Part A: From the geometry shown by x-ray crystallographic studies, potential energy functions suitable for energetic calculations in Ba-exchanged zeolite A, ($Ba_{x/2}Na_{12-x}-A$, 1 ≤ × ≤ 12), have been obtained by using the method of constraints. The influence of the water content and degree of Ba exchange on the stability of the framework has been investigated energetically using these potential functions. The stability of the framework decreases as the Ba content increases and as the water content decreases.
Part B: Collapse of A-type zeolite framework, especially melting phenomena, with increasing temperature was investigated by using the method of molecular dynamics. As the temperature increases, the zeolite framework becomes unstable due to the increased thermal motions and finally collapses to an amorphous liquidlike phase at 2100 K. Diffusion of zeolite framework atoms as well as the changes in the peak maxima of radial distribution functions and the distribution of(Si,Al)T-O-T(Si,Al)bond angles upon temperature changes are discussed in connection with the structural collapse.
Part C: Molecular dynamics calculations (MD) for A-type zeolite were carried out at several temperatures and the radial distribution functions (rdf) were obtained at those temperatures. Using the rdf of the 625 K structures for A-type zeolite and cristobalite-type structure selected as the standard structures, the relative proportions of them by rdf fitting at several temperatures were obtained. According to our findings, A-type zeolite starts to collapse around 900 K and at 1800 K, nearly fifty percent of A-type zeolite transforms into the cristobalite-type structure. This transformation is maximized at 2400 K and the cristobalite-type structure also starts to collapse above this temperature. Though the temperatures where characteristic structural changes are found were higher than the experimental results, rdf fitting method was successfully applied to the prediction of the structural transformation of A-type zeolite into the cristobalite-type structure.
바륨이 치환된 제올라이트 A, $Ba_{x/2}Na_{12-x}-A$, 에 적합한 포텐샬 에너지 함수를 구속법을 사용하여 얻은 다음, 이 포텐셜 함수를 써서 물의 양과 바륨의 교환 정도가 골격의 안정성에 미치는 효과를 조사하였다. 치환되는 바륨의 양이 많을수록, 그리고 물의 함량이 작아질수록, 제올라이트 골격은 불안정해 짐을 알았다.
온도가 높아짐에 따른 A-type 제올라이트 골격의 붕괴, 특히 녹는 현상을 분자 동력학적 방법을 써서 예측해 보았다. 온도가 올라감에 따라 제올라이트 골격은 열운동의 증가로 점점 불안정해 지다가 마침내 2100K에서 무형의 액체와 같은 상으로 붕괴됨을 알았다. 온도의 변화에 따른 구형 분배 함수의 최대 피이크와 (Si,Al)T-O-T(Si,Al) 결합각의 변화 뿐아니라, 제올라이트 골격 원자들의 확산이 구조의 붕괴와 관련되어 논의 되었다.
분자 동력학적 방법을 써서 얻어진 여러 온도에서의 구형 분배함수의 조합으로 부터 A-type 제올라이트 구조의 변화를 예측하였다. 625 K 에서의 A-type 제올라이트와 cristobalite-type 구조의 구형 분배함수를 표준으로 하여, 여러 온도에서 그 두 구조의 상대적인 배율을 얻었다. 그 결과로 부터 A-type 제올라이트 900K 부근에서 붕괴를 시작하여 1800 K 에서는 거의 50 퍼센트 정도가 cristobalite-type 구조로 변환되고, 2400 K 에서는 그 변화가 최대가 되었다가 그 이상의 온도에서는 cristobalite-type 구조 역시 붕괴함을 알았다. 이러한 특징적인 구조의 변화가 나타나는 온도들이 실제 실험 결과들 보다 다소 높지만, 구형 분배함수의 조립 방법은 A-type 제올라이트에서 cristobalite-type 구조로의, 구조의 변화를 예측하는데 성공적으로 응용 되었다.
