JP2000281331A - Mesoporous body and its production - Google Patents

Mesoporous body and its production

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JP2000281331A
JP2000281331A JP11124690A JP12469099A JP2000281331A JP 2000281331 A JP2000281331 A JP 2000281331A JP 11124690 A JP11124690 A JP 11124690A JP 12469099 A JP12469099 A JP 12469099A JP 2000281331 A JP2000281331 A JP 2000281331A
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Japan
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pore
surfactant
mesoporous
pore diameter
skeleton
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JP11124690A
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Japanese (ja)
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Koji Miyazawa
浩司 宮澤
Shinji Inagaki
伸二 稲垣
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a porous body with porous pore walls, which has a peak at the diffraction angle corresponding to a specified d-value in a X-ray diffraction pattern by condensing and polymerizing an inorg. skeleton component and/or an inorg./org. composite skeleton component in the reaction system having less than a specified concn. of a nonionic surfactant. SOLUTION: The concn. of a nonionic surfactant is preferably <29.67 g/l. The mesoporous material shows one or more peaks at the diffraction angles corresponding to the d-value over 1 nm in a X-ray diffraction pattern. An inorg. skeleton component such as an alkoxysilane which forms a silicate skeleton and a polyethylene oxide-based nonionic surfactant as a template are mixed in a solvent such as water with the pH controlled to <=0.5 to condensate and polymerize them at 35 to 80 deg.C. The molar ratio of the skeleton component: surfactant:hydrochloric acid:solvent is preferably (0.042 to 0.175):(0.00073 to 0.030):1:27.79. The obtd. mesoporous body has >=2 nm center pore diameter and has >=60% of the whole pore volume in the pores of diameters within ±40% of the center pore diameter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着分離、あるい
は選択的な触媒反応に有用な吸着・触媒材料となりうる
メソ多孔体に関する技術に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique relating to a mesoporous material which can be used as an adsorption / catalyst material useful for adsorption separation or selective catalytic reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゼオライトの細孔よりも大きな1.5か
ら30nmの細孔直径を有し、かつ細孔径が均一で規則
的に配列している無機酸化物等からなる多孔物質とし
て、メソポーラスモレキュラーシーブ(以下、メソ多孔
体という。)がある。
2. Description of the Related Art Mesoporous molecular materials such as inorganic oxides having a pore diameter of 1.5 to 30 nm, which is larger than the pores of zeolite, and having a uniform and regularly arranged pore diameter. There is a sieve (hereinafter, referred to as a mesoporous body).

【0003】メソ多孔体としては、層状のシリケート鉱
物(カネマイト)をアルキルトリメチルアンモニウムの
水溶液中で加熱し、三次元のシリケート骨格を形成させ
た後、界面活性剤を除去することにより製造する、例え
ばFSM−16がある(T.Yanagisawa e
t al.,Bull.Chem.Soc.,Jp
n.,63,988(1990),S.Inagaki
et al.,J.Chem.Soc.,Chem.
Commun.,680(1993))。また、他のも
のとしては、ケイ酸ソーダ、シリカ、あるいはSiアル
コキシドを界面活性剤の水溶液中で加熱し、界面活性剤
の形成するミセルの周りあるいは隙間にシリケートを縮
合させ骨格を形成させた後、界面活性剤を除去すること
により製造する、例えばM41S(MCM−41,MC
M−48)がある(C.T.Kresge et a
l.,Nature,359,710(1992),
J.S.Beck et al.,J.Am.Che
m.Soc.,114,10834(1992))。当
初、SiOあるいはSiO−Alの組織のメ
ソ多孔材料が合成されたが、その後種々の金属
(Mn+,nは金属の電荷を示す。)をシリケート骨格
内に含むメタロシリケート(SiO−MOn/2)の
組成のものが合成された。更に最近では、Siを含まな
いA1、TiO、Nb、SnO、Zr
等の遷移金属酸化物のメソ多孔体が合成されるよう
になった。これらのメソ多孔体は、構造的に、大きい分
子も十分に取り込むことができる程度の細孔を有するこ
とと、約1nmの非常に薄い細孔壁構造を有しているこ
とから、約1000m/gの大きな比表面積と約1c
c/gの大きな細孔容積を有するという特徴を備えてい
る。このため、分子径が大き過ぎてゼオライトの細孔内
には入ることができなかったような、機能性の有機化合
物の反応触媒や吸着材、通常の大きさの分子でも、細孔
内をすみやかに拡散させることができる。したがって、
かかるメソ多孔材料には、高速で反応させる必要のある
高速触媒反応、あるいは多量の吸着質を吸着可能な大容
量吸着材として用途が期待されている。
The mesoporous material is produced by heating a layered silicate mineral (kanemite) in an aqueous solution of alkyltrimethylammonium to form a three-dimensional silicate skeleton, and then removing the surfactant. There is FSM-16 (T. Yanagisawae)
t al. Bull. Chem. Soc. , Jp
n. , 63, 988 (1990); Inagaki
et al. , J. et al. Chem. Soc. Chem.
Commun. , 680 (1993)). Another example is that sodium silicate, silica, or Si alkoxide is heated in an aqueous solution of a surfactant to form a skeleton by condensing silicate around micelles formed by the surfactant or in gaps. Manufactured by removing a surfactant, for example, M41S (MCM-41, MC
M-48) (CT Kresge et a)
l. , Nature, 359, 710 (1992),
J. S. Beck et al. , J. et al. Am. Che
m. Soc. , 114, 10834 (1992)). Initially, a mesoporous material having a structure of SiO 2 or SiO 2 —Al 2 O 3 was synthesized, and thereafter, a metallosilicate ( Mn + , where n represents a charge of the metal) containing metal in a silicate skeleton ( A composition having the composition of SiO 2 -MO n / 2 ) was synthesized. More recently, it contains no Si A1 2 O 3, TiO 2 , Nb 2 O 5, SnO 2, Zr
A mesoporous body of a transition metal oxide such as O 2 has been synthesized. These mesoporous material, since it has to having pores enough to be structurally captures molecules larger enough, the very thin pore wall structure of about 1 nm, about 1000 m 2 / G large specific surface area and about 1c
It has the feature of having a large pore volume of c / g. For this reason, even with a reaction catalyst or an adsorbent for a functional organic compound or a molecule of a normal size, such as a molecule having a molecular diameter that is too large to enter the pores of the zeolite, the pores can be quickly dispersed. Can be diffused. Therefore,
Such mesoporous materials are expected to be used as a high-speed catalytic reaction that requires a high-speed reaction or as a large-capacity adsorbent capable of adsorbing a large amount of adsorbate.

【0004】これらのメソ多孔体の無機骨格表面、すな
わち、細孔の内表面に有機基を導入し、メソポーラス物
質に選択的吸着能や特異な触媒機能を付与する試みも行
われている。また、メソ多孔体の表面処理とは別に、メ
ソ多孔体の合成段階で有機物を導入する試みも行われて
いる。これらの改変されたメソ多孔体は、細孔骨格や細
孔壁を有機的に修飾することにより、新たな触媒特性や
吸着特性を付与しようとするものであった。
Attempts have also been made to introduce an organic group into the surface of the inorganic skeleton of these mesoporous materials, that is, the inner surfaces of the pores, to give the mesoporous substance a selective adsorption ability or a specific catalytic function. In addition to the surface treatment of the mesoporous body, attempts have been made to introduce an organic substance at the stage of synthesizing the mesoporous body. These modified mesoporous materials were intended to impart new catalytic properties and adsorption properties by organically modifying the pore skeleton and pore walls.

【0005】近年、非イオン系界面活性剤として、トリ
ブロックコポリマーをメソ孔の鋳型として用いたメソ多
孔体が得られている。この非イオン系活性剤は、(E
O)x(PO)y(EO)x[EO=エチレンオキシ
ド、PO=プロピレンオキシド]の組成式で表される。
このようなメソ多孔体では、特に、3〜6nm程度の非
常に厚い細孔壁構造を有している。
In recent years, as a nonionic surfactant, a mesoporous material using a triblock copolymer as a mesopore template has been obtained. This nonionic activator is (E
O) x (PO) y (EO) x [EO = ethylene oxide, PO = propylene oxide].
In particular, such a mesoporous material has a very thick pore wall structure of about 3 to 6 nm.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにメソ多孔
材料の細孔壁を組成的に改変して、吸着特性や触媒特性
を改変しようとする各種試みがなされてきたが、細孔を
隔てる細孔壁自体に孔部(ミクロ孔)を分布させること
により、細孔壁を構造的に改変しようとする試みはなさ
れていない。
As described above, various attempts have been made to modify the pore wall of the mesoporous material compositionally to modify the adsorption characteristics and the catalytic characteristics. No attempt has been made to modify the pore wall structurally by distributing pores (micropores) on the pore wall itself.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、メソ多孔
体の新たな形態として、規則的に配列された細孔とは別
個に、細孔壁を多孔質とすることに着目し、本発明を完
成した。すなわち、本発明は、X線回折パターンにおい
て1nm以上のd値に相当する回折角度に1本以上のピ
ークを有する多孔体であって、この多孔体の細孔壁が多
孔質であるメソ多孔体を提供する。このメソ多孔体にお
いて、細孔径分布曲線における中心細孔直径が2nm以
上であるメソ多孔体も提供する。また、本発明は、細孔
径分布曲線における中心細孔直径が2nm以上であり、
この中心細孔直径の±40%の範囲に全細孔容積の60
%以上が含まれており、細孔間にある細孔壁が多孔質で
ある、メソ多孔体を提供する。さらに、本発明は、これ
らのメソ多孔体において、前記細孔壁の組成が、ケイ素
を含む酸化物であるメソ多孔体も提供する。これらの発
明によれば、細孔壁が多孔質であるため、細孔のみなら
ず、細孔壁の孔部(ミクロ孔)においても、吸着・触媒
特性等が発現される。
Means for Solving the Problems The present inventors have focused on a new form of a mesoporous body, in which a pore wall is made porous separately from regularly arranged pores. The present invention has been completed. That is, the present invention relates to a mesoporous material having one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more in an X-ray diffraction pattern, wherein the pore walls of the porous material are porous. I will provide a. In this mesoporous material, a mesoporous material having a center pore diameter of 2 nm or more in a pore diameter distribution curve is also provided. In the present invention, the central pore diameter in the pore diameter distribution curve is 2 nm or more,
Within a range of ± 40% of this central pore diameter, 60
% Or more, and a mesoporous body is provided, wherein pore walls between pores are porous. Furthermore, the present invention also provides a mesoporous body in which the composition of the pore walls is an oxide containing silicon. According to these inventions, since the pore walls are porous, adsorption / catalytic properties and the like are exhibited not only in the pores but also in the pores (micropores) of the pore walls.

【0008】また、本発明は、非イオン性界面活性剤の
濃度が29.67g/l未満の反応系で、無機系骨格成
分および/または無機/有機複合系骨格成分を縮重合す
る、メソ多孔体の製造方法を提供する。このメソ多孔体
の製造方法において、前記界面活性剤1gに対する骨格
成分が0.012mol以上である製造方法も提供す
る。この製造方法によると、細孔を隔てる細孔壁を多孔
質に形成することができる。これにより、細孔及び細孔
壁の孔部(ミクロ孔)における、吸着・分離特性を保有
する多孔体が得られる。
[0008] The present invention also provides a mesoporous method for condensation-polymerizing an inorganic skeleton component and / or an inorganic / organic composite skeleton component in a reaction system in which the concentration of a nonionic surfactant is less than 29.67 g / l. A method for producing a body is provided. In the method for producing a mesoporous material, a production method in which the skeleton component is 0.012 mol or more per 1 g of the surfactant is also provided. According to this manufacturing method, the pore walls separating the pores can be formed porous. As a result, a porous body having adsorption / separation characteristics in the pores and the pores (micropores) of the pore wall is obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
詳細に説明する。 (メソ多孔体) (X線回折パターン)本発明のメソ多孔体は、そのX線
回折パターンにおいて、1nm以上のd値に相当する回
折角度に1本以上のピークを有することが好ましい。規
則的な細孔構造を有することにより、十分にメソ多孔体
としての触媒特性や吸着特性を発揮しつつ、多孔質細孔
壁によりさらに各種特性が付与されるからである。X線
回折ピークはそのピーク角度に相当するd値の周期構造
が試料中にあることを意味する。上記X線回折パターン
は、直径1〜30nmの細孔が1nm以上の間隔で規則
的に配列した構造を反映したものである。すなわち、か
かる回折パターンのを有するメソ多孔体は、その回折パ
ターンの示す構造の規則性から、細孔構造及び細孔径に
均一性があるといえる。より好ましくは、5nm以上の
d値に相当する回折角度に1本以上のピークを持つこと
が好ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. (Mesoporous Body) (X-ray Diffraction Pattern) The mesoporous body of the present invention preferably has one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more in the X-ray diffraction pattern. This is because, by having a regular pore structure, various properties are further provided by the porous pore walls while sufficiently exhibiting the catalytic properties and adsorption properties of the mesoporous body. The X-ray diffraction peak means that a periodic structure having a d value corresponding to the peak angle is present in the sample. The X-ray diffraction pattern reflects a structure in which pores having a diameter of 1 to 30 nm are regularly arranged at intervals of 1 nm or more. That is, it can be said that the mesoporous body having such a diffraction pattern has uniform pore structure and pore diameter from the regularity of the structure indicated by the diffraction pattern. More preferably, it is preferable to have one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 5 nm or more.

