JP2006273623A - Method for producing zeolite nanoparticle and zeolite nanoparticle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゼオライトナノ粒子の新規な製造方法及びその製造方法によるゼオライトナノ粒子に関する。とくに、欠陥誘起衝撃波により特定の大きさのゼオライト粒子を粉砕することを特徴とする新規なゼオライトナノ粒子の製造方法及びそれらの製造方法によるゼオライトナノ粒子に関する。さらには、本発明は欠陥を有するミクロンサイズのゼオライト粒子にレーザー光線を照射し、その粒子を粉砕するゼオライトナノ粒子の新規な製造方法及びその製造方法によるゼオライトナノ粒子に関する。 The present invention relates to a novel production method of zeolite nanoparticles and zeolite nanoparticles produced by the production method. In particular, the present invention relates to novel zeolite nanoparticle production methods characterized by crushing zeolite particles of a specific size by defect-induced shock waves, and zeolite nanoparticles produced by these production methods. Furthermore, the present invention relates to a novel method for producing zeolite nanoparticles in which micron-sized zeolite particles having defects are irradiated with a laser beam and pulverized, and the zeolite nanoparticles produced by the production method.
ナノメートル領域の直径を有するいわゆるナノ粒子は、バルク状態にある従来から知られている粒子とは異なる性質を示すことから、多くの研究者が興味を持ち、盛んに研究が行われている（たとえば特許文献１、特許文献２を参照）。このナノ粒子は、特異な性質を示す非線形光学特性などを有し、光素子や超微細配線の作成材料、電子電導材料、電導性塗料、磁性材料やセンサー材料に応用され、優れた機能を提供できる。また導電性のナノ粒子は、たとえば少数の電子で動作する電子トランジスタの候補として、物理および材料分野において注目されている。 So-called nanoparticles with diameters in the nanometer region are different from the conventionally known particles in the bulk state, so many researchers are interested and actively researched ( For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2.) These nanoparticles have non-linear optical properties that exhibit unique properties and are applied to optical device and ultra-fine wiring materials, electronic conductive materials, conductive paints, magnetic materials, and sensor materials to provide superior functions. it can. Conductive nanoparticles are attracting attention in the physical and material fields as candidates for electronic transistors that operate with a small number of electrons, for example.
ゼオライトには多くの研究がなされ、多数の構造が知られているものの、ナノ粒子化が実現できている構造種は数種類に限られている（非特許文献１）。
これは、ナノ粒子化するために、有機分子をナノ粒子ゼオライトの出発原料であるシリカ、更にはアルミナを含有するゲルに混ぜなければならず、最適な有機分子がどのような構造をとる化合物であるかという点、およびその有機分子と上記ゲルとの混合比等が未知であるためと考えられる。
Although many studies have been made on zeolites and many structures are known, the number of structural species that can be made into nanoparticles is limited to several types (Non-patent Document 1).
In order to make nanoparticles, organic molecules must be mixed with silica, which is the starting material for nanoparticle zeolite, and also gel containing alumina. This is probably because the existence ratio and the mixing ratio of the organic molecule and the gel are unknown.
また仮にナノ粒子ゼオライトが得られても、有機分子がナノ粒子ゼオライト細孔内に残留している場合には、焼成により除去せねばならない上、この合成法で得られたものは通常の合成法により得られるミクロンサイズのゼオライトと比べて耐熱性が下がるという問題点も残る。 Even if nanoparticle zeolite is obtained, if organic molecules remain in the nanoparticle zeolite pores, they must be removed by calcination. As a result, the heat resistance is lowered as compared with the micron-sized zeolite obtained by the above method.
従って、本発明の課題は、ゼオライトの構造に左右されることなくゼオライトナノ粒子を製造する新規な方法を提供することにある。また、比較的簡単な方法でゼオライトナノ粒子を製造する新規な方法を提供することにある。さらに、それら方法を用いたゼオライトナノ粒子を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a novel method for producing zeolite nanoparticles regardless of the structure of the zeolite. Another object of the present invention is to provide a novel method for producing zeolite nanoparticles by a relatively simple method. Furthermore, it is providing the zeolite nanoparticle using these methods.
