JP2002029733A - Method for manufacturing spherical porous body - Google Patents

Method for manufacturing spherical porous body

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JP2002029733A
JP2002029733A JP2000207300A JP2000207300A JP2002029733A JP 2002029733 A JP2002029733 A JP 2002029733A JP 2000207300 A JP2000207300 A JP 2000207300A JP 2000207300 A JP2000207300 A JP 2000207300A JP 2002029733 A JP2002029733 A JP 2002029733A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a spherical porous body by which a spherical porous body can be obtained with a high production yield and the uniformity of the particle size of the porous body can be improved. SOLUTION: A solution containing a 0.001 to 0.027 mol/L surfactant expressed by general formula (1), 0.01 to 0.25 mol/L silica source material and water is made to react under basic conditions. The mol number of the surfactant is controlled to >=1/10 of the mol number of the silicon atoms in the silica source material. In formula, each of R1 to R3 is an alkyl group, X is a halogen atom and n is an integer of 8 to 14.

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】本発明は球状多孔体の製造方
法に関し、より詳しくは、球状多孔体の含有比率および
球状多孔体の粒径の均一性を高くすることの可能な球状
多孔体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a spherical porous body, and more particularly, to a method for producing a spherical porous body capable of increasing the content ratio of the spherical porous body and the uniformity of the particle diameter of the spherical porous body. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】直径1.5〜50nmのメソ孔が非常に
規則的に配列したシリカ系の多孔体が、特定のシリカ原
料と界面活性剤から得られることが見出されて以来(例
えば、C. T. Kresge et al., Nature, vol.359, p710,
1992、S. Inagaki et al., J.Chem. Soc., Chem. Commu
n., 680, 1993等参照)、規則性メソ多孔体の合成およ
び機能開発の研究が積極的に行われてきた。
2. Description of the Related Art Since it has been found that a silica-based porous body having 1.5 to 50 nm diameter mesopores arranged very regularly can be obtained from a specific silica raw material and a surfactant (for example, CT Kresge et al., Nature, vol. 359, p710,
1992, S. Inagaki et al., J. Chem. Soc., Chem. Commu
n., 680, 1993, etc.), and studies on synthesis and functional development of ordered mesoporous materials have been actively conducted.

【0003】例えば、Andersonらは、セチルトリメチル
アンモニウムブロミド等の界面活性剤と水酸化ナトリウ
ムとを含む水/メタノール溶液中で、テトラメトキシシ
ランを反応させ多孔体を得る場合において、メタノール
を特定の濃度にすることにより室温で簡単に多孔体を得
ることができることを報告している(M. T. Andersonet
al., Chem. Mater. 10, 1490-1500, 1998)。また、特
開平10−328558号公報には、アルキルトリメチ
ルアンモニウム塩等の界面活性剤を含む水溶液中で、ア
ルコキシシランを酸性条件下で反応させることにより球
状の多孔体が得られることが開示されている。
For example, Anderson et al., When a tetramethoxysilane is reacted in a water / methanol solution containing a surfactant such as cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide to obtain a porous material, methanol is added to a specific concentration. It is reported that a porous body can be easily obtained at room temperature by using the method (MT Andersonet
al., Chem. Mater. 10, 1490-1500, 1998). JP-A-10-328558 discloses that a spherical porous body can be obtained by reacting alkoxysilane under an acidic condition in an aqueous solution containing a surfactant such as an alkyltrimethylammonium salt. I have.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Anders
onらの方法により得られる多孔体は、ファイバー状、紡
錘状(回転楕円体状)、および球状の多孔体の混合物と
なり形状の均一性に劣るために、多孔体を容器に充填し
た場合の充填率や、多孔体を圧粉して得られる圧縮成形
物の密度を高くすることが困難となり、例えば、吸着材
として用いる場合における単位体積当たりの吸着容量を
大きくすることができないという問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Anders
The porous material obtained by the method of on et al. is a mixture of fibrous, spindle-shaped (spheroidal), and spherical porous materials, and is inferior in shape uniformity. It is difficult to increase the density and the density of a compression-molded product obtained by compacting a porous body, and for example, there is a problem that the adsorption capacity per unit volume when used as an adsorbent cannot be increased. .

【0005】また、特開平10−328558号公報に
開示の方法によれば球状の多孔体が得られるため、上記
の方法に比較して充填率や密度の問題は生じ難いもの
の、球状以外の形状の多孔体が一部得られたり、粒径の
ばらつきが大きくなる場合があった。加えて、多孔体の
耐湿性等の経時安定性が劣る場合があった。
According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-328558, a spherical porous body can be obtained. In some cases, the porous body was partially obtained, or the variation in the particle size became large. In addition, the stability over time such as the moisture resistance of the porous body may be poor.

【0006】本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みて
なされたものであり、形状が球状の多孔体を高比率で得
ることができ、さらに、多孔体の粒径の均一性を向上さ
せることが可能な球状多孔体の製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can provide a porous body having a spherical shape at a high ratio, and further improves the uniformity of the particle diameter of the porous body. It is an object of the present invention to provide a method for producing a spherical porous body that can perform the method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定構造のアル
キルアンモニウムハライドを界面活性剤として用い、こ
の界面活性剤とシリカ原料を特定の濃度となるように水
に溶解させ、塩基性条件下で反応させる方法により、形
状が球状の多孔体を高比率で得ることができ、さらに、
多孔体の粒径の均一性を向上させることが可能であるこ
とを見出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, using an alkylammonium halide having a specific structure as a surfactant, this surfactant and a silica raw material were used. By a method of dissolving in water to a specific concentration and reacting under basic conditions, a spherical porous body can be obtained at a high ratio in shape, and further,
It has been found that the uniformity of the particle size of the porous body can be improved.

【0008】すなわち、本発明は、シリカ原料と界面活
性剤と水とを含む溶液中で、塩基性条件下で該シリカ原
料を反応させる球状多孔体の製造方法であって、前記界
面活性剤は下記一般式(1)で表されるアルキルアンモ
ニウムハライドであり、前記界面活性剤の濃度は前記溶
液の全容量を基準として0.001〜0.027mol
/Lであり、前記シリカ原料の濃度は前記溶液の全容量
を基準として0.01〜0.25mol/Lであり、さ
らに、前記界面活性剤のモル数は、前記シリカ原料中の
ケイ素原子のモル数の1/10以上であることを特徴と
する方法を提供するものである。
That is, the present invention relates to a method for producing a spherical porous body, which comprises reacting a silica raw material under a basic condition in a solution containing a silica raw material, a surfactant and water, wherein the surfactant is An alkylammonium halide represented by the following general formula (1), wherein the concentration of the surfactant is 0.001 to 0.027 mol based on the total volume of the solution.
/ L, the concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.25 mol / L based on the total volume of the solution, and the number of moles of the surfactant is the number of silicon atoms in the silica raw material. It is intended to provide a method characterized by being 1/10 or more of the number of moles.

【0009】[0009]

【化2】 [式中、R1、R2およびR3は同一でも異なっていても
よい炭素数1〜3のアルキル基、Xはハロゲン原子、n
は8〜14の整数をそれぞれ示す。] 本発明においては、上記のように、炭素数が9〜15の
長鎖アルキル基を有するアルキルアンモニウムハライド
を界面活性剤として用い、この界面活性剤とシリカ原料
を上記の濃度および比率となるように水に溶解させ、塩
基性条件下で反応させるために、形状が球状の多孔体を
高比率で得ることができ、さらに、得られる多孔体の粒
径の均一性を向上させることが可能となる。
Embedded image [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is a halogen atom, n
Represents an integer of 8 to 14, respectively. In the present invention, as described above, an alkylammonium halide having a long-chain alkyl group having 9 to 15 carbon atoms is used as a surfactant, and the surfactant and the silica raw material are adjusted to have the above-described concentration and ratio. Dissolving in water and reacting under basic conditions, it is possible to obtain a porous material having a spherical shape at a high ratio, and it is possible to further improve the uniformity of the particle size of the obtained porous material. Become.

【0010】本発明においては、前記界面活性剤はデシ
ルトリメチルアンモニウムハライドであり、前記界面活
性剤の濃度は前記溶液の全容量を基準として0.01〜
0.02mol/Lであり、さらに、前記シリカ原料の
濃度は前記溶液の全容量を基準として0.02〜0.0
3mol/Lであることが好ましい。また、前記界面活
性剤はドデシルトリメチルアンモニウムハライドであ
り、前記界面活性剤の濃度は前記溶液の全容量を基準と
して0.01〜0.02mol/Lであり、さらに、前
記シリカ原料の濃度は前記溶液の全容量を基準として
0.02〜0.03mol/Lであることが好ましい。
界面活性剤として上記のような種類のものを用い、界面
活性剤とシリカ原料の濃度が上記の範囲内である場合
は、得られる球状多孔体の粒径の均一性が特に優れる傾
向にある。
In the present invention, the surfactant is decyltrimethylammonium halide, and the concentration of the surfactant is 0.01 to 10% based on the total volume of the solution.
0.02 mol / L, and the concentration of the silica raw material was 0.02 to 0.02 based on the total volume of the solution.
It is preferably 3 mol / L. Further, the surfactant is dodecyltrimethylammonium halide, the concentration of the surfactant is 0.01 to 0.02 mol / L based on the total volume of the solution, and the concentration of the silica raw material is It is preferably 0.02 to 0.03 mol / L based on the total volume of the solution.
When the surfactants described above are used and the concentration of the surfactant and the silica raw material is within the above range, the uniformity of the particle diameter of the obtained spherical porous body tends to be particularly excellent.

