日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 25(3): 109-116 (2008)
doi:10.20731/zeoraito.25.3.109

解説解説

高圧129Xe NMRでみるナノ細孔に吸着したキセノンの分子間相互作用と局所構造local structure and intermolecular interaction of xenon confined in nanospace as studied by high-pressure xenon-129 NMR spectroscopy

1大阪大学総合学術博物館The Museum of Osaka University, Osaka University, ◇ 〒560-0043 大阪府豊中市待兼山町1-16

2大阪大学大学院理学研究科化学専攻Department of Chemistry, Graduate School of Science, Osaka University

3千葉工業大学工学部教育センターFaculty of Engineering, Chiba Institute of Technology

受理日:2008年6月25日Accepted: June 25, 2008
発行日:2008年9月10日Published: September 10, 2008
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In situ 高圧129Xe NMR法によって,代表的なアルミノケイ酸塩型ゼオライトに吸着したキセノンの局所構造と分子間相互作用について,新しい知見が得られることを見出した。細孔内においてキセノンがXenクラスターを形成すると仮定し,細孔充填率によるXenクラスターの分布を統計的に処理することによって,129Xe化学シフト値の充填率依存性から吸着したキセノンの局所構造に関する知見を得ることができた。また,化学シフト値が細孔内キセノンの有効密度と線形関係が成立する領域において,その傾きを与える第二ビリアル係数δ1が細孔径や細孔の形に依存することを見出した。これは,吸着したキセノン分子どうしに働く相互作用が,細孔構造や吸着キセノンの局所構造を調べる良いプローブになることを示唆している。モレキュラーシーブ5A,13XとZSM-5を例にとって,in situ 高圧129Xe NMR法による細孔材料のキャラクタリゼーションの新しい可能性について解説する。

In-situ high-pressure 129Xe NMR spectroscopy revealed new aspects of the local structure and the intermolecular interactions for xenon confined in the typical zeolite compounds with alumino-silicate frameworks. Assuming the local structure of xenon confined in the nanospace as Xen-clusters, the dependence of the 129Xe chemical shift value on the filling of pore volume with xenon led to the population of Xen-clusters on the xenon adsorption process. Furthermore, the 129Xe chemical shift showed the linear relation with the effective xenon density in the nanospace in the low density region. Applying the virial expansion of the chemical shift with xenon density to the density dependence of the chemical shift, the slope gives the second virial coefficient, δ1, which is affected by xenon-xenon interactions. We found that δ1 depends on the reciprocal pore size as well as pore types. In the plot of δ1 against the reciprocal pore size, micropore and mesopore gave the separate curves with the different slopes. These aspects suggest that the xenon-xenon interaction given by the 129Xe chemical shift is a useful probe to investigate the local structure of the confined xenon as well as the pore structure. In this article, we review our recent studies on molecular sieves 5A, 13X and ZSM-5 zeolites and propose the new possibility of characterization on the porous materials with in-situ high-pressure NMR spectroscopy.

キーワードin-site 高圧キセノン-129NMR;129Xe化学シフト;局所構造;分子間相互作用;細孔材料

Key words: in-situ high-pressure 129Xe NMR; 129Xe chemical shift; local structure; intermolecular interaction; porous materials

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