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究する最中、特定のゼオライト結晶を選択し、そのゼオライトにレーザー光を当てると、驚くべきことには、ゼオライトナノ粒子を製造することができること、しかもその粒子は劈開型粒子であるという知見を得た。この知見に基づきさらに研究を重ね、ついに本発明を完成させた。 In the course of diligent research to solve the above problems, the present inventor has surprisingly been able to produce zeolite nanoparticles by selecting a specific zeolite crystal and applying the laser beam to the zeolite. Moreover, the inventors have found that the particles are cleaved particles. Based on this knowledge, further research was conducted and the present invention was finally completed.
すなわち、請求項１の発明は、ゼオライト粒子にエネルギービームを照射してゼオライト粒子を粉砕することを特徴とするゼオライトナノ粒子を製造する方法である。そのゼオライト粒子としては、粒子径が１μｍ〜５μｍである粒子を使用し（請求項２記載の発明）、そのエネルギービームとしてはレーザー光線を使用する（請求項３記載の発明）。
本発明では、ゼオライト粒子にエネルギービームを照射して欠陥誘起衝撃波によりゼオライト粒子を粉砕することが好ましいので、そのビームが照射されるゼオライト粒子は構造的な欠陥を有することがより好適である（請求項４記載の発明）。
また、本発明では、ゼオライト粒子を水中に分散させ、そのゼオライト粒子にエネルギービームを照射することが好ましい（請求項５記載の発明）。
That is, the invention of claim 1 is a method for producing zeolite nanoparticles, wherein the zeolite particles are pulverized by irradiating the zeolite particles with an energy beam. As the zeolite particles, particles having a particle diameter of 1 μm to 5 μm are used (the invention according to claim 2), and a laser beam is used as the energy beam (the invention according to claim 3).
In the present invention, it is preferable to irradiate the zeolite particles with an energy beam and pulverize the zeolite particles with a defect-induced shock wave. Therefore, it is more preferable that the zeolite particles irradiated with the beam have structural defects (claims). Item 4).
In the present invention, it is preferable to disperse the zeolite particles in water and irradiate the zeolite particles with an energy beam (the invention according to claim 5).
請求項６の発明は、エネルギービームをゼオライト粒子に照射してゼオライト粒子を粉砕することにより生成されるゼオライトナノ粒子である。その発明において、エネルギービームがレーザー光線である発明が、請求項7の発明である。
請求項８の発明はゼオライトナノ粒子の形状が劈開型粒子であるゼオライトナノ粒子の発明であり、請求項９の発明はエネルギービームをゼオライト粒子に照射して欠陥誘起衝撃波により生成されるゼオライトナノ粒子であり、より好ましくは、エネルギービームをゼオライト粒子に照射して誘起された欠陥衝撃波によりゼオライト粒子を粉砕することにより生成されるゼオライトナノ粒子である。
The invention of claim 6 is a zeolite nanoparticle produced by irradiating an energy beam to the zeolite particle to grind the zeolite particle. In the invention, the energy beam is a laser beam.
The invention of claim 8 is an invention of a zeolite nanoparticle whose shape of the zeolite nanoparticle is a cleavage type particle, and the invention of claim 9 is a zeolite nanoparticle generated by a defect-induced shock wave by irradiating the zeolite particle with an energy beam. More preferably, the zeolite nanoparticles are produced by pulverizing the zeolite particles by a defect shock wave induced by irradiating the zeolite particles with an energy beam.
以下に本発明を詳細に記述する。
本発明においてゼオライト粒子とは、骨格構造の構成元素が、実質的にＳｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎａからなる結晶性マイクロポーラス物質の粒子をいう。必要に応じて、ＫやＰが共存してもよい。ゼオライトとしてたとえば、結晶性アルミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性アルミノフォスフェートなどが例示され、アルミニウムなどの一部の元素がガリウム、鉄、チタン、ボロン、コバルト、クロム等の金属で置換されたものでもよいが、本発明ではそれらに限定されない。
本発明では、天然物起源のゼオライトを使用することができるが、ゼオライトの性質を制御できるため、合成ゼオライトを使用することが好ましい。
The present invention is described in detail below.
In the present invention, the term “zeolite particles” refers to particles of crystalline microporous material in which the constituent elements of the skeleton structure are substantially composed of Si, Al, O, and Na. If necessary, K and P may coexist. Examples of zeolite include crystalline aluminosilicate, crystalline metallosilicate, crystalline aluminophosphate, etc., and some elements such as aluminum are replaced with metals such as gallium, iron, titanium, boron, cobalt, chromium, etc. However, the present invention is not limited to these.