【0011】本発明においては、また、前記シリカ原料
は、アルコキシシラン、ケイ酸ナトリウム、層状シリケ
ートおよびシリカからなる群より選ばれる少なくとも1
つのシリカ原料であることが好ましい。シリカ原料とし
て上記のものを用いることにより、球状多孔体の比率や
粒径の均一性がより高くなる傾向にある。
[0011] In the present invention, the silica raw material is at least one selected from the group consisting of alkoxysilane, sodium silicate, layered silicate and silica.
It is preferable to use two silica raw materials. By using the above-mentioned silica raw material, the ratio of the spherical porous body and the uniformity of the particle diameter tend to be higher.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明は、シリカ原料と界面活性
剤と水とを含む溶液中で、塩基性条件下で該シリカ原料
を反応させる球状多孔体の製造方法であって、前記界面
活性剤は下記一般式(1)で表されるアルキルアンモニ
ウムハライドであり、前記界面活性剤の濃度は前記溶液
の全容量を基準として0.001〜0.027mol/
Lであり、前記シリカ原料の濃度は前記溶液の全容量を
基準として0.01〜0.25mol/Lであり、さら
に、前記界面活性剤のモル数は、前記シリカ原料中のケ
イ素原子のモル数の1/10以上であることを特徴とす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a spherical porous material, which comprises reacting a silica raw material under a basic condition in a solution containing a silica raw material, a surfactant and water. The agent is an alkyl ammonium halide represented by the following general formula (1), and the concentration of the surfactant is 0.001 to 0.027 mol /% based on the total volume of the solution.
L, the concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.25 mol / L based on the total volume of the solution, and the number of moles of the surfactant is the number of moles of silicon atoms in the silica raw material. It is characterized by being at least 1/10 of the number.

【0013】[0013]

【化3】 [式中、R1、R2およびR3は同一でも異なっていても
よい炭素数1〜3のアルキル基、Xはハロゲン原子、n
は8〜14の整数をそれぞれ示す。] 本発明において用いられるシリカ原料は、反応によりケ
イ素酸化物(ケイ素複酸化物を含む)を形成可能なもの
であればよく特に制限されないが、反応効率や得られる
ケイ素酸化物の物性の観点から、アルコキシシラン、ケ
イ酸ナトリウム、層状シリケート、シリカ、または、こ
れらの任意の混合物を用いることが好ましい。
Embedded image [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is a halogen atom, n
Represents an integer of 8 to 14, respectively. The silica raw material used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a silicon oxide (including a silicon double oxide) by reaction, but from the viewpoint of reaction efficiency and physical properties of the obtained silicon oxide. , Alkoxysilane, sodium silicate, layered silicate, silica, or an arbitrary mixture thereof is preferably used.

【0014】アルコキシシランとしては、アルコキシ基
を4個有するテトラアルコキシシラン、アルコキシ基を
3個有するトリアルコキシシラン、アルコキシ基を2個
有するジアルコキシシランを用いることができる。アル
コキシ基の種類は特に制限されないが、メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のようにアルコ
キシ基中の炭素原子の数が比較的少ないもの(炭素数と
して1〜4程度のもの)が反応性の点から有利である。
また、アルコキシシランが有するアルコキシ基が3また
は2個である場合は、アルコキシシラン中のケイ素原子
には有機基、水酸基等が結合していてもよく、当該有機
基はアミノ基やメルカプト基等の官能基をさらに有して
いてもよい。
As the alkoxysilane, tetraalkoxysilane having four alkoxy groups, trialkoxysilane having three alkoxy groups, and dialkoxysilane having two alkoxy groups can be used. Although the type of the alkoxy group is not particularly limited, those having a relatively small number of carbon atoms in the alkoxy group (such as about 1 to 4 carbon atoms) such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group This is advantageous in terms of reactivity.
When the alkoxysilane has three or two alkoxy groups, an organic group, a hydroxyl group, or the like may be bonded to the silicon atom in the alkoxysilane, and the organic group may be an amino group, a mercapto group, or the like. It may further have a functional group.

【0015】本発明において用いることのできるテトラ
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、テトライソプロポキシシラン、テ
トラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等が
挙げられ、トリアルコキシシランとしては、トリメトキ
シシラノール、トリエトキシシラノール、トリメトキシ
メチルシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキ
シビニルシラン、トリエトキシ−3−グリシドキシプロ
ピルシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−(2
−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシ
ラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシ
ラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル
トリメトキシシラン等が挙げられる。また、ジアルコキ
シシランとしては、ジメトキシジメチルシラン、ジエト
キシジメチルシラン、ジエトキシ−3−グリシドキシプ
ロピルメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジ
メトキシメチルフェニルシラン等が挙げられる。
Examples of the tetraalkoxysilane that can be used in the present invention include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane and the like. Silanol, triethoxysilanol, trimethoxymethylsilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, triethoxy-3-glycidoxypropylsilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3- (2
-Aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane,
Examples include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and the like. Examples of the dialkoxysilane include dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, diethoxy-3-glycidoxypropylmethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxymethylphenylsilane, and the like.

【0016】本発明において上記アルコキシシランは、
単独で用いることもできるが2種類以上を組み合わせて
用いることも可能である。また、上記のアルコキシ基を
2〜4個有するアルコキシシランは、アルコキシ基を1
個有するモノアルコキシシランと組み合わせて使用する
ことも可能である。このようにして用いることのできる
モノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシ
ラン、トリメチルエトキシシラン、3−クロロプロピル
ジメチルメトキシシラン等が挙げられる。
In the present invention, the above alkoxysilane is
They can be used alone or in combination of two or more. The alkoxysilane having 2 to 4 alkoxy groups has one alkoxy group.
It is also possible to use in combination with a monoalkoxysilane. Examples of the monoalkoxysilane that can be used in this manner include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, and 3-chloropropyldimethylmethoxysilane.

【0017】アルコキシシランは、加水分解によりシラ
ノール基を生じ、生じたシラノール基同士が縮合するこ
とによりケイ素酸化物が形成される。この場合におい
て、分子中のアルコキシ基の数が多いアルコキシシラン
は、加水分解および縮合で生じる結合が多くなる。した
がって、本発明において、アルコキシ基の多いテトラア
ルコキシシランをアルコキシシランとして用いることが
好ましく、テトラアルコキシシランとしては、反応速度
の観点からテトラメトキシシランを用いることが特に好
ましい。
Alkoxysilanes produce silanol groups by hydrolysis, and the silanol groups formed condense to form silicon oxide. In this case, an alkoxysilane having a large number of alkoxy groups in the molecule has many bonds generated by hydrolysis and condensation. Therefore, in the present invention, it is preferable to use tetraalkoxysilane having many alkoxy groups as the alkoxysilane, and as the tetraalkoxysilane, it is particularly preferable to use tetramethoxysilane from the viewpoint of the reaction rate.

【0018】本発明においてシリカ原料として用いられ
るケイ酸ナトリウムとしては、メタケイ酸ナトリウム
(Na2SiO3)、オルトケイ酸ナトリウム(Na4
iO4)、二ケイ酸ナトリウム(Na2Si25)、四ケ
イ酸ナトリウム(Na2Si49)等が挙げられる。ケ
イ酸ナトリウムとしては、このような単一物質の他、水
ガラス(Na2O・nSiO2、n=2〜4)等のように
組成が場合により異なるものを使用することもできる。
In the present invention, sodium silicate used as a silica raw material includes sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ) and sodium orthosilicate (Na 4 S).
iO 4 ), sodium disilicate (Na 2 Si 2 O 5 ), sodium tetrasilicate (Na 2 Si 4 O 9 ), and the like. As the sodium silicate, in addition to such a single substance, a substance whose composition is different depending on the case, such as water glass (Na 2 O · nSiO 2 , n = 2 to 4), may be used.

【0019】層状シリケートとしては、カネマイト(N
aHSi25・3H2O)、二ケイ酸ナトリウム結晶
(α、β、γ、δ−Na2Si25)、マカタイト(N
2Si 49・5H2O)、アイアライト(Na2Si8
17・xH2O)、マガディアイト(Na2Si1417・x
2O)、ケニヤイト(Na2Si2041・xH2O)等
が挙げられる。また、セピオライト、モンモリロナイ
ト、バーミキュライト、雲母、カオリナイト、スメクタ
イト等の粘土鉱物を酸性水溶液で処理してシリカ以外の
元素を除去したものも層状シリケートとして使用可能で
ある。
As the layered silicate, kanemite (N
aHSiTwoOFive・ 3HTwoO), sodium disilicate crystals
(Α, β, γ, δ-NaTwoSiTwoOFive), Macatite (N
aTwoSi FourO9・ 5HTwoO), ialite (Na)TwoSi8O
17・ XHTwoO), magadiite (NaTwoSi14O17・ X
HTwoO), Kenyaite (NaTwoSi20O41・ XHTwoO) etc.
Is mentioned. Also, sepiolite, montmorillonai
G, vermiculite, mica, kaolinite, smecta
Of clay minerals such as silica
The one with the element removed can also be used as a layered silicate.
is there.

