JP2003181282A - Production method of adsorbing material or adsorbing film, adsorbing material or adsorbing film obtained and application thereof - Google Patents

Production method of adsorbing material or adsorbing film, adsorbing material or adsorbing film obtained and application thereof

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JP2003181282A
JP2003181282A JP2001380409A JP2001380409A JP2003181282A JP 2003181282 A JP2003181282 A JP 2003181282A JP 2001380409 A JP2001380409 A JP 2001380409A JP 2001380409 A JP2001380409 A JP 2001380409A JP 2003181282 A JP2003181282 A JP 2003181282A
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JP
Japan
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adsorbent
adsorption
alkylamines
film
producing
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JP2001380409A
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Inventor
Masami Murakami
上 雅 美 村
Takeshi Kubota
田 武 司 窪
Yoshito Kurano
野 義 人 蔵
Kazuo Takamura
村 一 夫 高
Shunsuke Oike
池 俊 輔 大
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of adsorbing material or adsorbing film which has large specific surface area, uniform mesopore size and small hysteresis in adsorption/desorption of water at relative humidity 10-50% and to provide the adsorbing material or adsorbing film and application thereof. <P>SOLUTION: This production method of adsorbing material features that porous silica is subjected to humidification treatment under the environment of temperature 20-80°C and relative humidity 40-90% for 1-10 hr. Further, this production method of adsorbing film features that the adsorbing material is deposited on a substrate surface together with a binder. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、センサーや吸着器など、
特に吸着式ヒートポンプに適用できる吸着材または吸着
膜の製造方法、並びに得られた吸着材または吸着膜、お
よびそれら用途に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sensor, an adsorber, etc.
In particular, the present invention relates to a method for producing an adsorbent or an adsorbent film applicable to an adsorbent heat pump, the adsorbent or adsorbent film obtained, and uses thereof.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】従来、大気中の水分を吸着、また
は吸着した水分を脱離する吸着材としてはシリカゲル、
活性炭などが知られている。しかしながら、これらの吸
着材は、空隙が不均一であり、また細孔容積はあまり大
きくないため、吸着脱離は比較的容易であるが、単位重
量あたりの吸着量を多くすることができなかった。一
方、ゼオライトは均一な細孔を持つ材料であるが、細孔
が小さく、また細孔表面に酸点があるため、水の吸着熱
が大きく、したがって、吸着した水分を脱離させるため
には、高温、高熱量が必要であった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, silica gel has been used as an adsorbent for adsorbing or desorbing adsorbed water in the atmosphere.
Activated carbon is known. However, these adsorbents are relatively easy to adsorb and desorb because the voids are non-uniform and the pore volume is not so large, but the adsorbed amount per unit weight could not be increased. . On the other hand, zeolite is a material with uniform pores, but since the pores are small and there are acid points on the surface of the pores, the heat of adsorption of water is large. Therefore, in order to desorb the adsorbed water, , High temperature, high calorie required.

【0003】ところで、近年、有機化合物と無機化合物
との相互作用による協同的な組織化(自己組織化)を利
用することで合成される均一なメソ細孔を持つ多孔質材
料が、従来のシリカゲルやゼオライト等の多孔質材料物
に比べ、細孔容積が大きく、表面積も大きいため注目さ
れている。有機化合物と無機化合物との相互作用による
協同的な組織化を利用した均一なメソ細孔を持つ多孔質
材料の製造方法としては、例えば、WO91/1139
0には、シリカゲルと界面活性剤などとを用いて、密封
した耐熱性容器内で水熱合成することにより製造する方
法が記載されている。また、Bull.Chem.So
c.Jp.誌1990年63巻988頁には、層状ケイ
酸塩の一種であるカネマイトと界面活性剤とのイオン交
換により多孔質材料を製造する方法が記載されている。
By the way, in recent years, a porous material having uniform mesopores synthesized by utilizing cooperative organization (self-assembly) by interaction between an organic compound and an inorganic compound is a conventional silica gel. It has attracted attention because it has a larger pore volume and a larger surface area than porous materials such as zeolite and zeolite. As a method for producing a porous material having uniform mesopores by utilizing cooperative organization due to interaction between an organic compound and an inorganic compound, for example, WO91 / 1139 is used.
No. 0 describes a method for producing by hydrothermal synthesis using a silica gel and a surfactant in a sealed heat-resistant container. In addition, Bull. Chem. So
c. Jp. Magazine, Vol. 63, page 988, describes a method for producing a porous material by ion exchange between kanemite, which is a kind of layered silicate, and a surfactant.

【0004】この多孔質材料は、一般にはメソポーラス
シリカと呼ばれ、ラメラ、ヘキサゴナル、キュービック
などの規則的配列の均一なメソ細孔を持つことが特徴で
あり、大きな細孔容積を持っており、さらに、細孔壁表
面に水酸基を多く持つため、水の吸着量が多く、水の吸
着材としての用途展開や、分離吸着剤、センサー、触媒
担体や、燃料電池への応用が検討されている。しかしな
がら、このメソポーラスシリカの規則的配列がなくなる
と、高い比表面積を維持できなくなるという問題があっ
た。
This porous material is generally called mesoporous silica, and is characterized by having uniform mesopores of regular arrangement such as lamella, hexagonal and cubic, and has a large pore volume. Furthermore, since it has a large number of hydroxyl groups on the surface of the pore walls, it has a large amount of water adsorbed, and its application as a water adsorbent, application to separation adsorbents, sensors, catalyst carriers, and fuel cells are being studied. . However, there is a problem that a high specific surface area cannot be maintained when the regular arrangement of the mesoporous silica is lost.

【0005】また、シリカゲルには規則的配列はなく、
このように高い比表面積、大きい細孔容積を持つものは
知られていない。このメソ細孔を持つ多孔質材料の吸着
剤への用途展開についてはいくつか知られている。たと
えば、特開平09−178292号公報、特開平09−
227249号公報、特開平09−264633号公報
には、吸着ヒートポンプ用,湿度調整用,溶剤回収用の
各種吸着材への適用が記載されている。これらの公報の
実施例で得られた多孔質材料(粉体)の嵩密度は大きい
が、メソ細孔の規則性がないためか、細孔容積は0.4
ml/gを越えるものではなく、特に水吸着量が大きい
と言えるものではなかった。また、特開平11−114
410号公報では、このようなメソ多孔体に液体の蒸気
圧を降下させる降圧剤を添着して液体の飽和蒸気圧を下
げ、吸着性能を上げる試みがなされているが、その吸着
性能は充分とはいえなかった。
Further, silica gel does not have a regular array,
There is no known one having such a high specific surface area and a large pore volume. There are some known applications of this porous material having mesopores to an adsorbent. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-178292 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-
JP-A-227249 and JP-A-09-264633 describe application to various adsorbents for adsorption heat pumps, humidity adjustment, and solvent recovery. The bulk density of the porous materials (powder) obtained in the examples of these publications is high, but the pore volume is 0.4 because the mesopores have no regularity.
It did not exceed ml / g, and it cannot be said that the amount of water adsorbed was particularly large. In addition, JP-A-11-114
In Japanese Patent No. 410, an attempt is made to impregnate such a mesoporous material with a depressurizing agent that lowers the vapor pressure of the liquid to lower the saturated vapor pressure of the liquid and improve the adsorption performance. I couldn't say.