In the present invention, a zeolite derived from a natural product can be used. However, since the properties of the zeolite can be controlled, it is preferable to use a synthetic zeolite.
本発明では、レーザー光などのエネルギービームを照射すると粉砕されるゼオライトであれば、どのようなゼオライトでも使用できるが、そのなかでも、レーザー光などのエネルギービームを照射すると欠陥衝撃波が誘起されるゼオライトでも使用することが好ましい。そのゼオライトとしては、双晶面を持つゼオライト、あるいは構造的な欠陥を有するゼオライトが好ましい。また、構造的な欠陥を有し、双晶面を持つゼオライトも好ましい。ここで、構造的な欠陥とは、所謂異種原子を持つこと、あるいは、所謂格子欠陥をいう。前記異種原子とはゼオライトを構成する原子以外の原子をいい、前記格子欠陥とは、点欠陥、面欠陥などの欠陥をいう。ここでいうゼオライトを構成する原子は、アルミニウム、ケイ素、酸素、ナトリウム、カリウム、リンの各原子をいう。前記異種原子の代表例は鉄原子であるが、これに限定されない。また構造的な欠陥とは、レーザー光などのエネルギービームを照射すると、衝撃波を誘起するようなゼオライトの構造上の欠陥をいう。 In the present invention, any zeolite can be used as long as it is pulverized when irradiated with an energy beam such as a laser beam. Among them, a defect shock wave is induced when irradiated with an energy beam such as a laser beam. However, it is preferable to use it. As the zeolite, zeolite having twin planes or zeolite having structural defects is preferable. Also preferred are zeolites having structural defects and having twin planes. Here, the structural defect means a so-called hetero atom or a so-called lattice defect. The heterogeneous atom means an atom other than atoms constituting the zeolite, and the lattice defect means a defect such as a point defect or a plane defect. The atom which comprises a zeolite here says each atom of aluminum, silicon, oxygen, sodium, potassium, and phosphorus. A representative example of the hetero atom is an iron atom, but is not limited thereto. The structural defect means a structural defect of zeolite that induces a shock wave when irradiated with an energy beam such as a laser beam.
本発明で使用するゼオライトは公知の方法を採用すればよく、とくに限定されない。しかし、欠陥衝撃波が誘起されやすいゼオライトであれば、それだけ有利であり、精製の程度が低く、異種原子を有する出発原料を用いて、短い時間に大量に合成して得たゼオライトを使用することが好ましい。 The zeolite used in the present invention may be any known method and is not particularly limited. However, it is advantageous if it is a zeolite in which defect shock waves are easily induced, and the degree of purification is low, and it is possible to use a zeolite obtained by synthesizing a large amount in a short time using starting materials having different atoms. preferable.
本発明では、上記粒子にエネルギービームを照射することにひとつの大きな特徴がある。エネルギービームは公知のものであって、上記ゼオライト粒子を粉砕し、ゼオライトナノ粒子を製造できるに十分なエネルギーを有していれば、どのようなエネルギービームでも適用できる。具体的なエネルギービームとしては、エレクトロンビーム、イオンビーム、レーザー光線ビームなどが例示できる。これらの中では、レーザー光線ビームが好適である。 The present invention has one major feature in that the particles are irradiated with an energy beam. An energy beam is known, and any energy beam can be applied as long as it has sufficient energy to pulverize the zeolite particles and produce zeolite nanoparticles. Specific examples of the energy beam include an electron beam, an ion beam, and a laser beam. Among these, a laser beam is preferable.
上記粒子表面に上記レーザー光線ビームを用いて照射する手段および方法は、すでに公知のレーザー光線ビームを用いる手段および方法を用いればよいのであり、上記ゼオライト粒子を粉砕しゼオライトナノ粒子を製造できる条件であればよい。
本発明で使用するレーザーとして高強度パルス光を発生できるＮｄ−ＹＡＧ、Ｔｉ−Ａｌ２Ｏ３やＡｒＦ、ＫｒＦなどのエキシマレーザーが好ましいが、それらに限定されない。
The means and method for irradiating the particle surface with the laser beam can be any known means and method using a laser beam, as long as the zeolite particles can be pulverized to produce zeolite nanoparticles. Good.