【0020】本発明においてシリカ原料として用いられ
るシリカとしては、Ultrasil(Ultrasil社)、Cab-O-Si
l(Cabot社)、HiSil(Pittsburgh Plate Glass社)等
の沈降性シリカ;コロイダルシリカ;Aerosil(Degussa
-Huls社)等のフュームドシリカを挙げることができ
る。
The silica used as a silica raw material in the present invention includes Ultrasil (Ultrasil), Cab-O-Si
l (Cabot), precipitated silica such as HiSil (Pittsburgh Plate Glass); colloidal silica; Aerosil (Degussa
-Huls).

【0021】上記のシリカ原料は、単独で用いることも
できるが2種類以上を組み合わせて用いることも可能で
ある。2種類以上のシリカ原料を用いる場合は、球状多
孔体の製造時の反応条件が複雑化することがあるため、
本発明においてはシリカ原料は単独で使用することが好
ましい。
The above silica raw materials can be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds of silica raw materials are used, reaction conditions at the time of producing a spherical porous body may be complicated,
In the present invention, the silica raw material is preferably used alone.

【0022】本発明において用いられる界面活性剤は、
下記一般式(1)で表されるものである。
The surfactant used in the present invention includes:
It is represented by the following general formula (1).

【0023】[0023]

【化4】 [式中、R1、R2およびR3は同一でも異なっていても
よい炭素数1〜3のアルキル基、Xはハロゲン原子、n
は8〜14の整数をそれぞれ示す。] 一般式(1)におけるR1、R2、R3は同一でも異なっ
ていてもよいが、界面活性剤分子の対称性の観点から同
一であることが好ましい。界面活性剤分子の対称性が優
れる場合は、界面活性剤同士の凝集(ミセルの形成等)
が容易となる傾向にある。また、R1、R2、R3のうち
少なくとも1つはメチル基であることが好ましく、
1、R2、R3の全てがメチル基であることがより好ま
しい。また、上記一般式(1)におけるnは9〜13の
整数であることが好ましく、9、11または13である
ことがさらに好ましい。Xのハロゲン原子の種類は特に
制限されないが、入手の容易さの観点からXは塩素原子
または臭素原子であることが好ましい。
Embedded image [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is a halogen atom, n
Represents an integer of 8 to 14, respectively. R 1 , R 2 , and R 3 in the general formula (1) may be the same or different, but are preferably the same from the viewpoint of the symmetry of the surfactant molecule. When the symmetry of surfactant molecules is excellent, aggregation of surfactants (such as formation of micelles)
Tends to be easier. Further, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is preferably a methyl group,
More preferably, all of R 1 , R 2 and R 3 are methyl groups. Further, n in the general formula (1) is preferably an integer of 9 to 13, and more preferably 9, 11, or 13. The type of halogen atom of X is not particularly limited, but from the viewpoint of availability, X is preferably a chlorine atom or a bromine atom.

【0024】したがって、上記一般式(1)で表される
界面活性剤としては、R1、R2、R 3の全てがメチル基
であるアルキルトリメチルアンモニウムハライドである
ことが好ましい。アルキルトリメチルアンモニウムハラ
イドとしては、デシルトリメチルアンモニウムハライ
ド、ドデシルトリメチルアンモニウムハライド、テトラ
デシルトリメチルアンモニウムハライドが好ましい。な
かでも、デシルトリメチルアンモニウムハライド、ドデ
シルトリメチルアンモニウムハライドが特に好ましい。
デシルトリメチルアンモニウムハライドとしてはデシル
トリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルア
ンモニウムブロミドが好ましく、ドデシルトリメチルア
ンモニウムハライドとしてはドデシルトリメチルアンモ
ニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロ
ミドが好ましい。
Therefore, it is represented by the above general formula (1).
As the surfactant, R1, RTwo, R ThreeAre all methyl groups
Is an alkyltrimethylammonium halide
Is preferred. Alkyl trimethyl ammonium halas
As the id, decyltrimethylammonium halide
Do, dodecyltrimethylammonium halide, tetra
Decyltrimethylammonium halide is preferred. What
Even, decyl trimethyl ammonium halide, dode
Siltrimethylammonium halide is particularly preferred.
Decyl as decyltrimethylammonium halide
Trimethylammonium chloride, decyltrimethyla
Ammonium bromide is preferred, and dodecyltrimethyla
Dodecyl trimethylammonium halide
Ium chloride, dodecyltrimethylammonium bromide
Mid is preferred.

【0025】このような界面活性剤は、シリカ原料と共
に水中で複合体を形成する。複合体中のシリカ原料は反
応によりケイ素酸化物へと変化するが、界面活性剤が存
在している部分ではケイ素酸化物が生成しないため、界
面活性剤が存在している部分に孔が形成されることにな
る。すなわち、界面活性剤は孔形成のためのテンプレー
トとして機能する。本発明において、界面活性剤は1種
類もしくは2種類以上を組み合わせて用いることが可能
であるが、上記のように界面活性剤はシリカ原料の反応
生成物に孔を形成させる際のテンプレートとして働き、
その種類は多孔体の孔の形状に大きな影響を与えるた
め、より均一な球状多孔体が得るためには、界面活性剤
は1種類のみを用いることが好ましい。
Such a surfactant forms a complex with silica raw material in water. The silica raw material in the composite is converted into silicon oxide by the reaction, but since silicon oxide is not generated in the part where the surfactant is present, pores are formed in the part where the surfactant is present. Will be. That is, the surfactant functions as a template for pore formation. In the present invention, the surfactant can be used alone or in combination of two or more. However, as described above, the surfactant acts as a template when pores are formed in the reaction product of the silica raw material,
Since the type greatly affects the shape of the pores of the porous body, it is preferable to use only one type of surfactant in order to obtain a more uniform spherical porous body.

【0026】本発明においては、上述したようなシリカ
原料と界面活性剤と水とを含む溶液中で、シリカ原料を
塩基性条件下で反応させる。シリカ原料は、一般に塩基
性条件下においても酸性条件下においても反応が生じケ
イ素酸化物へと変化するが、本発明におけるシリカ原料
と界面活性剤の濃度は従来技術の方法に比較してかなり
低いものとなっているために、酸性条件下では反応がほ
とんど進行しない。したがって、本発明においては塩基
性条件下でシリカ原料を反応させる必要がある。なお、
シリカ原料は、酸性条件で反応させる場合よりも塩基性
条件で反応させる場合の方がケイ素原子の反応点が増加
し、耐湿性や耐熱性等の物性に優れたケイ素酸化物を得
ることができるため、本発明の方法はこの点においても
有利である。
In the present invention, the silica raw material is reacted under a basic condition in a solution containing the above-mentioned silica raw material, a surfactant and water. The silica raw material generally undergoes a reaction under both basic conditions and acidic conditions and changes to silicon oxide, but the silica raw material and the concentration of the surfactant in the present invention are considerably lower than those of the prior art method. The reaction hardly proceeds under acidic conditions. Therefore, in the present invention, it is necessary to react the silica raw material under basic conditions. In addition,
The silica raw material has a higher number of reaction points of silicon atoms when reacted under basic conditions than when reacted under acidic conditions, and can provide a silicon oxide having excellent properties such as moisture resistance and heat resistance. Therefore, the method of the present invention is also advantageous in this respect.

【0027】上記溶液を塩基性にするためには、通常、
水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質を添加する。反
応時の塩基性条件に関しては特に制限されないが、添加
する塩基性物質のアルカリ当量を全シリカ原料中のケイ
素原子モル数で除した値が0.1〜0.9となるように
することが好ましい。この値は、0.2〜0.5である
ことがより好ましい。添加する塩基性物質のアルカリ当
量を全シリカ原料中のケイ素原子モル数で除した値が
0.1未満である場合は、収率が極端に低下してしまう
傾向があり、0.9を超える場合は、多孔体の形成が困
難となる傾向がある。
In order to make the above solution basic, usually,
A basic substance such as an aqueous sodium hydroxide solution is added. The basic conditions at the time of the reaction are not particularly limited, but the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica raw material is 0.1 to 0.9. preferable. This value is more preferably 0.2 to 0.5. When the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica material is less than 0.1, the yield tends to be extremely reduced, and exceeds 0.9. In such a case, it tends to be difficult to form a porous body.

【0028】本発明においては、上述した界面活性剤の
濃度を上記溶液の全容量を基準として0.001〜0.
027mol/Lとし、上述したシリカ原料の濃度を上
記溶液の全容量を基準として0.01〜0.25mol
/Lとし、さらに、界面活性剤のモル数を、シリカ原料
中のケイ素原子のモル数の1/10以上とする。
In the present invention, the concentration of the above-mentioned surfactant is set to 0.001 to 0.
027 mol / L, and the concentration of the above silica raw material is 0.01 to 0.25 mol based on the total volume of the above solution.
/ L, and the number of moles of the surfactant is 1/10 or more of the number of moles of silicon atoms in the silica raw material.