【0010】(細孔径分布)本発明のメソ多孔体は、細
孔径分布曲線における中心細孔直径の±40%の細孔範
囲に全細孔容積の60%以上が含まれることが好まし
い。細孔径分布曲線は、次のようにして求められる。細
孔径分布曲線とは、例えば細孔容積(V)を細孔直径
(D)で微分した値(dV/dD)を細孔直径(D)に
対してプロットした曲線を言う。その細孔分布曲線のd
V/dD値が最も大きくなる(最大ピークを示す)細孔
直径を中心細孔直径という。細孔径分布曲線は、例えば
窒素ガスの吸着量測定により得られる吸着等温線から種
々の計算式で導かれる。吸着等温線の測定法を以下に例
示する。この方法において最もよく用いられるガスは窒
素である。
(Pore Size Distribution) In the mesoporous material of the present invention, it is preferable that 60% or more of the total pore volume is included in a pore range of ± 40% of the central pore diameter in the pore diameter distribution curve. The pore size distribution curve is determined as follows. The pore diameter distribution curve is, for example, a curve obtained by plotting a value (dV / dD) obtained by differentiating the pore volume (V) with the pore diameter (D) with respect to the pore diameter (D). D of the pore distribution curve
The pore diameter at which the V / dD value is the largest (indicating the maximum peak) is called the center pore diameter. The pore size distribution curve is derived from various adsorption formulas based on, for example, an adsorption isotherm obtained by measuring the adsorption amount of nitrogen gas. The method for measuring the adsorption isotherm is illustrated below. The most commonly used gas in this method is nitrogen.

【0011】まず、メソ多孔体を、液体窒素温度(−1
96℃)に冷却して、窒素ガスを導入し、その吸着量を
定容量法あるいは重量法で求める。導入する窒素ガスの
圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸
着量をプロットすることにより吸着等温線を作成する。
この吸着等温線から、Cranston−Inklay
法、Pollimore−Heal法、BJH法等の計
算式により、細孔径分布曲線を求めることができる。そ
して、例えば、細孔径分布曲線における最大のピークが
3.00nmにある場合、中心細孔直径は3.00nm
となる。このとき、「細孔径分布曲線における中心細孔
直径の±40%の細孔範囲に全細孔容積の60%以上が
含まれる」とは、細孔直径が1.80〜4.20nmの
範囲にある細孔の容積の総計が、全細孔容積(ガス吸着
法で測定できる上限の50nm以下の孔径を備える細孔
全体の容積)の60%以上を占めているということであ
る。具体的には、細孔分布曲線における細孔直径1.8
0nm〜4.20nmにある細孔の細孔容積の積分値
が、曲線の全積分値の60%以上を占めているというこ
とである。このような「細孔分布曲線における最大ピー
クを示す細孔直径の±40%の範囲に全細孔容積の60
%以上が含まれる」メソ多孔体は、実質的には細孔径が
十分に均一であることを意味するものである。そのた
め、本発明のメソ多孔体は、その細孔に基づいて、モレ
キュラーシーブとしての機能を発揮し、触媒反応の反応
物や生成物に対する高い選択性を発明する。この作用
は、例えば多成分系の選択的触媒反応を行う際にも極め
て有効である。
First, the mesoporous material is heated to liquid nitrogen temperature (-1
(96 ° C.), nitrogen gas is introduced, and the adsorption amount is determined by a constant volume method or a gravimetric method. The pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased, and the adsorption isotherm is created by plotting the adsorption amount of the nitrogen gas with respect to each equilibrium pressure.
From this adsorption isotherm, Cranston-Inklay
The pore size distribution curve can be obtained by a calculation formula such as the Pollmore-Heal method, the BJH method, or the like. Then, for example, when the maximum peak in the pore diameter distribution curve is at 3.00 nm, the central pore diameter is 3.00 nm.
Becomes At this time, "the pore range of ± 40% of the central pore diameter in the pore diameter distribution curve includes 60% or more of the total pore volume" means that the pore diameter is in the range of 1.80 to 4.20 nm. Occupies 60% or more of the total pore volume (the total volume of pores having a pore diameter of 50 nm or less, which is the upper limit measured by a gas adsorption method). Specifically, the pore diameter in the pore distribution curve is 1.8.
This means that the integral value of the pore volume of the pores at 0 nm to 4.20 nm accounts for 60% or more of the total integral value of the curve. Such a “pore volume of 60% of the total pore volume falls within a range of ± 40% of the pore diameter showing the maximum peak in the pore distribution curve.
% Or more "means that the pore size is substantially sufficiently uniform. Therefore, the mesoporous body of the present invention exhibits a function as a molecular sieve based on the pores, and invents a high selectivity to a reaction product or a product of the catalytic reaction. This effect is extremely effective, for example, when performing a multi-component selective catalytic reaction.

【0012】本発明のメソ多孔体は、好ましくは、中心
細孔直径が、2nm以上であり、好ましくは30nm以
下の細孔を有する。中心細孔直径が2〜30nmの範囲
にある場合には、分子径が大きい機能性有機化合物等も
容易に細孔内に入ることができ、しかも細孔内での分子
の拡散が速やかに行われるので、高速の触媒反応や吸着
が可能となる。より好ましくは、5nm〜30nmであ
り、さらに好ましくは、5nm〜15nmである。
[0012] The mesoporous material of the present invention preferably has a central pore diameter of 2 nm or more, preferably 30 nm or less. When the central pore diameter is in the range of 2 to 30 nm, a functional organic compound having a large molecular diameter can easily enter the pores, and the diffusion of the molecules in the pores can be performed quickly. Therefore, a high-speed catalytic reaction and adsorption can be performed. More preferably, it is 5 nm to 30 nm, and further preferably, it is 5 nm to 15 nm.

【0013】本発明のメソ多孔体の細孔形状は、1次元
的にトンネル状に延びたものや、3次元的に箱状あるい
は球状の細孔が結合したもの等を挙げることができる。
また、本発明の多孔材料の細孔構造としては、2次元ヘ
キサゴナル構造、3次元ヘキサゴナル構造(p6mm,
p63/mmc)、キュービック構造(Ia3d,Pm
3n)、ラメラ、不規則構造などがあるが、これらに限
定されないで、各種構造の多孔材料を包含する。
The pore shape of the mesoporous material of the present invention may be one that extends one-dimensionally in a tunnel shape or one in which three-dimensional box-like or spherical pores are combined.
The pore structure of the porous material of the present invention may be a two-dimensional hexagonal structure, a three-dimensional hexagonal structure (p6 mm,
p63 / mmc), cubic structure (Ia3d, Pm
3n), lamellar, irregular structures, etc., but are not limited thereto, and include porous materials of various structures.

【0014】(細孔壁の骨格組成)このようなメソ孔を
有する多孔体は、無機系骨格の細孔壁、または、無機/
有機ハイブリッド系骨格の細孔壁を有している。すなわ
ち、本発明のメソ多孔体における細孔壁は、無機系骨格
あるいは無機/有機ハイブリッド系骨格を有している。
無機系骨格は、シリケート等の無機酸化物の高分子主鎖
からなる。シリケート基本骨格中のケイ素原子に代える
原子、あるいは、シリケート骨格に付加する原子は、ア
ルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、タ
ンタル、ニオブ、モリブデン、コバルト、ニッケル、ガ
リウム、ベリリウム、イットリウム、ランタン、ハフニ
ウム、スズ、鉛、バナジウム、ホウ素等を挙げることが
できる。その他の無機系骨格としては、非Si系のジル
コニア、チタニア、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タ
ングステン、酸化スズ、酸化ハフニウム、アルミナ等の
無機酸化物、あるいはそれらの無機酸化物の基本骨格中
に上記のシリケート骨格に付加する原子を組み込んだ複
合酸化物を挙げることができる。
(Skeleton Composition of Pore Wall) Such a porous body having mesopores has a pore wall of an inorganic skeleton or an inorganic / skeleton.
It has pore walls of an organic hybrid skeleton. That is, the pore walls in the mesoporous body of the present invention have an inorganic skeleton or an inorganic / organic hybrid skeleton.
The inorganic skeleton is composed of a polymer main chain of an inorganic oxide such as silicate. The atoms replacing the silicon atoms in the basic silicate skeleton, or the atoms added to the silicate skeleton are aluminum, titanium, magnesium, zirconium, tantalum, niobium, molybdenum, cobalt, nickel, gallium, beryllium, yttrium, lanthanum, hafnium, tin , Lead, vanadium, boron and the like. Other inorganic skeletons include inorganic oxides such as non-Si zirconia, titania, niobium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, tin oxide, hafnium oxide, and alumina, or the basic skeleton of these inorganic oxides. And a composite oxide in which an atom to be added to the silicate skeleton is incorporated.

【0015】なお、このような無機系の基本骨格の側鎖
に、種々の有機基等が付与されていてもよい。かかる側
鎖としては、チオール基あるいはチオール基を含む有機
基、メチル基、エチル基等の低級アルキル基、フェニル
基、カルボキシル基、アミノ基、ビニル基等を挙げるこ
とができる。
Various organic groups and the like may be added to the side chain of such an inorganic basic skeleton. Examples of such a side chain include a thiol group or an organic group containing a thiol group, a lower alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, a phenyl group, a carboxyl group, an amino group, and a vinyl group.

【0016】無機/有機系ハイブリッド骨格は、金属原
子を含む高分子主鎖に、1又は2以上の炭素原予を含む
有機基が、当該炭素原子において前記主鎖を構成する金
属原子に直接あるいは酸素原子を介して結合している。
この有機基と高分子主鎖との結合は、1点でも2点以上
でもよい。また、かかる主鎖の形態は、特に限定されな
いで、直鎖状、網目状、分岐状等各種形態を採ることが
できる。
In the inorganic / organic hybrid skeleton, an organic group containing one or more carbon atoms is directly or directly attached to a metal atom constituting the main chain at the carbon atom. Linked through an oxygen atom.
The bond between the organic group and the polymer main chain may be at one point or at two or more points. In addition, the form of the main chain is not particularly limited, and various forms such as linear, network, and branched can be adopted.

【0017】当該主鎖における、金属原子とは、特に限
定しないが、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、タ
ンタル、ニオブ、スズ、ハフニウム、マグネシウム、モ
リブデン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ベリリウ
ム、イットリウム、ランタン、鉛、バナジウム、チタン
等を挙げることができる。好ましくは、ケイ素、チタ
ン、ジルコニウム、アルミニウムである。なかでも、好
ましくは、ケイ素である。本発明においては、各種金属
原子を1種でも、あるいは2種以上を組み合わせて用い
ることができる。
The metal atoms in the main chain are not particularly limited, but include silicon, aluminum, zirconium, tantalum, niobium, tin, hafnium, magnesium, molybdenum, cobalt, nickel, gallium, beryllium, yttrium, lanthanum, lead, Vanadium, titanium and the like can be mentioned. Preferred are silicon, titanium, zirconium and aluminum. Among them, silicon is preferable. In the present invention, various metal atoms can be used alone or in combination of two or more.

【0018】このような主鎖において、炭素原子は、1
又は2以上の炭素原子を備えた有機基の形態で含まれ
る。この有機基中の1又は2以上の炭素原子が、前記主
鎖を構成する金属原子に1点あるいは2点以上で結合さ
れる。金属原子との結合部位は、有機基の末端でもよ
く、末端以外の他の部位であってもよい。有機基につい
ては、特に限定しない。アルキル鎖、アルケニル鎖、ビ
ニル鎖、アルキニル鎖、シクロアルキル鎖、ベンセン
環、ベンゼン環を含む炭化水素等の各種炭化水素基の
他、各種水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール
基等の有機官能基と1又は2以上の炭素原子を備えた化
合物に由来する有機等、各種使用することができる。有
機基は、1種類でも、あるいは2種類以上を組み合わせ
て用いることができる。高分子主鎖と2点以上で結合さ
れる有機基としては、好ましくは、アルキル鎖由来の炭
化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜5の鎖状
アルキル鎖由来の炭化水素基である。具体的には、メチ
レン基(−CHCH−)等のアルキル鎖を挙げるこ
とができる。また、好ましい有機基として、フェニレン
基(−C−)を挙げることができる。
In such a main chain, the carbon atom is 1
Alternatively, it is contained in the form of an organic group having two or more carbon atoms. One or more carbon atoms in this organic group are bonded to the metal atoms constituting the main chain at one or more points. The bonding site with the metal atom may be at the terminal of the organic group or at a site other than the terminal. The organic group is not particularly limited. In addition to various hydrocarbon groups such as hydrocarbons including alkyl chains, alkenyl chains, vinyl chains, alkynyl chains, cycloalkyl chains, benzene rings, and benzene rings, various organic functional groups such as hydroxyl groups, amino groups, carboxyl groups, and thiol groups And various organic compounds derived from compounds having one or more carbon atoms. The organic group can be used alone or in combination of two or more. The organic group bonded to the polymer main chain at two or more points is preferably a hydrocarbon group derived from an alkyl chain, and more preferably a hydrocarbon group derived from a linear alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms. is there. Specific examples include an alkyl chain such as a methylene group (—CH 2 CH 2 —). Further, as a preferable organic group, a phenylene group (—C 6 H 4 —) can be exemplified.

