Local Structure of Cationic Sites in Dehydrated Zeolites Inferred from 27Al Magic-Angle Spinning NMR and Density Functional Theory Calculations. A Study on Li-, Na-, and K-Chabazite
| Autor: | Haunani M. Thomas, Libor Kobera, Petr Klein, Jiri Dedecek, Jiri Brus, Sarah R. Whittleton, Stepan Sklenak, Veronika Pashkova |
|---|---|
| Rok vydání: | 2016 |
| Předmět: |
Chabazite
nukleární magnetická rezonance electron-densities high-resolution al-27 crystallographic determination 02 engineering and technology 010402 general chemistry 01 natural sciences Spectral line Computational chemistry approximate coulomb potentials Magic angle spinning solid-state nmr Molecule Physical and Theoretical Chemistry Zeolite NMR reakcí v pevné fázi vysoké rozlišení al-27 Chemistry přibližný coulombovský potenciál Cationic polymerization elektronová hustota Nuclear magnetic resonance spectroscopy 021001 nanoscience & nanotechnology aluminum distribution krystalografické stanovení 0104 chemical sciences Surfaces Coatings and Films Electronic Optical and Magnetic Materials Crystallography distribuce hliníku General Energy nuclear-magnetic-resonance Density functional theory 0210 nano-technology |
| Zdroj: | The Journal of Physical Chemistry C. 120:14216-14225 |
| ISSN: | 1932-7455 1932-7447 |
| Popis: | High-resolution Al-27 magic-angle spinning (MAS) NMR spectroscopy of dehydrated M-forms (M = Li, Na, and K) of chabazite in tandem with density functional theory calculations are employed to study the quadrupolar interaction of Al-27 nuclei in dehydrated zeolites and to understand the corresponding high-resolution Al-27 MAS NMR spectra. We show that the broadening of the Al-27 NMR signal in dehydrated zeolites occurs predominantly because of the deformation of the local structure of AlO4- tetrahedra caused by the binding of M+ to the zeolite framework. This deformation increases with the decreasing diameter of the cations from K+ to Li+. The influence of water in hydrated zeolites is limited only to prevent a strong coordination of the M+ cation to O atoms of the AlO4- tetrahedron, but there is no "averaging" effect concerning the local electrostatic field due to molecular motion of water molecules. Our results show that the Al-27 NMR parameters in dehydrated zeolites can be calculated accurately enough to allow the description of the local structure of AlO4- tetrahedra in dehydrated zeolites and to infer the local structure of the sites accommodating the extraframework M+ cations. 27Al MAS NMR spektroskopie vysokého rozlišení dehydratovaných kationtových (Li+, Na+, K+) forem chabazitu doprovázená DFT výpočty je použita ke studiu kvadrupolární interakce jader 27Al a k porozumění odpovídajících vysoce rozlišených 27Al MAS NMR spekter. Předvádíme zde, že příčinou rozšíření 27Al MAS NMR spekter v dehydratovaných zeolitech je zejména deformace lokální struktury čtyřstěnu AlO4- způsobená navázáním kationtu na strukturu zeolitu. Tato deformace se zvětšuje se zmenšujícím se poloměrem kationtu. Molekuly vody v hydratovaných zeolitech zabraňují navázání kationtu a deformaci čtyřstěnu AlO4-. Naše výsledky ukazují, že 27Al MAS NMR parametry dehydratovaných zeolitů mohou být vypočteny s dostatečnou přesností umožnující popis lokální struktury čtyřstěnu AlO4- a odvození lokální struktury pozic mimo-mřížkových kationtů. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|