【0006】また、メソ細孔を持つ多孔質材料を、水系
の吸着式ヒートポンプへ適用するには、情報誌「あすの
経営」(GRC発行 No.211)98年度4号にも
記載されているように、水の総吸着量が大きいことはも
ちろん必要であるが、相対湿度が10〜50%の間での
吸水量が多いことが必須条件となる。一般的に、規則的
配列の均一なメソ細孔を持つMCM−41に代表される
メソポーラスシリカは、有機化合物と無機化合物との相
互作用による協同的な組織化を利用して有機無機複合体
を形成し、さらに該複合体から有機物を焼成により除去
することによって製造される。そのようにして得られた
メソポーラスシリカの骨格は、アモルファスであるた
め、シリカ表面はシリカゲルと同様の性質を示す。上記
した有機無機複合体の焼成が100〜170℃の範囲で
あれば、得られるメソポーラスシリカのシリカ表面は吸
着水を脱着する性能を有するが、さらに焼成温度が上が
ると、表面シラノール基の脱水縮合反応が起こり、吸着
水を脱着する性能が低下する。従って、焼成したメソポ
ーラスシリカを吸着材として利用するには、脱水縮合反
応が起こった表面シラノール基を、シラノール基に戻す
ことが必要である。このとき注意しなければいけないの
は、水蒸気雰囲気下での熱処理によって、ケイ酸イオン
の表面拡散が促進するということである。特に、細孔内
で水蒸気の濃度が高くなると、細孔内で水熱反応が起こ
り、細孔の表面積、細孔構造などが変化する。従って、
水蒸気を使った処理の場合には、細孔の表面状態が変化
しないようにしなければならない。
Further, in order to apply a porous material having mesopores to a water-based adsorption heat pump, it is also described in No. 211 of 1998, an information magazine "Management of Asu" (GRC issue No. 211). As described above, it is of course necessary that the total amount of water adsorbed is large, but it is an essential condition that the amount of water absorbed is large when the relative humidity is 10 to 50%. Generally, mesoporous silica typified by MCM-41 having a regular array of uniform mesopores forms an organic-inorganic composite by utilizing cooperative organization by interaction between an organic compound and an inorganic compound. It is produced by further forming and removing organic substances from the composite by calcination. Since the skeleton of the mesoporous silica thus obtained is amorphous, the surface of silica exhibits the same properties as silica gel. If the firing temperature of the above-mentioned organic-inorganic composite is in the range of 100 to 170 ° C., the silica surface of the obtained mesoporous silica has a property of desorbing adsorbed water, but if the firing temperature is further increased, dehydration condensation of surface silanol groups will occur. A reaction occurs and the ability to desorb adsorbed water decreases. Therefore, in order to use the calcined mesoporous silica as an adsorbent, it is necessary to restore the surface silanol groups on which the dehydration condensation reaction has occurred to silanol groups. At this time, it should be noted that heat treatment in a steam atmosphere promotes surface diffusion of silicate ions. In particular, when the concentration of water vapor increases in the pores, hydrothermal reaction occurs in the pores, and the surface area of the pores, the pore structure, etc. change. Therefore,
In the case of treatment with steam, it is necessary to prevent the surface condition of the pores from changing.

【0007】また、特開2001−149735号公報
には、酸を加えた溶液中で調製したメソ細孔を有する多
孔質シリカを、蒸気中で親水化処理を行うことによっ
て、除湿または熱交換用機能素子を製造する方法が開示
されている。先に述べたように、親水化処理はシリカ表
面のシラノール基を増やし吸着材とするためには有効で
あるが、沸騰した湯で蒸すことにより細孔の構造崩壊が
生じ、吸着量は減少するため、好ましくない。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-149735, for dehumidification or heat exchange, porous silica having mesopores prepared in a solution to which an acid is added is subjected to a hydrophilizing treatment in steam to remove moisture or heat. A method of manufacturing a functional device is disclosed. As described above, the hydrophilization treatment is effective for increasing the silanol groups on the silica surface to serve as an adsorbent, but the steam collapse with boiling water causes the structural collapse of the pores and reduces the adsorption amount. Therefore, it is not preferable.

【0008】また、酸を加えた溶液からスピンコートな
どにより調製した多孔質シリカ膜は、薄膜であれば規則
的構造を容易に形成するが、膜厚が大きくなると溶媒の
蒸発が均一ではなくなるため、規則的構造を形成し難く
なる。つまり、該方法により吸着材を製造するために
は、薄膜を重ねて形成する必要があり、工業的製法とし
ては好ましいものではない。
A porous silica film prepared by spin coating or the like from a solution to which an acid is added easily forms a regular structure if it is a thin film, but if the film thickness increases, the evaporation of the solvent will not be uniform. , It becomes difficult to form a regular structure. That is, in order to manufacture an adsorbent by this method, it is necessary to form thin films in layers, which is not preferable as an industrial manufacturing method.

【0009】一方、ヒートポンプへの利用を考えた場
合、吸着材は、細孔径が5nmを越えるメソ孔を有する
と、相対湿度が50%以下では水の吸着はほとんど起こ
らず、また、その吸着材の水吸着等温線を測定した場
合、脱着側の吸着等温線と、吸着側の吸着等温線との差
(ヒステリシス)が大きくなる。従って、吸着材として
は、細孔径が5nmを越えない均一な細孔を有するメソ
ポーラスシリカであることも重要である。
On the other hand, in consideration of use in a heat pump, when the adsorbent has mesopores having a pore diameter of more than 5 nm, water hardly adsorbs at a relative humidity of 50% or less, and the adsorbent is When the water adsorption isotherm is measured, the difference (hysteresis) between the adsorption isotherm on the desorption side and the adsorption isotherm on the adsorption side becomes large. Therefore, it is also important that the adsorbent is mesoporous silica having uniform pores whose pore diameter does not exceed 5 nm.

【0010】以上の理由から、現在のところ、吸着材と
して最も適しているのは、化学工学論文集、第19巻第
6号(1993)1165にも記載されているようにシ
リカゲル(Aタイプ)である。しかしこのシリカゲル
は、相対湿度が10〜50%の低い場合でも水の吸着は
全吸着量に対して大きいが、全細孔容積はあまり大きく
ない。
For the above reasons, at present, the most suitable adsorbent is silica gel (A type) as described in Chemical Engineering Papers, Vol. 19, No. 6 (1993) 1165. Is. However, in this silica gel, even when the relative humidity is as low as 10 to 50%, the adsorption of water is large relative to the total adsorption amount, but the total pore volume is not so large.

【0011】従って、従来のシリカゲルより水の吸着量
が多く、特に相対湿度10%〜50%において水の吸着
量が大きく、かつ、工業的に調製可能な吸着材が吸着式
ヒートポンプ材料として非常に望まれている。
Therefore, the amount of water adsorbed is larger than that of conventional silica gel, and particularly the amount of water adsorbed is large at a relative humidity of 10% to 50%, and an adsorbent which can be industrially prepared is very useful as an adsorption heat pump material. Is desired.

【0012】[0012]

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題点を解決しようとするものであって、センサーや吸
着器など、特に吸着式ヒートポンプに適用できる吸着材
または吸着膜の製造方法、並びに得られた吸着材または
吸着膜、およびそれらの用途を提供することにある。つ
まり、本発明は、比表面積が大きく、均一な大きさのメ
ソ孔を有し、さらに、水の吸脱着、特に相対湿度10%
〜50%での水の吸脱着においてヒステリシスの小さい
多孔質シリカよりなる吸着材または吸着膜の製造方法、
並びに得られた吸着材または吸着膜、およびそれらの用
途を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and is a method for producing an adsorbent or an adsorbent film which can be applied to a sensor, an adsorber or the like, particularly an adsorption heat pump. And to provide the obtained adsorbent or adsorbent film, and uses thereof. That is, the present invention has a large specific surface area, has mesopores of a uniform size, and further absorbs and desorbs water, especially at a relative humidity of 10%.
A method for producing an adsorbent or an adsorbent film made of porous silica having a small hysteresis in water adsorption / desorption at -50%
Further, it is an object of the present invention to provide the obtained adsorbent or adsorbed film, and uses thereof.