【0019】当該無機/有機ハイブリッド系主鎖を構成
する原子として、金属原子、炭素原子の他に、さらに、
他の原子を含めることができる。当該他の原子について
は特に限定しないが、好ましくは、金属原子と金属原子
との間に位置される酸素原子である。具体的には、Si
−Oや、Al−O、Ti−O、Nb−O、Sn−O、Z
r−O、等の結合を挙げることができる。なお、これら
の結合は、ポリシロキサン、ポリアロキサン等の各種遷
移金属のポリメタロキサンに含まれる金属原子と酸素原
子との結合に対応する。これらの結合は、1種でも、あ
るいは2種以上が組み合わせられていてもよい。また、
窒素、イオウ、各種ハロゲン等の原子が含まれていても
よい。
As the atoms constituting the inorganic / organic hybrid main chain, in addition to metal atoms and carbon atoms,
Other atoms can be included. The other atom is not particularly limited, but is preferably an oxygen atom located between metal atoms. Specifically, Si
-O, Al-O, Ti-O, Nb-O, Sn-O, Z
r-O, and the like. These bonds correspond to the bonds between metal atoms and oxygen atoms contained in polymetalloxane of various transition metals such as polysiloxane and polyalloxane. These bonds may be used alone or in combination of two or more. Also,
It may contain atoms such as nitrogen, sulfur and various halogens.

【0020】なお、このような無機/有機ハイブリッド
系の主鎖構造について説明したが、かかる主鎖を構成す
る原子に結合する側鎖部分には、各種金属原子、有機官
能基、無機官能基が付加されていてもよい。例えば、チ
オール基、カルボキシル基、メチル基やエチル基等の低
級アルキル基、フェニル基、アミノ基、ビニル基等を有
するものが好ましい。
Although the main chain structure of such an inorganic / organic hybrid system has been described, various kinds of metal atoms, organic functional groups, and inorganic functional groups are included in the side chain portion bonded to the atoms constituting the main chain. It may be added. For example, those having a thiol group, a carboxyl group, a lower alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, a phenyl group, an amino group, a vinyl group and the like are preferable.

【0021】(細孔壁構造)本多孔体は、このような骨
格を有する細孔壁が多孔質となっている。細孔壁が多孔
質であるとは、細孔壁に多数の孔部を有していることで
ある。以下、細孔壁に存在するこのような孔部をミクロ
孔という。ミクロ孔の孔径は、好ましくは、0.2nm
以上2nm以下であり、より好ましくは、0.5nm以
上1.5nm以下である。また、多孔体の細孔構造に由
来する特性と別個の特性を付与するには、ミクロ孔の孔
径が、多孔体の細孔の中心細孔直径よりも孔径の小さい
ことが好ましい。好ましくは、3nm以上30nm以下
の中心細孔直径に対して、0.2nm以上2nm以下の
孔径のミクロ孔を有することが好ましい。さらに好まし
くは、5nm以上30nm以下の中心細孔直径に対し
て、0.5nm以上1.5nm以下の孔径のミクロ孔を
有する。
(Pore Wall Structure) In the present porous body, the pore walls having such a skeleton are porous. The pore wall being porous means that the pore wall has a large number of pores. Hereinafter, such pores existing in the pore wall are referred to as micropores. The pore size of the micropores is preferably 0.2 nm
Or more and 2 nm or less, more preferably 0.5 nm or more and 1.5 nm or less. Further, in order to provide a property different from the property derived from the pore structure of the porous body, it is preferable that the pore diameter of the micropore is smaller than the center pore diameter of the pores of the porous body. Preferably, it has micropores having a pore diameter of 0.2 nm or more and 2 nm or less with respect to a central pore diameter of 3 nm or more and 30 nm or less. More preferably, the micropores have a pore diameter of 0.5 nm or more and 1.5 nm or less with respect to a center pore diameter of 5 nm or more and 30 nm or less.

【0022】メソ多孔体中にミクロ孔の存在を検出し、
さらにその孔容積、孔径分布を求めるには、t−プロッ
ト法を用いることができる。t−プロットとは、吸着量
(v)を吸着膜の平均膜厚(t)に対してプロットした
曲線(x軸は平均膜厚であり、y軸は吸着量である。)
をいう。t−プロットは、メソ多孔体の吸着等温線(吸
着量を吸着ガスの相対圧力に対してプロットしたもの)
から求めることができる。ミクロ孔の存在を検出するに
は、まず、メソ多孔体の吸着等温線を得る。そして、適
当な標準等温線から相対圧力(P/Po)を吸着層の膜
厚(t)に変換するための近似曲線を求め、この近似曲
線を使って、メソ多孔体の吸着等温線における相対圧力
を吸着層の膜厚に変換する。ここで標準等温線は、メソ
多孔体と同様のBET比表面積のC値を有する材料を標
準材料として、作成される。具体的には、組成の類似し
た非多孔質材料を用いる。例えば、メソ多孔体試料がシ
リカ材料であれば、非多孔質シリカを用いて作成した標
準等温線を用いる。なお、t−プロット法については、
M.R.Bhambhaniet al.,J.Col
loid and Interface Sci.,3
8,109(1972)に記載がある。
Detecting the presence of micropores in the mesoporous material,
Further, the t-plot method can be used to determine the pore volume and pore size distribution. The t-plot is a curve in which the adsorption amount (v) is plotted against the average film thickness (t) of the adsorption film (the x-axis is the average film thickness, and the y-axis is the adsorption amount).
Say. The t-plot is the adsorption isotherm of the mesoporous material (the amount of adsorption is plotted against the relative pressure of the adsorbed gas)
Can be obtained from To detect the presence of micropores, first, an adsorption isotherm of the mesoporous material is obtained. Then, an approximate curve for converting the relative pressure (P / Po) into the film thickness (t) of the adsorption layer is obtained from an appropriate standard isotherm, and the approximate curve is used to calculate the relative pressure in the adsorption isotherm of the mesoporous material. The pressure is converted to the thickness of the adsorption layer. Here, the standard isotherm is created using a material having a C value of the same BET specific surface area as the mesoporous material as a standard material. Specifically, a non-porous material having a similar composition is used. For example, if the mesoporous material sample is a silica material, a standard isotherm created using non-porous silica is used. In addition, about a t-plot method,
M. R. Bhambaniet al. , J. et al. Col
loid and Interface Sci. , 3
8, 109 (1972).

【0023】メソ多孔体にミクロ孔が存在しないとき、
メソ多孔体試料の吸着等温線は標準等温線と一致し、t
−プロットは、原点を通過する直線になる。一方、ミク
ロ孔が存在する場合、t−プロットした直線は、原点を
通過せずに、縦軸(y軸)とこの交点、すなわち、y切
片は正となる。このy切片の値が、ミクロ孔の容積を示
す。
When there are no micropores in the mesoporous material,
The adsorption isotherm of the mesoporous sample coincides with the standard isotherm, and t
The plot is a straight line passing through the origin. On the other hand, when a micropore exists, the t-plotted straight line does not pass through the origin, and the intersection of the vertical axis (y-axis) and this intersection, that is, the y-intercept, is positive. The value of this y-intercept indicates the volume of the micropore.

【0024】さらに、MP法により、ミクロ孔の孔径を
求めることができる(R.SH.Mikhaiet a
l.,J.Colloid and Interfac
eSci.,26,45(1968))。このt−プロ
ットにおいて、例えば、原点から4Å、4〜4.5Å、
4.5〜5Å……の各t値区間について、第1、第2、
第3…n個の線形スロープを作成する。一例を、図1に
示す。この線形スロープにおいて、吸着層の平均膜厚
(t)は、以下の式によって得られる。 t(Å)=10×(吸着量(V)/表面積(BE
T)) 上記式から、各線形スロープにおける表面積を求めるこ
とができる。そして、例えば、厚さが4〜4.5Åの範
囲の細孔表面積は、第1のスロープから求めた表面積値
と第2のスロープから求めた表面積値の差となる。この
線形スロープの直線の傾きが減少しなくなるまで(すべ
てのミクロ孔が満たされた状態を示す)まで、以下の式
に従ってミクロ孔容積Vを算出する。 ミクロ孔容積V(cc/g)=10−4×(S
)(t+t)/2
Further, the pore diameter of the micropores can be determined by the MP method (R. SH. Mikhaiet a).
l. , J. et al. Colloid and Interfac
eSci. , 26, 45 (1968)). In this t-plot, for example, 4 ° from the origin, 4 to 4.5 °,
For each t value section of 4.5-5Å, the first, second,
Third: n linear slopes are created. One example is shown in FIG. In this linear slope, the average thickness (t) of the adsorption layer is obtained by the following equation. t (Å) = 10 4 × (adsorption amount (V) / surface area (BE)
T)) From the above equation, the surface area at each linear slope can be determined. For example, the pore surface area having a thickness in the range of 4 to 4.5 ° is a difference between the surface area value obtained from the first slope and the surface area value obtained from the second slope. Until the inclination of the straight line of the linear slope does not decrease (indicating a state in which all the micropores are filled), the micropore volume V is calculated according to the following equation. Micropore volume V (cc / g) = 10 −4 × (S 1
S 2 ) (t 1 + t 2 ) / 2

【0025】各t値区間について、得られた細孔容積の
差ΔV=V−Vn−1を平均細孔直径r(=(t
n−1)/2)の差Δr(=r−rn−1)で割っ
たものを、平均細孔直径rに対してプロットすることに
より、ミクロ孔の分布を得ることができる。一例を図2
に示す。
For each t-value interval, the obtained difference in pore volume ΔV = V n −V n−1 is calculated as the average pore diameter r (= (t n +
The divided by t n-1) / 2 difference) Δr (= r n -r n -1), by plotting against mean pore diameter r, it is possible to obtain a distribution of the micropore. Figure 2 for an example
Shown in

【0026】本メソ多孔体においては、ミクロ孔容積
が、0.01(ml/g)以上0.3(ml/g)以下
であることが好ましい。ミクロ孔の特性が発現しやすい
からである。また、より好ましくは、0.05(ml/
g)以上0.3(ml/g)以下であり、さらに好まし
くは、0.1(ml/g)以上0.3(ml/g)以下
である。また、ミクロ孔容積が全細孔容積の10%以上
であることが好ましい。かかる孔容積率を有することに
より、ミクロ孔の特性が発現しやすいからである。ま
た、より好ましくは、20%以上50%以下であり、さ
らに好ましくは、30%以上50%以下である。
In the present mesoporous material, the micropore volume is preferably 0.01 (ml / g) or more and 0.3 (ml / g) or less. This is because the characteristics of the micropores are easily developed. Further, more preferably, 0.05 (ml /
g) or more and 0.3 (ml / g) or less, more preferably 0.1 (ml / g) or more and 0.3 (ml / g) or less. The micropore volume is preferably 10% or more of the total pore volume. This is because having such a pore volume ratio makes it easy to exhibit the characteristics of the micropores. Further, it is more preferably 20% or more and 50% or less, and further preferably 30% or more and 50% or less.

【0027】(細孔壁の厚さ)本メソ多孔体は、細孔壁
の厚さが2nm以上であることが好ましい。細孔壁の強
度、耐熱性、耐水熱性を確保する必要があるからであ
り、また、ミクロ孔の容積を確保することができるから
である。ある程度の強度やミクロ孔容積があることによ
り、ミクロ孔による吸着分離特性や触媒特性が良好に発
揮される。より好ましくは、3nm以上であり、さら
に、好ましくは、4nm以上であり、最も好ましくは5
nm以上である。なお、細孔壁厚は、X線回折によって
求めた格子定数a(a=d100×2/1.73
2)から中心細孔直径を差し引くことにより求めること
ができる。
(Thickness of Pore Wall) In the present mesoporous body, the thickness of the pore wall is preferably 2 nm or more. This is because it is necessary to ensure the strength, heat resistance and hydrothermal resistance of the pore wall, and it is possible to secure the volume of the micropore. The presence of a certain degree of strength and micropore volume allows the micropores to exhibit good adsorption / separation properties and catalytic properties. More preferably, it is 3 nm or more, further preferably, 4 nm or more, and most preferably 5 nm or more.
nm or more. The pore wall thickness is determined by the lattice constant a 0 (a 0 = d 100 × 2 / 1.73) determined by X-ray diffraction.
It can be determined by subtracting the center pore diameter from 2).

【0028】本発明の多孔体の形態としては、粉末、顆
粒、支持膜、自立膜、透明膜、配向膜、球状、繊維状、
基板上のバーニング、μmサイズの明瞭な形態をもつ粒
子などを挙げることができる。好ましい形態は、粉末で
ある。
Examples of the form of the porous body of the present invention include powders, granules, support membranes, free-standing membranes, transparent membranes, alignment membranes, spherical, fibrous,
Burning on the substrate, particles having a clear morphology of μm size, and the like can be given. The preferred form is a powder.

【0029】(多孔体の製造方法)本発明の多孔体は、
好ましくは、以下の製造方法によって得ることができ
る。本発明の多孔体は、基本的には、メソ多孔体を構成
する骨格成分を、細孔構造を得るためのテンプレート
(鋳型)として界面活性剤を用いて、縮重合させ、その
後、界面活性剤を除去することによって得られる。
(Method for Producing Porous Body) The porous body of the present invention
Preferably, it can be obtained by the following production method. Basically, the porous body of the present invention is obtained by subjecting a skeletal component constituting the mesoporous body to polycondensation using a surfactant as a template (template) for obtaining a pore structure. Are obtained.

