JP2007197289A - Spherical silica-based mesoporous body, method for producing the same and base catalyst using the same - Google Patents

Spherical silica-based mesoporous body, method for producing the same and base catalyst using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2007197289A
JP2007197289A JP2006020581A JP2006020581A JP2007197289A JP 2007197289 A JP2007197289 A JP 2007197289A JP 2006020581 A JP2006020581 A JP 2006020581A JP 2006020581 A JP2006020581 A JP 2006020581A JP 2007197289 A JP2007197289 A JP 2007197289A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spherical silica
silica
mesoporous material
based mesoporous
surfactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006020581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4968431B2 (en
Inventor
Tomiko Mori
登美子 毛利
Kazuhisa Yano
一久 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2006020581A priority Critical patent/JP4968431B2/en
Publication of JP2007197289A publication Critical patent/JP2007197289A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4968431B2 publication Critical patent/JP4968431B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical silica-based mesoporous body having excellent base catalyst performance. <P>SOLUTION: The spherical silica-based mesoporous body has an average particle diameter of 0.01-3 μm and has radial pores having a median pore diameter of 1-5 nm, wherein the spherical silica-based mesoporous body has been modified with a 3-aminopropyl group. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、塩基触媒、吸着材料等として有用な球状シリカ系メソ多孔体、並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to a spherical silica-based mesoporous material useful as a base catalyst, an adsorbing material and the like, and a method for producing the same.

従来、塩基触媒として種々のメソポーラスシリカにアミノ基をグラフトや共重合といった方法で導入したものを用いることが検討されている。例えば、特開2003−112051号公報(特許文献1)には、メソポーラスシリカのケイ素原子にアミノ基が直接結合した塩基触媒が開示されており、FSM−16にアミノ基が導入された塩基触媒が記載されている。しかしながら、担体として用いているFSMは不定形でメソ細孔がロッド状になっているため、外表面が多く、反応物の移動が制限され、塩基触媒性能の点で未だ十分なものではなかった。また、ケイ素原子に直接アミノ基が結合しているので、細孔が閉塞される可能性は低いが、200〜800℃の高温でアンモニア処理を行うために、細孔の崩壊が懸念されるのと同時に他の有機官能基を共存させることができないという問題点があった。   Conventionally, use of a base catalyst in which amino groups are introduced into various mesoporous silicas by a method such as grafting or copolymerization has been studied. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-112051 (Patent Document 1) discloses a base catalyst in which an amino group is directly bonded to a silicon atom of mesoporous silica, and a base catalyst in which an amino group is introduced into FSM-16 is disclosed. Are listed. However, since the FSM used as a support is irregular and has mesopores in the form of rods, there are many outer surfaces, the movement of reactants is limited, and the base catalyst performance is still not sufficient. . In addition, since the amino group is directly bonded to the silicon atom, the possibility that the pores are blocked is low. However, since the ammonia treatment is performed at a high temperature of 200 to 800 ° C., there is a concern about the collapse of the pores. At the same time, there is a problem that other organic functional groups cannot coexist.

このような問題を解決するために、例えば、特開2005−89218号公報(特許文献2)には、溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る第1の工程と、前記多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程と、を含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法であって、特定の界面活性剤を用いて特定の条件下で球状のシリカ系メソ多孔体を得る方法が開示されている。そして、特許文献2においては、シリカ原料としてケイ酸ナトリウム等と共に3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリアルコキシシランを用いることが記載されている。   In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-89218 (Patent Document 2) discloses that a silica raw material and a surfactant are mixed in a solvent, and the surfactant is contained in the silica raw material. A first step of obtaining porous precursor particles in which is introduced, and a second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous precursor particles. A method for producing a spherical silica-based mesoporous material that includes a spherical silica-based mesoporous material under specific conditions using a specific surfactant is disclosed. In Patent Document 2, it is described that 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrialkoxysilane is used as a silica raw material together with sodium silicate and the like.

しかしながら、特許文献2に記載されている方法により得られた球状シリカ系メソ多孔体であっても、必ずしも十分な塩基触媒性能を有するものではなかった。
特開2003−112051号公報 特開2005−89218号公報
However, even the spherical silica-based mesoporous material obtained by the method described in Patent Document 2 does not necessarily have sufficient base catalyst performance.
JP 2003-112051 A JP 2005-89218 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、優れた塩基触媒性能を有する球状シリカ系メソ多孔体、並びにその球状シリカ系メソ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 an object thereof is to provide a spherical silica-based mesoporous material having excellent base catalyst performance and a method for producing the spherical silica-based mesoporous material. And

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の粒子形態及び細孔形態を有するシリカ系メソ多孔体に3−アミノプロピル基を修飾させることにより優れた塩基触媒性能を有する球状シリカ系メソ多孔体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have achieved excellent base catalyst performance by modifying a 3-aminopropyl group in a silica-based mesoporous material having a specific particle morphology and pore morphology. The present inventors have found that a spherical silica-based mesoporous material having the above can be obtained and completed the present invention.

すなわち、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、平均粒径が0.01〜3μmであり、且つ、中心細孔直径が1〜5nmの放射状細孔を有する球状シリカ系メソ多孔体であって、前記球状シリカ系メソ多孔体が3−アミノプロピル基で修飾されていることを特徴とするものである。   That is, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention is a spherical silica-based mesoporous material having radial pores having an average particle diameter of 0.01 to 3 μm and a central pore diameter of 1 to 5 nm. The spherical silica-based mesoporous material is modified with a 3-aminopropyl group.

また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体においては、前記3−アミノプロピル基が、前記球状シリカ系メソ多孔体を構成するシリケート骨格中のSi原子に配位されていることが好ましい。   In the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, the 3-aminopropyl group is preferably coordinated to Si atoms in the silicate skeleton constituting the spherical silica-based mesoporous material.

さらに、本発明の球状シリカ系メソ多孔体においては、前記球状シリカ系メソ多孔体の全粒子の90重量%以上が、前記平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有していることが好ましい。   Furthermore, in the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, 90% by weight or more of all the particles of the spherical silica-based mesoporous material have a particle size within a range of ± 10% of the average particle size. It is preferable.