【0013】[0013]

【発明の概要】本発明に係る吸着材の製造方法は、多孔
質シリカを、温度20〜80℃で、かつ、相対湿度が4
0%〜90%の雰囲気下において1〜10時間加湿処理
することを特徴とする。前記多孔質シリカの窒素吸着法
により測定した比表面積が、800m2/g以上であ
り、かつ、前記多孔質シリカの該方法により測定した平
均細孔径が0.5〜4nmであることが好ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION In the method for producing an adsorbent according to the present invention, porous silica is used at a temperature of 20 to 80 ° C. and a relative humidity of 4.
It is characterized in that the humidification treatment is performed for 1 to 10 hours in an atmosphere of 0% to 90%. It is preferable that the specific surface area of the porous silica measured by the nitrogen adsorption method is 800 m 2 / g or more, and the average pore diameter of the porous silica measured by the method is 0.5 to 4 nm.

【0014】また、前記多孔質シリカが、アルコキシシ
ラン類の重縮合物と、ミセルを形成したアルキルアミン
類とからなる有機無機複合体から、該アルキルアミン類
を除去することにより得られる多孔質シリカであって、
該アルコキシシラン類が、 一般式;(ZO)4-nSiRn (式中、ZおよびRはCX2X+1を示し、X=1〜4の
整数を示し、ZとRとは同一でも異なっていてもよく、
n=0〜3の整数を示す。)で表され、該アルキルアミ
ン類が、 一般式;YNH2 (式中、YはCm2m+1を示し、m=6〜20の整数を
示す。)であることも好ましい。
Further, the porous silica is obtained by removing the alkylamines from an organic-inorganic composite composed of polycondensates of alkoxysilanes and micelle-forming alkylamines. And
The alkoxysilanes are represented by the general formula; (ZO) 4-n SiR n (wherein Z and R represent C X H 2X + 1 , X is an integer of 1 to 4, and Z and R are the same. But it can be different,
n is an integer of 0 to 3. It is also preferable that the alkylamines are represented by the general formula; YNH 2 (wherein Y represents C m H 2m + 1 , and m represents an integer of 6 to 20).

【0015】前記有機無機複合体が、前記アルキルアミ
ン類と水との混合溶液中に、前記アルコキシシラン類を
添加した後、温度25〜70℃で、1〜150時間攪拌
混合して得られるものであることが好ましい。前記アル
キルアミン類がオクチルアミンであり、さらに前記アル
コキシシラン類がテトラアルコキシシランであることが
好ましい。
The organic-inorganic composite is obtained by adding the alkoxysilanes to a mixed solution of the alkylamines and water, and then stirring and mixing the mixture at a temperature of 25 to 70 ° C. for 1 to 150 hours. Is preferred. It is preferable that the alkylamines are octylamines and the alkoxysilanes are tetraalkoxysilanes.

【0016】本発明に係る吸着材は、前記吸着材の製造
方法によって得られたことを特徴としている。前記吸着
材の窒素吸着法により測定した比表面積が800m2
g以上であり、かつ、前記吸着材の該方法により測定し
た平均細孔径が0.5〜4nmであることが好ましい。
The adsorbent according to the present invention is characterized by being obtained by the method for producing the adsorbent. The specific surface area of the adsorbent measured by the nitrogen adsorption method is 800 m 2 /
It is preferable that it is g or more and the average pore diameter of the adsorbent measured by the method is 0.5 to 4 nm.

【0017】本発明に係る吸着膜の製造方法は、前記吸
着材をバインダーと共に基材表面に担持することを特徴
としている。本発明に係る吸着膜は、前記吸着膜の製造
方法によって得られたことを特徴としている。前記吸着
膜の窒素吸着法により測定した比表面積が800m2
g以上であり、かつ、前記吸着膜の該方法により測定し
た平均細孔径が0.5〜4nmであることが好ましい。
The method for producing an adsorbent film according to the present invention is characterized in that the adsorbent is supported on the surface of a base material together with a binder. The adsorption film according to the present invention is characterized by being obtained by the method for producing an adsorption film. The specific surface area of the adsorption film measured by the nitrogen adsorption method is 800 m 2 /
It is preferable that it is g or more and the average pore diameter of the adsorption film measured by the method is 0.5 to 4 nm.

【0018】本発明に係る吸着材は、前記吸着材を吸着
式ヒートポンプに用いることを特徴としている。本発明
に係る吸着膜は、前記吸着膜を吸着式ヒートポンプに用
いることを特徴としている。
The adsorbent according to the present invention is characterized in that the adsorbent is used in an adsorption heat pump. The adsorption film according to the present invention is characterized by using the adsorption film in an adsorption heat pump.

【0019】[0019]

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る吸着材または
吸着膜の製造方法、並びに得られた吸着材または吸着
膜、およびそれらの用途について具体的に説明する。ま
ず、本発明に係る吸着材の製造方法について説明する。〔吸着材の製造方法〕 本発明に係る吸着材の製造方法
は、後述する多孔質シリカを、温度が20〜80℃、好
ましくは20〜60℃、さらに好ましくは20〜50℃
の範囲で、かつ、相対湿度が40%〜90%、好ましく
は40〜75%、さらに好ましくは40〜60%の雰囲
気下において、1〜10時間、好ましくは1〜8時間、
さらに好ましくは2〜5時間加湿処理することが望まし
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method for producing an adsorbent or an adsorbent film according to the present invention, the adsorbent or adsorbent film thus obtained, and their uses will be specifically described. First, a method for manufacturing an adsorbent according to the present invention will be described. [Method for producing adsorbent] In the method for producing an adsorbent according to the present invention, the porous silica described below has a temperature of 20 to 80 ° C, preferably 20 to 60 ° C, more preferably 20 to 50 ° C.
And in a relative humidity of 40% to 90%, preferably 40 to 75%, more preferably 40 to 60%, for 1 to 10 hours, preferably 1 to 8 hours,
More preferably, it is desirable to perform the humidification treatment for 2 to 5 hours.

【0020】この多孔質シリカは、後述するように焼成
工程を経て得られるため、該多孔質シリカの表面では、
シラノール基の脱水縮合が起こっている。そのため、多
孔質シリカを吸着材等に利用するためには元のシラノー
ル基に戻す必要がある。このシリカ表面の処理方法とし
ては加湿処理が有効であるが、熱水蒸気中での処理は細
孔の構造崩壊を伴うため好ましくない。特に、比表面積
が大きい多孔質シリカでは、このような熱水蒸気中での
処理は、細孔の構造崩壊に伴う比表面積の減少が顕著で
あり好ましくない。本発明においては、多孔質シリカ
を、上述の条件で加湿処理を行うことによって、細孔の
構造崩壊を伴うことなく、シラノール基に戻すことが可
能である。
Since this porous silica is obtained through a firing step as described later, the surface of the porous silica is
Dehydration condensation of silanol groups is occurring. Therefore, in order to use the porous silica as an adsorbent or the like, it is necessary to restore the original silanol group. Humidification is effective as a method for treating the silica surface, but treatment in hot steam is not preferable because it causes structural collapse of pores. In particular, in the case of porous silica having a large specific surface area, such treatment in hot steam is not preferable because the specific surface area is significantly decreased due to the structural collapse of the pores. In the present invention, by subjecting the porous silica to a humidification treatment under the above-mentioned conditions, it is possible to return it to a silanol group without causing structural collapse of the pores.