【0029】本発明においては、界面活性剤およびシリ
カ原料の濃度および比率を上記のように厳密に制御する
ことによって、形状が球状の多孔体を高比率で得ること
が可能となり、さらに、多孔体の粒径の均一性を向上さ
せることが可能となる。濃度および比率が上記のような
範囲内にない場合、例えば、界面活性剤の濃度が0.0
1mol/L未満である場合は、テンプレートとなるべ
き界面活性剤の量が不足するために多孔体を得ることが
できない。一方、0.027mol/Lを超す場合は、
形状が球状である多孔体を高比率で得ることができず、
多孔体の粒径の均一性も低下する。また、シリカ原料の
濃度が0.01mol/L未満である場合は、生成する
粒子が非常に細かく回収が非常に困難であり、0.15
mol/Lを超える場合は、形状が球状である多孔体の
比率および多孔体の粒径の均一性が低くなる。
In the present invention, by strictly controlling the concentrations and ratios of the surfactant and the silica raw material as described above, it is possible to obtain a porous material having a spherical shape at a high ratio. It is possible to improve the uniformity of the particle size. If the concentration and the ratio are not within the above ranges, for example, if the concentration of the surfactant is 0.0
When the amount is less than 1 mol / L, a porous body cannot be obtained because the amount of a surfactant to be a template is insufficient. On the other hand, when exceeding 0.027 mol / L,
A porous body having a spherical shape cannot be obtained at a high ratio,
The uniformity of the particle size of the porous body also decreases. Further, when the concentration of the silica raw material is less than 0.01 mol / L, the generated particles are very fine, and it is very difficult to recover them.
If it exceeds mol / L, the ratio of the porous body having a spherical shape and the uniformity of the particle diameter of the porous body will be low.

【0030】本発明においては、界面活性剤としてデシ
ルトリメチルアンモニウムハライドを用い、シリカ原料
と界面活性剤と水とを含む溶液の全容量を基準として、
界面活性剤の濃度を0.005〜0.025mol/L
とし、シリカ原料の濃度を上記溶液の全容量を基準とし
て0.01〜0.15mol/Lとして、さらに、上記
界面活性剤のモル数を上記シリカ原料中のケイ素原子の
モル数の1/10以上とし、シリカ原料を反応させるこ
とが好ましい。
In the present invention, decyltrimethylammonium halide is used as a surfactant, and based on the total volume of a solution containing a silica raw material, a surfactant and water,
The concentration of the surfactant is 0.005 to 0.025 mol / L
And the concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.15 mol / L based on the total volume of the solution, and the number of moles of the surfactant is 1/10 of the number of moles of silicon atoms in the silica raw material. As described above, it is preferable to react the silica raw material.

【0031】この場合において、界面活性剤の濃度は
0.005〜0.02mol/Lであることがより好ま
しく、0.01〜0.02mol/Lであることがより
好ましい。また、シリカ原料の濃度は0.01〜0.1
mol/Lであることがより好ましく、0.01〜0.
05mol/Lであることがさらに好ましく、0.02
〜0.03mol/Lであることが特に好ましい。界面
活性剤の濃度が0.01〜0.02mol/Lであり、
且つシリカ原料の濃度が0.02〜0.03mol/L
である場合は、得られる球状多孔体の粒径の均一性が特
に高くなる。例えば、得られる全ての多孔体粒子の粒径
が平均粒径の±20%の範囲内となるようにすることが
可能である(実施例4参照)。
In this case, the concentration of the surfactant is more preferably from 0.005 to 0.02 mol / L, and even more preferably from 0.01 to 0.02 mol / L. The concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.1.
mol / L, more preferably 0.01 to 0.1 mol / L.
More preferably, it is 0.05 mol / L,
It is particularly preferable that the concentration be 0.03 mol / L. The concentration of the surfactant is 0.01 to 0.02 mol / L,
And the concentration of the silica raw material is 0.02 to 0.03 mol / L
In the case of, the uniformity of the particle diameter of the obtained spherical porous body becomes particularly high. For example, it is possible to make the particle diameters of all the obtained porous particles fall within a range of ± 20% of the average particle diameter (see Example 4).

【0032】本発明においては、また、界面活性剤とし
てドデシルトリメチルアンモニウムハライドを用い、シ
リカ原料と界面活性剤と水とを含む溶液の全容量を基準
として、界面活性剤の濃度を0.001〜0.025m
ol/Lとし、シリカ原料の濃度を上記溶液の全容量を
基準として0.01〜0.15mol/Lとして、さら
に、上記界面活性剤のモル数を上記シリカ原料中のケイ
素原子のモル数の1/10以上とし、シリカ原料を反応
させることが好ましい。
In the present invention, dodecyltrimethylammonium halide is used as a surfactant, and the concentration of the surfactant is 0.001 to 0.001 based on the total volume of the solution containing the silica raw material, the surfactant and water. 0.025m
ol / L, the concentration of the silica material is 0.01 to 0.15 mol / L based on the total volume of the solution, and the number of moles of the surfactant is the number of moles of silicon atoms in the silica material. It is preferable that the ratio is 1/10 or more and the silica raw material is reacted.

【0033】この場合において、界面活性剤の濃度は
0.005〜0.02mol/Lであることがより好ま
しく、0.01〜0.02mol/Lであることがより
好ましい。また、シリカ原料の濃度は0.01〜0.1
mol/Lであることがより好ましく、0.01〜0.
05mol/Lであることがさらに好ましく、0.02
〜0.03mol/Lであることが特に好ましい。界面
活性剤の濃度が0.01〜0.02mol/Lであり、
且つシリカ原料の濃度が0.02〜0.03mol/L
である場合は、得られる球状多孔体の粒径の均一性が特
に高くなる。例えば、得られる全ての多孔体粒子の粒径
が平均粒径の±20%の範囲内となるようにすることが
可能である(実施例2参照)。
In this case, the concentration of the surfactant is more preferably from 0.005 to 0.02 mol / L, and even more preferably from 0.01 to 0.02 mol / L. The concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.1.
mol / L, more preferably 0.01 to 0.1 mol / L.
More preferably, it is 0.05 mol / L,
It is particularly preferable that the concentration be 0.03 mol / L. The concentration of the surfactant is 0.01 to 0.02 mol / L,
And the concentration of the silica raw material is 0.02 to 0.03 mol / L
In the case of, the uniformity of the particle diameter of the obtained spherical porous body becomes particularly high. For example, it is possible to make the particle diameters of all the obtained porous particles fall within a range of ± 20% of the average particle diameter (see Example 2).

【0034】本発明においては、上記のように、炭素数
が9〜15の長鎖アルキル基を有するアルキルアンモニ
ウムハライドを界面活性剤として用いる。アルキル基の
炭素数が9〜15のアルキルトリメチルアンモニウムハ
ライドに代えて、アルキル基の炭素数が9未満または1
5超のアルキルトリメチルアンモニウムハライドを用い
た場合は、球状多孔体が得られなかったり、得られた場
合であっても、球状以外の形状の多孔体が混入していた
り粒径の均一性が劣るようになったりする。
In the present invention, as described above, an alkylammonium halide having a long-chain alkyl group having 9 to 15 carbon atoms is used as a surfactant. Instead of the alkyltrimethylammonium halide having 9 to 15 carbon atoms in the alkyl group, the alkyl group has less than 9 carbon atoms or 1 carbon atom.
When an alkyltrimethylammonium halide of more than 5 is used, a spherical porous body cannot be obtained, or even if it is obtained, a porous body having a shape other than a spherical shape is mixed or particle size uniformity is poor. And so on.

【0035】このように、従来技術では多孔体を形成可
能な、アルキル基の炭素数が9未満または15超のアル
キルトリメチルアンモニウムハライド界面活性剤であっ
ても本発明の方法では球状多孔体を形成できないのは、
本発明の方法においては、シリカ原料および界面活性剤
の濃度が従来技術の方法に比較してかなり低いものとな
っているためであると考えられる。
As described above, even if an alkyltrimethylammonium halide surfactant having an alkyl group of less than 9 or more than 15 carbon atoms capable of forming a porous body in the prior art, the method of the present invention can form a spherical porous body. What I can't do is
This is considered to be because in the method of the present invention, the concentrations of the silica raw material and the surfactant were considerably lower than those of the prior art method.

【0036】本発明においては、界面活性剤のモル数は
シリカ原料中のケイ素原子のモル数の1/10以上とな
るようにする必要がある(以下、界面活性剤のモル数と
シリカ原料中のケイ素原子のモル数の比を、界面活性剤
/Siと呼ぶことがある)。上述のように、界面活性剤
はシリカ原料の反応生成物に孔を形成させる際のテンプ
レートとして働き、界面活性剤/Siが1/10未満で
ある場合は、テンプレートが形成されなかったり形成さ
れても不安定になったりするため、多孔体が形成できな
い。一方、界面活性剤/Siが大きな値であっても球状
多孔体が形成される(ただし、界面活性剤とシリカ原料
の濃度は上記範囲内でなければならない)。これは、反
応途中でシリカ原料と複合体を形成しなかった界面活性
剤は、余剰分としてシリカ原料の反応に影響を及ぼすこ
となく溶液中で安定に存在可能であるからである。本発
明においては、界面活性剤/Siは1/5以上であるこ
とがより好ましく、界面活性剤の余剰分を低減する観点
から、界面活性剤/Siは1/5〜1/1であることが
さらに好ましい。
In the present invention, the number of moles of the surfactant must be at least 1/10 of the number of moles of silicon atoms in the silica raw material (hereinafter, the number of moles of the surfactant and the number of moles in the silica raw material). Is sometimes referred to as surfactant / Si). As described above, the surfactant acts as a template when pores are formed in the reaction product of the silica raw material, and when the surfactant / Si is less than 1/10, the template is not formed or is not formed. Also becomes unstable, so that a porous body cannot be formed. On the other hand, even when the ratio of surfactant / Si is large, a spherical porous body is formed (however, the concentrations of the surfactant and the silica raw material must be within the above range). This is because the surfactant that did not form a complex with the silica raw material during the reaction can be stably present in the solution as a surplus without affecting the reaction of the silica raw material. In the present invention, surfactant / Si is more preferably 1/5 or more, and from the viewpoint of reducing surplus surfactant, surfactant / Si is 1/5 to 1/1. Is more preferred.