本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法は、溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る第1の工程と、
前記多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程と、
を含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法であって、
前記シリカ原料の少なくとも一部が3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランであり、且つ前記界面活性剤として下記一般式(1):
The first method for producing a spherical silica-based mesoporous material according to the present invention is a porous precursor particle obtained by mixing a silica raw material and a surfactant in a solvent and introducing the surfactant into the silica raw material. A first step of obtaining
A second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor particles;
A method for producing a spherical silica-based mesoporous material comprising:
At least a part of the silica raw material is an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group, and the surfactant is represented by the following general formula (1):

[式中、R、R及びR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9〜25の整数をそれぞれ示す。]
で表されるアルキルアンモニウムハライドを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が80容量%以下である水系溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.0003〜0.03mol/L、前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.0005〜0.03mol/Lとすることによって、前記球状シリカ系メソ多孔体を得ること特徴とする方法である。
[Wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X represents a halogen atom, and n represents an integer of 9 to 25, respectively. ]
Is used, an aqueous solvent having an alcohol content of 80% by volume or less is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.0003 to 0.03 mol / L, In this method, the spherical silica mesoporous material is obtained by adjusting the concentration of the silica raw material to 0.0005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration.

また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第2の製造方法は、溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る第1の工程と、
前記多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程と、
前記球状シリカ系メソ多孔体に3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランをグラフト重合せしめる第3の工程と、
を含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法であって、前記界面活性剤として下記一般式(1):
The second method for producing the spherical silica-based mesoporous material of the present invention is a porous precursor obtained by mixing a silica raw material and a surfactant in a solvent and introducing the surfactant into the silica raw material. A first step of obtaining body particles;
A second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor particles;
A third step of graft polymerizing an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group to the spherical silica-based mesoporous material;
A method for producing a spherical silica-based mesoporous material containing the following general formula (1) as the surfactant:

[式中、R、R及びR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9〜25の整数をそれぞれ示す。]
で表されるアルキルアンモニウムハライドを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が80容量%以下である水系溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.0003〜0.03mol/L、前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.0005〜0.03mol/Lとすることによって、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の球状シリカ系メソ多孔体を得ることを特徴とする方法である。
[Wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X represents a halogen atom, and n represents an integer of 9 to 25, respectively. ]
Is used, an aqueous solvent having an alcohol content of 80% by volume or less is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.0003 to 0.03 mol / L, The spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 3 is obtained by setting the concentration of the silica raw material to 0.0005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration. It is a method to do.

本発明の塩基触媒は、前記球状シリカ系メソ多孔体からなることを特徴とするものである。   The base catalyst of the present invention is characterized by comprising the spherical silica-based mesoporous material.

本発明によれば、優れた塩基触媒性能を有する球状シリカ系メソ多孔体、並びにその球状シリカ系メソ多孔体の製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a spherical silica-based mesoporous material having excellent base catalyst performance and a method for producing the spherical silica-based mesoporous material.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

<球状シリカ系メソ多孔体>
先ず、本発明の球状シリカ系メソ多孔体について説明する。すなわち、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、平均粒径が0.01〜3μmであり、且つ、中心細孔直径が1〜5nmの放射状細孔を有する球状シリカ系メソ多孔体であって、前記球状シリカ系メソ多孔体が3−アミノプロピル基で修飾されていることを特徴とするものである。
<Spherical silica-based mesoporous material>
First, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention will be described. That is, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention is a spherical silica-based mesoporous material having radial pores having an average particle diameter of 0.01 to 3 μm and a central pore diameter of 1 to 5 nm. The spherical silica-based mesoporous material is modified with a 3-aminopropyl group.

そして、本発明の球状シリカ系メソ多孔体においては、球状シリカ系メソ多孔体が3−アミノプロピル基で修飾されている必要がある。このように球状シリカ系メソ多孔体が3−アミノプロピル基で修飾されていることにより、球状シリカ系メソ多孔体に塩基触媒性能が付与される。また、このような3−アミノプロピル基は比較的に分子が小さいために、細孔の閉塞による塩基触媒性能の低下が起こりにくい。さらに、本発明の球状シリカ系メソ多孔体においては、このような3−アミノプロピル基が前記球状シリカ系メソ多孔体を構成するシリケート骨格中のSi原子に配位されていることが好ましい。このように3−アミノプロピル基が前記球状シリカ系メソ多孔体を構成するシリケート骨格中のSi原子に配位されていることにより、球状シリカ系メソ多孔体の塩基触媒性能が向上する傾向にある。なお、後述する本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法(共重合法)によって、細孔の閉塞を最小限にし、より確実に前記3−アミノプロピル基をシリケート骨格中のSi原子に配位させることができる。   In the spherical silica mesoporous material of the present invention, the spherical silica mesoporous material needs to be modified with a 3-aminopropyl group. As described above, when the spherical silica-based mesoporous material is modified with a 3-aminopropyl group, basic catalytic performance is imparted to the spherical silica-based mesoporous material. In addition, since such a 3-aminopropyl group has a relatively small molecule, the base catalyst performance is hardly deteriorated due to blockage of pores. Furthermore, in the spherical silica mesoporous material of the present invention, it is preferable that such a 3-aminopropyl group is coordinated to Si atoms in the silicate skeleton constituting the spherical silica mesoporous material. Thus, the 3-aminopropyl group is coordinated to the Si atom in the silicate skeleton constituting the spherical silica-based mesoporous material, whereby the base catalyst performance of the spherical silica-based mesoporous material tends to be improved. . In addition, by the 1st manufacturing method (copolymerization method) of the spherical silica type mesoporous material of this invention mentioned later, blockage | closure of a pore is minimized and the said 3-aminopropyl group is more reliably attached to Si in a silicate frame | skeleton. Can be coordinated to an atom.

また、このような球状シリカ系メソ多孔体の平均粒径が0.01〜3μmであることが必要である。平均粒径が0.01μm未満では、粒子が凝集してしまい、反応効率が低くなり、他方、3μmを超えると、球状粒子が形成しにくくなると同時に触媒内部への反応物の拡散に時間がかかり反応効率が低くなる。さらに、このような球状シリカ系メソ多孔体の全粒子の90重量%以上が、前記平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有していることが好ましい。前記平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有している粒子が全粒子の90重量%未満では、粒子の凝集が多くなるため反応効率が低下する傾向にある。   Moreover, it is necessary that the average particle diameter of such a spherical silica-based mesoporous material is 0.01 to 3 μm. If the average particle size is less than 0.01 μm, the particles are aggregated, resulting in low reaction efficiency. On the other hand, if it exceeds 3 μm, it becomes difficult to form spherical particles and at the same time it takes time for the reactant to diffuse into the catalyst. The reaction efficiency is lowered. Furthermore, it is preferable that 90% by weight or more of all the particles of the spherical silica-based mesoporous material have a particle size within a range of ± 10% of the average particle size. If the particles having a particle size in the range of ± 10% of the average particle size are less than 90% by weight of the total particles, the aggregation of the particles increases, and the reaction efficiency tends to decrease.

