Copper(Ⅱ) Sorption Mechanism on Kaolinite : An EPR and EXAFS Study 전자상자성공명 및 EXAFS 연구

Hyun, Sung Pil,Kim, F. Hayes 한국광물학회 2004 한국광물학회지 Vol.17 No.1

캐올리나이트(KGa-lb) 표면에 수착된 구리를 전자상자성공명(electron paramagnetic resonance)과 ExAFS (extended X-ray absorption fine structure) 분광법을 이용하여 연구하였다. 수착된 구리는 상온에서 g_(iso)=2.19의 등방성 전자상자성공명 흡수 신호를 보여 준다. 77 K에서 이러한 등방성 신호는 g_(∥)=2.40, g_(i)=2.08, 그리고 A_(∥)=131 G의 전사상자성공명 파라미터를 가지는 축대칭 이방성 신호로 바뀐다. 전자상자성공명 분석 결과로부터 수착된 구리 이온이 찌그러진 CuO_(6) 팔면체구조의 외부권착물을 형성함을 알 수 있다. 수착 실험에서 용액의 pH가 증가함에 따라 수착된 구리의 양은 증가하였다. 그러나 등방성 신호는 수착된 구리의 양에 단순 비례하지는 않았다. 수착된 구리 이온이 높은 pH 조건에서 표면 침전을 형성함을 가정함으로써 이러한 불일치를 해소할 수 있다. EXAFS 결과로부터 이러한 표면 침전의 존재를 확인할 수 있었다. 최적의 fitting 결과는 수착된 구리 이온이 1.96Å 거리에 결합된 4개의 수평 방향 산소와 2.31 Å 거리에 결합된 2개의 축방향 산소로 이뤄진 첫 번째 산소 껍질과 함께 3.08 Å 거리에 평균 6.8개의 구리 이웃 원자들을 가짐을 보여준다. 이 연구는 캐올리나이트에 수착된 구리 이온의 국소 환경이 용액의 pH와 표면 농도에 따라 변화하며 그러한 변화를 연구하는데 전자상자성공명과 EXAFS가 효과적으로 활용될 수 있음을 보여 준다. Copper(Ⅱ) sorbed on kaolinite (KGa-1b) was studied using electron paramagnetic resonance (EPR) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy. The sorbed copper(Ⅱ) had an isotropic EPR signal with g_(iso)= 2.19 at room temperature. At 77 K, the isotropic signal converted to an axially symmetric anisotropic signal with g_(∥) = 2.40, g_(l) = 2.08, and A_(∥) = 131 G. These EPR results suggest that the sorbed copper(II) forms an outer-sphere surface complex with a tetragonally distorted CuO_(6) octahedral structure on the kaolinite. In the sorption measurement, the amount of sorbed copper increased with increasing pH of the solution. However, the intensity of the isotropic EPR line was not directly proportional to the amount of sorbed copper. This discrepancy was resolved by assuming the formation of a surface precipitate at higher pH that is invisible by EPR. The EXAFS data confirmed the existence of the surface precipitate. The best fit for the EXAFS of the sorbed copper showed that each copper on the kaolinite had 6.8 copper neighbors located 3.08 A from it, in addition to the first shell oxygen neighbors, including 4 equatorial 0 at 1.96 A and 2 axial 0 at 2.31 A. This work shows that the local environment of the copper sorbed on the kaolinite changes as a function of pH and surface loading, and that the EPR and EXAFS are useful in studying such changes.