【0030】(骨格成分)無機系高分子主鎖を縮重合に
より形成する無機系骨格成分としては、アルコキシシラ
ン、ケイ酸ソーダ、あるいはシリカを用いることができ
る。アルコキシシランとしては、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランを
用いることができる。これらの骨格成分は、シリケート
骨格を形成する。また、メチルトリメトキシシラン、エ
チルトリメトキシシラン等の低級アルキル基を備えたア
ルキルアルコキシシラン、他の有機基あるいは官能基を
備えたアルコキシシラン等も用いることができる。有機
基としては、他にフェニル基等を挙げることができる。
官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、チオール
基等を挙げることができる。これらの有機基あるいは官
能基含有アルコキシシランを用いれば、その有機基や官
能基がシリケート基本骨格中に導入される。これらのア
ルコキシシラン等は、1種類あるいは2種類以上を組み
合わせて使用することができる。
(Skeleton component) As the inorganic skeleton component forming the inorganic polymer main chain by condensation polymerization, alkoxysilane, sodium silicate or silica can be used. As the alkoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane can be used. These skeletal components form a silicate skeleton. Further, an alkylalkoxysilane having a lower alkyl group such as methyltrimethoxysilane and ethyltrimethoxysilane, an alkoxysilane having another organic group or a functional group, or the like can also be used. Other examples of the organic group include a phenyl group.
Examples of the functional group include an amino group, a carboxyl group, and a thiol group. When these organic groups or functional group-containing alkoxysilanes are used, the organic groups or functional groups are introduced into the silicate basic skeleton. These alkoxysilanes and the like can be used alone or in combination of two or more.

【0031】ケイ酸ソーダ、シリカ、あるいはアルコキ
シシランの他に、他の元素を含む化合物も無機系骨格成
分とすることができる。例えば、Al源として擬ベーマ
イト、アルミン酸ソーダ、硫酸アルミニウムあるいはジ
アルコキシアルミノトリアルコキシシランを添加するこ
とによって、SiO−Alからなる基本骨格の
メソ多孔体が合成され得る。また、SiをTi、Zr、
Ta、Nb、Sn、Hf等の金属に置き換えた酸化化合
物も使用することができる。これにより、種々の金属
(Mn+;nは金属の電荷)をシリケート骨格内に含む
メタロシリケート系メソ多孔体(SiO−M
n/2)を得ることができる。例えば、Ti(OC
等のチタネート化合物、硫酸バナジル(VOS
)、ホウ酸(HBO)または塩化マンガン(M
nCl)をアルコキシシランに加えて共縮合反応を行
うことによって、それぞれTi、V、BまたはMnを導
入したメタロシリケート系メソ多孔体を得ることができ
る。
In addition to sodium silicate, silica or alkoxysilane, compounds containing other elements can be used as the inorganic skeleton component. For example, by adding pseudoboehmite, sodium aluminate, aluminum sulfate, or dialkoxyaluminotrialkoxysilane as an Al source, a mesoporous body having a basic skeleton composed of SiO 2 —Al 2 O 3 can be synthesized. Further, Si is replaced with Ti, Zr,
Oxidized compounds replaced with metals such as Ta, Nb, Sn, Hf can also be used. Thus, a metallosilicate-based mesoporous material (SiO 2 -M) containing various metals (M n + ; n is a charge of the metal) in the silicate skeleton.
On / 2 ) can be obtained. For example, Ti (OC 2
H 5) titanate compounds such as 4, vanadyl sulfate (VOS
O 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ) or manganese chloride (M
By adding nCl 2 ) to the alkoxysilane and performing a co-condensation reaction, a metallosilicate-based mesoporous material into which Ti, V, B or Mn has been introduced can be obtained.

【0032】また、無機/有機複合系骨格を縮重合によ
り形成する無機/有機複合系の骨格成分として、以下の
有機金属化合物を用いることができる。この有機金属化
合物に含まれる有機基は、メソ多孔体の基本骨格中に有
機基を導入することができる。この金属化合物は、2以
上の金属原子と結合する有機基を有し、この有機基と結
合する2以上の金属原子にはそれぞれ1以上のアルコキ
シル基あるいはハロゲン基を有する有機金属化合物を用
いる。すなわち、この有機金属化合物において、有機基
は、1又は2以上の炭素原子を有し、当該炭素原子が、
2以上の金属原子と結合している。
Further, the following organometallic compounds can be used as the skeleton component of the inorganic / organic composite system which forms the inorganic / organic composite system skeleton by condensation polymerization. The organic group contained in the organometallic compound can introduce an organic group into the basic skeleton of the mesoporous body. The metal compound has an organic group bonded to two or more metal atoms, and an organic metal compound having one or more alkoxyl groups or halogen groups for each of the two or more metal atoms bonded to the organic group is used. That is, in this organometallic compound, the organic group has one or more carbon atoms, and the carbon atom is
It is bonded to two or more metal atoms.

【0033】金属原子としては、特に限定しないが、ケ
イ素、アルミニウム、ジルコニウム、タンタル、ニオ
ブ、スズ、ハフニウム、マグネシウム、モリブデン、コ
バルト、ニッケル、ガリウム、ベリリウム、イットリウ
ム、ランタン、鉛、バナジウム等を挙げることができ
る。本発明で用いる有機金属化合物としては、各種金属
原子を1種でも、あるいは2種以上を組み合わせて用い
ることができる。
Examples of the metal atom include, but are not limited to, silicon, aluminum, zirconium, tantalum, niobium, tin, hafnium, magnesium, molybdenum, cobalt, nickel, gallium, beryllium, yttrium, lanthanum, lead, and vanadium. Can be. As the organometallic compound used in the present invention, various kinds of metal atoms can be used alone or in combination of two or more kinds.

【0034】この有機金属化合物における有機基は、1
又は2以上の炭素原子を有し、当該炭素原子において金
属原子との結合部位を2以上備えている。有機基中の1
つの炭素原子において、金属原子との結合部位を2以上
備える場合もあり、異なる2以上の炭素原子において、
それぞれ金属原子との結合部位を備える場合もある。有
機基については、2以上の金属原子と結合している以外
には、特に限定しない。アルキル鎖、アルケニル鎖、ビ
ニル鎖、アルキニル鎖、シクロアルキル鎖、ベンゼン
環、ベンゼン環を含む炭化水素等の各種炭化水素の他、
各種、水酸基、カルボキシル基、チオール基等の有機官
能基と1又は2以上の炭素原子を備えた化合物に由来す
る有機基等、各種使用することができる。具体的には、
メチレン基(−CHCH−)等のアルキル鎖やフェ
ニレン基(−C−)がある。
The organic group in this organometallic compound is 1
Or it has two or more carbon atoms, and has two or more bonding sites with a metal atom in the carbon atom. 1 in organic group
One carbon atom may have two or more bonding sites with a metal atom. In two or more different carbon atoms,
Each may have a bonding site with a metal atom. The organic group is not particularly limited except that it is bonded to two or more metal atoms. In addition to various hydrocarbons such as alkyl chains, alkenyl chains, vinyl chains, alkynyl chains, cycloalkyl chains, benzene rings, and hydrocarbons containing benzene rings,
Various kinds of organic groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and a thiol group, and an organic group derived from a compound having one or more carbon atoms can be used. In particular,
Methylene group (-CH 2 CH 2 -) alkyl chain or a phenylene group such as (-C 6 H 4 -) is.

【0035】さらに、本有機金属化合物には、有機基が
結合する各金属原子に、1以上のアルコキシル基あるい
はハロゲン基を備える。アルコキシル基を構成する炭化
水素基は、鎖式、環式、あるいは脂環式の炭化水素基で
ある。好ましくは、アルキル基であり、より好ましく
は、炭素数1〜5の鎖状アルキル基である。また、ハロ
ゲン基としては、各種ハロゲン原子、塩素、臭素、フッ
素、ヨウ素等を用いることができる。アルコキシル基あ
るいはハロゲン基は、有機基が結合する各金属原子に、
1以上備えていればよく、それ以上のアルコキシル基あ
るいはハロゲン基を備えていてもよい。このような有機
金属化合物としては、具体的には、有機基の両端側に金
属アルコキシル基や金属ハロゲン基を備えた有機金属化
合物を挙げることができる。例えば、(CHO)
i−CH−CH−Si(OCHがある。−C
−CHの部分を−C−の様な他の有機基で
置き換えた(CHO)Si−C−Si(OC
も使用することができる。また、SiをAl,
Ti,Zr,Ta,Nb,Sn,Hf等の他の金属に置
き換えた化合物も使用することができる。また、このメ
トキシル基をハロゲン基で置き換えた化合物も使用する
ことができる。なお、アルコキシル基及びハロゲン基
は、縮重合反応における加水分解基である。
Further, the present organometallic compound has one or more alkoxyl groups or halogen groups at each metal atom to which the organic group is bonded. The hydrocarbon group constituting the alkoxyl group is a chain, cyclic or alicyclic hydrocarbon group. Preferably, it is an alkyl group, and more preferably, it is a chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. As the halogen group, various halogen atoms, chlorine, bromine, fluorine, iodine and the like can be used. An alkoxyl group or a halogen group is attached to each metal atom to which an organic group is bonded.
It may have at least one, and may have more alkoxyl groups or halogen groups. Specific examples of such an organometallic compound include an organometallic compound having a metal alkoxyl group or a metal halogen group at both ends of an organic group. For example, (CH 3 O) 3 S
i-CH 2 -CH 2 -Si ( OCH 3) 3 is. -C
(CH 3 O) 3 Si—C 6 H 4 —Si (OC (H 2 —CH 2 ) was replaced by another organic group such as —C 6 H 4 —.
H 3 ) 3 can also be used. In addition, Si is Al,
Compounds replaced with other metals such as Ti, Zr, Ta, Nb, Sn, and Hf can also be used. Further, a compound in which the methoxyl group is replaced with a halogen group can also be used. Here, the alkoxyl group and the halogen group are hydrolyzable groups in the condensation polymerization reaction.

【0036】なお、この有機金属化合物には、金属原
子、有機基の他に、さらに、他の原子や有機あるいは無
機官能基を含めることができる。当該他の原子や官能基
については特に限定しない。窒素、イオウ、各種ハロゲ
ン等の原子があるいはこれらの原子を含む官能基が含ま
れていてもよい。このように、有機金属化合物として
は、上述の各種有機基及び各種金属原子を、様々に組み
合わせたものを得ることができる。有機金属化合物は、
1種類でも、あるいは2種類以上を組み合わせて用いる
ことができる。また、この有機金属化合物のみを骨格成
分としてもよいし、アルコキシシラン等の他の骨格成分
とこの有機金属化合物とを骨格成分としてもよい。
The organometallic compound may contain, in addition to metal atoms and organic groups, other atoms and organic or inorganic functional groups. The other atoms and functional groups are not particularly limited. An atom such as nitrogen, sulfur, various halogens, or a functional group containing these atoms may be contained. Thus, as the organometallic compound, various combinations of the above-described various organic groups and various metal atoms can be obtained. The organometallic compound is
One type or a combination of two or more types can be used. Further, only this organic metal compound may be used as a skeleton component, or another skeleton component such as alkoxysilane and this organic metal compound may be used as a skeleton component.

【0037】(テンプレート)テンプレートとなる界面
活性剤としては、非イオン性界面活性剤を用いることが
できる。非イオン性界面活性剤であれば、特に限定しな
いが、例えば、疎水性部分として炭化水素鎖を有し、親
水性部分としてポリエチレンオキサイドを有するポリエ
チレンオキサイド系非イオン性界面活性剤を使用するこ
とができる。かかる界面活性剤として、C16
33(OCHCH)OH(以下、このような構造を
16EOと略して記載する。)、C12EO、C
16EO10、C16EO20、C18EO10、C
16EO20、C1835EO10、C12
23、C16EO10等を挙げることができる。
(Template) As a surfactant serving as a template, a nonionic surfactant can be used. It is not particularly limited as long as it is a nonionic surfactant.For example, it is possible to use a polyethylene oxide nonionic surfactant having a hydrocarbon chain as a hydrophobic portion and polyethylene oxide as a hydrophilic portion. it can. As such a surfactant, C 16 H
33 (OCH 2 CH 2 ) OH (hereinafter, such a structure is abbreviated as C 16 EO 2 ), C 12 EO 4 , C
16 EO 10 , C 16 EO 20 , C 18 EO 10 , C
16 EO 20 , C 18 H 35 EO 10 , C 12 E
O 23 and C 16 EO 10 can be exemplified.