また、このような球状シリカ系メソ多孔体は放射状細孔を有していることが必要である。このように球状シリカ系メソ多孔体が放射状細孔を有していることにより、外表面が少なくなり細孔が内部まで有効に利用できることとなる。さらに、このような放射状細孔の中心細孔直径が1〜5nmであることが必要である。中心細孔直径が1nm未満では、かさ高い分子の反応物に対しては十分な塩基触媒性能を発揮することができない、他方、5nmを超えると球状粒子を形成することが難しくなる。   Further, such a spherical silica-based mesoporous material needs to have radial pores. Since the spherical silica-based mesoporous material has radial pores as described above, the outer surface is reduced and the pores can be effectively used up to the inside. Furthermore, it is necessary that the central pore diameter of such radial pores is 1 to 5 nm. If the central pore diameter is less than 1 nm, sufficient base catalyst performance cannot be exhibited for bulky reactants, while if it exceeds 5 nm, it becomes difficult to form spherical particles.

なお、本発明でいう「球状」とは、真の球体に限定されるものではなく、最小直径が最大直径の80%以上(好ましくは90%以上)である略球体も包含するものである。また、略球体の場合、その粒径は原則として最小直径と最大直径との平均値をいう。さらに、前記中心細孔直径とは、細孔容積(V)を細孔直径(D)で微分した値(dV/dD)を細孔直径(D)に対してプロットした曲線(細孔径分布曲線)の最大ピークにおける細孔直径である。なお、細孔径分布曲線は、次に述べる方法により求めることができる。すなわち、シリカ系メソ多孔体粒子を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法あるいは重量法によりその吸着量を求め、次いで、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットし、吸着等温線を得る。この吸着等温線を用い、Cranston−Inklay法、Dollimore−Heal法、BJH法等の計算法により細孔径分布曲線を求めることができる。   The term “spherical” as used in the present invention is not limited to a true sphere, but includes a substantially sphere having a minimum diameter of 80% or more (preferably 90% or more) of the maximum diameter. In the case of a substantially spherical body, the particle size is an average value of the minimum diameter and the maximum diameter in principle. The central pore diameter is a curve (pore diameter distribution curve) in which a value (dV / dD) obtained by differentiating the pore volume (V) with respect to the pore diameter (D) is plotted against the pore diameter (D). ) At the maximum peak. The pore size distribution curve can be obtained by the method described below. That is, silica-based mesoporous particles are cooled to a liquid nitrogen temperature (-196 ° C.), nitrogen gas is introduced, the adsorption amount is determined by a constant volume method or a gravimetric method, and then the pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased. And the adsorption amount of nitrogen gas for each equilibrium pressure is plotted to obtain an adsorption isotherm. Using this adsorption isotherm, a pore size distribution curve can be obtained by a calculation method such as Cranston-Inklay method, Dollimore-Heal method, BJH method or the like.

また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体おいては、細孔径分布曲線における中心細孔直径の±40%の範囲に全細孔容積の60%以上が含まれることが好ましい。この条件を満たすシリカ系メソ多孔体粒子は、細孔の直径が非常に均一であることを意味する。また、このような球状シリカ系メソ多孔体の比表面積については特に制限はないが、700m2/g以上であることが好ましい。比表面積は、吸着等温線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。 In the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, it is preferable that 60% or more of the total pore volume is included in the range of ± 40% of the center pore diameter in the pore size distribution curve. The silica-based mesoporous particle satisfying this condition means that the pore diameter is very uniform. The specific surface area of such a spherical silica-based mesoporous material is not particularly limited, but is preferably 700 m 2 / g or more. The specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from the adsorption isotherm using the BET isotherm adsorption equation.

さらに、このような球状シリカ系メソ多孔体は、そのX線回折パターンにおいて1nm以上のd100値に相当する回折角度に1本以上のピークを有することが好ましい。X線回折ピークはそのピーク角度に相当するd100値の周期構造が試料中にあることを意味する。したがって、1nm以上のd100値に相当する回折角度に1本以上のピークがあることは、細孔が1nm以上の間隔で規則的に配列していることを意味する。 Further, such a spherical silica-based mesoporous material preferably has one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d 100 value of 1 nm or more in the X-ray diffraction pattern. The X-ray diffraction peak means that a periodic structure having a d 100 value corresponding to the peak angle is present in the sample. Therefore, the presence of one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d 100 value of 1 nm or more means that the pores are regularly arranged at intervals of 1 nm or more.

また、本発明にかかる球状シリカ系メソ多孔体が有する放射状細孔とは、細孔が中心部から外側に向かって放射状に配列されている、いわゆるラジアル型構造を有する細孔である。このように、細孔が規則性を保ちながら粒子の中心部から外側に向かって配置されていることにより、外表面が少なくなり触媒や吸着剤として適した構造となる。なお、球状シリカ系メソ多孔体がいわゆるラジアル型構造を有していることは、細孔内に金や白金等の金属を導入し、その断面を走査型電子顕微鏡により観察することによって確認することが可能である。また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体における細孔の全てが中心部から外側に向かって放射状に配列されている必要はなく、全ての細孔のうち50%以上(より好ましくは70%以上)がこのように配列されていることが好ましい。   Further, the radial pores possessed by the spherical silica-based mesoporous material according to the present invention are pores having a so-called radial type structure in which the pores are arranged radially from the center to the outside. As described above, since the pores are arranged from the center of the particle toward the outside while maintaining regularity, the outer surface is reduced and a structure suitable as a catalyst or an adsorbent is obtained. In addition, it is confirmed that spherical silica-based mesoporous materials have a so-called radial structure by introducing a metal such as gold or platinum into the pores and observing the cross section with a scanning electron microscope. Is possible. Further, it is not necessary that all the pores in the spherical silica-based mesoporous material of the present invention are arranged radially from the center to the outside, and 50% or more (more preferably 70% or more) of all the pores. ) Are preferably arranged in this way.

