고상 핵자기공명 분광분석을 이용한 비정질 Na 규산염 및 알루미노규산염 내 조성에 따른 등방성 화학적 차폐 변화 규명 (Effect of Composition on Isotropic Chemical Shift of Na Silicate and Aluminosilicate Glasses Using Solid State NMR)

서지정보

· 발행기관 : 한국광물학회
· 수록지 정보 : 광물과 암석 / 32권 / 1호 / 41 ~ 49페이지
· 저자명 : 박선영, 이성근

초록

비정질 Na-규산염과 Na-알루미노규산염 내의 Na 이온의 원자 환경을 규명하는 것은 Na을 포 함하는 지구 내부 마그마의 물성을 규명하는 데 중요하다. 특히 Na 원자 환경의 규명을 통해 이동 물 성에 매우 중요한 역할을 하는 Na과 산소와의 거리를 밝힐 수 있다. 본 연구에서는 23Na magic angle spinning (MAS) NMR을 이용하여 비정질 Na 규산염과 알루미노규산염의 Na 주변 원자 환경을 규명 하고자 하였고 Dmfit 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 통해 δiso 값을 구했다. Dmfit 프로그램에서 제공 하는 여러 모델 중 Q mas 1/2 모델과 CzSimple 모델을 사용하여 비정질 Na-알루미노규산염의 23Na MAS NMR 스펙트럼에 대해 시뮬레이션을 진행한 결과 Q mas 1/2 모델은 세 개의 피크로 CzSimple 모델은 하나의 피크로 실험값이 재현되는 것을 확인하였다. 조성에 따른 등방성 화학적 차폐(isotropic chemical shift, δiso)의 변화를 관찰한 결과 비정질 Na-규산염과 Na-알루미노규산염에서 SiO2의 함량이 증가할 수록 δiso 값이 감소하는 경향성을 보였고 SiO2 함량이 고정되어 있는 조성에서는 Na2O의 함량이 높 을수록 높은 δiso 값을 보였다. 이전 연구에서 실험적으로 얻어진 값들과 본 연구에서 시뮬레이션을 통 해 얻은 값을 비교해본 결과 δiso 값은 Al / (Al + Si) 값과 양의 상관관계를 보이는 것이 확인되었고 CzSimple 모델에 비해 Q mas 1/2 모델을 사용하여 시뮬레이션 한 값이 실험값을 더 잘 재현하였다. 본 연구의 결과를 통해 1D 23Na MAS NMR 스펙트럼의 시뮬레이션을 통해 빠른 시간 내 Na 주변의 무질서도를 밝힐 수 있다는 것이 확인되었다.

영어초록

Probing the Na environments in Na silicate and aluminosilicate glasses is essential to the macroscopic properties of melts in the Earth. In particular, exploring the atomic structure of Na silicate and aluminosilicate glasses reveals Na-O distance, which plays an important role in transport properties of melts. Here we report the local environment around Na using 23Na magic angle spinning (MAS) NMR. We also obtain 23Na isotropic chemical shift (δiso) of Na silicate and aluminosilicate glasses with varying composition using Dmfit program. The Q mas 1/2 model simulates the experimental results with three simulated peaks while the CzSimple model simulates with one peak. The δiso decreases with increasing SiO2 content in Na silicate and aluminosilicate glasses. The δiso increases with increasing Na2O content in Na-Ca silicate and Na aluminosilicate glasses when the SiO2 content is fixed. Considering the δiso of Na aluminosilicate glasses available in the previous studies, together with the current simulation results, we confirm that the δiso has positive correlation with Al / (Al + Si). Those experimental results were reproduced better using Q mas 1/2 model. The disorder of Na in Na silicate and aluminosilicate glasses can be revealed through the simulation of 1D 23Na MAS NMR spectra using Dmfit program in a short time.

참고자료

· 없음