[ $^6Li$ ]과 $^7Li$ MAS NMR을 이용하여 점토광물 층간에 있는 Li의 환경에 대하여 상온과 고온($250^{circ}C$)에서의 변화를 알아보고 $^6Li$의 효용성을 검토하였다. 연구대상광물로는 헥토라이트, 와이오밍-몬모릴로나이트, 바이델라이트가 사용되었고 레피돌라이트가 추가적으로 사용되었다. 층간에 존재하는 Li의 연구에서 $^6Li$은 $^7Li$에 비하여 좁은 피크를 보여주나 S/N비가 낮고 화학적 이동에 의한 환경변화를 뚜렷이 보여주지 않았다. 또한 피크의 모양이나 너비의 변화가 크지 않아 이를 이용한 구조해석도 쉽지 않은 것으로 나타났다. $^7Li$ NMR 스펙트럼의 경우 역시 화학적 이동의 변화는 크지 않으나 피크의 너비 변화 및 2차 사중극 패턴의 변화를 통하여 층간 내 존재하는 Li의 미시적 환경 및 이의 변화에 대한 정보를 얻을 수 있었다. $^7Li$ NMR의 경우 몬모릴로나이트에서 두 개의 다른 환경을 갖고 있는 Li이 관찰되며 좁은 피크를 갖으며 2차 사중극 패턴이 아주 잘 나타나는 Li과 전체적으로 이러한 특성 없이 넓은 너비를 갖는 피크를 보인다. 고온에서 Li의 변화는 주로 넓은 피크를 갖는 Li에 의해서 주로 일어나며 이는 아마도 물의 결합과 관계있는 것으로 판단된다. 헥토라이트에서는 넓은 피크를 관찰할 수 없었고 바이델라이트에서도 몬모릴로나이트의 스펙트럼에서 보여지는 넓은 피크를 볼 수 있으며 고온에서 역시 피크의 너비가 좁아짐을 관찰할 수 있었다. 이 두 개의 피크 중 넓은 피크를 갖는 Li은 Si 사면체의 기저면에 상대적으로 강하게 결합하고 있는 내부권 복합체로, 몬모릴로나이트에서 보여지는 좁은 피크의 Li은 Si-사면체에서 비교적 떨어져 있는 외부권 복합체로 해석하였다.
We used $^6Li$ and $^7Li$ MAS NMR to investigate the fate and local environments of Li in the interlayer of clay minerals such as hectorite, Woming-montmorillonite, beidellite, and lepidollite at room and high ($250^{circ}C$) temperature. Although $^6Li$ NMR spectra show narrower peaks than those of $^7Li$ NMR, S/N ratio is low and there are no obvious differences in chemical shifts suggesting that it is difficult to apply $^6Li$ NMR to have information on the local environments of Li in the clay interlayers. $^7Li$ NMR spectra, however, show changes in the peak width and quadrupole patterns providing information on the local environments of Li in the interlayer even though changes in the chemical shift are not observed. In montmorillonite, two different local environments of Li are observed; one has a narrow peak with typical quadrupole patterns whereas another has a broad peak without those of the patterns. Changes in the peak width is also observed from broad to narrow in the $^7Li$ NMR spectra for beidellite but not for hectorite at high temperature. Our results suggest that the peak width change in the broad peak is attributed to the coordination changes in the water molecules around Li which is tightly bonded on the basal oxygen of Si tetrahedra as inner-sphere complexes. The narrow peak in montmorillnoite can be assigned to the Li bended as outer-sphere complexes.