さらに、本発明の球状シリカ系メソ多孔体における細孔の配列状態(細孔配列構造又は構造)は特に制限されないが、2d−ヘキサゴナル構造、3d−ヘキサゴナル構造又はキュービック構造であることが好ましい。また、このような細孔配列構造は、ディスオーダの細孔配列構造を有するものであってもよい。   Furthermore, the pore arrangement state (pore arrangement structure or structure) in the spherical silica-based mesoporous material of the present invention is not particularly limited, but is preferably a 2d-hexagonal structure, a 3d-hexagonal structure, or a cubic structure. Such a pore arrangement structure may have a disordered pore arrangement structure.

ここで、多孔体がヘキサゴナルの細孔配列構造を有するとは、細孔の配置が六方構造であることを意味する(S.Inagaki,et al.,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,680,1993;S.Inagaki,et al.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,69,1449,1996、Q.Huo,et al.,Science,268,1324,1995参照)。また、多孔体がキュービックの細孔配列構造を有するとは、細孔の配置が立方構造であることを意味する(J.C.Vartuli,et al.,Chem.Mater.,6,2317,1994;Q.Huo,et al.,Nature,368,317,1994参照)。また、多孔体がディスオーダの細孔配列構造を有するとは、細孔の配置が不規則であることを意味する(P.T.Tanev,et al.,Science,267,865,1995;S.A.Bagshaw,et al.,Science,269,1242,1995;R.Ryoo,et al.,J.Phys.Chem.,100,17718,1996参照)。また、前記キュービック構造は、Pm−3n、Im−3m又はFm−3m対称性であることが好ましい。前記対称性とは、空間群の表記法に基づいて決定されるものである。   Here, that the porous body has a hexagonal pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is a hexagonal structure (S. Inagaki, et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun. 680, 1993; S. Inagaki, et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, 1449, 1996, Q. Huo, et al., Science, 268, 1324, 1995). Further, the porous body having a cubic pore arrangement structure means that the arrangement of pores is a cubic structure (JCVartuli, et al., Chem. Mater., 6, 2317, 1994; Q. Huo, et al., Nature, 368, 317, 1994). Further, the porous body having a disordered pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is irregular (PTTanev, et al., Science, 267,865, 1995; SABagshaw, et al. Science, 269, 1242, 1995; R. Ryoo, et al., J. Phys. Chem., 100, 17718, 1996). The cubic structure is preferably Pm-3n, Im-3m or Fm-3m symmetric. The symmetry is determined based on a space group notation.

以上説明したような球状シリカ系メソ多孔体においては、3−アミノプロピル基の導入方法が後述する本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法のように球状メソポーラスシリカ合成時に有機アルコキシシランを添加する共重合法であっても、後述する本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第2の製造方法のように無機成分から構成される球状シリカ系メソ多孔体に3−アミノプロピル基を後修飾するグラフト法であってもよい。これらの方法の中でも、グラフト法の場合は細孔が閉塞したり、3−アミノプロピル基の導入量の制御が難しいという観点から、共重合法が好ましい。   In the spherical silica-based mesoporous material as described above, the method for introducing the 3-aminopropyl group is organic alkoxy during the synthesis of the spherical mesoporous silica as in the first method for producing the spherical silica-based mesoporous material of the present invention described later. Even in the copolymerization method in which silane is added, a 3-aminopropyl group is added to the spherical silica mesoporous material composed of inorganic components as in the second method for producing the spherical silica mesoporous material of the present invention described later. It may be a grafting method in which the above is modified. Among these methods, in the case of the graft method, the copolymerization method is preferable from the viewpoint that pores are blocked or that the amount of 3-aminopropyl group introduced is difficult to control.

このような球状シリカ系メソ多孔体は、粉末のまま使用してもよいが、必要に応じて成形して使用してもよい。成形する手段はどのようなものでも良いが、押出成形、打錠成形、転動造粒、圧縮成形、CIP等が好ましい。その形状は使用箇所、方法に応じて決めることができ、たとえば円柱状、破砕状、球状、ハニカム状、凹凸状、波板状等が挙げられる。また、このような球状シリカ系メソ多孔体は、特にかさ高い分子の反応物に対する塩基触媒として有用である。   Such a spherical silica-based mesoporous material may be used as it is, but may be molded and used as necessary. Any molding means may be used, but extrusion molding, tablet molding, rolling granulation, compression molding, CIP and the like are preferable. The shape can be determined according to the place of use and method, and examples thereof include a columnar shape, a crushed shape, a spherical shape, a honeycomb shape, an uneven shape, and a corrugated plate shape. In addition, such a spherical silica-based mesoporous material is useful as a base catalyst for a reaction product having a particularly high molecular weight.

<球状シリカ系メソ多孔体の製造方法>
次に、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の製造方法について説明する。
<Method for producing spherical silica-based mesoporous material>
Next, the manufacturing method of the spherical silica type mesoporous material of this invention is demonstrated.

(第1の製造方法)
先ず、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法(共重合法)について説明する。本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法においては、先ず、溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る(第1の工程)。
(First manufacturing method)
First, the 1st manufacturing method (copolymerization method) of the spherical silica type mesoporous material of this invention is demonstrated. In the first method for producing a spherical silica-based mesoporous material of the present invention, first, a porous material in which a silica raw material and a surfactant are mixed in a solvent, and the surfactant is introduced into the silica raw material. Precursor particles are obtained (first step).

本発明の第1の製造方法において用いられるシリカ原料の少なくとも一部が、3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランである必要がある。   At least a part of the silica raw material used in the first production method of the present invention needs to be an organoalkoxysilane containing a 3-aminopropyl group.

