Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ゼオライト / メソポーラス物質 / アルカリ溶解 / アルミノシリケート / メソ孔 / メソ多孔体 / MFI / M41S / 酸性質 / 溶解性アルミノシリケート

ゼオライト構造を有したメソポーラス物質は,ゼオライトの強い酸性質と規則的なメソ孔をあわせもつことから,これまでにない新規触媒材料として期待されている.本研究では,ゼオライトのアルカリ溶解から生成したユニットを原料としたメソ多孔体の合成を,流通式反応器を用いて検討した。特に2段式の流通合成反応器を用い,高いpHでアルカリ溶解を行った後に,引き続き低いpHでメソ多孔体を連続的に合成することを試みた。ZSM-5ゼオライトを充填し80℃に保ったカラムに,NaOH水溶液を流通させて,ゼオライトのアルカリ溶解を行った。続いて,ゼオライトのアルカリ溶解液と界面活性剤が混合するように流路を設け,界面活性剤水溶液をテフロンチューブ内を室温で流通させながら,ゼオライトから溶解したアルミノシリケート種を凝集させた。流路の出口から得られた懸濁液に,塩酸を適宜加えてpH調整をした。得られた生成物は550℃で焼成後でも,壊れることなくメソ孔構造が残っており,この試料の窒素吸着等温線では,メソ孔構造の存在を示すと考えられる相対圧0.4付近で緩やかな立ち上がりを示した。またクメンのクラッキングを行ったところ,回分法で合成したM41Sよりもさらに高いクラッキング活性をもつことがわかった。このようにゼオライトのアルカリ溶解過程とメソ多孔体合成過程を分けることは,強い酸性質をもつメソ多孔体の合成に重要であることが示唆された。

ゼオライト / 水熱合成法 / ドライゲルコンバージョン法 / 結晶化メカニズム / ナノ粒子 / メソ孔 / 触媒特性 / MFI / MCM22 / メソポーラス / 結晶化 / DGC法 / 粒径制御 / 水熱合成 / シリカライト / 形態制御 / 触媒活性 / 異性体選択性 / 流通合成 / 結晶化過程 / 結晶形態 / ナノ構造

ゼオライトは一般に水熱合成法により調製されるが,近年乾燥ゲルを水蒸気雰囲気下でゼオライトへと結晶化する手法,ドライゲルコンバージョン法が開発された。本研究では,水熱法でのゼオライトの結晶化過程の解明を行うとともに,新規合成法であるドライゲルコンバージョン法での結晶化過程についても研究を行った。ゼオライトの結晶成長過程では原料各種の原子分子サイズでの挙動はもちろんのこと,ナノスケールレベルの原料種にとくに焦点をあてて研究を進めた。
まず水熱法ではMFI型ゼオライトに注目し,とくに水和ゲル存在下での結晶成長過程では,アルミノケイ酸塩の溶解度が低い条件下では数十nmの大きさのMFI結晶が凝集して1つの粒子を形成していることを明らかにした。またシリカのみで構成されるMFI,シリカライト-1では原料液中の数十nmのアモルファス粒子が固相転移して結晶となる可能性を見出した。
いっぽうドライゲルコンバージョン法では,EMT型ゼオライトの結晶化に注目したところ,数μm原料の乾燥ゲルが結晶化初期段階で一旦数nmの微粒子へと転化してから平板構造のEMTゼオライトへ結晶化が進行することを見出した。
このように合成法によらず,本報告でのゼオライトの結晶化過程ではナノスケールレベルの粒子が重要な役割を果たしている。いっぽうでMFI型ゼオライトからアルカリ処理によってサブナノサイズの構造を取り出し,これを用いてゼオライトの強い酸性質をもつメソポーラス物質の調製にも成功した。
以上,ゼオライトのナノスケールレベルの構造体に注目して結晶化成長過程を明らかにし,またこの構造体を用いて新たな触媒材料の調製への展開までが研究報告である。

【研究分担者】
小倉賢	日本学術振興会	特別研究員

【研究分担者】
菊地英一	早稲田大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)
小倉賢	日本学術振興会	特別研究員
野村幹弘	早稲田大学	理工学部	助手	(Kakenデータベース)