【0021】このようにして、多孔質シリカに加湿処理
(表面処理)を行うことにより、比表面積が処理前とほ
とんど変わらず、かつ多孔質シリカに表面にシラノール
基が多く存在するため、相対湿度10%〜50%におい
て水の吸脱着でのヒステリシスが小さい吸着材を得るこ
とができる。〔吸着材〕 本発明に係る吸着材は、上記製造方法によっ
て得られる。そのような吸着材は、均一な細孔を有し、
窒素吸着法により測定した比表面積が800m2/g以
上、好ましくは800〜1800m2/g、さらに好ま
しくは900〜1500m2/gであり、かつ、窒素吸
着法により測定した平均細孔径が0.5〜4nm、好ま
しくは0.5〜3.5nm、さらに好ましくは1〜3.
5nmであることが望ましい。本発明の吸着材の比表面
積と平均細孔径とは、上記範囲のいずれの組み合わせで
あってもよい。
By subjecting the porous silica to the humidification treatment (surface treatment) in this manner, the specific surface area is almost the same as before treatment, and since the porous silica has many silanol groups on the surface, the relative humidity is increased. At 10% to 50%, it is possible to obtain an adsorbent having a small hysteresis in water adsorption / desorption. [Adsorbent] The adsorbent according to the present invention is obtained by the above manufacturing method. Such adsorbents have uniform pores,
Specific surface area measured by a nitrogen adsorption method 800 m 2 / g or more, preferably 800~1800m 2 / g, more preferably from 900~1500m 2 / g, and an average pore size measured by nitrogen adsorption method 0. 5-4 nm, preferably 0.5-3.5 nm, more preferably 1-3.
It is preferably 5 nm. The specific surface area and average pore diameter of the adsorbent of the present invention may be any combination within the above range.

【0022】本発明の吸着材は、吸着材の比表面積と平
均細孔径とが、上記範囲であることにより、相対湿度1
0%〜50%において水の吸脱着によるヒステリシスが
小さく、吸着材として非常に優れた性能を有する。ま
た、本発明においては、この吸着材を用いて本発明に係
る吸着膜を製造することができる。次に、本発明に係る
吸着膜の製造方法について説明する。
The adsorbent of the present invention has a relative humidity of 1 when the specific surface area and the average pore diameter of the adsorbent are within the above ranges.
At 0% to 50%, the hysteresis due to adsorption and desorption of water is small, and it has very excellent performance as an adsorbent. Further, in the present invention, the adsorbent film according to the present invention can be manufactured using this adsorbent. Next, a method of manufacturing the adsorption film according to the present invention will be described.

【0023】〔吸着膜の製造方法〕本発明に係る吸着膜
の製造方法は、上記吸着材にバインダーを添加し、さら
に基材上に塗布して行う。基材に塗布する方法として
は、例えば、吹き付け法、スピンコート法、キャスティ
ング法、ディップコート法等の一般的な方法が挙げられ
る。さらに、上述のように加湿処理を行った吸着材を基
材上に塗布し、その後、100℃以下、好ましくは60
〜100℃の温度範囲で、30〜300分間、好ましく
は30〜180分間乾燥することが望ましい。上記のよ
うに、加湿処理を行った吸着材を用い、かつ上記乾燥条
件で乾燥することにより、本発明の吸着材と同様の吸着
性能が得られる。
[ Production Method of Adsorption Film] The production method of the adsorption film according to the present invention is carried out by adding a binder to the above-mentioned adsorbent and further coating it on a substrate. Examples of the method for applying to the substrate include general methods such as a spraying method, a spin coating method, a casting method, and a dip coating method. Further, the adsorbent, which has been subjected to the humidification treatment as described above, is applied onto the substrate, and then 100 ° C. or lower, preferably 60 ° C.
It is desirable to dry in a temperature range of -100 ° C for 30-300 minutes, preferably 30-180 minutes. As described above, the same adsorption performance as that of the adsorbent of the present invention can be obtained by using the humidified adsorbent and drying it under the above drying conditions.

【0024】上記基材としては、一般的に用いられるも
のであれば何れのものも使用できる。例えば、銅やアル
ミニウムなどの金属、ステンレスなどの合金、セラミッ
クス、金属酸化物、ガラス等が挙げられる。また、基材
の形状はハニカム状、円筒状、板状、皿状、あるいはフ
ィンのついた複雑な形状等の何れであってもよい。基材
に塗布する際の上記バインダーとしては、有機系、無機
系バインダーのいずれも使用できる。たとえば、有機系
バインダーとしては、酢酸ビニル、メチルセルロース、
ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ポリアルキレン
オキサイド、ポリアルキレングルコールなどを用いるこ
とができ、無機系バインダーとしては、シリカ系、アル
ミナ系のほか、セメントなどを用いることができる。バ
インダーの添加量は特に制限はないが、通常は多孔質シ
リカ100重量%に対して、0.5〜20重量%、好ま
しくは0.5〜15重量%の量であることが望ましい。
上記範囲でバインダーを添加すると、基材と吸着膜とが
強固に接着し、かつ吸着膜の吸水量が大きく低下しない
ため好ましい。
As the above-mentioned substrate, any substrate can be used as long as it is generally used. Examples include metals such as copper and aluminum, alloys such as stainless steel, ceramics, metal oxides, and glass. Further, the shape of the base material may be any of a honeycomb shape, a cylindrical shape, a plate shape, a dish shape, a complicated shape with fins, or the like. As the binder when applied to the substrate, either organic or inorganic binders can be used. For example, as an organic binder, vinyl acetate, methyl cellulose,
Polyvinyl alcohol, epoxy resin, polyalkylene oxide, polyalkylene glycol, and the like can be used. As the inorganic binder, silica-based, alumina-based, cement or the like can be used. The amount of the binder added is not particularly limited, but is usually 0.5 to 20% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight, based on 100% by weight of the porous silica.
It is preferable to add a binder within the above range, because the base material and the adsorption film are firmly adhered to each other and the water absorption amount of the adsorption film does not decrease significantly.

【0025】〔吸着膜〕上記製造方法によって得られた
本発明に係る吸着膜は、上記吸着材が基材上に膜として
形成されていることを特徴としている。吸着膜の膜厚は
特に限定されず、吸着性能が効果的に発揮できる厚さで
あれば良く、通常は1μm〜2mm程度である。また、
本発明の吸着膜は、上記吸着材を用いて形成されてお
り、原料となる吸着材が有する比表面積および平均細孔
径は、得られる吸着膜においてほとんど変化しない。
[Adsorption Film] The adsorption film according to the present invention obtained by the above manufacturing method is characterized in that the adsorbent is formed as a film on a base material. The thickness of the adsorption film is not particularly limited as long as the adsorption performance can be effectively exhibited, and is usually about 1 μm to 2 mm. Also,
The adsorbent film of the present invention is formed by using the adsorbent described above, and the specific surface area and average pore diameter of the adsorbent as a raw material hardly change in the obtained adsorbent film.

【0026】そのような吸着膜は、均一な細孔を有し、
窒素吸着法により測定した比表面積が800m2/g以
上、好ましくは800〜1800m2/g、さらに好ま
しくは900〜1500m2/gであり、かつ、窒素吸
着法により測定した平均細孔径が0.5〜4nm、好ま
しくは0.5〜3.5nm、さらに好ましくは1〜3.
5nmであることが望ましい。本発明の吸着膜の比表面
積と平均細孔径とは、上記範囲のいずれの組み合わせで
あってもよい。
Such an adsorption membrane has uniform pores,
Specific surface area measured by a nitrogen adsorption method 800 m 2 / g or more, preferably 800~1800m 2 / g, more preferably from 900~1500m 2 / g, and an average pore size measured by nitrogen adsorption method 0. 5-4 nm, preferably 0.5-3.5 nm, more preferably 1-3.
It is preferably 5 nm. The specific surface area and the average pore diameter of the adsorption film of the present invention may be any combination within the above range.

【0027】本発明の吸着膜は、多孔質シリカを加湿処
理(表面処理)して製造された上記吸着材を用い、か
つ、吸着膜の比表面積と平均細孔径とが、上記範囲であ
ることにより、相対湿度10%〜50%において水の吸
脱着によるヒステリシスが小さく、吸着膜として非常に
優れた性能を有する。上述のように、本発明の吸着材、
または吸着膜を製造するためには、多孔質シリカが用い
られる。以下、多孔質シリカについて説明する。
The adsorbent membrane of the present invention uses the adsorbent produced by subjecting porous silica to a humidification treatment (surface treatment), and the specific surface area and average pore diameter of the adsorbent membrane are within the above ranges. As a result, the hysteresis due to adsorption and desorption of water is small at a relative humidity of 10% to 50%, and it has a very excellent performance as an adsorption film. As described above, the adsorbent of the present invention,
Alternatively, porous silica is used for producing an adsorption film. The porous silica will be described below.