【0038】また、疎水性部分として、オレイン酸、ラ
ウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸を有
する各種ソルビタン脂肪酸エステル等がある。具体的に
は、CHC(CH)CHC(CH
(OCHCH)xOH(xは平均10である)Tr
itonX−100(アルドリッチ)、ポリエチレンオ
キサイド(20)ソルビタンモノラウリレート(Twe
en20、アルドリッチ)や、ポリエチレンオキサイド
(20)ソルビタンモノパルミテート(Tween4
0)、ポリエチレンオキサイド(20)ソルビタンモノ
ステアレート、ポリエチレンオキサイド(20)ソルビ
タンモノオリエート(Tween60)や、ソルビタン
モノパルミテート(Span40)等がある。ポリエチ
レンオキサイド系非イオン系界面活性剤は1種類でも2
種類以上を組み合わせても使用できる。
As the hydrophobic portion, there are various sorbitan fatty acid esters having a fatty acid such as oleic acid, lauric acid, stearic acid and palmitic acid. Specifically, CH 3 C (CH 3 ) CH 2 C (CH 3 ) 2 C 6 H 4
(OCH 2 CH 2 ) xOH (x is an average of 10) Tr
itonX-100 (Aldrich), polyethylene oxide (20) sorbitan monolaurate (Twe
en20, Aldrich) and polyethylene oxide (20) sorbitan monopalmitate (Tween4
0), polyethylene oxide (20) sorbitan monostearate, polyethylene oxide (20) sorbitan monooliate (Tween 60), sorbitan monopalmitate (Span 40) and the like. Polyethylene oxide-based nonionic surfactants can be 2
A combination of more than one type can also be used.

【0039】また、3つのポリアルキレンオキサイド鎖
を有するトリブロックコポリマーも使用することができ
る。特に、ポリエチレンオキサイド鎖−ポリプロピレン
オキサイド鎖−ポリエチレンオキサイド鎖を有するトリ
ブロックコポリマーを使用することができる。この界面
活性剤は、中央にポリプロピレンオキサイド鎖を有し、
その両側にポリエチレンオキサイド鎖を有して両端末に
水酸基を有する構造となっている。このトリブロックコ
ポリマーの基本構造を(EO)x(PO)y(EO)x
として表す。x,yは特に限定しない。例えば、x=5
〜110、y=15〜70の範囲で構成されるトリブロ
ックコポリマーを挙げることができる。好ましくは、x
=15〜20、y=50〜60のトリブロックコポリマ
ーである。なお、15、19、18、19、20から選
択されるいずれかのX値と、y=50〜60に含まれる
いずれかの整数であるy値、とを組み合わせて得られる
(EO)x(PO)y(EO)xが好ましいトリブロッ
クコポリマーである。また、ブロックを逆配列した、ポ
リプロピレンオキサイド鎖−ポリエチレンオキサイド鎖
−ポリプロピレンオキサイド鎖を有するトリブロックコ
ポリマー((PO)x(EO)y(PO)x)も同様に
使用することができる。このコポリマーについても、特
に、x,yを限定しないが、x=5〜110、y=15
〜70の範囲が好ましく、より好ましくは、x=15〜
20、y=50〜60のトリブロックコポリマーであ
る。
Further, a triblock copolymer having three polyalkylene oxide chains can also be used. In particular, a triblock copolymer having a polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain can be used. This surfactant has a polypropylene oxide chain in the center,
It has a structure having polyethylene oxide chains on both sides and hydroxyl groups on both ends. The basic structure of this triblock copolymer is represented by (EO) x (PO) y (EO) x
Expressed as x and y are not particularly limited. For example, x = 5
To 110, y = 15 to 70. Preferably, x
= 15-20, y = 50-60. Note that (EO) x () is obtained by combining any X value selected from 15, 19, 18, 19, and 20 and a y value that is any integer included in y = 50 to 60. PO) y (EO) x is the preferred triblock copolymer. Further, a triblock copolymer ((PO) x (EO) y (PO) x) having a polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain in which blocks are reversely arranged can also be used. Also for this copolymer, x and y are not particularly limited, but x = 5-110, y = 15
~ 70, more preferably x = 15 ~
20, y = 50-60.

【0040】トリブロックコポリマーとしては、具体的
には、EOPO70EO、EO13PO30EO
13、EO20PO30EO20、EO26PO39
26、EO17PO56EO17、EO17PO58
EO17、EO20PO70EO20、EO80PO
30EO80、EO106PO70EO106、EO
100PO39EO100、EO19PO33
19、EO26PO39EO26等を利用できる。好
ましくは、EO17PO56EO17、EO17PO
58EO17等である。これらのトリブロックコポリマ
ーはBASF社等から商業的に入手可能であり、また、
小規模製造レベルで所望のx値とy値を有するトリブロ
ックコポリマーを得ることができる。トリブロックコポ
リマーは1種あるいは2種以上を組み合わせて用いるこ
とができる。
As the triblock copolymer, specifically, EO 5 PO 70 EO 5 , EO 13 PO 30 EO
13, EO 20 PO 30 EO 20 , EO 26 PO 39 E
O 26 , EO 17 PO 56 EO 17 , EO 17 PO 58
EO 17 , EO 20 PO 70 EO 20 , EO 80 PO
30 EO 80 , EO 106 PO 70 EO 106 , EO
100 PO 39 EO 100 , EO 19 PO 33 E
O 19 , EO 26 PO 39 EO 26 and the like can be used. Preferably, EO 17 PO 56 EO 17 , EO 17 PO
58 EO 17 and the like. These triblock copolymers are commercially available from BASF and others, and
Triblock copolymers with the desired x and y values can be obtained on a small scale production level. The triblock copolymer can be used alone or in combination of two or more.

【0041】また、エチレンジアミンの2個の窒素原子
にそれぞれ2本のポリエチレンオキサイド鎖−ポリプロ
ピレンオキサイド鎖が結合されているスターダイブロッ
クコポリマーも使用できる。例えば、(EO113PO
22NCHCHN(PO22EO113
(EOPO18NCHCHN(PO18EO
、(PO19EO16NCHCHN(E
16PO19等を挙げることができる。スターダ
イブロックコポリマーは1種あるいは2種以上を組み合
わせて使用することができる。
Further, a star diblock copolymer in which two polyethylene oxide chains-polypropylene oxide chains are respectively bonded to two nitrogen atoms of ethylenediamine can also be used. For example, (EO 113 PO
22 ) 2 NCH 2 CH 2 N (PO 22 EO 113 ) 2 ,
(EO 3 PO 18 ) 2 NCH 2 CH 2 N (PO 18 EO
3 ) 2 , (PO 19 EO 16 ) 2 NCH 2 CH 2 N (E
O 16 PO 19 ) 2 and the like. The star diblock copolymer can be used alone or in combination of two or more.

【0042】また、1級アルキルアミン等も、非イオン
性界面活性剤として使用できる。なお、用いる界面活性
剤の種類により、具体的には、界面活性剤のアルキル鎖
を始めとする疎水性部分の長さ等により、得られる細孔
径を制御することができる。
Also, primary alkylamines and the like can be used as the nonionic surfactant. The pore size obtained can be controlled by the type of the surfactant used, specifically, by the length of the hydrophobic portion such as the alkyl chain of the surfactant.

【0043】(縮重合)次に、これらの骨格成分と界面
活性剤とを含む反応系(液体)からメソ多孔体を得る。
縮重合反応における溶媒は、水、有機溶媒、水と有機溶
媒の混合溶媒等を使用することができるが、水を用いる
ことが好ましい。また、縮重合反応の反応系は、アルカ
リ性、中性、酸性を特に限定はしないが、酸性であるこ
とが好ましい。具体的には、pH1以下であることが好
ましい。例えば、塩酸、ホウ酸、臭素酸、フッ素酸、ヨ
ウ素酸、硝酸、硫酸、リン酸等を用いることができる。
本発明においては、酸は1種類あるいは2種類以上を組
み合わせて使用することができる。本発明において使用
する酸は、好ましくは塩酸、硫酸である。塩酸を使用し
てpH0.5以下とすることが特に好ましい。
(Polycondensation) Next, a mesoporous material is obtained from a reaction system (liquid) containing these skeleton components and a surfactant.
As the solvent in the polycondensation reaction, water, an organic solvent, a mixed solvent of water and an organic solvent, or the like can be used, but water is preferably used. The reaction system of the polycondensation reaction is not particularly limited to alkaline, neutral or acidic, but is preferably acidic. Specifically, the pH is preferably 1 or less. For example, hydrochloric acid, boric acid, bromic acid, fluoric acid, iodic acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and the like can be used.
In the present invention, the acid can be used alone or in combination of two or more. The acid used in the present invention is preferably hydrochloric acid or sulfuric acid. It is particularly preferable to use hydrochloric acid to adjust the pH to 0.5 or less.

【0044】本発明の多孔体を得るには、界面活性剤を
低濃度とすることが好ましい。好ましくは、反応系に使
用する全溶媒量に対して、29.67g/l未満の範囲
である。29.67g/l以上ではミクロ孔を形成しな
いからである。また、7g/l以上であることが好まし
い。7g/l未満ではミセルを形成にしくいからであ
り、好ましくはその上限濃度は、29g/l以下であ
り、さらに好ましくは、25g/l以下であり、より好
ましくは20g/l以下である。また、下限の濃度は、
10g/l以上が好ましく、より好ましくは12g/l
以上である。なお、約15g/lが好ましい。また、界
面活性剤1gに対して、骨格成分が0.012モル以上
であることが好ましい。
In order to obtain the porous body of the present invention, it is preferable that the concentration of the surfactant is low. Preferably, it is less than 29.67 g / l based on the total amount of the solvent used in the reaction system. This is because micropores are not formed at 29.67 g / l or more. Further, it is preferably at least 7 g / l. If the amount is less than 7 g / l, it is difficult to form micelles, and the upper limit concentration is preferably 29 g / l or less, more preferably 25 g / l or less, and even more preferably 20 g / l or less. The lower limit concentration is
10 g / l or more is preferable, and 12 g / l is more preferable.
That is all. In addition, about 15 g / l is preferable. Further, the skeleton component is preferably at least 0.012 mol per 1 g of the surfactant.

【0045】各反応系成分を混合するには、特に限定し
ないが、界面活性剤を溶媒と混合し、同時に、あるい
は、引き続いて酸を添加して好ましい酸性雰囲気とし、
骨格成分を添加することが好ましい。界面活性剤や酸等
を添加する混合系の温度や時間は、界面活性剤が均一に
溶解する溶液が得られればよく、特に限定しないが、0
℃以上100℃以下であることが好ましい。
The mixing of each reaction system component is not particularly limited, but a surfactant is mixed with a solvent, and simultaneously or subsequently, an acid is added to form a preferable acidic atmosphere.
It is preferred to add a skeletal component. The temperature and time of the mixed system in which the surfactant and the acid are added are not particularly limited as long as a solution in which the surfactant is uniformly dissolved can be obtained.
It is preferable that the temperature is not lower than 100 ° C and not higher than 100 ° C.

【0046】界面活性剤と骨格成分とが縮重合可能な状
況、例えば、酸性雰囲気下で存在すれば、縮重合反応が
開始する。骨格成分は一度に添加してもよいし、攪拌し
つつ少しずつ添加してもよい。骨格成分を添加する際の
温度は、特に限定しないが、35℃以上80℃以下であ
ることが好ましく、40℃以上45℃以下がより好まし
い。また、添加にかける時間も特に限定しないが、1分
以上であることが好ましい。
If the surfactant and the skeletal component can be polycondensed, for example, if they are present in an acidic atmosphere, the polycondensation reaction starts. The skeleton component may be added all at once, or may be added little by little while stirring. The temperature at which the skeletal component is added is not particularly limited, but is preferably 35 ° C or more and 80 ° C or less, and more preferably 40 ° C or more and 45 ° C or less. The time required for addition is not particularly limited, but is preferably 1 minute or more.

【0047】反応系においては、各構成成分のモル比、
すなわち、骨格成分:界面活性剤:塩酸:溶媒のモル比
は、0.042〜0.175:0.00073〜0.0
030:1:27.79であることが好ましい。この場
合、溶媒が水であることがより好ましい。また、骨格成
分:界面活性剤のモル比(骨格成分/界面活性剤)は、
60以上とすることが好ましい。より好ましくは90以
上であり、さらに好ましくは120以上である。本モル
比が増大することにより、細孔径を小さくすることがで
き、細孔壁厚を厚くすることができる。同時に、細孔容
積も小さくすることができる。また、本モル比を大きく
することにより(細孔壁厚を厚くすることにより)、ミ
クロ孔容積を増大させることができる。さらに、本モル
比の増大により、細孔容積が減少しミクロ孔容積が増加
することから、細孔容積に対するミクロ孔容積の割合
(%)を増大させることができる。なお、本モル比を大
きくするという場合、界面活性剤の使用量を低減するこ
と、および/または、骨格成分の使用量を増加させるこ
とによる。界面活性剤が一定濃度以下であれば、具体的
には、29.67g/l未満、より好ましくは、15g
/l以下であれば、骨格成分の使用量を増加することに
より、効果的にミクロ孔容積を増大させる等の効果を得
ることができる。骨格成分の使用量は好ましくは、界面
活性剤1gに対して0.012モル以上である。
In the reaction system, the molar ratio of each component,
That is, the molar ratio of the skeleton component: the surfactant: the hydrochloric acid: the solvent is 0.042 to 0.175: 0.00073 to 0.0.
030: 1: 27.79. In this case, the solvent is more preferably water. The molar ratio of the skeleton component: surfactant (skeleton component / surfactant) is
It is preferably 60 or more. It is more preferably 90 or more, and further preferably 120 or more. By increasing the molar ratio, the pore diameter can be reduced, and the pore wall thickness can be increased. At the same time, the pore volume can be reduced. Also, by increasing the molar ratio (by increasing the pore wall thickness), the micropore volume can be increased. Furthermore, since the pore volume decreases and the micropore volume increases with an increase in the molar ratio, the ratio (%) of the micropore volume to the pore volume can be increased. When the molar ratio is increased, the amount of the surfactant is reduced and / or the amount of the skeleton component is increased. When the concentration of the surfactant is not more than a certain concentration, specifically, less than 29.67 g / l, more preferably 15 g / l
If it is / l or less, an effect such as effectively increasing the micropore volume can be obtained by increasing the use amount of the skeleton component. The amount of the skeleton component used is preferably 0.012 mol or more per 1 g of the surfactant.