Excimer lasers such as Nd—YAG, Ti—Al 2 O 3 , ArF, and KrF that can generate high-intensity pulsed light are preferable as the laser used in the present invention, but are not limited thereto.
上記レーザー光線ビームをゼオライト粒子に照射する方法は、とくに限定されることはない。たとえば、不活性化ガス雰囲気中のゼオライト粒子の表面にレーザー光線ビームを照射する方法、減圧状態あるいは真空状態でゼオライト粒子の表面にレーザー光線ビームを照射する方法、脱イオン水中のゼオライト粒子の表面にレーザー光線ビームを照射する方法などが例示できる。その中でも、ゼオライト粒子を脱イオン水中に分散させ、そのゼオライト粒子の表面にレーザー光線ビームを照射する方法が好ましい。 The method for irradiating the zeolite particles with the laser beam is not particularly limited. For example, a method of irradiating the surface of zeolite particles in an inert gas atmosphere with a laser beam, a method of irradiating the surface of zeolite particles with a vacuum or vacuum, a laser beam on the surface of zeolite particles in deionized water The method etc. which irradiate can be illustrated. Among them, a method in which zeolite particles are dispersed in deionized water and the surface of the zeolite particles is irradiated with a laser beam is preferable.
以下、レーザー光線ビームをゼオライト粒子に照射し、ゼオライトナノ粒子を製造する手段を具体的に説明する。
まず、既存の方法で合成したミクロンサイズのゼオライト粒子を脱イオン水中に分散させる。ゼオライト粒子を水中に分散させる方法はとくに制限されない。ゼオライト粒子を公知の容器内に分散させる。そのときのゼオライト粒子を水中に分散させる濃度は、上記初期の目的を達成できる範囲であればよいのであり、具体的には、０．０１〜０．３ｇ／Ｌの範囲内で、適宜選択すればよい。
Hereinafter, means for producing zeolite nanoparticles by irradiating the zeolite particles with a laser beam will be specifically described.
First, micron-sized zeolite particles synthesized by an existing method are dispersed in deionized water. The method for dispersing the zeolite particles in water is not particularly limited. The zeolite particles are dispersed in a known container. The concentration at which the zeolite particles are dispersed in water is only required to be within a range in which the above-mentioned initial purpose can be achieved. Specifically, the concentration is appropriately selected within a range of 0.01 to 0.3 g / L. That's fine.
次いで、レーザー光をゼオライト粒子に照射する。具体的には、レーザー光を水中に焦点位置がくるように調整し、上記レーザー光を照射して、ミクロンサイズのゼオライトを破砕し、ナノ粒子化する。単にミクロンサイズのゼオライトを水中に分散させているだけのため、ゼオライトの種類に依存することなくナノ粒子を得ることができる。 Next, the laser beam is irradiated to the zeolite particles. Specifically, the laser beam is adjusted so that the focal position is in water, and the laser beam is irradiated to crush the micron-sized zeolite into nanoparticles. Since micron-sized zeolite is simply dispersed in water, nanoparticles can be obtained without depending on the type of zeolite.
本発明では、波長が上記ゼオライト粒子の粒子径よりも短いレーザー光を使用する必要があり、具体的には、０．１８〜１０μｍ程度の波長をもつレーザー光を使用することが好ましく、０．１８〜１μｍ程度の波長をもつレーザー光を使用することがより好ましい。さらには、０．２〜０．７μｍ程度の波長をもつレーザー光を使用することがより好ましい。パルス光発振周期１０Hz〜５０Hz、パルス幅１〜３０nsのパルス光を発振させ、この光を焦点距離３０〜５０cmの凸レンズにて集光し、１パルスあたり１〜５０ｍＪ程度のレーザー強度で照射することが好ましい。さらに、５〜２０ｍＪ程度のレーザー強度で照射するとゼオライトのナノ粒子サイズを小さくすると共に、ゼオライトの構造も保持されるので、より好ましい。これは、上記レーザー光の照射後のゼオライト粒子分散液を透過電子顕微鏡を用いて、観察し、ゼオライト構造の有無の確認によるものである。
レーザー光を照射するときの温度は０℃〜６０℃程度でよく、その時間は１０分〜２時間程度である。
レーザー光の照射後のゼオライト粒子分散液には、ゼオライトナノ粒子が分散されているので、このまま保存し、必要に応じて希望する使用法を適用できる。
また、さらなる処理を施し、実質的にゼオライトナノ粒子だけが分散された分散液としてもよい。
In the present invention, it is necessary to use laser light having a wavelength shorter than the particle diameter of the zeolite particles. Specifically, it is preferable to use laser light having a wavelength of about 0.18 to 10 μm. It is more preferable to use a laser beam having a wavelength of about 18 to 1 μm. Furthermore, it is more preferable to use a laser beam having a wavelength of about 0.2 to 0.7 μm. Oscillate pulse light with a pulse light oscillation period of 10 Hz to 50 Hz and a pulse width of 1 to 30 ns, collect this light with a convex lens with a focal length of 30 to 50 cm, and irradiate with a laser intensity of about 1 to 50 mJ per pulse. Is preferred. Furthermore, it is more preferable to irradiate with a laser intensity of about 5 to 20 mJ because the size of the zeolite nanoparticles is reduced and the structure of the zeolite is maintained. This is due to the observation of the zeolite particle dispersion after the laser light irradiation using a transmission electron microscope and confirmation of the presence or absence of the zeolite structure.
