies due to the hydrogen-bond formation. Three bands were obtained from the breakdown of these bands by the simplex method. Each band was assigned to various types of hydrogen-bonded OH groups. The electronic structures and interaction energies of dimeric and trimeric alcohols were calculated by semi-empirical MO(CNDO/2, INDO) methods. These results were in good agreement with those of deconvoluted ir spectra. The EDA(electron donor-acceptor) effect of alkyl group on hydrogen-bond formation was in the decreasing order of butyl > propyl > ethyl > methyl group. On the other hand, the experimental results were in the order : propyl > ethyl > butyl > methyl group. This seemed to be ascribed to the bulkiness of butyl alcohol.

Liquid Phase Adsorption Properties of Organo Surfur Compounds on Cation Exchanged Natural Zeolites

김종택,허남호,Kim, Jong-Taik,Heo, Nam-Ho Korean Chemical Society 1984 대한화학회지 Vol.28 No.3

陽이온 交換한 天然제올라이트에 依한 有機黃化合物의 液相吸着特性을 考察하였다. 平衡吸着量은 天然제올라이트의 交換한 陽이온과 吸着質인 有機黃化合物의 構造에 影響을 받고 있음을 알 수 있었다. 또한 平衡吸着量은 메르캅탄(mercaptane), 설파이드(sulfide), 디설파이드(disulfide), 치오펜(thiopen) 順으로 減小하였으며, 치오펜 誘導體의 경우는 ${\pi}$ 電子가 많아짐에 따라 吸着能은 교환 이온의 polarizing power에 比例하였다. 吸着速度로부터 有機黃化合物의 吸着은 pore 내의 擴散이 律速段階임을 알수 있었고, 水分과 같은 작은 吸着質은 micro pore에 吸着이 일어나는 反面, 有機黃化合物은 transitional-pore에 吸着이 일어났다. The adsorption properties of organo sulfur compounds on cation exchanged natural zeolites from n-heptane were investigated. The equilibrium adsorbed amounts were dependent upon the exchanged cation and the nature of organo sulfur compounds such as length, volume, electronical structure. The increasing orders of equilibrium adsorbed amounts were thiophene derivatives, disulfide, sulfide mercaptane and thiophene, benzothiaphene, dibenzothiophene. And $Co^{+2}$-zeolite was the most prominent adsorbant. Rate determining step of the adsorption at initial stage was intraparticle diffusion into the transitional pores of zeolite. These adsorption rates were dependent upon the bulkiness of adsorbate. Finally, preadsorbed water didn't affect these adsorption until the cation exchanged natural zeolite contained 2.26${\times}10^{-3}$ mol/g of water. It indicated that water preferentially occupied the micro pores of the cation exchanged natural zeolites.

An Infrared Study of Complexes of Methylmethacrylate with Cations on the Interlamdellar Surfaces of Layer Silicates

김종택,손종락,Kim Jong Taik,Sohn Jong Rack Korean Chemical Society 1977 대한화학회지 Vol.21 No.4

여러 종류의 層間 陽이온을 가지고 있는 層狀 硅酸鹽上에서 일어난 methylmethacrylate의 吸着에 關하여 赤外線 分光法과 X-ray로 硏究하였다. 吸着된 methylmethacrylate의 여러 개의 特性 carbonyl band가 陽이온의 種과 脫水溫度에 따라서 다르게 1723∼1547$cm^{-1}$의 範圍에서 나타났다. 190$cm^{-1}$程度로 shift한 carbonyl 伸縮 band는 polyvalent 陽이온에만 나타났으며 $>C=O{\cdot}{\cdot}{\cdot}M^{n+}$型 着物形成 基因하는 것이었다. 1703∼1640$cm^{-1}$에서 나타난 band는 carbonyl 酸素와 陽이온 水 또는 陽이온 水酸基와의 水素結合에 依한 것이었고 shift한 정도는 層間 陽이온의 polarizing power와 좋은 相互 關係를 이루었다. 그러나 1723$cm^{-1}$에서 나타난 band는 陽이온의 鍾과는 相互 關係가 없었으며 carbonyl ,酸素와 表面 水酸基와의 相互 作用으로 因한 것이었다. Interlamellar spacing을 계산해 본 結果 methylmethacrylate의 分子平面은 硅酸鹽의 層과 平行하게 놓여 있는 것 같다. The adsorption of methylmethacylate on layer silicates containing various interlayer cations has been studied by means of infrared spectroscopy and X-Ray. Several characteristic carbonyl bands of adsorbed methylmethacrylate appeared differently at the region of 1723∼1547$cm^{-1}$depending on the species of cation and the dehydration temperature. The carbonyl stretching band shifted about 190$cm^{-1}$ to lower frequencies has been observed only for polyvalent cations, which has been attributed to $>C=O{\cdot}{\cdot}{\cdot}M^{n+}$ complex formation. The band appeared at 1703∼1640$cm^{-1}$ is responsible for hydrogen bonding between carbonyl oxygen and cationic water or cationic hydroxyl group, and the degree of shift indicates good correlation with the polarizing power of the interlayer cations. However, the band appeared at 1723$cm^{-1}$ has not been correlated with the species of cation but assigned to the carbonyl stretching which reacted with the surface hydroxyl group. On the basis of interlamellar spacing, it is suggested that the molecular plane of MMA molecule is parallel to silicate layers.