このような3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランは、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、アルコキシ基を1個有するモノ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が反応性の点から有利である。このような3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランとしては、3−アミノプロピル基を含んでいる従来公知の種々の化合物が使用でき、特に限定されないが、例えば、トリアルコキシシランの場合であると3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらの3−アミノプロピル基を含有する有機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。   As such an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group, a trialkoxysilane having three alkoxy groups, a dialkoxysilane having two alkoxy groups, and a monoalkoxysilane having one alkoxy group can be used. . The type of alkoxy group is not particularly limited, but those having a relatively small number of carbon atoms in the alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, and butoxy group are advantageous from the viewpoint of reactivity. As such an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group, various conventionally known compounds containing a 3-aminopropyl group can be used and are not particularly limited. For example, it is a trialkoxysilane. And 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and the like. These organoalkoxysilanes containing a 3-aminopropyl group can be used alone or in combination of two or more.

また、本発明において用いられるシリカ原料としては、前記3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランの他にその他のアルコキシシランを用いる。このようなその他の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い。   Moreover, as a silica raw material used in the present invention, other alkoxysilanes are used in addition to the organic alkoxysilanes containing the 3-aminopropyl group. As such other alkoxysilanes, tetraalkoxysilane having 4 alkoxy groups, trialkoxysilane having 3 alkoxy groups, and dialkoxysilane having 2 alkoxy groups can be used. The type of alkoxy group is not particularly limited, but those having a relatively small number of carbon atoms in the alkoxy group (such as those having about 1 to 4 carbon atoms) such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc. This is advantageous in terms of reactivity. In addition, when the alkoxysilane has 3 or 2 alkoxy groups, an organic group, a hydroxyl group, or the like may be bonded to the silicon atom in the alkoxysilane.

こ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、このような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等が挙げられる。また、このような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等が挙げられる。   Examples of such tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and dimethoxydiethoxysilane. Examples of such trialkoxysilane include trimethoxysilanol and triethoxysilane. Examples include silanol, trimethoxymethylsilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, and the like. Examples of such dialkoxysilane include dimethoxydimethylsilane and diethoxydimethylsilane.

これらの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。   These alkoxysilanes can be used alone or in combination of two or more. Moreover, the alkoxysilane having 2 to 4 alkoxy groups described above can be used in combination with a monoalkoxysilane having one alkoxy group. Examples of the monoalkoxysilane that can be used in this way include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, and 3-chloropropyldimethylmethoxysilane.

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またはテトラエトキシシランを用いることが特に好ましい。   Alkoxysilane produces a silanol group by hydrolysis, and the resulting silanol groups condense to form a 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, tetraalkoxysilane having a large number of alkoxy groups is preferably used as alkoxysilane, and tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is particularly preferably used as tetraalkoxysilane from the viewpoint of reaction rate.

なお、前記3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランの比率は、シリカ原料の全量に対して0.1〜20モル%の比率であることが好ましい。有機アルコキシシランの比率が0.1モル%未満では、触媒性能が低下する傾向にある。他方、20モル%を超えると、3−アミノプロピル基は正の電荷を有しているため、界面活性剤にアンモニウム塩を用いた場合、電荷の反発が起こり、球状粒子の形成が難しくなると共に球状粒子の形成および規則的メソポーラス構造の形成が困難となる傾向にある。   In addition, it is preferable that the ratio of the organic alkoxysilane containing the said 3-aminopropyl group is a ratio of 0.1-20 mol% with respect to the whole quantity of a silica raw material. When the ratio of the organoalkoxysilane is less than 0.1 mol%, the catalyst performance tends to decrease. On the other hand, if the amount exceeds 20 mol%, the 3-aminopropyl group has a positive charge. Therefore, when an ammonium salt is used as the surfactant, charge repulsion occurs and it becomes difficult to form spherical particles. It tends to be difficult to form spherical particles and regular mesoporous structures.

本発明において用いられる界面活性剤は、下記一般式(1)で表されるアルキルアンモニウムハライドである。   The surfactant used in the present invention is an alkyl ammonium halide represented by the following general formula (1).

そして、一般式(1)におけるR、R、Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数1〜3のアルキル基を示す。このようなアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、これらが一分子中に混在してもよいが、界面活性剤分子の対称性の観点からR1、R2、R3は全て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。更に、R、R、R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、R、R、Rの全てがメチル基であることがより好ましい。 And R < 1 >, R < 2 >, R < 3 > in General formula (1) may be same or different, and respectively shows a C1-C3 alkyl group. Examples of such an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and these may be mixed in one molecule, but R 1 , R 2 , R 3 are used from the viewpoint of symmetry of the surfactant molecule. Are preferably the same. When the symmetry of the surfactant molecule is excellent, aggregation of the surfactants (formation of micelles, etc.) tends to be facilitated. Furthermore, R 1, it is preferable that at least one of R 2, R 3 is a methyl group, and more preferably all of R 1, R 2, R 3 is a methyl group.

また、一般式(1)におけるnは9〜25の整数を示し、9〜17の整数であることがより好ましい。前記nが8以下であるアルキルアンモニウムハライドでは、球状の多孔体は得られなくなる。また、中心細孔直径が1.0nmより小さくなってしまい、細孔内での触媒反応性が低下する。他方、前記nが26以上のアルキルアンモニウムハライドでは、界面活性剤の疎水性相互作用が強すぎるため、層状の化合物が生成してしまい、球状の多孔体を得ることができなくなる。   Moreover, n in General formula (1) shows the integer of 9-25, and it is more preferable that it is an integer of 9-17. With alkylammonium halides where n is 8 or less, a spherical porous body cannot be obtained. Moreover, the center pore diameter becomes smaller than 1.0 nm, and the catalytic reactivity in the pores is lowered. On the other hand, in the case of the alkylammonium halide having n of 26 or more, the hydrophobic interaction of the surfactant is too strong, so that a layered compound is generated and a spherical porous body cannot be obtained.

さらに、一般式(1)におけるXはハロゲン原子を示し、このような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。   Furthermore, X in the general formula (1) represents a halogen atom, and the kind of such a halogen atom is not particularly limited, but X is preferably a chlorine atom or a bromine atom from the viewpoint of easy availability.

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、R、R、Rの全てがメチル基でありかつ炭素数10〜26の長鎖アルキル基を有す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く、中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、テトラデシルトリメチルアンモニウムハライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムハライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムハライド、エイコシルトリメチルアンモニウムハライド、ドコシルトリメチルアンモニウムハライドがより好ましい。 Therefore, as the surfactant represented by the general formula (1), all of R 1 , R 2 and R 3 are methyl groups and alkyltrimethylammonium halides having a long-chain alkyl group having 10 to 26 carbon atoms. Among them, decyltrimethylammonium halide, dodecyltrimethylammonium halide, tetradecyltrimethylammonium halide, hexadecyltrimethylammonium halide, octadecyltrimethylammonium halide, eicosyltrimethylammonium halide, and docosyltrimethylammonium halide are more preferable.