The temperature when irradiating the laser beam may be about 0 ° C. to 60 ° C., and the time is about 10 minutes to 2 hours.
Since the zeolite nanoparticle is dispersed in the zeolite particle dispersion after the laser light irradiation, it is stored as it is, and a desired usage method can be applied as necessary.
Further, a further treatment may be performed to obtain a dispersion liquid in which only zeolite nanoparticles are substantially dispersed.
本発明により、粒子径が５００ｎｍ以下であるゼオライトナノ粒子を全ゼオライト粒子の８０〜１００重量％含むゼオライトナノ粒子を製造することができる。ここでいう全ゼオライト粒子は０．４μｍ以下の粒子を通過させる機能を持つフィルターでろ過処理したろ液に存在する全てのゼオライト粒子をいう（以下、同じ）。また、粒子径が５００ｎｍ以下であるゼオライトナノ粒子を全ゼオライト粒子の９０〜１００重量％含むゼオライトナノ粒子を製造することができる。さらには、粒子径が３００ｎｍ以下であるゼオライトナノ粒子を全ゼオライト粒子の９０〜１００重量％含むゼオライトナノ粒子を製造することができる。なお、粒子径の下限は特に限定されないのであり、本発明の方法により得られるゼオライトナノ粒子の最小の粒子径が下限である。 According to the present invention, it is possible to produce zeolite nanoparticles containing zeolite nanoparticles having a particle diameter of 500 nm or less in an amount of 80 to 100% by weight of the total zeolite particles. The total zeolite particles here refer to all zeolite particles present in the filtrate that has been filtered with a filter having a function of allowing particles of 0.4 μm or less to pass (hereinafter the same). Moreover, the zeolite nanoparticle which contains the zeolite nanoparticle whose particle diameter is 500 nm or less 90 to 100weight% of all the zeolite particles can be manufactured. Furthermore, it is possible to produce zeolite nanoparticles containing 90 to 100% by weight of zeolite particles having a particle diameter of 300 nm or less based on the total zeolite particles. The lower limit of the particle diameter is not particularly limited, and the minimum particle diameter of the zeolite nanoparticles obtained by the method of the present invention is the lower limit.
上記ゼオライトナノ粒子の粒子径は、照射するレーザー光の波長に依存する。すなわち、照射するレーザー光の波長が短ければ、ゼオライトナノ粒子の粒子径は小さくなる。照射するレーザー光の波長が長くなると、ゼオライトナノ粒子の粒子径は大きくなる。
本発明のゼオライトナノ粒子の粒子分布は比較的狭いことも特徴である。また、レーザー光照射前のゼオライト粒子の熱的特性がゼオライトナノ粒子に引き継がれるため、ゼオライトナノ粒子の耐熱温度も低下することなく、維持されている。
The particle diameter of the zeolite nanoparticles depends on the wavelength of laser light to be irradiated. That is, if the wavelength of the laser beam to be irradiated is short, the particle diameter of the zeolite nanoparticles becomes small. When the wavelength of the laser beam to be irradiated becomes longer, the particle diameter of the zeolite nanoparticles increases.