【0028】多孔質シリカ 本発明に用いられる多孔質シリカは、均一な細孔を有
し、窒素吸着法により測定した比表面積が800m2
g以上、好ましくは800〜1800m2/g、さらに
好ましくは900〜1500m2/gであり、かつ、窒
素吸着法により測定した平均細孔径が0.5〜4nm、
好ましくは0.5〜3.5nm、さらに好ましくは1〜
3.5nmであることが望ましい。本発明の吸着材の比
表面積と平均細孔径とは、上記範囲のいずれの組み合わ
せであってもよい。このような多孔質シリカを用いて、
上述の加湿処理(表面処理)を行うことによって得られ
る吸着材および吸着膜は、水の吸脱着において、ヒステ
リシスが小さく、吸着材として非常に優れた性能を有す
る。
Porous Silica The porous silica used in the present invention has uniform pores and has a specific surface area of 800 m 2 / measured by the nitrogen adsorption method.
g or more, preferably 800 to 1800 m 2 / g, more preferably 900 to 1500 m 2 / g, and having an average pore diameter measured by a nitrogen adsorption method of 0.5 to 4 nm,
Preferably 0.5-3.5 nm, more preferably 1-
It is preferably 3.5 nm. The specific surface area and average pore diameter of the adsorbent of the present invention may be any combination within the above range. With such a porous silica,
The adsorbent and the adsorbent film obtained by performing the above-mentioned humidification treatment (surface treatment) have a small hysteresis when adsorbing and desorbing water, and have excellent performance as an adsorbent.

【0029】このような多孔質シリカは、以下のように
製造される。まず、一般式;YNH2(式中、YはCm
2m+1で示され、m=6〜20の整数を示す。)で表され
るアルキルアミン類と、水とを混合攪拌し、混合溶液を
調製する。上記アルキルアミン類としては、ヘキシルア
ミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミ
ン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタ
デシルアミン等が挙げられ、オクチルアミンを用いるこ
とが好ましい。本発明においては、上記アルキルアミン
類を1種または2種以上組み合わせて用いることができ
る。また、上記混合溶液に添加される水は、アルキルア
ミン類1モルに対して、30〜80モル、好ましくは3
5〜60モルの量で用いることが望ましい。この範囲内
であれば、上記混合溶液の攪拌が容易であり、また、ア
ルキルアミン類はミセルを形成することができる。
Such a porous silica is manufactured as follows. First, the general formula: YNH 2 (wherein Y is C m H
It is represented by 2m + 1 and represents an integer of m = 6 to 20. ) The alkylamines represented by) and water are mixed and stirred to prepare a mixed solution. Examples of the alkylamines include hexylamine, octylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine and the like, and octylamine is preferably used. In the present invention, the alkylamines may be used alone or in combination of two or more. The amount of water added to the mixed solution is 30 to 80 mol, preferably 3 to 1 mol of alkylamines.
It is desirable to use it in an amount of 5 to 60 mol. Within this range, the mixed solution can be easily stirred, and the alkylamines can form micelles.

【0030】上記範囲で混合溶液を調製した場合、該混
合溶液のpHは9〜13の範囲が好ましく、該混合溶液
にはpH調整剤(例えば、塩酸など)を添加することが
できる。また、上記アルキルアミン類と水との混合攪拌
は、混合溶液が均一になればよく、通常は10分から1
時間程度行う。この際、混合溶液の温度は15〜50
℃、好ましくは20℃〜40℃であることが望ましい。
When the mixed solution is prepared in the above range, the pH of the mixed solution is preferably in the range of 9 to 13, and a pH adjuster (for example, hydrochloric acid) can be added to the mixed solution. The above-mentioned alkylamines and water may be mixed and stirred as long as the mixed solution becomes uniform, and usually 10 minutes to 1 minute.
Do about an hour. At this time, the temperature of the mixed solution is 15 to 50.
It is desirable that the temperature is 0 ° C, preferably 20 ° C to 40 ° C.

【0031】次に、一般式;(ZO)4-nSiRn(式
中、ZおよびRはCX2X+1を示し、X=1〜4の整数
を示し、ZとRとは同一でも異なっていてもよく、n=
0〜3の整数を示す。)で表されるアルコキシシラン類
を、上記混合溶液中に添加し、混合攪拌する。該アルコ
キシシラン類と、混合溶液中のアルキルアミン類との混
合比は、アルコキシシラン類1モルに対して、アルキル
アミン類が0.05〜1.5モルの範囲であることが好
ましい。該アルキルアミン類は、pH調整の役割も有し
ており、多量に添加しても問題はないが、製造コストの
面からは好ましくない。該アルキルアミン類は、アルコ
キシシラン類を添加した後、その混合溶液のpHが9以
上となるように用いられる。該アルキルアミン類が、そ
のような範囲で用いられると、アルキルアミン類とアル
コキシシラン類とが均一な複合体を形成し、その後、ア
ルキルアミン類を除去すると均一な大きさのメソ孔を有
する多孔質シリカを得ることができる。
Next, the general formula: (ZO) 4-n SiR n (wherein Z and R represent C X H 2X + 1 , X is an integer of 1 to 4, and Z and R are the same. Or they may be different, n =
Indicates an integer of 0 to 3. ) Alkoxysilanes represented by the formula (1) are added to the above mixed solution and mixed and stirred. The mixing ratio of the alkoxysilanes and the alkylamines in the mixed solution is preferably in the range of 0.05 to 1.5 mol of the alkylamines with respect to 1 mol of the alkoxysilanes. The alkylamines also have a role of adjusting pH, and there is no problem even if added in a large amount, but it is not preferable from the viewpoint of manufacturing cost. The alkylamines are used so that the pH of the mixed solution after adding the alkoxysilanes is 9 or more. When the alkylamines are used in such a range, the alkylamines and the alkoxysilanes form a uniform complex, and then, when the alkylamines are removed, pores having mesopores of uniform size are formed. Quality silica can be obtained.

【0032】上記アルコキシシラン類としては、テトラ
アルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキ
シシランが挙げられ、テトラアルコキシシランを用いる
ことが好ましい。そのような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、テトラブチルシラン
等が挙げられる。特に、テトラエトキシシランを用いる
ことが好ましい。また場合によっては、他の金属アルコ
キシドを共存させることもできるが、得られる多孔質シ
リカのシリカ含有率が、多孔質シリカ100重量%に対
し、80〜100重量%となる量で用いることが好まし
い。
Examples of the alkoxysilanes include tetraalkoxysilane, trialkoxysilane and dialkoxysilane, and it is preferable to use tetraalkoxysilane. Examples of such tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetrabutylsilane. In particular, it is preferable to use tetraethoxysilane. Depending on the case, other metal alkoxides may coexist, but it is preferable to use the porous silica obtained in an amount of 80 to 100% by weight based on 100% by weight of porous silica. .

【0033】また、このアルコキシシラン類は、必要に
応じて溶媒で希釈して用いることができる。このような
溶媒は、通常、アルコキシシラン類1モルに対して、5
〜20モルの量で用いることが好ましい。そのような溶
媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノー
ル等の一級アルコール;2−プロパノール、2−ブタノ
ール等の二級アルコール;ターシャリーブチルアルコー
ル等の三級アルコール;アセトン、アセトニトリル等が
挙げられる。上記溶媒は1種または2種以上組み合わせ
て用いることができる。アルコキシシラン類を溶媒で希
釈することによって、アルコキシシラン類の急激な加水
分解を制御することができる。
If desired, the alkoxysilanes may be diluted with a solvent before use. Such a solvent is usually used in an amount of 5 mol per 1 mol of alkoxysilanes.
It is preferably used in an amount of -20 mol. Examples of such a solvent include primary alcohols such as methanol, ethanol and 1-propanol; secondary alcohols such as 2-propanol and 2-butanol; tertiary alcohols such as tertiary butyl alcohol; acetone and acetonitrile. The above solvents may be used alone or in combination of two or more. By diluting the alkoxysilanes with a solvent, rapid hydrolysis of the alkoxysilanes can be controlled.