【0037】本発明の球状多孔体の製造方法における、
シリカ原料の反応条件(反応温度、反応時間等)は特に
制限されない。反応温度は、例えば、0℃〜100℃と
することができる。本発明においては、シリカ原料と界
面活性剤と水とを含む溶液に対して、メタノール等のア
ルコールやその他有機溶剤を溶媒として添加することも
可能であり、このような場合は、反応温度は−20℃〜
100℃とすることができる。反応は攪拌状態で進行さ
せることが好ましい。反応条件は用いるシリカ原料の種
類等に基いて決定することが好ましい。
In the method for producing a spherical porous body of the present invention,
The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.) of the silica raw material are not particularly limited. The reaction temperature can be, for example, 0 ° C to 100 ° C. In the present invention, it is also possible to add an alcohol such as methanol or another organic solvent as a solvent to a solution containing a silica raw material, a surfactant and water, and in such a case, the reaction temperature is − 20 ° C ~
It can be 100 ° C. The reaction preferably proceeds with stirring. The reaction conditions are preferably determined based on the type of the silica raw material used and the like.

【0038】すなわち、シリカ原料としてアルコキシシ
ランを用いる場合は、例えば、以下のようにして球状多
孔体を得ることができる。まず、水(水とアルコール等
の有機溶媒の混合物であってもよい)に対して、界面活
性剤および塩基性物質を添加して界面活性剤の塩基性溶
液を調製し、この溶液にアルコキシシランを添加する。
添加されたアルコキシシランは溶液中で加水分解(また
は、加水分解および縮合)するために、添加後数秒〜数
分で白色粉末が析出する。この場合において、反応温度
は0℃〜80℃とすることが好ましく、10℃〜40℃
とすることがより好ましい。また、溶液は攪拌すること
が好ましい。
That is, when alkoxysilane is used as a silica raw material, for example, a spherical porous body can be obtained as follows. First, a surfactant and a basic substance are added to water (which may be a mixture of water and an organic solvent such as an alcohol) to prepare a basic solution of the surfactant. Is added.
Since the added alkoxysilane is hydrolyzed (or hydrolyzed and condensed) in the solution, a white powder precipitates in a few seconds to a few minutes after the addition. In this case, the reaction temperature is preferably 0 ° C to 80 ° C, and is preferably 10 ° C to 40 ° C.
Is more preferable. The solution is preferably stirred.

【0039】沈殿物が析出した後、0℃〜80℃(好ま
しくは10℃〜40℃)で1時間〜10日、溶液をさら
に攪拌してシリカ原料の反応を進行させる。攪拌終了
後、必要に応じて室温で一晩放置して系を安定化させ、
揮発成分を除去すると球状多孔体が得られる。
After the precipitate is deposited, the solution is further stirred at 0 ° C. to 80 ° C. (preferably 10 ° C. to 40 ° C.) for 1 hour to 10 days to advance the reaction of the silica raw material. After completion of stirring, if necessary, stabilize the system by leaving it at room temperature overnight,
When the volatile components are removed, a spherical porous body is obtained.

【0040】なお、アルコキシシランを用いて上記のよ
うな工程により多孔体を作製する場合において、アルコ
キシシランおよび界面活性剤の濃度が本発明の範囲内に
ある場合と、アルコキシシランと界面活性剤の少なくと
も一方の濃度が本発明の濃度の範囲外である場合とで
は、アルコキシシランを添加して白色沈殿が生成するま
での時間が大きく異なる。濃度が本発明の範囲内である
場合は、範囲外である場合に比較して、白色沈殿が生じ
るまでの時間が数倍〜数十倍長くなる。この現象は、本
発明における白色沈殿が生じるまでの反応は比較的ゆっ
くりと進行することを示すものである。本発明者らはい
かなる理論にも制約されることを望むものではないが、
このような反応の低速度化が、多孔体粒子間の形状等の
ばらつきを抑制するものと考えられる。
In the case where a porous body is prepared by the above-described process using alkoxysilane, the case where the concentration of the alkoxysilane and the surfactant is within the range of the present invention and the case where the alkoxysilane and the surfactant are When at least one of the concentrations is out of the range of the present invention, the time until the addition of alkoxysilane to the formation of a white precipitate is greatly different. When the concentration is within the range of the present invention, the time until the white precipitate is generated is several times to several tens times longer than when the concentration is outside the range. This phenomenon indicates that the reaction in the present invention until a white precipitate is generated proceeds relatively slowly. While we do not wish to be bound by any theory,
It is considered that such a reduction in the rate of the reaction suppresses variations in the shape and the like between the porous particles.

【0041】シリカ原料として、アルコキシシラン以外
のシリカ原料(ケイ酸ナトリウム、層状シリケートまた
はシリカ)を用いる場合は、シリカ原料を水(水とアル
コール等の有機溶媒の混合物であってもよい)に添加
し、シリカ原料中のケイ素原子と等モル程度になるよう
に、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質をさらに添
加して均一な溶液を調製した後に、希薄酸溶液をシリカ
原料中のケイ素原子に対して1/2〜3/4倍モル添加
するという方法により球状多孔体を作製することができ
る。塩基性物質は、シリカ原料中に既に形成されている
Si−(O−Si)4結合の一部を切断する目的のため
に過剰分必要となるが、その過剰分を酸により中和する
必要がある。酸としては、塩酸、硫酸等の無機酸、酢酸
等の有機酸のいずれを用いてもよい。
When a silica raw material (sodium silicate, layered silicate or silica) other than alkoxysilane is used as the silica raw material, the silica raw material is added to water (which may be a mixture of water and an organic solvent such as alcohol). Then, a basic substance such as an aqueous sodium hydroxide solution is further added to prepare a uniform solution so as to be about equimolar to the silicon atoms in the silica raw material, and then the diluted acid solution is added to the silicon atoms in the silica raw material. A spherical porous body can be produced by a method of adding 2〜 to / times the molar amount of the porous material. An excess of the basic substance is required for the purpose of breaking a part of the Si— (O—Si) 4 bond already formed in the silica raw material, and the excess must be neutralized with an acid. There is. As the acid, any of inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid and organic acids such as acetic acid may be used.

【0042】本発明において、シリカ原料として非層状
シリカ原料(アルコキシシラン、ケイ酸ナトリウムおよ
びシリカ)を用いる場合と、層状シリカ原料(層状シリ
ケート)を用いる場合とでは、球状多孔体の生成機構が
異なると考えられる。
In the present invention, the formation mechanism of the spherical porous material differs between the case where the non-layered silica raw material (alkoxysilane, sodium silicate and silica) is used as the silica raw material and the case where the layered silica raw material (layered silicate) is used. it is conceivable that.

【0043】非層状シリカ原料を用いる場合は、以下の
ような球状多孔体の生成機構が考えられる。まず、水に
界面活性剤を添加することにより、界面活性剤は水中で
規則的に配列したミセルを形成する。ミセルが形成され
た水溶液に対して非層状シリカ原料が添加されると、界
面活性剤の周囲に非層状シリカ原料が集合し複合体(典
型的にはハニカム状の複合体)が形成される。そして、
界面活性剤の周囲において塩基性条件下で非層状シリカ
原料が反応しケイ素酸化物に変化する。したがって、界
面活性剤がミセルを形成していた部分にはケイ素酸化物
が形成されないため反応生成物は多孔体(典型的にはハ
ニカム状に孔が形成された球状多孔体)となる。
When a non-layered silica raw material is used, the following mechanism for forming a spherical porous body can be considered. First, by adding a surfactant to water, the surfactant forms micelles regularly arranged in water. When the non-lamellar silica raw material is added to the aqueous solution in which micelles are formed, the non-lamellar silica raw material aggregates around the surfactant to form a composite (typically, a honeycomb-like composite). And
Under the basic conditions, the non-lamellar silica raw material reacts around the surfactant and changes into silicon oxide. Therefore, since silicon oxide is not formed in the portion where the surfactant formed micelles, the reaction product is a porous body (typically, a spherical porous body having honeycomb-shaped pores).

【0044】一方、シリカ原料として層状シリカ原料で
ある層状シリケートを用いる場合は、以下のような球状
多孔体の生成機構が考えられる。すなわち、界面活性剤
の水溶液に層状シリケートが添加されると、層状シリケ
ートの層間に界面活性剤が入り込み複合体(典型的には
ハニカム状の複合体)が形成される。このとき、隣接す
る層状シリケートの各層は結合しないが、塩基性条件下
で層状シリケートの反応が進行することにより隣接する
層が結合する。これにより、界面活性剤が存在していた
部分が孔となるようにして球状多孔体(典型的にはハニ
カム状に孔が形成された球状多孔体)が形成される。
On the other hand, when a layered silicate, which is a layered silica raw material, is used as the silica raw material, the following formation mechanism of a spherical porous body is considered. That is, when the layered silicate is added to the aqueous solution of the surfactant, the surfactant enters between the layers of the layered silicate to form a composite (typically, a honeycomb-shaped composite). At this time, the adjacent layers of the layered silicate are not bonded, but the adjacent layers are bonded by the progress of the reaction of the layered silicate under basic conditions. Thereby, a spherical porous body (typically, a spherical porous body in which holes are formed in a honeycomb shape) is formed such that a portion where the surfactant was present becomes a hole.