【0048】縮重合反応温度は、使用する界面活性剤や
骨格成分の種類や濃度によっても異なるが、通常は、0
℃以上100℃以下の範囲で行われる。好ましくは、3
5℃以上80℃以下である。特に、トリブロックコポリ
マーを界面活性剤として用いる場合には、40℃以上4
5℃以下が好ましい。温度が低い方が生成物の構造の規
則性が高くなる傾向がある。また、温度の低い方が、細
孔径が小さくなり細孔壁厚が厚くなる傾向がある。縮重
合時間は、反応系の構成成分によって異なるが、通常
は、8時間〜24時間の範囲である。また、反応は、静
置状態あるいは攪拌状態、攪拌状態と静置状態とを組み
合わせて行ってもよい。また、反応状態によって、温度
条件を変えることもできる。
The polycondensation reaction temperature varies depending on the type and concentration of the surfactant and the skeletal component to be used.
It is performed in a range of not less than 100 ° C. and not more than 100 ° C. Preferably, 3
5 ° C. or more and 80 ° C. or less. In particular, when a triblock copolymer is used as a surfactant, the temperature is 40 ° C. or higher.
5 ° C. or lower is preferred. The lower the temperature, the higher the regularity of the product structure tends to be. Also, the lower the temperature, the smaller the pore diameter tends to be and the larger the pore wall thickness tends to be. The condensation polymerization time varies depending on the components of the reaction system, but is usually in the range of 8 hours to 24 hours. Further, the reaction may be performed in a standing state or a stirring state, or a combination of the stirring state and the standing state. Further, the temperature condition can be changed depending on the reaction state.

【0049】なお、本多孔体の細孔径は、界面活性剤に
加え疎水的な化合物、例えばトリメチルベンゼンやトリ
イソプロピルベンゼンなどを添加することにより制御す
ることができる。
The pore diameter of the porous body can be controlled by adding a hydrophobic compound such as trimethylbenzene or triisopropylbenzene in addition to the surfactant.

【0050】(水熱処理)縮重合反応の後、必要あれば
水熱処理を行う。多孔体前駆体(即ち界面活性剤が細孔
内に充填されたままのもの)から界面活性剤を取り除く
処理を行う前に、以下のように水熱処理する。すなわ
ち、多孔体前駆体を縮重合反応において使用したのと同
様の界面活性剤を含む水溶液(典型的には縮重合反応時
と同等かそれ以下の界面活性剤濃度とする)中に分散さ
せ、当該前駆体を50℃以上200℃以下の範囲内で水
熱処理する。具体的には、反応液をそのままあるいは希
釈して加熱する。加熱温度は、好ましくは60℃以上1
00℃以下であり、より好ましくは70℃以上80℃以
下である。また、このときのpHはややアルカリ性がよ
く、好ましくは8以上8.5以下である。適宜、塩酸ま
たは水酸化ナトリウムで調整すればよい。この処理時間
は特に制限するものではないが、1時間以上が好まし
く、3時間〜8時間がさらに好ましい。それ以上、長時
間継続して行ってもよいが、あまり長時間行っても効果
に顕著な差はみられなくなる。なお、水熱処理は処理液
を攪拌しつつ行うのが好ましい。この水熱処理後、前駆
体を濾過、乾燥し、余剰の処理液を取り去る。なお、前
駆体を上記水溶液中に分散後、水熱処理を開始する前に
予め室温で数時間攪拌処理を行ってもよい。これによ
り、上記水熱処理に基づく以下の効果をより高めること
ができる。
(Hydrothermal treatment) After the polycondensation reaction, if necessary, a hydrothermal treatment is carried out. Before performing the treatment for removing the surfactant from the porous precursor (that is, the one in which the surfactant is still filled in the pores), a hydrothermal treatment is performed as follows. That is, the porous precursor is dispersed in an aqueous solution containing the same surfactant as used in the polycondensation reaction (typically, a surfactant concentration equal to or lower than that in the polycondensation reaction), The precursor is subjected to hydrothermal treatment within a range of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less. Specifically, the reaction solution is heated as it is or after dilution. The heating temperature is preferably 60 ° C. or higher and 1
The temperature is not higher than 00 ° C, more preferably not lower than 70 ° C and not higher than 80 ° C. The pH at this time is slightly alkaline, and is preferably 8 or more and 8.5 or less. It may be adjusted appropriately with hydrochloric acid or sodium hydroxide. The processing time is not particularly limited, but is preferably 1 hour or more, and more preferably 3 hours to 8 hours. Further, the treatment may be continued for a long time, but if the treatment is carried out for a too long time, a remarkable difference in the effect is not observed. Note that the hydrothermal treatment is preferably performed while stirring the treatment liquid. After this hydrothermal treatment, the precursor is filtered and dried, and an excess treatment liquid is removed. After the precursor is dispersed in the aqueous solution, a stirring treatment may be performed at room temperature for several hours before starting the hydrothermal treatment. Thereby, the following effects based on the hydrothermal treatment can be further enhanced.

【0051】以上のように水熱処理を施す結果、界面活
性剤除去後の多孔体の強度および構造規則性を向上させ
ることができる。このため、上記水熱処理を施さないも
のと比較して、細孔安定性および構造規則性即ち細孔分
布の均一性に優れたメソ多孔体を提供することができ
る。従って、例えば、ヘキサゴナル構造の多孔体前駆体
を本水熱処理に供することによって、メソ多孔体(最終
生成物)における細孔のサイズを、細孔直径分布曲線に
おける最大ピークを示す細孔直径の±40%の範囲に全
細孔容積の60%以上が含まれる程度に容易に均一化さ
せることができる。
As a result of the hydrothermal treatment as described above, the strength and structural regularity of the porous body after the removal of the surfactant can be improved. For this reason, a mesoporous body having excellent pore stability and structural regularity, that is, excellent uniformity of pore distribution, can be provided as compared with those not subjected to the hydrothermal treatment. Therefore, for example, by subjecting a porous precursor having a hexagonal structure to the present hydrothermal treatment, the size of the pores in the mesoporous body (final product) can be determined by the ± It can be easily uniformized to the extent that 60% or more of the total pore volume is included in the range of 40%.

【0052】(界面活性剤の除去)縮重合反応後、ある
いは水熱処理後、生成した沈殿あるいはゲルを濾過し、
必要であれば洗浄を行った後に乾燥することにより固形
生成物が得られる。次いで、この固形生成物から界面活
性剤を除去する。これら固化した生成物からの界面活性
剤の除去は、焼成による方法と水やアルコール等の溶媒
で処理する方法がある。焼成による方法では、300℃
から1000℃の範囲で、好ましくは400以上700
℃以下の範囲に加熱する。加熱時間は30分以上あれば
よいが、完全に有機成分を除去するには1時間以上加熱
するのが好ましい。雰囲気は空気を流通させればよい
が、多量の燃焼ガスが発生するため、燃焼初期は窒素等
の不活性ガスを流通してもよい。
(Removal of Surfactant) After the polycondensation reaction or after the hydrothermal treatment, the formed precipitate or gel is filtered,
If necessary, a solid product is obtained by washing and drying. The surfactant is then removed from the solid product. The removal of the surfactant from these solidified products includes a method of baking and a method of treating with a solvent such as water or alcohol. 300 ° C in the firing method
To 1000 ° C., preferably 400 to 700
Heat to below ℃. The heating time may be 30 minutes or more, but it is preferable to heat for 1 hour or more to completely remove the organic components. The atmosphere may be air, but a large amount of combustion gas is generated, so that an inert gas such as nitrogen may be circulated at the beginning of combustion.

【0053】溶媒等で処理する方法では、界面活性剤に
対する溶解度の大きい溶媒に固形生成物を分散させ、攪
拌した後に固形分を回収することにより行う。溶媒とし
ては界面活性剤に対する溶解度の大きいもの、例えば、
水、エタノール、メタノール、アセトン等を用いること
ができる。水で処理する場合には、25℃以上80℃以
下の範囲で行うことが好ましい。十分な溶解性を得るた
めに、少量の陽イオン成分を添加してもよい。添加する
陽イオン成分を含む物質としては、塩酸、酢酸、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム等がある。陽イオンの添加濃度
は、0.1〜10モル/lが好ましい。エタノール溶液
に対する固形生成物の分散量は、エタノール溶液100
ccに対し、固形生成物が0.5から50gが好まし
い。分散液の攪拌は25℃〜100℃の温度範囲で行う
のが好ましい。特に、非イオン性の界面活性剤の場合
は、溶媒だけで抽出される場合がある。また、塩酸を添
加した水あるいは水を溶媒に用いることにより、界面活
性剤の抽出が容易になる場合がある。なお、粉砕やふる
い分け、あるいは成型は、界面活性剤を除去する前でも
後でもよい。
The method of treating with a solvent or the like is performed by dispersing a solid product in a solvent having a high solubility for a surfactant and recovering the solid after stirring. As the solvent, those having a high solubility in a surfactant, for example,
Water, ethanol, methanol, acetone and the like can be used. In the case of treating with water, it is preferable to carry out the treatment in a range of 25 ° C. or more and 80 ° C. or less. To obtain sufficient solubility, a small amount of a cation component may be added. Substances containing a cation component to be added include hydrochloric acid, acetic acid, sodium chloride, potassium chloride and the like. The concentration of the cation is preferably 0.1 to 10 mol / l. The amount of the solid product dispersed in the ethanol solution is 100
The solid product is preferably 0.5 to 50 g per cc. The dispersion is preferably stirred at a temperature in the range of 25C to 100C. In particular, in the case of a nonionic surfactant, it may be extracted only with a solvent. In addition, by using water to which hydrochloric acid is added or water as a solvent, extraction of the surfactant may be facilitated in some cases. The pulverization, sieving, or molding may be performed before or after removing the surfactant.

【0054】好ましい縮重合方法としては、骨格成分と
して、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等
の炭素数1〜5のテトラ低級アルコキシシラン、あるい
は、(CHO)Si−CH−CH−Si(OC
、(CHO)Si−C−Si(OC
等を用い、界面活性剤として、(EO)x(P
O)y(EO)xとして表されるトリブロックコポリマ
ー(ただし、x=5〜110、y=15〜70、好まし
くは、x=15〜20、y=50〜60)を29.67
g/l、好ましくは15g/l以下の濃度で、溶媒とし
て水を用いて、塩酸酸性下で縮重合させる。
As a preferred polycondensation method, as a skeleton component, a lower alkoxysilane having 1 to 5 carbon atoms such as tetramethoxysilane or tetraethoxysilane, or (CH 3 O) 3 Si—CH 2 —CH 2 — Si (OC
H 3) 3, (CH 3 O) 3 Si-C 6 H 4 -Si (OC
H 3 ) 3 and the like, and (EO) x (P
O) The triblock copolymer represented as y (EO) x (provided that x = 5-110, y = 15-70, preferably x = 15-20, y = 50-60) is 29.67.
The polycondensation is carried out at a concentration of g / l, preferably 15 g / l or less, using hydrochloric acid under acidic conditions with water.

【0055】このような反応系によれば、X線回折パタ
ーンにおいて1nm以上のd値に相当する回折角度に1
本以上のピークを有し、および/または、中心細孔直径
の±40%の範囲に全細孔容積の60%以上が含まれて
おり、前記細孔間にある細孔壁が多孔質である、メソ多
孔体が得られやすい。また、この多孔体において、中心
細孔直径が4nm〜7nmであるメソ多孔体が得られや
すい。また、ミクロ孔容積が0.05g/l以上0.3
g/l以下(好ましくは、0.2g/l程度)であり、
ミクロ孔径は、0.2nm以上2nm以下(好ましくは
1.6nm程度)のものが得られやすい。
According to such a reaction system, in the X-ray diffraction pattern, a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more corresponds to 1
More than 60 peaks, and / or 60% or more of the total pore volume is included in the range of ± 40% of the central pore diameter, and the pore walls between the pores are porous. A mesoporous body is easily obtained. Further, in this porous body, a mesoporous body having a center pore diameter of 4 nm to 7 nm is easily obtained. In addition, the micropore volume is 0.05 g / l or more and 0.3
g / l or less (preferably, about 0.2 g / l),
Micropore diameters of 0.2 nm or more and 2 nm or less (preferably about 1.6 nm) are easily obtained.