このような界面活性剤は、シリカ原料と共に溶媒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、界面活性剤はシリカ原料中に導入されて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 in a solvent together with the silica raw material. The silica raw material in the composite is changed to silicon oxide by the reaction, but silicon oxide is not generated in the part where the surfactant is present, so pores are formed in the part where the surfactant is present. Will be. That is, the surfactant is introduced into the silica raw material and functions as a template for pore formation. In the present invention, the surfactant can be used alone or in combination of two or more, but as described above, the surfactant acts as a template for forming pores in the reaction product of the silica raw material, Since the type greatly affects the pore shape of the porous body, it is preferable to use only one type of surfactant in order to obtain a more uniform spherical porous body.

本発明においては、前記シリカ原料および前記界面活性剤を混合するための溶媒として、アルコールを含有する水系溶媒を用いる。このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、エチレングリコール、グリセリンが挙げられ、シリカ原料の溶解性の観点からメタノールまたはエタノールが好ましい。   In the present invention, an aqueous solvent containing alcohol is used as a solvent for mixing the silica raw material and the surfactant. Examples of such alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, ethylene glycol, and glycerin, and methanol or ethanol is preferable from the viewpoint of solubility of the silica raw material.

そして、本発明においては、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を合成する際に、アルコールの含有量が80容量%以下の水系溶媒を用いることが重要であり、アルコールの含有量が10〜70容量%のものを用いることがより好ましい。アルコールの含有量が80容量%を超える場合は、粒径及び粒径分布の制御が困難となり、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。なお、比較的多量のアルコールを含有する水系溶媒を使用することにより、均一な球状体の発生及び成長が実現され、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径が高度に均一に制御されることとなる。   In the present invention, when synthesizing the porous precursor particles in which the surfactant is introduced into the silica raw material, it is important to use an aqueous solvent having an alcohol content of 80% by volume or less. More preferably, the alcohol content is 10 to 70% by volume. When the alcohol content exceeds 80% by volume, it is difficult to control the particle size and particle size distribution, and the resulting spherical silica-based mesoporous material is less uniform in particle size. By using an aqueous solvent containing a relatively large amount of alcohol, generation and growth of uniform spheres are realized, and the particle diameter of the obtained spherical silica mesoporous material is highly uniformly controlled. It becomes.

また、本発明においては、前記の水とアルコールとの比率を変化させることにより、粒径の均一性は高水準に保持しつつ、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径を容易に制御することができる。すなわち、水の比率が高い場合は多孔体が析出し易くなるために粒径が小さくなり、逆にアルコールの比率が高い場合は大きい粒径の多孔体を得ることができる。   Further, in the present invention, by changing the ratio of water and alcohol, the particle size of the obtained spherical silica-based mesoporous material is easily controlled while maintaining the uniformity of the particle size at a high level. be able to. That is, when the water ratio is high, the porous body is likely to precipitate, so the particle size is small. Conversely, when the alcohol ratio is high, a porous body having a large particle size can be obtained.

さらに、本発明においては、前記シリカ原料および前記界面活性剤を前記水系溶媒中で混合して多孔体前駆体粒子を得る際に、上述した界面活性剤の濃度を溶液の全容量を基準として0.0003〜0.03mol/L(好ましくは、0.0005〜0.02mol/L)とし、上述したシリカ原料の濃度を溶液の全容量を基準として0.0005〜0.03mol/L(好ましくは、0.003〜0.015mol/L)とする必要がある。このように界面活性剤およびシリカ原料の濃度を厳密に制御することによって、前述の水系溶媒を使用することと相俟って均一な球状体の発生及び成長が実現され、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径が高度に均一に制御されることとなる。界面活性剤の濃度が0.0003mol/L未満の場合は、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良好な多孔体を得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。他方、界面活性剤の濃度が0.03mol/Lを超える場合は、形状が球状である多孔体を高比率で得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。また、シリカ原料の濃度が0.0005mol/L未満の場合は、形状が球状である多孔体を高比率で得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。他方、シリカ原料の濃度が0.03mol/Lを超える場合は、テンプレートとなるべき界面活性剤の比率が不足するために良好な多孔体を得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。   Further, in the present invention, when the porous material precursor particles are obtained by mixing the silica raw material and the surfactant in the aqueous solvent, the concentration of the surfactant described above is 0 based on the total volume of the solution. 0.003 to 0.03 mol / L (preferably 0.0005 to 0.02 mol / L), and the concentration of the silica raw material described above is 0.0005 to 0.03 mol / L (preferably based on the total volume of the solution) , 0.003 to 0.015 mol / L). By strictly controlling the concentrations of the surfactant and the silica raw material in this way, the generation and growth of uniform spherical bodies are realized in combination with the use of the aqueous solvent described above, and the resulting spherical silica meso The particle size of the porous body is highly uniformly controlled. When the concentration of the surfactant is less than 0.0003 mol / L, a sufficient porous body cannot be obtained because the amount of the surfactant to be a template is insufficient, and the particle size and particle size distribution are controlled. The particle size uniformity of the spherical silica-based mesoporous material obtained becomes difficult. On the other hand, when the concentration of the surfactant exceeds 0.03 mol / L, a porous body having a spherical shape cannot be obtained at a high ratio, and control of the particle size and particle size distribution becomes difficult. The uniformity of the particle size of the resulting spherical silica-based mesoporous material is reduced. In addition, when the concentration of the silica raw material is less than 0.0005 mol / L, a porous body having a spherical shape cannot be obtained at a high ratio, and it becomes difficult to control the particle size and particle size distribution. The uniformity of the particle size of the spherical silica-based mesoporous material is lowered. On the other hand, when the concentration of the silica raw material exceeds 0.03 mol / L, a good porous body cannot be obtained because the ratio of the surfactant to be a template is insufficient, and the particle size and particle size distribution are further reduced. The uniformity of the particle size of the spherical silica-based mesoporous material obtained because of difficulty in control becomes low.