【0045】本発明の製造方法によれば、上記のような
反応機構でシリカ原料の反応が進行すると考えられ、得
られる球状多孔体は、孔内部に界面活性剤を有したもの
となる。球状多孔体は孔内部に界面活性剤が存在した状
態でも各種用途に使用することが可能であるが、大きな
比表面積が必要な用途に用いる場合は、界面活性剤を除
去してもよい。
According to the production method of the present invention, it is considered that the reaction of the silica raw material proceeds by the above-mentioned reaction mechanism, and the obtained spherical porous body has a surfactant inside the pores. The spherical porous body can be used for various applications even in a state where a surfactant is present inside the pores. However, when used for an application requiring a large specific surface area, the surfactant may be removed.

【0046】多孔体から界面活性剤を除去する方法とし
ては、例えば、焼成による方法、有機溶媒で処理する方
法、イオン交換法等を挙げることができる。焼成による
方法においては、多孔体を300〜1000℃、好まし
くは400〜700℃で加熱する。加熱時間は30分程
度でもよいが、完全に界面活性剤を除去するには1時間
以上加熱することが好ましい。焼成は空気中で行うこと
が可能であるが、多量の燃焼ガスが発生するため、窒素
等の不活性ガスを導入して行ってもよい。
As a method for removing the surfactant from the porous material, for example, a method of firing, a method of treating with an organic solvent, an ion exchange method and the like can be mentioned. In the firing method, the porous body is heated at 300 to 1000C, preferably 400 to 700C. The heating time may be about 30 minutes, but it is preferable to heat for 1 hour or more to completely remove the surfactant. Although calcination can be performed in the air, since a large amount of combustion gas is generated, an inert gas such as nitrogen may be introduced.

【0047】有機溶媒で処理する場合は、用いた界面活
性剤の良溶媒中に多孔体を浸漬して界面活性剤を抽出す
る。イオン交換法においては多孔体を酸性溶液(少量の
塩酸を含むエタノール等)に浸漬し、例えば50〜70
℃で加熱しながら攪拌を行う。これにより、多孔体の孔
中に存在する界面活性剤が水素イオンでイオン交換され
る。なお、イオン交換により孔中には水素イオンが残存
することになるが、水素イオンのイオン半径は十分小さ
いため孔の閉塞の問題は生じない。
In the case of treatment with an organic solvent, the porous body is immersed in a good solvent of the used surfactant to extract the surfactant. In the ion exchange method, the porous body is immersed in an acidic solution (such as ethanol containing a small amount of hydrochloric acid), for example, 50-70.
Stir while heating at ° C. Thereby, the surfactant existing in the pores of the porous body is ion-exchanged with hydrogen ions. Although hydrogen ions remain in the holes due to ion exchange, the problem of blockage of the holes does not occur because the ionic radius of the hydrogen ions is sufficiently small.

【0048】上述した本発明の方法により、規則的な細
孔配列構造を有した多孔体が得られる。細孔配列構造
は、2次元ヘキサゴナル、3次元ヘキサゴナルまたはキ
ュービックのいずれであってもよい。なお、本発明にお
いては、用いる界面活性剤が上記一般式(1)で表され
る化学構造を有しており、上記のような条件でシリカ原
料を反応させるため、直径1〜2nmの孔が2次元ヘキ
サゴナルに配列した球状多孔体が得られやすい。また、
本発明の方法により得られる球状多孔体の平均粒径は特
に制限されないが、平均粒径は0.1〜5μmであるこ
とが好ましく、0.2〜1μmであることが好ましい。
球状多孔体の平均粒径は、界面活性剤およびシリカ原料
の濃度、反応時の温度や攪拌状態などにより変化させる
ことが可能である。
According to the method of the present invention described above, a porous body having a regular pore array structure can be obtained. The pore array structure may be two-dimensional hexagonal, three-dimensional hexagonal, or cubic. In the present invention, the surfactant used has the chemical structure represented by the general formula (1), and the silica raw material is reacted under the above conditions. A spherical porous body arranged in a two-dimensional hexagonal is easily obtained. Also,
Although the average particle size of the spherical porous body obtained by the method of the present invention is not particularly limited, the average particle size is preferably from 0.1 to 5 μm, and more preferably from 0.2 to 1 μm.
The average particle diameter of the spherical porous body can be changed by the concentration of the surfactant and the silica raw material, the temperature during the reaction, the stirring state, and the like.

【0049】以上説明したように、本発明の方法によれ
ば、形状が球状の多孔体を高比率で得ることができ、さ
らに、多孔体の粒径の均一性を向上させることも可能と
なる。したがって、本発明で得られた多孔体は、篩等に
よる分級を行わなくても形状や粒径がそろっており、容
器に充填した場合の充填率や、圧粉して得られる圧縮成
形物の密度を高くすることが可能となる。したがって、
吸着材、誘電材、充填材等として特に好適に用いること
が可能である。
As described above, according to the method of the present invention, a porous body having a spherical shape can be obtained at a high ratio, and the uniformity of the particle diameter of the porous body can be improved. . Therefore, the porous body obtained in the present invention is uniform in shape and particle size without performing classification by a sieve or the like, the filling rate when filled in a container, and the compression molded product obtained by compacting. It is possible to increase the density. Therefore,
It can be particularly suitably used as an adsorbent, a dielectric, a filler, and the like.

【0050】[0050]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例についてさらに
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0051】[ドデシルトリメチルアンモニウムブロミ
ドを用いた多孔体の作製] (実施例1)水747mLおよびメタノール250mL
の混合溶液に対して、ドデシルトリメチルアンモニウム
ブロミド(界面活性剤)1.54gおよび1規定水酸化
ナトリウム3.28mLを添加して均一になるまで攪拌
した。これにテトラメトキシシラン(シリカ原料)1.
9gを添加して攪拌を続けたところテトラメトキシシラ
ンは完全に溶解し、約60秒後に白色粉末が析出してき
た。なお、上記全ての成分(水、メタノール、ドデシル
トリメチルアンモニウム、1規定水酸化ナトリウムおよ
びテトラメトキシシラン)の全容量を基準とする、ドデ
シルトリメチルアンモニウムの濃度は0.005mol
/Lであり、テトラメトキシシランの濃度は0.012
5mol/Lであった。また、界面活性剤/Siは0.
4であった。
[Preparation of Porous Material Using Dodecyltrimethylammonium Bromide] (Example 1) 747 mL of water and 250 mL of methanol
Was added to 1.54 g of dodecyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 3.28 mL of 1 N sodium hydroxide, and the mixture was stirred until it became uniform. To this, tetramethoxysilane (silica raw material)
When 9 g was added and stirring was continued, tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was deposited after about 60 seconds. The concentration of dodecyltrimethylammonium is 0.005 mol based on the total volume of all the above components (water, methanol, dodecyltrimethylammonium, 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane).
/ L, and the concentration of tetramethoxysilane is 0.012.
It was 5 mol / L. Further, the surfactant / Si is set at 0.1.
It was 4.

【0052】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンを図1に示す。図1に示されたX線回折
パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴナルの
細孔配列構造を有していることが示された。次に、この
多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、電子顕微
鏡により観察された100個程度の多孔体はいずれも球
状の形状を有しており、その粒径は0.65〜1.27
μmであった。図2には、倍率5000倍で撮影された
本実施例による多孔体の電子顕微鏡写真を示す。図2に
おいて、黒色球状部分が本実施例で得られた多孔体を示
すものである。
After stirring at room temperature for further 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern is shown in FIG. The X-ray diffraction pattern shown in FIG. 1 showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. As a result, each of about 100 porous bodies observed by an electron microscope had a spherical shape, and the particle size was 0.65 to 1.27.
μm. FIG. 2 shows an electron micrograph of the porous body according to the present example taken at a magnification of 5,000. In FIG. 2, the black spherical portion indicates the porous body obtained in this example.

【0053】(実施例2)水742mLおよびメタノー
ル250mLの混合溶液に対して、ドデシルトリメチル
アンモニウムブロミド(界面活性剤)4.62gおよび
1規定水酸化ナトリウム7.86mLを添加して均一に
なるまで攪拌した。これにテトラメトキシシラン(シリ
カ原料)4.55gを添加して攪拌を続けたところテト
ラメトキシシランは完全に溶解し、約60秒後に白色粉
末が析出してきた。なお、上記全ての成分(水、メタノ
ール、ドデシルトリメチルアンモニウム、1規定水酸化
ナトリウムおよびテトラメトキシシラン)の全容量を基
準とする、ドデシルトリメチルアンモニウムの濃度は
0.015mol/Lであり、テトラメトキシシランの
濃度は0.0299mol/Lであった。また、界面活
性剤/Siは0.5であった。
Example 2 To a mixed solution of 742 mL of water and 250 mL of methanol were added 4.62 g of dodecyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 7.86 mL of 1N sodium hydroxide, and the mixture was stirred until it became uniform. did. When 4.55 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was precipitated after about 60 seconds. The concentration of dodecyltrimethylammonium based on the total volume of all the above components (water, methanol, dodecyltrimethylammonium, 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane) was 0.015 mol / L, Was 0.0299 mol / L. The ratio of surfactant / Si was 0.5.