The zeolite nanoparticles of the present invention are also characterized by a relatively narrow particle distribution. Moreover, since the thermal characteristics of the zeolite particles before laser light irradiation are inherited by the zeolite nanoparticles, the heat-resistant temperature of the zeolite nanoparticles is maintained without lowering.
また、上記レーザー光がゼオライト内の点欠陥部あるいはその付近で吸収されると、ゼオライトを構成する原子の熱運動が活発化され、一定限度以上を超えると衝撃波を発生する。その誘起された衝撃波によりゼオライト粒子は粉砕され、表面が凹凸を有する粒子表面であるゼオライトナノ粒子を形成する。 Further, when the laser beam is absorbed at or near a point defect in the zeolite, the thermal motion of the atoms constituting the zeolite is activated, and a shock wave is generated when a certain limit is exceeded. Zeolite particles are pulverized by the induced shock wave to form zeolite nanoparticles whose surfaces are uneven particle surfaces.
また、上記レーザー光が双晶面あるいはその付近で吸収されると、ゼオライトを構成する原子の熱運動が活発化され、一定限度以上を超えると衝撃波を発生する。その誘起された衝撃波によりゼオライト粒子は粉砕され、表面が比較的滑らかな劈開型粒子であるゼオライトナノ粒子を形成する。
とくに劈開型粒子であるゼオライトナノ粒子の形状は薄い板状であり、厚さが２０ｎｍ程度以下である。なお、厚さの下限は特に限定されないのであり、本発明の方法により得られるゼオライトナノ粒子の最小の厚さが下限である。
Moreover, when the laser beam is absorbed at or near the twin plane, the thermal motion of atoms constituting the zeolite is activated, and a shock wave is generated when the laser beam exceeds a certain limit. The induced shock waves pulverize the zeolite particles to form zeolite nanoparticles that are cleaved particles with a relatively smooth surface.
In particular, the shape of the zeolite nanoparticles, which are cleaved particles, is a thin plate and has a thickness of about 20 nm or less. In addition, the minimum of thickness is not specifically limited, The minimum thickness of the zeolite nanoparticle obtained by the method of this invention is a minimum.
本発明によれば、ゼオライトナノ粒子をゼオライト粒子から、そのゼオライト粒子の構造に左右されることなく、簡単に製造することができる。製造されたゼオライトナノ粒子は粒子分布が比較的狭く、しかも耐熱性も低下することがない。このゼオライトナノ粒子を使用すると、薄く、緻密な膜あるいは層とすることができる。とくに劈開型粒子であるゼオライトナノ粒子を使用するとより薄く、より緻密な膜あるいは層とすることができる。それゆえ、本発明のゼオライトナノ粒子はたとえばガス吸着センサーデバイスなど多くの用途がある。 According to the present invention, zeolite nanoparticles can be easily produced from zeolite particles without being influenced by the structure of the zeolite particles. The produced zeolite nanoparticles have a relatively narrow particle distribution, and the heat resistance is not lowered. When these zeolite nanoparticles are used, a thin and dense film or layer can be obtained. In particular, the use of zeolite nanoparticles, which are cleaved particles, enables a thinner and denser film or layer. Therefore, the zeolite nanoparticles of the present invention have many uses such as gas adsorption sensor devices.
以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。本発明はこれらの実施例になんら限定されない。
（実施例１）
（ゼオライト粒子の合成)
６００ｍｌビーカー内に脱イオン水３００ｍｌを注ぎ込み、ＮａＡｌＯ２（Ａｌ２Ｏ３含量４０重量％：Ｎａ２Ｏ含量３３重量％：Ｈ２Ｏ含量２７重量％：キシダ化学社製）１３．５ｇおよびＮａＯＨ２５ｇ（０．６２モル）（和光純薬工業社製）を加え、マグネチックスターラーで攪拌しながら、沸騰するまで加熱した。
１Ｌビーカー内に脱イオン水２００ｍｌを注ぎ込み、Ｎａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏ１４．２ｇ（０．０５モル）（和光純薬工業社製）を加え、加熱撹拌する。そのビーカーに、上記６００ｍｌビーカー内容物を加え、テフロン（登録商標）でコートされたマグネチックスターラーで攪拌しながら、９７℃で５時間加熱した。反応液をろ過し、残渣を水で洗浄し、１１０℃で加熱、乾燥し、７ｇのＬＴＡ型白色ゼオライト粒子を得た（収率はほぼ１００％であった）。
平均粒子サイズ３ミクロンであった。Ｘ線回折パターンから純度を測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. The present invention is not limited to these examples.