【0034】上記アルコキシシラン類を、混合溶液中に
添加するには、具体的には、溶媒で希釈したアルコキシ
シラン類を、アルキルアミンと水との混合溶液中に添加
する。それにより、アルコキシシラン類の加水分解反応
が起こり、沈殿が生成し、この後、攪拌混合することに
より有機無機複合体の構造形成が完了する。このとき、
溶媒で希釈したアルコキシシラン類の添加方法は特に限
定されない。
To add the above-mentioned alkoxysilanes to the mixed solution, specifically, the alkoxysilanes diluted with a solvent are added to the mixed solution of alkylamine and water. As a result, a hydrolysis reaction of the alkoxysilanes occurs, a precipitate is generated, and after that, the structure formation of the organic-inorganic composite is completed by stirring and mixing. At this time,
The method for adding the alkoxysilanes diluted with a solvent is not particularly limited.

【0035】アルコキシシラン類を混合溶液中に添加し
た後に行う攪拌混合は、温度25〜70℃、好ましくは
25〜50℃の範囲で、攪拌を1〜150時間、好まし
くは1〜72時間継続して行うことが望ましい。この攪
拌混合により、シリカの重縮合体とアルキルアミン類と
の有機無機複合体は、より規則的構造を伴って形成され
ていく。
The stirring and mixing performed after adding the alkoxysilanes to the mixed solution is continued at a temperature of 25 to 70 ° C., preferably 25 to 50 ° C. for 1 to 150 hours, preferably 1 to 72 hours. It is desirable to do so. By this stirring and mixing, the organic-inorganic composite of the polycondensate of silica and the alkylamines is formed with a more regular structure.

【0036】上記攪拌混合後の溶液は、上述のようにシ
リカの重縮合体とアルキルアミン類との有機無機複合体
を含有している。このような溶液を濾過し、有機無機複
合体の形成に寄与しなかったアルキルアミン類を、副生
したアルコール、溶媒、および水とともに除去する。場
合によっては、アルコールなどの有機溶媒、あるいは水
で濾過物を洗浄することもできる。さらに、生成した有
機無機複合体からアルキルアミン類を取り除くと、アル
キルアミン類の部分が空孔となった多孔質シリカが形成
される。そのような有機無機複合体からアルキルアミン
類を除去する方法としては、有機無機複合体を焼成する
方法、あるいは、有機無機複合体からアルコールなどに
よってアルキルアミン類を抽出する方法等がある。有機
無機複合体を焼成する場合、該複合体に溶媒や水等が残
留したままで温度を上げると、細孔の構造が変化するこ
ともあるため、焼成前に乾燥工程を入れることが望まし
い。また、抽出を行う場合は、抽出後に残留する溶媒や
水等の除去のため、充分な乾燥、場合によっては焼成が
必要である。残留しているアルコール類やアルキルアミ
ン類を除去するための焼成は、同時に多孔質シリカのシ
リカ骨格を強固にすることにも寄与する。通常、この焼
成は300℃〜800℃で1〜10時間行われる。この
ようにして、本発明に用いられる多孔質シリカが調製さ
れる。
The solution after stirring and mixing contains the organic-inorganic composite of the polycondensate of silica and the alkylamines as described above. Such a solution is filtered to remove the alkylamines that did not contribute to the formation of the organic-inorganic composite together with the by-produced alcohol, solvent, and water. In some cases, the filtrate can be washed with an organic solvent such as alcohol or water. Furthermore, when the alkylamines are removed from the produced organic-inorganic composite, porous silica in which the alkylamines are vacant is formed. As a method of removing the alkylamines from such an organic-inorganic composite, there is a method of firing the organic-inorganic composite, a method of extracting the alkylamines from the organic-inorganic composite with alcohol or the like. When the organic-inorganic composite is fired, if the temperature is raised while the solvent, water, etc. remain in the composite, the structure of the pores may change, so it is desirable to include a drying step before firing. Further, when extraction is performed, sufficient drying and, if necessary, baking are required to remove the solvent, water, etc. remaining after the extraction. The firing for removing the remaining alcohols and alkylamines also contributes to strengthening the silica skeleton of the porous silica. Usually, this baking is performed at 300 ° C. to 800 ° C. for 1 to 10 hours. In this way, the porous silica used in the present invention is prepared.

【0037】〔吸着材および吸着膜の用途〕本発明に係
る吸着材および吸着膜は、上述したように比表面積が大
きく、かつ均一な大きさのメソ細孔を有し、さらに、相
対湿度10〜50%で水の吸脱着におけるヒステリシス
が小さく、吸着材料として非常に優れた性能を有してい
るため、センサーや吸着器などに用いることができ、特
に、吸着式ヒートポンプに用いることが好ましい。
[ Use of Adsorbent and Adsorption Film ] The adsorbent and the adsorption film according to the present invention have mesopores having a large specific surface area and a uniform size as described above, and a relative humidity of 10%. Since it has a small hysteresis in water adsorption and desorption at -50% and has an extremely excellent performance as an adsorbent material, it can be used in sensors and adsorbers, and is particularly preferably used in adsorption heat pumps.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、比表面積が大きく、か
つ均一な大きさのメソ細孔を有し、さらに、相対湿度1
0〜50%で水の吸脱着におけるヒステリシスが小さい
吸着材または吸着膜の製造方法、並びに吸着材または吸
着膜、およびそれらの用途を提供することが可能とな
る。
According to the present invention, the mesopores having a large specific surface area and a uniform size are provided, and the relative humidity is 1
It is possible to provide a method for producing an adsorbent or an adsorbent film having a small hysteresis of 0 to 50% in water adsorption and desorption, an adsorbent or an adsorbent film, and uses thereof.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例を用いてさらに本発明を詳細に
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。なお、以下の実施例、比較例で用いた水吸着
等温線は以下のように作成した。水吸着等温線の作成 測定する試料を、約5ml容積のサンプル管に入れ、系
内が0.13Pa以下になるまで脱気した後、自動蒸気
吸着量測定装置(BELSORP18 PLUS;日本ベル(株)製)
によって温度25℃で水蒸気吸着試験を行った。各相対
湿度(P/Ps)において、吸着側の吸水率と、脱着側の吸
水率とを測定し、吸着側の水吸着等温線と、脱着側の水
吸着等温線を作成した。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The water adsorption isotherms used in the following examples and comparative examples were prepared as follows. Preparation of water adsorption isotherm Put the sample to be measured in a sample tube with a volume of about 5 ml, degas it until the inside of the system becomes 0.13 Pa or less, and then measure the automatic vapor adsorption amount (BELSORP18 PLUS; Nippon Bell Co., Ltd.). Made)
Water vapor adsorption test was conducted at a temperature of 25 ° C. At each relative humidity (P / Ps), the water absorption rate on the adsorption side and the water absorption rate on the desorption side were measured, and a water adsorption isotherm on the adsorption side and a water adsorption isotherm on the desorption side were created.