XANES, EXAFS and photoluminescence investigations on the amorphous Eu:HfO₂

Sharma, Aditya,Varshney, Mayora,Shin, Hyun-Joon,Chae, KeunHwa,Won, Sung Ok Elsevier 2017 Spectrochimica acta. Part A, Molecular and biomole Vol.173 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>We report detailed investigations on the local electronic/atomic structure and photoluminescence properties of chemically synthesized Eu:HfO<SUB>2</SUB> powders. X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption near edge structure (XANES), extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and photoluminescence (PL) measurements were performed to analyze the crystal structure, local atomic/electronic structure and luminescence properties of the samples. No crystalline phases were detected with Cu <I>K</I>α (λ=1.5418Å) based XRD; however, local monoclinic structure was confirmed by the Hf <I>L</I>-edge XANES and EXAFS. O <I>K</I>-edge XANES spectral features could be deconvoluted with doublets and triplets in <I>e</I> <SUB> <I>g</I> </SUB> and <I>t</I> <SUB> <I>2g</I> </SUB> orbitals, respectively, which ascribed to the local monoclinic structure for all of the samples. Eu <I>M</I> <SUB>5,4</SUB>-edge XANES confirmed the pre-dominancy of Eu<SUP>3+</SUP> ions in the HfO<SUB>2</SUB> samples with a fractional amount of Eu<SUP>2+</SUP> ions. PL spectra revealed the electric dipole allowed (<SUP>5</SUP> <I>D</I> <SUB>0</SUB>-<SUP>7</SUP> <I>F</I> <SUB>0,2,4</SUB>) emission properties of Eu:HfO<SUB>2</SUB> samples. The orange-red emission is ascribed to the Eu interstitial/surface segregation induced defects.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Eu:HfO<SUB>2</SUB> samples were synthesized using co-precipitation method. </LI> <LI> XRD, XANES, EXAFS and photoluminescence measurements were performed. </LI> <LI> Eu<SUP>3+</SUP> ions were dominantly present in Eu doped samples with marginal Eu<SUP>2+</SUP> ions. </LI> <LI> Hf <I>L</I> <SUB>1</SUB>-edge XANES/EXAFS and O <I>K</I>-edge XANES confirmed local monoclinic structure in amorphous samples. </LI> <LI> High emission characteristics are achieved by Eu insertion in the weakly emitting HfO<SUB>2</SUB>. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical Abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>

Fe_(60)V_(40) 기계적 합금의 국부구조 및 자성에 관한 연구

양동석,장영덕,김경섭,유성초 한국물리학회 2011 새물리 Vol.61 No.6

Fe_(60)V_(40) mechanical alloys were produced by using a SPEX 8000 Mixer & Miller. The alloying process was performed by milling for 1, 2, 4, 6, 12, and 24 hours. The magnetic properties and structures were analyzed by using a vibrating sample magnetometry (VSM), X-ray diffraction (XRD), and an X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis. The saturation magnetization of the Fe_(60)V_(40) mixed powder decreased gradually with increasing milling time until 12 hours and almost saturated at 24 hours. The X-ray diffraction analysis showed that the V peaks disappeared in the allays milled for 6 hours or more. EXAFS analysis showed that the local structures began to change after the sample had been milled for 6 hours, and a different local structure was observed after 12 hours. This confirms that the alloy was formed in 12 hours. SPEX 8000 Mixer & Miller ball milling을 이용한 기계적 합금법으로Fe_(60)V_(40)합금을 제조하였고 합금화 과정에서 시료의 자기적특성 및 구조의 변화를 분석하였다. 자기적 특성은 진동자력계로측정하였고 시료의 구조는 XRD 및 EXAFS로 분석하였다. 기계적 합금화과정에서 milling시간은 1, 2, 4, 6, 12, 24시간 이었으며 측정 결과시료의 자화 값은 milling 시간에 따라 점차 감소하다가 12 시간 이상의milling에서 거의 변화가 없었다. XRD 분석에서는 6시간 milling에서 V 결정이 사라지고 12 시간 이상의 milling 시료의 결정격자가 약간증가하는 것이 발견 되었다. EXAFS분석 결과 이와 같은 현상은 합금화과정에서 V-Fe결합이 증가하면서 새로운 합금이 형성된 것으로분석되었다. 이 분석으로부터 기계적 합금법에 의하여Fe_(60)V_(40) 합금이 12 시간 milling에 형성되며 합금화 과정에서Fe-V결합에 의한 평균 자기 모멘트가 감소하는 것을 확인하였다.

갈륨 K 흡수단의 저온 EXAFS를 이용한 PbO-Ga$_2$O$_3$ 유리의 구조 해석

최용규,김경헌,허종,Choi, Yong-Gyu,Kim, Kyong-Hon,Chernov, Vladimir A,Heo, Jong 한국세라믹학회 1998 한국세라믹학회지 Vol.35 No.11

Ga K-edge EXAFS spectra of PbO-Ga2O3 glasses were recorded at liquid nitrogen temperature and analyz-ed in order to quantitatively understand the medium-range-order arrangement around gallium in the glasses. The second peak was generated from a backscattering of the neighbor balliums and the Ga-Ga distance is ~3.13 A with Ga coordination number of ~2.7 Therefore GaO4 tetrahedra are connected through the cor-ner~sharing mode and form their own clusters made of the tetrahedra sharing more than 3 corners while some chains or rings are also present. These connection schemes of the GaO4 tetrahedra are believed to form the substantial part of the network structure.