Example 1
(Synthesis of zeolite particles)
300 ml of deionized water was poured into a 600 ml beaker, and 13.5 g of NaAlO 2 (Al 2 O 3 content 40 wt%: Na 2 O content 33 wt%: H 2 O content 27 wt%: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and NaOH 25 g ( 0.62 mol) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and the mixture was heated to boiling while stirring with a magnetic stirrer.
Poured deionized water 200ml into 1L beaker, Na 2 SiO 3 · 9H 2 O14.2g (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (0.05 mol) was added, heated and stirred. The contents of the 600 ml beaker were added to the beaker, and the mixture was heated at 97 ° C. for 5 hours while stirring with a magnetic stirrer coated with Teflon (registered trademark). The reaction solution was filtered, the residue was washed with water, heated at 110 ° C. and dried to obtain 7 g of LTA-type white zeolite particles (yield was almost 100%).
The average particle size was 3 microns. Purity was measured from the X-ray diffraction pattern.
（実施例２）
（ゼオライトナノ粒子の製造)
実施例１で合成したゼオライト粒子２ｍｇを脱イオン水２０ｍｌに分散させ、室温下、パルスのNd-YAGレーザー光（パルス光発振周期１０Hz、パルス幅１５ns、１パルスあたり１〜５０ｍＪ）を焦点距離３０cmの凸レンズにて集光して水中に約３０分照射し、ゼオライトナノ粒子が分散した水を得た。なお、用いたレーザー光強度は全て共通で、パルスあたり１０ｍＪである。
一部の水をそのまま粒度分布測定に用い、その他の水をフィルターでろ過し、一部のろ過液をカーボンコーティングされた試料ホルダに滴下の上、自然乾燥後に観察した。
測定したゼオライトナノ粒子の粒度を図１，２に示した。なお、用いた波長は全て３５５ｎｍである。
得られた劈開型粒子であるゼオライトナノ粒子の透過型電子顕微鏡写真を図３に示した。また、それ以外のゼオライトナノ粒子の一例の透過型電子顕微鏡写真を図４に示した。
（使用機器）
粒度分布の測定：Malvern社製Zetasizer Nano
透過型電子顕微鏡：日本電子製２０００ＦＸ
ただし、ゼオライト原子の配列には日本電子製２０１０を用いて確認した。
(Example 2)
(Production of zeolite nanoparticles)
2 mg of the zeolite particles synthesized in Example 1 are dispersed in 20 ml of deionized water, and a pulsed Nd-YAG laser beam (pulse light oscillation period 10 Hz, pulse width 15 ns, 1 to 50 mJ per pulse) at a room temperature of 30 cm. Condensed with a convex lens of No. 1 and irradiated in water for about 30 minutes to obtain water in which zeolite nanoparticles were dispersed. The laser light intensities used are all common and 10 mJ per pulse.
Some water was used for particle size distribution measurement as it was, other water was filtered through a filter, and some filtrate was dropped on a carbon-coated sample holder and observed after natural drying.
The particle sizes of the measured zeolite nanoparticles are shown in FIGS. All wavelengths used were 355 nm.
FIG. 3 shows a transmission electron micrograph of the obtained zeolite nanoparticles that are cleaved particles. Moreover, the transmission electron micrograph of an example of the other zeolite nanoparticle was shown in FIG.
(Used equipment)
Particle size distribution measurement: Malvern Zetasizer Nano
Transmission electron microscope: JEOL 2000FX
However, the arrangement of the zeolite atoms was confirmed using JEOL 2010.
図１、２から、レーザー光の波長(1064, 532, 355nm)と強度のゼオライトナノ粒子化に対する影響を評価した。その結果、波長が短い（355nm）程、更には低いレーザー光強度の方が、結晶性の良いゼオライトナノ粒子が得られていることが判明した。 1 and 2, the influence of the wavelength (1064, 532, 355 nm) and intensity of the laser beam on the formation of zeolite nanoparticles was evaluated. As a result, it was found that zeolite nanoparticles having better crystallinity were obtained with shorter wavelengths (355 nm) and even lower laser light intensity.
Claims (9)
Zeolite nanoparticles characterized by being particles generated by defect-induced shock waves by irradiating an energy beam to zeolite particles.
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