【0054】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、
電子顕微鏡により観察された任意の100個の多孔体の
粒径は0.625〜0.75μmの範囲内であり、平均
粒径は0.63μmであった。また、平均粒径の±19
%の範囲に全ての粒子の粒径が入っており、粒径の分布
が非常に狭く、粒径の均一性に非常に優れた球状多孔体
が得られたことが示された。図3に、倍率10000倍
で撮影された本実施例による多孔体の電子顕微鏡写真を
示す。図3において、黒色球状部分が本実施例で得られ
た多孔体を示すものである。
After stirring at room temperature for further 8 hours and leaving overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. as a result,
The particle diameter of 100 arbitrary porous bodies observed by an electron microscope was in the range of 0.625 to 0.75 μm, and the average particle diameter was 0.63 μm. In addition, the average particle diameter is ± 19.
%, The particle diameters of all the particles were in the range, and it was shown that a spherical porous body having a very narrow particle diameter distribution and a very excellent particle diameter uniformity was obtained. FIG. 3 shows an electron micrograph of the porous body according to the present example taken at a magnification of 10,000 times. In FIG. 3, a black spherical portion indicates the porous body obtained in this example.

【0055】(比較例1)水727mLおよびメタノー
ル250mLの混合溶液に対して、ドデシルトリメチル
アンモニウムブロミド(界面活性剤)17gおよび1規
定水酸化ナトリウム22.8mLを添加して均一になる
まで攪拌した。これにテトラメトキシシラン(シリカ原
料)13.2gを添加して攪拌を続けたところテトラメ
トキシシランは完全に溶解し、約2秒後に白色粉末が析
出してきた。なお、上記全ての成分(水、メタノール、
ドデシルトリメチルアンモニウム、1規定水酸化ナトリ
ウムおよびテトラメトキシシラン)の全容量を基準とす
る、ドデシルトリメチルアンモニウムの濃度は0.05
5mol/Lであり、テトラメトキシシランの濃度は
0.0867mol/Lであった。また、界面活性剤/
Siは0.63であった。
Comparative Example 1 To a mixed solution of 727 mL of water and 250 mL of methanol were added 17 g of dodecyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 22.8 mL of 1N sodium hydroxide, and the mixture was stirred until uniform. When 13.2 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was precipitated after about 2 seconds. All the above components (water, methanol,
Dodecyltrimethylammonium, based on the total volume of 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane), the concentration of dodecyltrimethylammonium was 0.05.
It was 5 mol / L and the concentration of tetramethoxysilane was 0.0867 mol / L. In addition, surfactant /
Si was 0.63.

【0056】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。図4には、
倍率10000倍で撮影された本比較例による多孔体の
電子顕微鏡写真を示す。図4に示されるように本比較例
で得られた多孔体の形状は米粒状であった。
After stirring at room temperature for an additional 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. In FIG.
The electron micrograph of the porous body by this comparative example taken at 10000 times magnification is shown. As shown in FIG. 4, the shape of the porous body obtained in this comparative example was a rice grain.

【0057】[デシルトリメチルアンモニウムブロミド
を用いた多孔体の作製] (実施例3)水745mLおよびメタノール250mL
の混合溶液に対して、デシルトリメチルアンモニウムブ
ロミド(界面活性剤)7gおよび1規定水酸化ナトリウ
ム5.7mLを添加して均一になるまで攪拌した。これ
にテトラメトキシシラン(シリカ原料)3.3gを添加
して攪拌を続けたところテトラメトキシシランは完全に
溶解し、約10秒後に白色粉末が析出してきた。なお、
上記全ての成分(水、メタノール、デシルトリメチルア
ンモニウム、1規定水酸化ナトリウムおよびテトラメト
キシシラン)の全容量を基準とする、デシルトリメチル
アンモニウムの濃度は0.025mol/Lであり、テ
トラメトキシシランの濃度は0.0217mol/Lで
あった。また、界面活性剤/Siは1.15であった。
[Preparation of Porous Material Using Decyltrimethylammonium Bromide] (Example 3) 745 mL of water and 250 mL of methanol
Was mixed with 7 g of decyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 5.7 mL of 1 N sodium hydroxide, and the mixture was stirred until it became uniform. When 3.3 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was precipitated after about 10 seconds. In addition,
The concentration of decyltrimethylammonium based on the total volume of all the above components (water, methanol, decyltrimethylammonium, 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane) is 0.025 mol / L, and the concentration of tetramethoxysilane Was 0.0217 mol / L. Further, surfactant / Si was 1.15.

【0058】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、
電子顕微鏡により観察された100個程度の多孔体はい
ずれも球状の形状を有しており、その粒径は0.2〜
0.9μmであった。
After stirring at room temperature for further 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. as a result,
Each of about 100 porous bodies observed by an electron microscope has a spherical shape, and the particle size is 0.2 to
0.9 μm.

【0059】(実施例4)水745mLおよびメタノー
ル250mLの混合溶液に対して、デシルトリメチルア
ンモニウムブロミド(界面活性剤)3.84gおよび1
規定水酸化ナトリウム5.7mLを添加して均一になる
まで攪拌した。これにテトラメトキシシラン(シリカ原
料)3.3gを添加して攪拌を続けたところテトラメト
キシシランは完全に溶解し、約50秒後に白色粉末が析
出してきた。なお、上記全ての成分(水、メタノール、
デシルトリメチルアンモニウム、1規定水酸化ナトリウ
ムおよびテトラメトキシシラン)の全容量を基準とす
る、デシルトリメチルアンモニウムの濃度は0.013
7mol/Lであり、テトラメトキシシランの濃度は
0.0217mol/Lであった。また、界面活性剤/
Siは0.63であった。
Example 4 3.84 g of decyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 1 part of 745 mL of water and 250 mL of methanol were mixed.
5.7 mL of normal sodium hydroxide was added and stirred until uniform. When 3.3 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was deposited after about 50 seconds. All the above components (water, methanol,
Decyltrimethylammonium, based on the total volume of 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane), the concentration of decyltrimethylammonium was 0.013.
7 mol / L, and the concentration of tetramethoxysilane was 0.0217 mol / L. In addition, surfactant /
Si was 0.63.

【0060】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、
電子顕微鏡により観察された任意の100個の多孔体の
粒径は0.74〜0.9μmの範囲内であり、平均粒径
は0.89μmであった。また、平均粒径の±17%の
範囲に全ての粒子の粒径が入っており、粒径の分布が非
常に狭く、粒径の均一性に非常に優れた球状多孔体が得
られたことが示された。図5に、倍率5000倍で撮影
された本実施例による多孔体の電子顕微鏡写真を示す。
図5において、黒色球状部分が本実施例で得られた多孔
体を示すものである。
After stirring at room temperature for an additional 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. as a result,
The particle size of 100 arbitrary porous bodies observed by an electron microscope was in the range of 0.74 to 0.9 μm, and the average particle size was 0.89 μm. Further, the particle diameters of all the particles were within the range of ± 17% of the average particle diameter, and a spherical porous body having a very narrow particle diameter distribution and a very excellent particle diameter uniformity was obtained. It has been shown. FIG. 5 shows an electron micrograph of the porous body according to the present example taken at a magnification of 5,000.
In FIG. 5, a black spherical portion indicates the porous body obtained in this example.

【0061】(比較例2)水745mLおよびメタノー
ル250mLの混合溶液に対して、デシルトリメチルア
ンモニウムブロミド(界面活性剤)8.4gおよび1規
定水酸化ナトリウム5.7mLを添加して均一になるま
で攪拌した。これにテトラメトキシシラン(シリカ原
料)3.3gを添加して攪拌を続けたところテトラメト
キシシランは完全に溶解し、約6秒後に白色粉末が析出
してきた。なお、上記全ての成分(水、メタノール、デ
シルトリメチルアンモニウム、1規定水酸化ナトリウム
およびテトラメトキシシラン)の全容量を基準とする、
デシルトリメチルアンモニウムの濃度は0.03mol
/Lであり、テトラメトキシシランの濃度は0.021
7mol/Lであった。また、界面活性剤/Siは1.
38であった。
(Comparative Example 2) To a mixed solution of 745 mL of water and 250 mL of methanol, 8.4 g of decyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 5.7 mL of 1 N sodium hydroxide were added, and the mixture was stirred until uniform. did. When 3.3 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was deposited after about 6 seconds. In addition, based on the total volume of all the above components (water, methanol, decyltrimethylammonium, 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane),
The concentration of decyltrimethylammonium is 0.03mol
/ L, and the concentration of tetramethoxysilane is 0.021.
It was 7 mol / L. Further, the surfactant / Si is set at 1.
38.

【0062】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、
球状多孔体に混ざってシート状の多孔体が生成している
ことがわかった。
After stirring at room temperature for further 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. as a result,
It was found that a sheet-like porous body was formed by mixing with the spherical porous body.

【0063】(比較例3)水636mLおよびメタノー
ル250mLの混合溶液に対して、デシルトリメチルア
ンモニウムブロミド(界面活性剤)77gおよび1規定
水酸化ナトリウム114mLを添加して均一になるまで
攪拌した。これにテトラメトキシシラン(シリカ原料)
66gを添加して攪拌を続けたところテトラメトキシシ
ランは完全に溶解し、約2秒後に白色粉末が析出してき
た。なお、上記全ての成分(水、メタノール、デシルト
リメチルアンモニウム、1規定水酸化ナトリウムおよび
テトラメトキシシラン)の全容量を基準とする、デシル
トリメチルアンモニウムの濃度は0.275mol/L
であり、テトラメトキシシランの濃度は0.434mo
l/Lであった。また、界面活性剤/Siは0.63で
あった。
Comparative Example 3 To a mixed solution of 636 mL of water and 250 mL of methanol, 77 g of decyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 114 mL of 1 N sodium hydroxide were added and stirred until uniform. Add tetramethoxysilane (silica raw material)
When 66 g was added and stirring was continued, tetramethoxysilane was completely dissolved, and a white powder was precipitated after about 2 seconds. The concentration of decyltrimethylammonium was 0.275 mol / L based on the total volume of all the above components (water, methanol, decyltrimethylammonium, 1N sodium hydroxide and tetramethoxysilane).
And the concentration of tetramethoxysilane is 0.434 mo
1 / L. Further, surfactant / Si was 0.63.