また、本発明においては、前記シリカ原料および前記界面活性剤を混合する際に、塩基性条件下で混合することが好ましい。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ことが好ましい。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、塩基性条件下で混合することはこの点においても有利である。   Moreover, in this invention, when mixing the said silica raw material and the said surfactant, it is preferable to mix on basic conditions. The silica raw material generally reacts under basic and acidic conditions and changes to silicon oxide, but the concentration of the silica raw material and the surfactant in the present invention is considerably lower than that of the prior art method. Therefore, the reaction hardly proceeds under acidic conditions. Therefore, in the present invention, it is preferable to react the silica raw material under basic conditions. In addition, when the silica raw material is reacted under basic conditions, the reaction point of silicon atoms is increased when the reaction is performed under basic conditions, and a silicon oxide having excellent physical properties such as moisture resistance and heat resistance is obtained. In this respect, mixing under basic conditions is also advantageous.

上記水系溶媒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く、0.2〜0.5となるようにす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、収率が低下してしまう傾向があり、他方、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 aqueous solvent basic, a basic substance such as a sodium hydroxide aqueous solution is usually added. There are no particular restrictions on the basic conditions during the reaction, 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 should be 0.1 to 0.9. Preferably, it 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 raw material is less than 0.1, the yield tends to decrease, and on the other hand, it exceeds 0.9. In such a case, the formation of the porous body tends to be difficult.

以上説明したような第1の工程における反応条件(反応温度、反応時間等)は特に制限されず、反応温度としては、例えば−20℃〜100℃(好ましくは0℃〜80℃、より好ましくは10℃〜40℃)とすることができる。また、反応は攪拌状態で進行させることが好ましい。   The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.) in the first step as described above are not particularly limited, and the reaction temperature is, for example, -20 ° C to 100 ° C (preferably 0 ° C to 80 ° C, more preferably 10 ° C. to 40 ° C.). Further, the reaction is preferably allowed to proceed with stirring.

なお、このような第1の工程の具体例としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。すなわち、先ず、アルコールを含有する水系溶媒に対して、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、この溶液にシリカ原料を添加する。添加されたシリカ原料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〜数十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。   In addition, as a specific example of such a 1st process, the following methods are mentioned, for example. That is, first, a surfactant and a basic substance are added to an aqueous solvent containing alcohol to prepare a basic solution of the surfactant, and a silica raw material is added to this solution. Since the added silica raw material is hydrolyzed (or hydrolyzed and condensed) in the solution, a white powder is deposited several seconds to several tens of minutes after the addition. In this case, the reaction temperature is preferably 0 ° C to 80 ° C, more preferably 10 ° C to 40 ° C. The solution is preferably stirred.

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、得られた沈殿物を必要に応じてろ過および洗浄することによって本発明にかかる多孔体前駆体粒子が得られる。   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 the completion of stirring, the porous precursor particles according to the present invention can be obtained by allowing the system to stand overnight at room temperature as necessary, stabilizing the system, and filtering and washing the resulting precipitate as necessary.

次に、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第1の製造方法においては、前記第1の工程で得られた多孔体前駆体粒子に含まれる界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る(第2の工程)。このように界面活性剤を除去する方法としては、例えば、有機溶媒で処理する方法、イオン交換法を挙げることができる。   Next, in the first method for producing the spherical silica mesoporous material of the present invention, the surfactant contained in the porous precursor particles obtained in the first step is removed to remove the spherical silica mesoporous material. A body is obtained (second step). Examples of the method for removing the surfactant in this way include a method of treating with an organic solvent and an ion exchange method.

有機溶媒で処理する場合は、用いた界面活性剤に対する溶解度が高い良溶媒中に多孔体前駆体粒子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前駆体粒子を酸性溶液(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、多孔体前駆体粒子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 treating with an organic solvent, the surfactant is extracted by immersing the porous precursor particles in a good solvent having high solubility in the used surfactant. In the ion exchange method, the porous precursor particles are immersed in an acidic solution (such as ethanol containing a small amount of hydrochloric acid) and stirred, for example, while heating at 50 to 70 ° C. Thereby, the surfactant existing in the pores of the porous precursor particles is ion-exchanged with hydrogen ions. In addition, although hydrogen ions remain in the hole by ion exchange, the problem of blockage of the hole does not occur because the ion radius of the hydrogen ion is sufficiently small.

(第2の製造方法)
次に、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第2の製造方法(グラフト法)について説明する。本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第2の製造方法においては、先ず、シリカ原料として前記その他のアルコキシシランを用いた以外は前述した第1の製造方法と同様にして球状シリカ系メソ多孔体を得る(第1の工程、第2の工程)。
(Second manufacturing method)
Next, the 2nd manufacturing method (graft method) of the spherical silica type mesoporous material of this invention is demonstrated. In the second method for producing a spherical silica-based mesoporous material of the present invention, first, a spherical silica-based mesoporous material is used in the same manner as in the first manufacturing method described above except that the other alkoxysilane is used as a silica raw material. (First step, second step).

なお、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の第2の製造方法においては、界面活性剤を除去する方法として、前述した有機溶媒で処理する方法、イオン交換法の他に焼成による方法を用いることができる。このような焼成による方法においては、多孔体前駆体粒子を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。また、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。   In the second method for producing the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, as a method for removing the surfactant, a method using baking is used in addition to the method for treating with an organic solvent and the ion exchange method described above. Can do. In such a firing method, the porous precursor particles are heated at 300 to 1000 ° C., preferably 400 to 700 ° C. The heating time may be about 30 minutes, but it is preferable to heat for 1 hour or longer in order to completely remove the surfactant. The firing can be performed in the air, but since a large amount of combustion gas is generated, it may be performed by introducing an inert gas such as nitrogen.

