ゼオライト中のナトリウムクラスターのキャラクタリゼーション

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06640746
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中山 尋量 大阪大学, 理学部, 助手 (40189080)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 亘男 大阪大学, 理学部, 教授 (70028166)
• Keywords: 核磁気共鳴 / 核四極相互作用 / ゼオライト / クラスター

Research Abstract

ゼオライト中にナトリウム金属クラスターが形成されるに際のゼオライトの構造変化をナトリウム-23の核磁気共鳴(NMR)法を用いて調べた。まず、脱水したNaXゼオライトとナトリウム金属蒸気を反応させてクラスターを形成させたNa/NaXゼオライトについて、一次元^<23>Na NMRスペクトルをBruker社製MSL-200型分光計を用いて測定した。空気中の不安定なクラスターの取り扱いには、本科研費で購入したグローブボックスを使用した。NaXゼオライトでは、-10ppmと-80ppmに2本の幅広いピークが、観測された。一方、ナトリウム金属クラスターが存在するNa/NaXゼオライトでは、-10ppmのみにピークが観測され-80ppmのピークは消失した。クラスターの形成に伴うスペクトルの劇的な変化の原因には2つの可能性が考えられる。i)NaXには2つの非等価なナトリウムサイトが存在し、そのうちの1つのサイトのナトリウムのみがクラスターの形成に消費される。ii)サイトは1種類しか存在せず、核四極相互作用が大きく見かけ上2本にみえていたものがナトリウムの核四極相互作用がクラスターの形成に伴い小さくなる場合が考えられる。磁場を1.5倍にした測定を行ったところ、NaXゼオライトの-80ppmのピークは-50ppmにシフトした。従って、NaXゼオライトの2本のピークは、核四相互作用による分解で、2つの化学的に非等価なサイトは存在しない。ただ、-10ppmにもう1本スペクトルが重なっている可能性も捨てきれない。実際、反応させるナトリウム金属の量を少しづづ変えた試料の^<23>NaMAS(マジック角)NMRスペクトルでは、クラスターの形成に伴い低磁場側のピークが-14ppmから-7ppmシフトしてゆく。NaXゼオライトについて二次元Nutation NMRによりこの可能性につて検討した。信号の強度が非常に弱いため、完全な二次元スペクトルを得るのは困難であった。そこで、幾つかのパルス幅を変えてスペクトルを測定し、そのスペクトルをBruker社製データ処理ソフトウエア(購入)によるシミュレーションと比較した。スペクトルのSNが悪いため確定的なことは言えないが、単一サイトによる可能性が非常に高い。さらに磁場を上げるなど感度のいい測定が今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Hirokazu Nakayama: "Phase Transition in 4,4'-Dichlorobenzophenone as Studied by ^<35>ClFT-NQR" Z.Naturforsch.49a. 267-272 (1994)
• [Publications] Toshiaki Tanaka: "Heat Capacity and an Incommensurate Phase Transition of Crystalline Bis(4-chlorophenyl)sulfone" J.Chem.Thermodyn.26. 1231-1239 (1994)
• [Publications] Hirokazu Nakayama: "^<23>NaMAS NMR Evidence for a New Sodium Cluster and Na-in Metal-Loaded Zeolites" J.Am.Chem.Soc.116. 9777-9778 (1994)
• [Publications] Hirokazu Nakayama: "Structure and Dynamics of Crystals of Butterfly-like Molecules as Studied by ^<35>Cl Nuclear Quadrupole Resonance,and ^1H and ^<19>F Nuclear Magnetic Resonance" J.Mol.Struct.(in press). (1994)