【0064】室温でさらに8時間攪拌して一晩放置した
後、濾過と脱イオン水による洗浄を3回繰り返して白色
粉末を得た。この白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥し
た後、550℃で6時間焼成することにより界面活性剤
を含む有機成分を除去し多孔体を得た。この多孔体のX
線回折パターンより、得られた多孔体は2次元ヘキサゴ
ナルの細孔配列構造を有していることが示された。次
に、この多孔体の電子顕微鏡観察を行った。その結果、
不定形の多孔体が生成していることがわかった。
After stirring at room temperature for another 8 hours and allowing to stand overnight, filtration and washing with deionized water were repeated three times to obtain a white powder. The white powder was dried with a hot air drier for 3 days, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours to remove the organic components including the surfactant and obtain a porous body. X of this porous body
The line diffraction pattern showed that the obtained porous body had a two-dimensional hexagonal pore array structure. Next, the porous body was observed with an electron microscope. as a result,
It was found that an amorphous porous body was formed.

【0065】[ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブ
ロミドを用いた多孔体の作製] (比較例4)水744mLおよびメタノール250mL
の混合溶液に対して、ヘキサデシルトリメチルアンモニ
ウムブロミド(界面活性剤)5gおよび1規定水酸化ナ
トリウム5.7mLを添加して均一になるまで攪拌し
た。これにテトラメトキシシラン(シリカ原料)3.3
gを添加して攪拌を続けたところ、溶液は透明のままで
析出物は得られなかった。なお、上記全ての成分(水、
メタノール、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、1
規定水酸化ナトリウムおよびテトラメトキシシラン)の
全容量を基準とする、ヘキサデシルトリメチルアンモニ
ウムの濃度は0.014mol/Lであり、テトラメト
キシシランの濃度は0.0217mol/Lであった。
また、界面活性剤/Siは0.65であった。
[Preparation of Porous Material Using Hexadecyltrimethylammonium Bromide] (Comparative Example 4) 744 mL of water and 250 mL of methanol
Was mixed with 5 g of hexadecyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 5.7 mL of 1 N sodium hydroxide, and the mixture was stirred until the mixture became homogeneous. To this, tetramethoxysilane (silica raw material) 3.3
g was added and stirring was continued, but the solution remained transparent and no precipitate was obtained. In addition, all the above components (water,
Methanol, hexadecyltrimethylammonium, 1
The concentration of hexadecyltrimethylammonium was 0.014 mol / L and the concentration of tetramethoxysilane was 0.0217 mol / L, based on the total volume of normal sodium hydroxide and tetramethoxysilane).
Further, surfactant / Si was 0.65.

【0066】[酸性条件下での多孔体の作製] (比較例5)水742mLおよびメタノール250mL
の混合溶液に対して、ドデシルトリメチルアンモニウム
ブロミド(界面活性剤)4.62gおよび1規定塩酸
7.86mLを添加して均一になるまで攪拌した。これ
にテトラメトキシシラン(シリカ原料)4.55gを添
加して攪拌を続けたところ、溶液は透明のままで析出物
は得られなかった。なお、上記全ての成分(水、メタノ
ール、ドデシルトリメチルアンモニウム、1規定塩酸お
よびテトラメトキシシラン)の全容量を基準とする、ド
デシルトリメチルアンモニウムの濃度は0.015mo
l/Lであり、テトラメトキシシランの濃度は0.02
99mol/Lであった。また、界面活性剤/Siは
0.5であった。
[Preparation of Porous Body Under Acidic Conditions] (Comparative Example 5) 742 mL of water and 250 mL of methanol
Was added to the mixed solution of 4.62 g of dodecyltrimethylammonium bromide (surfactant) and 7.86 mL of 1N hydrochloric acid, and the mixture was stirred until the mixture became homogeneous. When 4.55 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added thereto and stirring was continued, the solution remained transparent and no precipitate was obtained. The concentration of dodecyltrimethylammonium based on the total volume of all the above components (water, methanol, dodecyltrimethylammonium, 1N hydrochloric acid and tetramethoxysilane) is 0.015mo.
1 / L, and the concentration of tetramethoxysilane is 0.02.
It was 99 mol / L. The ratio of surfactant / Si was 0.5.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状が球状の多孔体を高比率で得ることができ、さら
に、多孔体の粒径の均一性を向上させることが可能な球
状多孔体の製造方法を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a method for producing a spherical porous body capable of obtaining a spherical porous body at a high ratio and further improving the uniformity of the particle diameter of the porous body.

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

【図1】実施例1で得られた球状多孔体のX線回折パタ
ーンを示す図である。
FIG. 1 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a spherical porous body obtained in Example 1.

【図2】実施例1で得られた球状多孔体の電子顕微鏡写
真である(倍率5000倍)。
FIG. 2 is an electron micrograph of the spherical porous body obtained in Example 1 (magnification: 5000).

【図3】実施例2で得られた球状多孔体の電子顕微鏡写
真である(倍率10000倍)。
FIG. 3 is an electron micrograph of the spherical porous body obtained in Example 2 (magnification: 10,000 times).

【図4】比較例1で得られた多孔体の電子顕微鏡写真で
ある(倍率10000倍)。
FIG. 4 is an electron micrograph of the porous body obtained in Comparative Example 1 (at a magnification of 10000).

【図5】実施例4で得られた球状多孔体の電子顕微鏡写
真である(倍率5000倍)。
FIG. 5 is an electron micrograph of the spherical porous body obtained in Example 4 (magnification: 5000).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 喜章 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4G073 BC02 BD11 FA11 FB11 FB19 FB42 FC05 FD18 FD20 FD23 GA03 GA11 UA06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiaki Fukushima 41-1, Oku-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-term in Toyota Central R & D Laboratories, Inc. (reference) 4G073 BC02 BD11 FA11 FB11 FB19 FB42 FC05 FD18 FD20 FD23 GA03 GA11 UA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリカ原料と界面活性剤と水とを含む溶
液中で、塩基性条件下で該シリカ原料を反応させる球状
多孔体の製造方法であって、 前記界面活性剤は下記一般式(1)で表されるアルキル
アンモニウムハライドであり、前記界面活性剤の濃度は
前記溶液の全容量を基準として0.001〜0.027
mol/Lであり、前記シリカ原料の濃度は前記溶液の
全容量を基準として0.01〜0.25mol/Lであ
り、さらに、前記界面活性剤のモル数は、前記シリカ原
料中のケイ素原子のモル数の1/10以上であることを
特徴とする方法。 【化1】 [式中、R1、R2およびR3は同一でも異なっていても
よい炭素数1〜3のアルキル基、Xはハロゲン原子、n
は8〜14の整数をそれぞれ示す。]
1. A method for producing a spherical porous body, comprising reacting a silica raw material under a basic condition in a solution containing a silica raw material, a surfactant and water, wherein the surfactant has the following general formula ( 1) The concentration of the surfactant is 0.001 to 0.027 based on the total volume of the solution.
mol / L, the concentration of the silica raw material is 0.01 to 0.25 mol / L based on the total volume of the solution, and the number of moles of the surfactant is determined based on the number of silicon atoms in the silica raw material. Is 1/10 or more of the number of moles. Embedded image [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is a halogen atom, n
Represents an integer of 8 to 14, respectively. ]
【請求項2】 前記界面活性剤はデシルトリメチルアン
モニウムハライドであり、前記界面活性剤の濃度は前記
溶液の全容量を基準として0.01〜0.02mol/
Lであり、さらに、前記シリカ原料の濃度は前記溶液の
全容量を基準として0.02〜0.03mol/Lであ
ることを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The surfactant is decyltrimethylammonium halide, and the concentration of the surfactant is 0.01 to 0.02 mol /% based on the total volume of the solution.
The method according to claim 1, wherein the concentration of the silica raw material is 0.02 to 0.03 mol / L based on the total volume of the solution.
【請求項3】 前記界面活性剤はドデシルトリメチルア
ンモニウムハライドであり、前記界面活性剤の濃度は前
記溶液の全容量を基準として0.01〜0.02mol
/Lであり、さらに、前記シリカ原料の濃度は前記溶液
の全容量を基準として0.02〜0.03mol/Lで
あることを特徴とする請求項1記載の方法。
3. The surfactant is dodecyltrimethylammonium halide, and the concentration of the surfactant is 0.01 to 0.02 mol based on the total volume of the solution.
The method according to claim 1, wherein the concentration of the silica raw material is 0.02 to 0.03 mol / L based on the total volume of the solution.
【請求項4】 前記シリカ原料は、アルコキシシラン、
ケイ酸ナトリウム、層状シリケート、およびシリカから
なる群より選ばれる少なくとも1つのシリカ原料である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の
方法。
4. The silica raw material is an alkoxysilane,
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is at least one silica raw material selected from the group consisting of sodium silicate, layered silicate, and silica.
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