Fe₆₀Sb₄₀ 기계적 합금의 국부구조분석에 관한 연구

양동석,지명식,유성초 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.5

Fe_60Sb_40 alloys were produced by using a mechanical alloying system, and the magnetizations of the alloys were measured by using a vibrating sample magnetometer (VSM). The structures of the alloys were analyzed by using X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption fine structure (EXAFS) analyses. The magnetization decreased gradually as the milling time in the process was increased, and the alloying process was almost complete in 24 hours. The structural analysis showed that the variation in the magnetization was closely related to the variation in the local structure of the alloys. 기계적 합금법으로 Fe_60Sb_40 합금 시료를 제조하였고 이시료에 대하여 진동자력계에의한 자화와 X선 회절 및 EXAFS에 의한미세구조 분석을 실시하였다. 기계적 합금은 각각 milling 시간이 1, 2,4, 6, 12, 24시간 이었으며 24시간의 milling에 의해 대부분 합금화된것을 확인하였다. 시료에 대한 자화 및 구조의 변화를 함께 분석함으로써시료의 자기적 특성이 미세구조의 변화와 밀접한 관계를 가지고 있음을확인 하였고 Fe-Fe ordering의 변화와 시료의 자화가 밀접한 관계가있음을 확인 하였다.

X-ray Absorption Spectra Analysis for the Investigation of the Retardation Mechanism of Iodine Migration by the Silver Ion Added to Bentonite

김승수,김민규,백민훈,최종원 한국방사성폐기물학회 2010 방사성폐기물학회지 Vol.8 No.3

고준위방사성폐기물에서 유출되어 나오는 아이오딘의 이동을 저지하기 위하여 은을 흡착시킨 벤토나이 트 블록에 NaI 용액을 흘려주었을 때 대부분의 아이오딘이 흡착되었다. 이 은이온에 의한 아이오딘의 저지 메커니즘을 상세히 조사하기 위하여 아이오딘과 접촉하기 전후의 은이 흡착된 벤토나이트의 X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES)와 Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) 스펙트 럼과 표준물질로서 AgO, Ag2O, AgI의 스펙트럼을 비교하였다. 그 결과, 벤토나이트에 흡착되었던 은이 떨 어져 나와 AgI 침전 클러스터를 형성함으로서 아이오딘의 이동이 지연되는 것으로 생각된다.

ZnO박막의 전자적 및 구조적 특성

최은혜,김겸룡,손이슬,강희재,양동석,박남석 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.6

ZnO thin films were deposited on Si and glass substrates by using RF sputtering method and changing the ratio of oxygen to argon gases. The electronic and the structural properties of the thin films were studied by using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy (REELS), and Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS). The electronic and the structural properties of ZnO thin films were shown not to depend on the substrate. The optical properties of the ZnO thin films were obtained by quantitatively analying the REELS spectra. The transmission of the ZnO thin films was shown to be higher than 90 %at 400 nm. ZnO박막을 RF 스퍼터링 증착법으로 아르곤과 산소 가스의 비를 변화시켜가면서 Si과 유리 기판위에 증착하여, 가스의 변화 및 기판에 따른ZnO박막의 특성을 연구 하였다. XPS, REELS와 EXAFS를 통하여 분석한결과 ZnO박막이 산소와 기판에 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 또한 REELS에 의한 광학적 특성 분석 결과 가시광선 영역대인 400 nm 이상의 파장에서 90 %이상의 투과율을 보였으며 이는 ZnO박막이 투명박막 소자의 요건을 갖추고 있다는 결과를 나타낸다.