【0056】以上説明したように、本発明では、以下の
実施形態を採ることができる。 (1)X線回折パターンにおいて1nm以上のd値に相
当する回折角度に1本以上のピークを有する多孔体であ
って、細孔径分布曲線における中心細孔直径が2nm以
上であり、この中心細孔直径の±40%の範囲に全細孔
容積の60%以上が含まれており、前記細孔間にある細
孔壁が多孔質である、メソ多孔体。 (2)X線回折パターンにおいて5nm以上のd値に相
当する回折角度に1本以上のピークを有する、前記
(1)記載のメソ多孔体。 (3)細孔壁の孔部容積が0.01ml/g以上0.3
ml/g以下である前記(1)又は(2)記載のメソ多
孔体。 (4)前記細孔壁の孔部の孔径が、0.2nm以上2n
m以下である前記(1)〜(3)のいずれかに記載のメ
ソ多孔体。 (5)前記細孔壁の孔部容積が全細孔容積の10%以上
である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載のメソ多
孔体。 (6)前記細孔壁の厚さが、3nm以上である前記
(1)〜(3)のいずれかに記載のメソ多孔体。 (7)(EO)x(PO)y(EO)xとして表される
トリブロックコポリマー(ただし、x=15〜20、y
=50〜60)の濃度が29.67g/l未満の反応系
で、無機系骨格成分および/または無機/有機複合系骨
格成分を縮重合する、メソ多孔体の製造方法。 (8)前記トリブロックコポリマーの濃度が、15g/
l以下である、前記(7)記載の製造方法。 (9)前記トリブロックコポリマー1gに対する骨格成
分が0.012モル以上である前記(7)又は(8)記
載の製造方法。
As described above, the present invention can employ the following embodiments. (1) A porous body having one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more in an X-ray diffraction pattern, wherein the center pore diameter in a pore diameter distribution curve is 2 nm or more, A mesoporous material, wherein 60% or more of the total pore volume is included in a range of ± 40% of the pore diameter, and pore walls between the pores are porous. (2) The mesoporous body according to (1), which has one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 5 nm or more in an X-ray diffraction pattern. (3) The pore volume of the pore wall is 0.01 ml / g or more and 0.3 or more.
The mesoporous body according to the above (1) or (2), wherein the content is not more than ml / g. (4) The pore diameter of the pore portion of the pore wall is 0.2 nm or more and 2n.
m. The mesoporous body according to any one of (1) to (3) above, (5) The mesoporous body according to any one of (1) to (3), wherein the pore volume of the pore wall is 10% or more of the total pore volume. (6) The mesoporous body according to any one of (1) to (3), wherein the thickness of the pore wall is 3 nm or more. (7) Triblock copolymer represented by (EO) x (PO) y (EO) x (where x = 15 to 20, y
= 50-60) in a reaction system having a concentration of less than 29.67 g / l, a method for producing a mesoporous body, comprising condensation-polymerizing an inorganic skeleton component and / or an inorganic / organic composite skeleton component. (8) When the concentration of the triblock copolymer is 15 g /
1 or less. (9) The method according to (7) or (8), wherein the skeleton component is at least 0.012 mol per 1 g of the triblock copolymer.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、細孔壁の多孔質構造に
基づく分離・吸着特性を備えたメソ多孔体を提供でき
る。
According to the present invention, a mesoporous material having separation / adsorption characteristics based on the porous structure of the pore wall can be provided.

【0058】[0058]

【実施例】以下、本発明の具体的に実施した実施例につ
いて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定さ
れるものではない。 (実施例1) (メソ多孔体の合成)非イオン系界面活性剤として、
(EO)17(PO)58(EO)17の組成式で表さ
れるトリブロックコポリマー(以下、単にP104とい
う。BASF製)を用いて、骨格成分として、テトラエ
チルシリケート(TEOS)を用いた。P104の存在
下、TEOSを塩酸を触媒として加水分解して縮合させ
た。1.76gのP104(0.00035モル)を、
105mlのイオン交換水に溶解させ、この界面活性剤
溶液に12N塩酸20ml(0.24モル)を加えた
(全水量6.67モル、界面活性剤濃度:14.67g
/l)。45℃の湯浴中で、この混合液に対して、4.
73gのTEOS(0.021モル)を一度に加えて、
8時間攪拌した。さらに、80℃のオイルバス中に8時
間静置した。生成した白色沈殿を吸引ろ過により収集
し、多量のイオン交換水で十分洗浄後、45℃の乾燥器
中に一晩放置した。界面活性剤の除去は、エアーを流し
ながら(流速0.5ml/min)、室温から550℃
まで2時間かけて昇温し、550℃で6時間焼成するこ
とにより行った。この結果、試料1の多孔体(粉末)を
得た。
Embodiments of the present invention will be described below. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. (Example 1) (Synthesis of mesoporous material) As a nonionic surfactant,
A triblock copolymer represented by the composition formula (EO) 17 (PO) 58 (EO) 17 (hereinafter, simply referred to as P104; manufactured by BASF) was used, and tetraethyl silicate (TEOS) was used as a skeleton component. In the presence of P104, TEOS was hydrolyzed and condensed using hydrochloric acid as a catalyst. 1.76 g of P104 (0.00035 mol)
It was dissolved in 105 ml of ion-exchanged water, and 20 ml (0.24 mol) of 12N hydrochloric acid was added to the surfactant solution (total water amount: 6.67 mol, surfactant concentration: 14.67 g).
/ L). 3. In a water bath at 45 ° C., for this mixture,
73 g of TEOS (0.021 mol) are added at once,
Stir for 8 hours. Furthermore, it was left still in an 80 ° C. oil bath for 8 hours. The generated white precipitate was collected by suction filtration, sufficiently washed with a large amount of ion-exchanged water, and left overnight in a dryer at 45 ° C. The surfactant is removed from room temperature to 550 ° C. while flowing air (flow rate: 0.5 ml / min).
The temperature was raised over 2 hours until calcination was performed at 550 ° C. for 6 hours. As a result, a porous body (powder) of Sample 1 was obtained.

【0059】(生成物の構造解析)試料1の低角域のX
RDパターンを図3に示した。試料1については、d=
1.96に強いピークとその高角側に弱いピークが見ら
れた。この回折パターンは低角側より(100)、(1
10)、(120)面の回折面に帰属され、試料1は、
はヘキサゴナル構造を示していることが確認できた。図
4の(a)に試料1の窒素吸着等温線、図4(b)にB
JH法により求めた細孔分布曲線を示す。細孔分布曲線
から、中心細孔直径は、6.0nm、比表面積717.
5m/g、全細孔容量(相対圧P/P0=0.98
時)は、1.11ml/gを示した。粉末X線回折によ
り求めた格子定数a(a=d100×2/1.73
2)と窒素吸着測定により、求めた細孔直径の差より、
細孔壁厚は、5.08nmを示した。
(Structural Analysis of Product) X
The RD pattern is shown in FIG. For sample 1, d =
A strong peak was found at 1.96 and a weak peak was found on the high angle side. The diffraction patterns are (100) and (1) from the low angle side.
The sample 1 is attributed to the diffraction planes of 10) and (120).
Was confirmed to have a hexagonal structure. FIG. 4A shows the nitrogen adsorption isotherm of sample 1, and FIG.
3 shows a pore distribution curve obtained by the JH method. From the pore distribution curve, the central pore diameter is 6.0 nm and the specific surface area is 717.
5 m 2 / g, total pore volume (relative pressure P / P0 = 0.98
) Showed 1.11 ml / g. Lattice constant a 0 (a 0 = d 100 × 2 / 1.73) determined by powder X-ray diffraction
From 2) and the difference in pore diameter determined by nitrogen adsorption measurement,
The pore wall thickness was 5.08 nm.

【0060】また、比表面積38.7m/gの非多孔
質シリカの窒素吸着等温線を標準等温線として、得られ
た試料1の窒素吸着等温線をt−プロットしてミクロ孔
容積を算出した。標準等温線のデータを図5に示し、ま
た、t−プロット変換する際の相対圧力の各範囲で適用
する近似曲線を図6に示す。この近似曲線を用いて、試
料1の窒素吸着等温線をt−プロットしたグラフを図7
に示す。このグラフから、試料1には、ミクロ孔が存在
し、全ミクロ孔容積は、0.057ml/gであること
がわかった。また、このt−プロットを用いてMP法に
よって求めたミクロ孔の孔径分布曲線を図8に示す。こ
の分布曲線によれば、ミクロ孔の孔径は、1.71nm
であった。これらの解析結果を図9に示す。
Using the nitrogen adsorption isotherm of the nonporous silica having a specific surface area of 38.7 m 2 / g as a standard isotherm, the nitrogen adsorption isotherm of the obtained sample 1 was t-plotted to calculate the micropore volume. did. The data of the standard isotherm is shown in FIG. 5, and the approximate curves applied in each range of the relative pressure at the time of t-plot conversion are shown in FIG. FIG. 7 shows a graph obtained by t-plotting the nitrogen adsorption isotherm of Sample 1 using this approximate curve.
Shown in From this graph, it was found that Sample 1 had micropores and the total micropore volume was 0.057 ml / g. FIG. 8 shows a pore size distribution curve of micropores obtained by the MP method using the t-plot. According to this distribution curve, the pore size of the micropores is 1.71 nm.
Met. The results of these analyzes are shown in FIG.

【0061】(実施例2〜4)TEOSの使用量を6.
56g(0.0315モル)、8.75g(0.042
モル)、11.04g(0.053モル)とする以外
は、実施例1と同様の配合と操作により、試料2、3及
び4の多孔体(粉末)を得た。これらの試料の窒素吸着
等温線を図10〜図12に示した。また、粉末X線回折
及び窒素吸着等温線に基づく解析結果を図9に示した。
試料1の結果とあわせると、細孔直径は、骨格成分/界
面活性剤のモル比が増加するのに従い、6.0〜4.8
6nmまで減少した。比表面積は、717.1〜87
4.8m/gに増加した。細孔壁の厚さは仕込み比の
増加に従い、4.36〜6.46nmまで増加した。細
孔容積は、1.11〜0.44ml/gに減少した。
(Examples 2 to 4)
56 g (0.0315 mol), 8.75 g (0.042
(Mol), and the same blending and operation as in Example 1 except that the amount was 11.04 g (0.053 mol), thereby obtaining porous bodies (powder) of Samples 2, 3 and 4. The nitrogen adsorption isotherms of these samples are shown in FIGS. FIG. 9 shows the results of analysis based on powder X-ray diffraction and nitrogen adsorption isotherm.
When combined with the results of Sample 1, the pore diameter was 6.0-4.8 as the molar ratio of the skeletal component / surfactant was increased.
It decreased to 6 nm. The specific surface area is 717.1 to 87
Increased to 4.8 m 2 / g. The thickness of the pore wall increased from 4.36 to 6.46 nm as the charging ratio increased. The pore volume decreased to 1.11 to 0.44 ml / g.

【0062】実施例1同様に標準等温線を用いて各試料
2〜4の窒素吸着等温線をt−プロットしてミクロ孔容
積を算出した。また、MP法によってミクロ孔分布曲線
を得た。各仕込み比の全ミクロ孔容積およびミクロ孔径
の結果を図9に示した。試料1の結果とあわせると、モ
ル比の増大より、全ミクロ孔容積は0.057〜0.2
08ml/gの範囲で増加し、ミクロ孔径は、1.71
〜1.54nmの範囲であった。これらの結果より、界
面活性剤濃度が一定濃度以下の場合には、骨格成分/界
面活性剤のモル比を増大させること、具体的には、60
〜150の範囲で増大させることにより、ミクロ孔容積
を制御できた。同時に、細孔孔径や細孔容積も制御でき
た。また、本モル比の増大により、細孔容積が減少しミ
クロ孔容積が増加することから、細孔容積に対するミク
ロ孔容積の割合(%)が、5.4〜39.0%に増大し
た。
Similarly to Example 1, the nitrogen adsorption isotherm of each of Samples 2 to 4 was t-plotted using the standard isotherm to calculate the micropore volume. Further, a micropore distribution curve was obtained by the MP method. FIG. 9 shows the results of the total micropore volume and micropore diameter for each charging ratio. When combined with the results of Sample 1, the total micropore volume was 0.057-0.2
In the range of 08 ml / g and the micropore size was 1.71.
1.51.54 nm. From these results, when the surfactant concentration is equal to or lower than a certain concentration, the molar ratio of the skeleton component / the surfactant is increased, specifically, 60%.
By increasing in the range of 150150, the micropore volume could be controlled. At the same time, the pore diameter and pore volume could be controlled. In addition, as the molar ratio was increased, the pore volume was reduced and the micropore volume was increased, so that the ratio (%) of the micropore volume to the pore volume was increased to 5.4 to 39.0%.

【0063】(比較例)ミクロ孔形成が、界面活性剤濃
度と密接な関係があることを調べるために、P104を
3.56g使用して(界面活性剤濃度29.67g/
l)、P104の使用量以外は実施例1と同様に操作し
て比較試料を得た。この試料は、粉末X線回折により、
ヘキサゴナル構造を示した。窒素吸着等温線を図13に
示す。得られた細孔分布曲線から、中心細孔直径は、
8.9nmであり、比表面積は、850m/g、細孔
壁厚は、3.1nmを示した。また、標準等温線を用い
て吸着等温線をt−プロットしたものを図14に示す。
吸着等温線は、標準曲線と一致じ、ミクロ孔容は存在し
ていなかった。解析結果を、図9に合わせて示す。
(Comparative Example) In order to examine that the micropore formation was closely related to the surfactant concentration, 3.56 g of P104 was used (the surfactant concentration was 29.67 g /
l) A comparative sample was obtained in the same manner as in Example 1 except for the amount of P104 used. This sample was obtained by powder X-ray diffraction.
Hexagonal structure was shown. The nitrogen adsorption isotherm is shown in FIG. From the obtained pore distribution curve, the central pore diameter is
The specific surface area was 850 m 2 / g, and the pore wall thickness was 3.1 nm. FIG. 14 shows a graph obtained by t-plotting the adsorption isotherm using the standard isotherm.
The adsorption isotherm was consistent with the standard curve, with no microporosity present. The analysis results are shown in FIG.

