The structural transformation of VPI-5 into $AIPO_4$-8 has been investigated by temperature dependent photoacoustic (PA) measurements. The photoacoustic amplitude in general decreases with increasing temperature. This fact is superimposed on the specific effects of dehydration and phase transition. The effect of dehydration and phase transition(endothermal process) on the PA signal intensity has been studied using powdered sulfur as an example of having only phase transition and ZSM-5, $AIPO_4$-11 and alumina samples with chemisorbed water molecules but no structural transformations. On the other hand, VPI-5 sample has a water molecules chemisorbed within tye framework structure and also undergo the structural transformation.
The observed enhancements of PA signal intensity for the VPI-5 samples evacuated below 200℃ are considered to be due to the periodic evaporation of adsorbed water molecules from the sample surfaces by absorbing the chopped light. These evaporated water molecules creat periodic pressure fluctuations in the boundary layer between sample surface and gas layer. Positive enhancement of the PA signal intensity was observed even though the dehydration is endothermal process.
The sharp decreases in PA signal around 165℃ and 190℃ when the temperature was raised from room temperature are attributed to the Al-O-P bond breakage. These decreases can be considered as the measure of structural transformation of VPI-5 into $AIPO_4$-8. The dehydration induce the enhancement of PA signal intensity while the structural transformation in VPI-5 caused the large decrease in PA signal intensity offsetting the enhancement of PA signal intensity due to dehydration.
The decrease of PA signal intensity due to Al-O-P bond breakage was observed more distinctly by the enhancement effect of PA signal when the water molecules were desorbed during the structural transformation process. Two endothermal processes, namely dehydration and bond breakage during the structural phase transition, can be observed separately by means of temperature-dependent PA technique.
VPI-5 분자체의 $AlPO_4-8$ 의 구조변환을 온도에 따른 광음향 신호의 변화를 측정하여 조사하였다. 일반적으로 광음향 신호는 온도의 증가에 따라 T$^{-1}$ 에 비례하여 감소하며 여기에 탈수 및 상 전이 과정에서 나타나는 광음향신호의 독특한 효과가 더해져서 신호의 크기가 변화한다. 온도를 올릴 때 상 전이 현상만 나타나는 황과 구조내에 흡착된 물분자들에 의해 구조변화 없이 탈수만 관찰되는 ZSM-5, $AlPO_4-11$ 및 알루미나 등을 이용하여 탈수 및 상전이 과정에서 나타나는 광음향 신호의 변화를 조사하였다. 반면에, VPI-5 분자체는 구조내에 흡착된 물분자를 가지고 있을 뿐만아니라 온도의 증가에 따라 구조변환도 동반한다.
200℃ 이하의 온도에서 진공처리한 VPI-5 시료들에서 관찰된 광음향 신호의 증폭현상은 구조내에 흡착된 물 분자들이 변조된 빛을 흡수하여 시료의 표면에서 주기적으로 탈착함으로서, 광음향 셀 내에서 시료의 표면과 가스층의 경계면에 주기적인 압력변화를 유발하기 때문으로 해석 할 수 있다. 즉, 물 분자들의 주기적인 탈착에 의한 증폭효과에 의해서 탈수과정이 흡열과정임에도 불구하고 광음향 신호는 오히려 증폭되는 독특한 현상을 관찰하였다.
온도를 증가시킬때 165℃ 및 190℃에서 관찰된 광음향 신호의 급격한 감소현상은 골격구조의 Al O-P 결합이 끊어질 때 소모되는 잠열에 의한 것으로서 구조변환에 의한 광음향신호의 급격한 감소가 탈수에 의한 광음향신호의 증폭을 상쇄하기 때문에 구조변환시에는 신호의 세기가 급격하게 줄어든 것으로 볼 수 있다. 이것이 VPI-5의 $AlPO_4-8$ 로의 구조변환에 대한 척도가 된다.
흡착된 물분자들의 탈착에 의한 광음향 신호의 증폭현상에 의하여 골격구조의 Al-O-P 결합이 끊어질 때 나타나는 광음향 신호의 감소가 매우 효과적으로 측정되기 때문에 구조변환시에 동반되는 두 흡열과정, 즉 탈수 및 결합의 끊어짐, 을 광음향 기법을 이용하여 효과적으로 분리해서 관찰할 수 있었다.