Fe_{60}Sn_{40} 기계적 합금의 구조 및 자기적 특성 연구

양동석,이남희,유성초 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.6

In this work, we examined the variations in the structural and the magnetic properties of Fe_{60}Sn_{40} mixed powders with the milling time for powders processed by energetic zirconia ball milling for 1, 2, 4, 6, 12, and 24 hours. The structure of mixed powder was examined by using X-ray diffraction (XRD) and the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), and the magnetization was measured by using a vibrating sample magnetometer (VSM). We found that the Fe_{60}Sn_{40} mixed powder was transformed into a metastable Fe_{60}Sn_{40} mechanical alloy by mechanical ball milling. Also, we found that the variation of the magnetization of the mixed powder was closely related to the variation of local structure and that the Fe-Fe ordering in the local structure caused a significant magnetization of the alloys. 본 연구에서는 지르코니아 볼의 연속적인 충돌에 의하여 1, 2, 4, 6, 12, 24 시간 동안의 기계적 합금화 과정을 거친 Fe_{60}Sn_{40} 혼합 분말의 구조 및 자기적 특성을 조사하였다. 합금화 과정을 거친 혼합 분말의 구조는 XRD 와 EXAFS로 분석 되었고, 각 과정을 거친 시료의 자화는 VSM에 의하여 분석 되었다. 분석 결과 기계적 합금화 과정에서 milling 시간이 증가함에 따라 Fe_{60}Sn_{40} 혼합 분말이 새로운 Fe_{60}Sn_{40} 합금으로 변환되어가는 것을 확인하였고, 혼합분말의 자화의 변화는 국부구조의 변화와 밀접한 관계가 있으며, 국부구조에서 Fe-Fe 결합은 시료의 자화에 중대한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

Fe60Si40 기계적 합금의 자성 및 미세구조분석

양동석,유성초,김봉수,성현석,이신욱,정재헌,조은상,홍정아 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.6

The relationship between the local structure and the magnetic properties for Mechanically - alloyed Fe60Si40 was investigated. The mechanical alloying process was conducted by milling an Fe-Si mixed powder for 1, 2, 4, 6, 12, and 24 hours. The long - range order in the crystalline state was examined by using X-ray diffraction, and the short - range order in the noncrystalline solids was examined by using the extended X-ray absorption fine structure. The diffraction peaks decreased gradually as the milling time was increased. The EXAFS analysis showed that the BCC shells of the Fe cluster decreased gradually and that the local structure was changed completely in 12 hours. We found the reduction in the saturation magnetization to be related to a reduction in the number of Fe-Fe bonds in the local structure. 기계적 합금법으로 제조된 Fe60Si40의 미세구조 및 자기적 특성을 분석하여 구조 및 자기적 특성과의 관련성을 조사하였다. 기계적 합금화 시간은 1, 2, 4, 6, 12, 24이었으며 각 시료의 구조는 XRD 및 EXAFS에 의해 분석되었다. XRD 분석에 의하여 시료의 long range order이 조사되었고, EXAFS에 의하여 시료의 local structure가 조사되었다. XRD 분석 결과 1시간 이내에 시료들의 Si peak들이 현저히 줄어들었다. EXAFS 분석 결과 12시간이 지나면서 시료의 local structure가 바뀌기 시작하여 24시간이 지났을 때 local structure는 최초 시료의 구조와 전혀 다른 구조가 관측되었다. 이것으로 기계적 합금법에 의하여 Fe60Si40 합금이 12시간에 형성됨을 확인하였다. 시료의 자기적 특성은 VSM에 의해 측정되었고 시료의 자화는 기계화합금 시간이 경과함에 따라 점차 감소하였고, 기계화 합금 시간이 12시간 경과하였을 때 시료의 자화 값은 거의 변화하지 않는 것을 관측하였다. EXAFS 분석 결과 포화자화 값의 감소와 local structure에서 Fe-Fe결합의 감소와 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

EXAFS에 의한 $Ba_{0.6}K_{0.4}BiO_3$ 단결정의 초전도 상태에서 $BiO_{6}$ octahedra 구조의 연구

김봉준,김영철,김현탁,강광용,이재민 한국초전도학회 2003 Progress in superconductivity Vol.4 No.2

We have observed the temperature dependences of Bi $L_{III}$ edge spectra by extended X-ray absorption spectroscopy for a high quality single crystal and a powder of the $Ba_{0.6}K_{0.4}BiO_3$ superconductor. $Ba_{0.6}K_{0.4}BiO_3$ has the cubic structure and metallic states. The deformation of the $BiO_{6}$ octahedra, which is due to the anomalies of the Bi-O and Bi-Ba bond length, was showed by the double-shell fit. It was clearly found that these anomalies are owing to the difference in the strength of Bi-O bonds. The temperature dependences of both bond lengths and the Debye-Walter factor ${\sigma}^2$ of the Bi-O and Bi-(Ba,K) bond are discussed to illustrate local structural features of the $Ba_{0.6}K_{0.4}BiO_3$