【0040】[0040]

【実施例1】オクチルアミン(C817NH2)10.0
g、と水50.6gとを25℃で60分間混合攪拌し、
均一な溶液とした。テトラエトキシシラン(Si(OC
254)16.2gをエタノール23.4gで希釈
し、該希釈液を、25℃にした上記混合溶液に流し込
み、さらに、35℃で18時間攪拌混合を行った。攪拌
混合後、有機無機複合体の白色沈殿が生成した溶液を吸
引濾過器で濾過し、沈殿物を水で洗浄し、乾燥した。得
られた有機無機複合体からオクチルアミンを除去するた
めに600℃、3時間焼成を行った。焼成後の粉体はX
線回折法によりヘキサゴナル構造を表すピークが存在し
た。この多孔質シリカの比表面積および細孔分布を窒素
吸着法により測定した結果、比表面積が1250m2
gであり、平均細孔径は2.8nmであった。
Example 1 Octylamine (C 8 H 17 NH 2 ) 10.0
g and 50.6 g of water are mixed and stirred at 25 ° C. for 60 minutes,
A homogeneous solution was obtained. Tetraethoxysilane (Si (OC
16.2 g of 2 H 5 ) 4 ) was diluted with 23.4 g of ethanol, and the diluted solution was poured into the above mixed solution at 25 ° C., and further stirred and mixed at 35 ° C. for 18 hours. After stirring and mixing, the solution in which a white precipitate of the organic-inorganic composite had formed was filtered with a suction filter, and the precipitate was washed with water and dried. Firing was carried out at 600 ° C. for 3 hours in order to remove octylamine from the obtained organic-inorganic composite. Powder after firing is X
There was a peak representing a hexagonal structure by the line diffraction method. As a result of measuring the specific surface area and pore distribution of this porous silica by a nitrogen adsorption method, the specific surface area was 1250 m 2 /
and the average pore diameter was 2.8 nm.

【0041】この多孔質シリカを30℃、相対湿度50
%の雰囲気中で4時間保持し、加湿処理を行った。得ら
れた吸着材は、X線回折法によりヘキサゴナル構造を表
すピークが存在し、また、比表面積は1240m2
g、平均細孔径は2.8nmであり、処理による細孔構
造の変化はほとんどみられなかった。さらに、この吸着
材の水吸着等温線を前記の方法に従って作成した。結果
を、図1に示す。その結果、得られた吸着材は、相対湿
度(P/Ps)90%において、水を吸着する量が0.65
g/gであり、さらに、相対湿度10%〜50%におい
て吸着側の吸着等温線と、脱着側の吸着等温線とに大き
な差はなくヒステリシスが小さいことがわかった。
This porous silica was treated at 30 ° C. and a relative humidity of 50.
% Atmosphere for 4 hours for humidification. The obtained adsorbent had a peak showing a hexagonal structure by X-ray diffractometry and had a specific surface area of 1240 m 2 /
g, the average pore diameter was 2.8 nm, and almost no change in the pore structure due to the treatment was observed. Further, a water adsorption isotherm of this adsorbent was prepared according to the method described above. The results are shown in Figure 1. As a result, the adsorbent obtained had a water adsorption amount of 0.65 at a relative humidity (P / Ps) of 90%.
It was found that the adsorption isotherm on the adsorption side and the adsorption isotherm on the desorption side did not significantly differ and the hysteresis was small at a relative humidity of 10% to 50%.

【0042】[0042]

【実施例2】実施例1においてオクチルアミンの除去を
エタノール抽出で行い、抽出後の多孔質シリカを300
℃で3時間焼成した以外は同様の操作で、多孔質シリカ
を調製した。焼成後の粉体はX線回折法によりヘキサゴ
ナル構造を表すピークが存在した。この多孔質シリカの
比表面積および細孔分布を窒素吸着法により測定した結
果、比表面積が1180m2/gであり平均細孔径は
2.9nmであった。
[Example 2] In Example 1, the octylamine was removed by ethanol extraction, and the porous silica after extraction was treated with 300
Porous silica was prepared in the same manner except that it was calcined at 3 ° C. for 3 hours. The powder after firing had a peak representing a hexagonal structure by X-ray diffractometry. As a result of measuring the specific surface area and pore distribution of this porous silica by a nitrogen adsorption method, the specific surface area was 1180 m 2 / g and the average pore diameter was 2.9 nm.

【0043】この多孔質シリカを30℃、相対湿度50
%の雰囲気中で4時間保持し、加湿処理を行った。得ら
れた吸着材は、X線回折法によりヘキサゴナル構造を表
すピークが存在し、また、比表面積は1180m2
g、平均細孔径は2.9nmであり処理による細孔構造
の変化はほとんどみられなかった。さらに、この吸着材
の水吸着等温線を前記の方法に従って作成した。その結
果、得られた吸着材は、相対湿度(P/Ps)90%におい
て、水を吸着する量が0.64g/gであり、さらに、
相対湿度10%〜50%において吸着側の吸着等温線
と、脱着側の吸着等温線とに大きな差はなくヒステリシ
スが小さいことがわかった。
This porous silica was treated at 30 ° C. and a relative humidity of 50.
% Atmosphere for 4 hours for humidification. The obtained adsorbent had a peak showing a hexagonal structure by an X-ray diffraction method, and had a specific surface area of 1180 m 2 /
g, the average pore diameter was 2.9 nm, and there was almost no change in the pore structure due to the treatment. Further, a water adsorption isotherm of this adsorbent was prepared according to the method described above. As a result, the obtained adsorbent has an amount of adsorbing water of 0.64 g / g at a relative humidity (P / Ps) of 90%.
It was found that there was no significant difference between the adsorption isotherm on the adsorption side and the adsorption isotherm on the desorption side at relative humidity of 10% to 50%, and the hysteresis was small.

【0044】[0044]

【比較例1】実施例1と同様の操作で多孔質シリカを調
製し、焼成後の加湿処理を行わなかった。この多孔質シ
リカの水吸着等温線を前記の方法に従って作成した。結
果を、図2に示す。その結果、得られた多孔質シリカ
は、相対湿度(P/Ps)90%において、水を吸着する量
が0.70g/gであり、相対湿度10%〜50%にお
いて吸着側と脱着側での吸着等温線に大きなヒステリシ
スが認められた。
[Comparative Example 1] Porous silica was prepared in the same manner as in Example 1, and no humidification treatment was performed after firing. The water adsorption isotherm of this porous silica was prepared according to the method described above. The results are shown in Figure 2. As a result, the obtained porous silica has an amount of adsorbing water of 0.70 g / g at a relative humidity (P / Ps) of 90%, and is adsorbed and desorbed at a relative humidity of 10% to 50%. A large hysteresis was observed in the adsorption isotherm of.

【0045】[0045]

【比較例2】実施例1と同様の操作で多孔質シリカを製
造し、焼成後の加湿処理を85℃、相対湿度95%の雰
囲気下で4時間行った。加湿処理後の吸着材はX線回折
法によりヘキサゴナル構造を示すピークが存在したが、
処理前に比べて弱くなっており、比表面積は1060m
2/gであり、処理前の1250m2/gと比較して15
%減少していた。
[Comparative Example 2] Porous silica was produced in the same manner as in Example 1, and the moistening treatment after firing was performed for 4 hours in an atmosphere of 85 ° C and 95% relative humidity. The adsorbent after the humidification treatment had a peak showing a hexagonal structure by the X-ray diffraction method.
It is weaker than before treatment and has a specific surface area of 1060m.
2 / g, which is 15 compared with 1250 m 2 / g before treatment.
% Had been reduced.