【0064】(実施例5)0.44gのP104(0.
00009モル)を26.5mlのイオン交換水に溶解
させ、これに12N塩酸水溶液を5ml(0.061モ
ル)を加えた(全水量1.67モル)。この混合液を4
5℃で激しく攪拌しながら、骨格成分である(CH
O)SiCHCHSi(OCH(BEM
e)(0.00525モル)1.42gをゆっくりと加
えてそのまま10時間攪拌した。BEMeを加えて数分
以内に白色沈殿の前駆体が生成した。さらに、70℃の
湯浴中で10時間攪拌し、前駆体をろ過した。前駆体は
300mlのイオン交換水で2回洗浄後、45℃の乾燥
器に一晩放置した。これを前駆体試料5(粉末)とし
た。
Example 5 0.44 g of P104 (0.
(0.0009 mol) was dissolved in 26.5 ml of ion-exchanged water, and 5 ml (0.061 mol) of a 12N hydrochloric acid aqueous solution was added thereto (total water amount: 1.67 mol). This mixture is
While stirring vigorously at 5 ° C., the skeleton component (CH
3 O) 3 SiCH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 (BEM
e) 1.42 g (0.00525 mol) was slowly added and the mixture was stirred as it was for 10 hours. Within minutes of the addition of BEMe, a white precipitate precursor formed. Further, the mixture was stirred in a 70 ° C. water bath for 10 hours, and the precursor was filtered. The precursor was washed twice with 300 ml of ion-exchanged water, and then left in a dryer at 45 ° C. overnight. This was designated as precursor sample 5 (powder).

【0065】(実施例6)また、前駆体試料5の0.3
5gを100mlのエタノールに分散させ、超音波洗浄
器に約15分さらし、ろ過により沈殿物を回収した。こ
の操作を2回行った後、45℃の乾燥器に一晩放置し
て、試料6(粉末)を得た。
Example 6 In addition, 0.3 of precursor sample 5
5 g was dispersed in 100 ml of ethanol, exposed to an ultrasonic cleaner for about 15 minutes, and the precipitate was collected by filtration. After performing this operation twice, it was left in a dryer at 45 ° C. overnight to obtain a sample 6 (powder).

【0066】(実施例7)0.44gのP104(0.
00009モル)を26.5mlのイオン交換水に溶解
させ、これに12N塩酸水溶液5ml(HCl:0.0
61モル)を加えた(全水量1.67モル)。45℃の
湯浴中で激しく攪拌しながら、BEMe1.42g
(0.00525モル)をゆっくり加え、そのまま10
時間攪拌した。モノマーを加えて、数分以内に白色沈殿
が生じた。さらに70℃の湯浴中で10時間攪拌した。
次に、70℃の湯浴中で、この反応液に3N水酸化ナト
リウム水溶液12ml(NaOH:0.036モル)を
加えて3時間攪拌し、白色沈殿をろ過した。沈殿は30
0mlのイオン交換水で2回洗浄後、45℃の乾燥器に
一晩放置し、前駆体試料7(粉末)を得た。
Example 7 0.44 g of P104 (0.
(0.0009 mol) in 26.5 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of a 12N hydrochloric acid aqueous solution (HCl: 0.0
61 mol) (total water amount 1.67 mol). While stirring vigorously in a 45 ° C. water bath, 1.42 g of BEMe
(0.00525 mol) slowly and add 10
Stirred for hours. A white precipitate formed within minutes of the addition of the monomer. The mixture was further stirred in a 70 ° C. water bath for 10 hours.
Next, in a 70 ° C. water bath, 12 ml of a 3N aqueous sodium hydroxide solution (NaOH: 0.036 mol) was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 3 hours, and a white precipitate was filtered. Precipitation is 30
After washing twice with 0 ml of ion-exchanged water, it was left in a dryer at 45 ° C. overnight to obtain a precursor sample 7 (powder).

【0067】(生成物の構造解析)粉末X線回折によ
り、生成物の構造解析を行った。図15に前駆体試料5
の低角域のXRDパターンを示す。この前駆体について
は、低角域にd=92.91Å(2θ=0.945)の
強いピークとその高角側に弱いショルダーピークが見ら
れた。
(Structural Analysis of Product) The structure of the product was analyzed by powder X-ray diffraction. FIG. 15 shows precursor sample 5
3 shows an XRD pattern in a low angle region of FIG. For this precursor, a strong peak at d = 92.91 ° (2θ = 0.945) was found in the low-angle region and a weak shoulder peak was found on the high-angle side.

【0068】図16に試料6のXRDパターンを示す。
エタノール溶媒による界面活性剤の除去後も、骨格構造
は保持されていた。d=95.54Å(2θ=0.92
0)であった。図17に前駆体試料7のXRDパターン
を示す。この前駆体につては、d=94.91Å(20
=0.930)の強いピークとその高角側に弱いショル
ダーピークが見られた。前駆体試料5と比較することに
より、白色沈殿が生成後、反応系のpHを酸性から塩基
性にすることで、骨格内の縮重合度が向上し、構造の規
則性が良くなる傾向を示した。
FIG. 16 shows an XRD pattern of Sample 6.
Even after removal of the surfactant by the ethanol solvent, the skeletal structure was retained. d = 95.54 ° (2θ = 0.92
0). FIG. 17 shows an XRD pattern of the precursor sample 7. For this precursor, d = 94.91 ° (20
= 0.930) and a weak shoulder peak on the high angle side. By comparing with the precursor sample 5, the degree of polycondensation in the skeleton is improved and the regularity of the structure is improved by changing the pH of the reaction system from acidic to basic after the white precipitate is formed. Was.

【0069】試料6につき、窒素吸着測定を行った。図
18に窒素吸着等温線を示す。相対圧力P/P0=0.
5付近に、毛細管凝縮による吸着量の急激な立ち上がり
が観察され、細孔を有していることを示した。BJH法
を用いて解析した細孔分布曲線を図19に示す。これよ
り、この多孔体は、4.55nmの細孔直径を有するこ
とがわかった。BET比表面積は878.1m/gで
あった。また、細孔壁厚は6.53nmと非常に厚いこ
とが確認された。
Sample 6 was subjected to a nitrogen adsorption measurement. FIG. 18 shows a nitrogen adsorption isotherm. Relative pressure P / P0 = 0.
At around 5, a sharp rise in the amount of adsorption due to capillary condensation was observed, indicating that it had pores. FIG. 19 shows a pore distribution curve analyzed using the BJH method. From this, it was found that this porous body had a pore diameter of 4.55 nm. The BET specific surface area was 878.1 m 2 / g. In addition, it was confirmed that the pore wall thickness was as large as 6.53 nm.

【0070】試料6の吸着等温線からt−プロット法及
びMP法を用いてミクロ孔の解析を行った。試料6の窒
素吸着等温線をt−プロット変換した結果を図20に示
す。t−プロットには、図5に示した、比表面積38.
7m/gの非多孔質シリカの窒素吸着等温線を標準等
温線として用いた。t−プロットのy切片により、ミク
ロ孔容積を求めた結果、0.208ml/gのミクロ孔
容積を有することを示した。図21にMP法によるミク
ロ孔の分布曲線を示す。MP法によるミクロ孔の直径
は、1.52nmであることを示した。
From the adsorption isotherm of Sample 6, micropore analysis was performed using the t-plot method and the MP method. FIG. 20 shows the result of t-plot conversion of the nitrogen adsorption isotherm of Sample 6. In the t-plot, the specific surface area shown in FIG.
The nitrogen adsorption isotherm of 7 m 2 / g non-porous silica was used as the standard isotherm. The micropore volume was determined from the y-intercept of the t-plot, which indicated that it had a micropore volume of 0.208 ml / g. FIG. 21 shows a distribution curve of micropores by the MP method. The micropore diameter as determined by the MP method was 1.52 nm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】細孔容積(V)と厚み(t)のプロットにおい
て、各t値区間の傾きを表す各スロープを示した図であ
る。
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing slopes representing the slope of each t value section in a plot of pore volume (V) and thickness (t).

【図2】図1に基づいて作成したミクロ孔の分布曲線を
示す。
FIG. 2 shows a distribution curve of micropores created based on FIG.

【図3】試料1のXRDパターンを示す図である。FIG. 3 is a view showing an XRD pattern of Sample 1.

【図4】試料1の窒素吸着等温線(a)と、BJH法に
より求めた細孔分布曲線(b)とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm (a) of sample 1 and a pore distribution curve (b) obtained by a BJH method.

【図5】標準等温線のデータを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing data of a standard isotherm.

【図6】標準等温線に基づいて得た近似曲線を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an approximate curve obtained based on a standard isotherm.

【図7】試料1の窒素吸着等温線をt−プロットしたグ
ラフを示す図である。
FIG. 7 is a graph showing a t-plot of a nitrogen adsorption isotherm of Sample 1;

【図8】図7のt−プロットを用いてMP法によって求
めたミクロ孔の孔径分布曲線を示す図である。
8 is a diagram showing a pore size distribution curve of micropores obtained by the MP method using the t-plot of FIG. 7;

【図9】試料1〜4、比較例の解析結果を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing analysis results of samples 1 to 4 and a comparative example.

【図10】試料2の窒素吸着等温線を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm of Sample 2.

【図11】試料3の窒素吸着等温線を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm of Sample 3.

【図12】試料4の窒素吸着等温線を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm of Sample 4.

【図13】比較試料の窒素吸着等温線を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm of a comparative sample.

【図14】比較試料の窒素吸着等温線をt−プロットし
た図を示す。
FIG. 14 shows a diagram obtained by t-plotting a nitrogen adsorption isotherm of a comparative sample.

【図15】前駆体試料5のXRDパターンを示す図であ
る。
FIG. 15 is a view showing an XRD pattern of a precursor sample 5.

【図16】試料6のXRDパターンを示す図である。FIG. 16 is a view showing an XRD pattern of Sample 6.

【図17】前駆体試料7のXRDパターンを示す図であ
る。
FIG. 17 is a view showing an XRD pattern of a precursor sample 7.

【図18】試料6の窒素吸着等温線を示す図である。18 is a diagram showing a nitrogen adsorption isotherm of Sample 6. FIG.

【図19】試料6のBJH法による細孔分布曲線を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram showing a pore distribution curve of Sample 6 by the BJH method.

【図20】試料6の窒素吸着等温線をt−プロットした
図を示す。
FIG. 20 shows a diagram obtained by t-plotting a nitrogen adsorption isotherm of Sample 6.

【図21】試料6のミクロ孔の孔径分布曲線を示す。21 shows a pore size distribution curve of micropores of Sample 6. FIG.

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】X線回折パターンにおいて1nm以上のd
値に相当する回折角度に1本以上のピークを有する多孔
体であって、この多孔体の細孔壁が多孔質であるメソ多
孔体。
1. An X-ray diffraction pattern having a d of 1 nm or more.
A mesoporous body having one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a value, wherein the pore walls of the porous body are porous.
【請求項2】細孔径分布曲線における中心細孔直径が2
nm以上である、請求項1記載のメソ多孔体。
2. The method according to claim 1, wherein the central pore diameter in the pore diameter distribution curve is 2
The mesoporous body according to claim 1, which has a diameter of at least nm.
【請求項3】細孔径分布曲線における中心細孔直径が2
nm以上であり、この中心細孔直径の±40%の範囲に
全細孔容積の60%以上が含まれており、前記細孔間に
ある細孔壁が多孔質である、メソ多孔体。
3. The method according to claim 1, wherein the central pore diameter in the pore diameter distribution curve is 2
A mesoporous material having a diameter of not less than nm, and a range of ± 40% of the center pore diameter includes 60% or more of the total pore volume, and pore walls between the pores are porous.
【請求項4】前記細孔壁の組成が、ケイ素を含む酸化物
である請求項1から3のいずれかに記載のメソ多孔体。
4. The mesoporous body according to claim 1, wherein the composition of the pore wall is an oxide containing silicon.
【請求項5】非イオン性界面活性剤の濃度が29.67
g/l未満の反応系で、無機系骨格成分および/または
無機/有機複合系骨格成分を縮重合する、メソ多孔体の
製造方法。
5. The method according to claim 5, wherein the concentration of the nonionic surfactant is 29.67.
A method for producing a mesoporous body, comprising condensation-polymerizing an inorganic skeleton component and / or an inorganic / organic composite skeleton component in a reaction system of less than g / l.
【請求項6】前記界面活性剤1gに対する骨格成分が
0.012mol以上である請求項5記載のメソ多孔体
の製造方法。
6. The method for producing a mesoporous material according to claim 5, wherein a skeleton component per 1 g of the surfactant is 0.012 mol or more.
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