【0046】[0046]

【実施例3】実施例1と同様の操作で製造された吸着材
2.0gを、メチルセルロース0.1gを溶解させた水
44.0g中に分散させた。この攪拌したスラリー状の
溶液の中にハニカム状に形成されたガラス繊維からなる
基材を浸した。基材を浸してから2分後、基材を溶液か
ら引き出し、80℃で60分間乾燥した。この操作を2
回行い、多孔質シリカの担持量が、基材100重量%に
対して95重量%の量である吸着膜を得た。得られた吸
着膜の比表面積は、1160m2/g、平均細孔径は
2.8nmであった。また、この吸着膜の水吸着等温線
を前記の方法に従って作成した。その結果、相対湿度
(P/Ps)90%における水の吸着量が0.62g/gで
あり、相対湿度10%〜50%において吸着側の吸着等
温線と、脱着側の吸着等温線とに大きな差はなくヒステ
リシスが小さいことがわかった。
Example 3 2.0 g of the adsorbent produced by the same operation as in Example 1 was dispersed in 44.0 g of water in which 0.1 g of methyl cellulose was dissolved. A substrate made of glass fibers formed in a honeycomb shape was immersed in the stirred slurry-like solution. Two minutes after soaking the substrate, the substrate was removed from the solution and dried at 80 ° C. for 60 minutes. Do this operation 2
This was repeated to obtain an adsorption film in which the supported amount of porous silica was 95% by weight based on 100% by weight of the substrate. The specific surface area of the obtained adsorption film was 1160 m 2 / g, and the average pore diameter was 2.8 nm. The water adsorption isotherm of this adsorption film was prepared according to the method described above. As a result, the amount of water adsorbed at 90% relative humidity (P / Ps) was 0.62 g / g, and the adsorption isotherm on the adsorption side and the adsorption isotherm on the desorption side were observed at 10% to 50% relative humidity. It was found that there was no big difference and the hysteresis was small.

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

【図1】図1は、実施例1で得られた吸着材の水吸着等
温線を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing water adsorption isotherms of the adsorbent obtained in Example 1.

【図2】図2は、比較例1で得られた多孔質シリカの水
吸着等温線を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a water adsorption isotherm of the porous silica obtained in Comparative Example 1.

フロントページの続き (72)発明者 蔵 野 義 人 千葉県袖ヶ浦市長浦580−32 三井化学株 式会社内 (72)発明者 高 村 一 夫 千葉県袖ヶ浦市長浦580−32 三井化学株 式会社内 (72)発明者 大 池 俊 輔 千葉県袖ヶ浦市長浦580−32 三井化学株 式会社内 Fターム(参考) 4G066 AA14D AA22B AA71C AB13D AB18A AC02C BA03 BA07 BA16 BA23 BA26 CA43 DA03 FA03 FA12 FA22 FA33 FA34Continued front page    (72) Inventor Yoshito Kurano             580-32 Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc.             Inside the company (72) Inventor Kazuo Takamura             580-32 Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc.             Inside the company (72) Inventor Shunsuke Oike             580-32 Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc.             Inside the company F-term (reference) 4G066 AA14D AA22B AA71C AB13D                       AB18A AC02C BA03 BA07                       BA16 BA23 BA26 CA43 DA03                       FA03 FA12 FA22 FA33 FA34

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多孔質シリカを、温度が20〜80℃で、
かつ、相対湿度が40%〜90%の雰囲気下において、
1〜10時間加湿処理することを特徴とする吸着材の製
造方法。
1. Porous silica at a temperature of 20 to 80 ° C.
And, in an atmosphere with relative humidity of 40% to 90%,
A method for producing an adsorbent, which comprises performing a humidification treatment for 1 to 10 hours.
【請求項2】前記多孔質シリカの窒素吸着法により測定
した比表面積が、800m2/g以上であり、かつ、該
方法により測定した平均細孔径が0.5〜4nmである
ことを特徴とする請求項1に記載の吸着材の製造方法。
2. The specific surface area of the porous silica measured by the nitrogen adsorption method is 800 m 2 / g or more, and the average pore diameter measured by the method is 0.5 to 4 nm. The method for manufacturing an adsorbent according to claim 1.
【請求項3】前記多孔質シリカが、アルコキシシラン類
の重縮合物と、ミセルを形成したアルキルアミン類とか
らなる有機無機複合体から、該アルキルアミン類を除去
することにより得られる多孔質シリカであって、 該アルコキシシラン類が、 一般式;(ZO)4-nSiRn (式中、ZおよびRはCX2X+1を示し、X=1〜4の
整数を示し、ZとRとは同一でも異なっていてもよく、
n=0〜3の整数を示す。)で表され、 該アルキルアミン類が、 一般式;YNH2 (式中、YはCm2m+1を示し、m=6〜20の整数を
示す。)であることを特徴とする請求項1または2に記
載の吸着材の製造方法。
3. The porous silica obtained by removing the alkylamines from an organic-inorganic composite comprising polycondensates of alkoxysilanes and alkylamines forming micelles. Wherein the alkoxysilanes are represented by the general formula; (ZO) 4-n SiR n (wherein Z and R represent C X H 2X + 1 , X is an integer of 1 to 4, and Z and R may be the same or different,
n is an integer of 0 to 3. ) And the alkylamines are of the general formula: YNH 2 (wherein Y represents C m H 2m + 1 and m is an integer of 6 to 20). Item 3. A method for producing an adsorbent according to item 1 or 2.
【請求項4】前記有機無機複合体が、前記アルキルアミ
ン類と水との混合溶液中に、前記アルコキシシラン類を
添加した後、温度25〜70℃で、1〜150時間攪拌
混合することにより得られた有機無機複合体であること
を特徴とする請求項3に記載の吸着材の製造方法。
4. The organic-inorganic composite is obtained by adding the alkoxysilanes to a mixed solution of the alkylamines and water, and then stirring and mixing the mixture at a temperature of 25 to 70 ° C. for 1 to 150 hours. The method for producing an adsorbent according to claim 3, which is the obtained organic-inorganic composite.
【請求項5】前記アルキルアミン類がオクチルアミンで
あり、さらに前記アルコキシシラン類がテトラアルコキ
シシランであることを特徴とする請求項3または4に記
載の吸着材の製造方法。
5. The method for producing an adsorbent according to claim 3, wherein the alkylamines are octylamines and the alkoxysilanes are tetraalkoxysilanes.
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の吸着材の
製造方法によって得られたことを特徴とする吸着材。
6. An adsorbent obtained by the method for producing an adsorbent according to claim 1.
【請求項7】前記吸着材の窒素吸着法により測定した比
表面積が、800m2/g以上であり、かつ、該方法に
より測定した平均細孔径が0.5〜4nmであることを
特徴とする請求項6に記載の吸着材。
7. The specific surface area of the adsorbent measured by the nitrogen adsorption method is 800 m 2 / g or more, and the average pore diameter measured by the method is 0.5 to 4 nm. The adsorbent according to claim 6.
【請求項8】請求項6または7に記載の吸着材をバイン
ダーと共に基材表面に担持することを特徴とする吸着膜
の製造方法。
8. A method for producing an adsorption film, which comprises supporting the adsorbent according to claim 6 or 7 together with a binder on the surface of a substrate.
【請求項9】請求項8に記載の吸着膜の製造方法によっ
て得られたことを特徴とする吸着膜。
9. An adsorption film obtained by the method for producing an adsorption film according to claim 8.
【請求項10】前記吸着膜の窒素吸着法により測定した
比表面積が、800m2/g以上であり、かつ、該方法
により測定した平均細孔径が0.5〜4nmであること
を特徴とする請求項9に記載の吸着膜。
10. The specific surface area of the adsorption film measured by a nitrogen adsorption method is 800 m 2 / g or more, and the average pore diameter measured by the method is 0.5 to 4 nm. The adsorption film according to claim 9.
【請求項11】請求項6または7に記載の吸着材を、吸
着式ヒートポンプに用いることを特徴とする吸着材。
11. An adsorbent characterized by using the adsorbent according to claim 6 or 7 in an adsorption heat pump.
【請求項12】請求項9または10に記載の吸着膜を、
吸着式ヒートポンプに用いることを特徴とする吸着膜。
12. The adsorption film according to claim 9 or 10,
An adsorption film characterized by being used in an adsorption heat pump.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8701425B2 (en) 2007-01-10 2014-04-22 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration air conditioning system
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CN114682235A (en) * 2020-12-31 2022-07-01 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of molecular sieve adsorbent

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