そして、前記球状シリカ系メソ多孔体に3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランをグラフト重合せしめる(第3の工程)。このようにグラフト重合せしめる方法としては、例えば、球状メソポーラスシリカと3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランと有機溶媒とを混合した後に加熱する方法が挙げられる。このような3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランの使用量は、前記球状メソポーラスシリカの表面シラノール基に対して0.01〜10等量であることが好ましい。有機アルコキシシランの使用量が前記下限未満では、3−アミノプロピル基が不十分な量であるため触媒活性が低下する傾向にある。他方、前記上限を超えると、過剰量の有機アルコキシシランが結合し、細孔が閉塞されることとなる傾向にある。また、このような有機溶媒の使用量は、前記球状メソポーラスシリカ1重量部に対して1〜1000重量部であることが好ましい。さらに、加熱の条件としては、加熱温度が40〜150℃、加熱時間が0.5〜48時間であることが好ましい。   Then, the spherical silica-based mesoporous material is graft-polymerized with an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group (third step). Examples of the method for graft polymerization in this manner include a method in which spherical mesoporous silica, an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group, and an organic solvent are mixed and then heated. It is preferable that the usage-amount of such an organic alkoxysilane containing 3-aminopropyl group is 0.01-10 equivalent with respect to the surface silanol group of the said spherical mesoporous silica. If the amount of the organoalkoxysilane used is less than the lower limit, the catalytic activity tends to decrease because the 3-aminopropyl group is insufficient. On the other hand, when the upper limit is exceeded, an excessive amount of organoalkoxysilane is bonded and the pores tend to be blocked. Moreover, it is preferable that the usage-amount of such an organic solvent is 1-1000 weight part with respect to 1 weight part of the said spherical mesoporous silica. Furthermore, as heating conditions, the heating temperature is preferably 40 to 150 ° C., and the heating time is preferably 0.5 to 48 hours.

以上説明したような本発明の製造方法により、平均粒径が0.01〜3μmである球状シリカ系メソ多孔体であって、中心細孔直径が1〜5nmと比較的大きい本発明の球状シリカ系メソ多孔体が効率良くかつ確実に得られる。   According to the production method of the present invention as described above, a spherical silica-based mesoporous material having an average particle diameter of 0.01 to 3 μm and having a relatively large central pore diameter of 1 to 5 nm. A system mesoporous material can be obtained efficiently and reliably.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例においては、有機官能基を導入するためのシリカ原料として以下の構造式のものを用いた。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. In Examples and Comparative Examples, those having the following structural formulas were used as silica raw materials for introducing organic functional groups.

(実施例1)
先ず、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(界面活性剤)3.52gを水/メタノール溶液(重量比1/1)800gに溶解させ、恒温水槽中で温度を25℃に保ちつつ攪拌した。次に、得られた混合溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液2.28mLを添加した。その後、シリカ原料としてあらかじめ乾燥窒素気流中で混合したテトラメトキシシラン(TMOS)/3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)混合物(モル比9/1)8.68×10−3molを添加した。シリカ原料を添加後、数分で粒子の析出が見られ、溶液が白濁した。その後、得られた白濁溶液を約8時間攪拌し、一晩(14時間)静置して生成物を得た。そして、得られた生成物をろ過し、水に再分散させる操作を2回繰り返した後に45℃で一晩(14時間)乾燥させ、シリカ/界面活性剤複合体を得た。次いで、得られた複合体0.5gをエタノール50mLに分散させ、塩酸0.5mLを加えて温度60℃のオイルバス中で3時間攪拌することにより、界面活性剤を抽出した。その後、エタノールで十分に洗浄した後に45℃で24時間乾燥して球状シリカ系メソ多孔体を得た。
Example 1
First, 3.52 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 800 g of a water / methanol solution (weight ratio 1/1) and stirred while maintaining the temperature at 25 ° C. in a constant temperature water bath. Next, 2.28 mL of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the obtained mixed solution. Thereafter, a tetramethoxysilane (TMOS) / 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) mixture (molar ratio 9/1) 8.68 × 10 −3 mol previously mixed in a dry nitrogen stream as a silica raw material was added. After adding the silica raw material, precipitation of particles was observed within a few minutes, and the solution became cloudy. Thereafter, the resulting cloudy solution was stirred for about 8 hours and allowed to stand overnight (14 hours) to obtain a product. Then, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying at 45 ° C. overnight (14 hours) to obtain a silica / surfactant complex. Next, 0.5 g of the obtained complex was dispersed in 50 mL of ethanol, 0.5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred in an oil bath at a temperature of 60 ° C. for 3 hours to extract the surfactant. Then, after fully washing | cleaning with ethanol, it dried at 45 degreeC for 24 hours, and obtained the spherical silica type mesoporous material.

得られた球状シリカ系メソ多孔体の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、得られた球状シリカ系メソ多孔体は、41.1オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、しかも細孔のヘキサゴナル配列に対応する(100)、(110)、(200)のピークを有していることが確認できた。したがって、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、細孔の規則性が高いことが確認された。 An X-ray diffraction pattern of the obtained spherical silica-based mesoporous material is shown in FIG. X-ray diffraction pattern shown in Figure 1, obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 41.1 angstroms (Å), yet correspond to hexagonal arrangement of pores It was confirmed that it had peaks of (100), (110) and (200). Therefore, it was confirmed that the obtained spherical silica-based mesoporous material has high pore regularity.

次に、得られた球状シリカ系メソ多孔体の走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を行った。得られたSEM写真を図2に示す。SEM写真において任意の粒子50個の直径を計測したところ、任意の粒子50個の粒径分布は0.54〜0.69μmであり、平均粒径は0.62μmであった。また、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の95重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。   Next, the obtained spherical silica-based mesoporous material was observed with a scanning electron microscope (SEM). The obtained SEM photograph is shown in FIG. When the diameter of 50 arbitrary particles was measured in the SEM photograph, the particle size distribution of 50 arbitrary particles was 0.54 to 0.69 μm, and the average particle size was 0.62 μm. The proportion of particles having a particle size in the range of ± 10% of the average particle size was 95% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica mesoporous material was in a monodispersed state.

さらに、得られた球状シリカ系メソ多孔体の細孔内に部分的に金を導入した後、透過電子顕微鏡(TEM)による観察を行った。得られたTEM写真を図3に示す。図3にしめされたTEM写真より、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、ヘキサゴナル細孔が球の中心から外側に向かっており、放射状細孔が形成されていることが確認された。   Further, gold was partially introduced into the pores of the obtained spherical silica-based mesoporous material, and then observed with a transmission electron microscope (TEM). The obtained TEM photograph is shown in FIG. From the TEM photograph shown in FIG. 3, it was confirmed that in the obtained spherical silica-based mesoporous material, hexagonal pores were directed outward from the center of the sphere, and radial pores were formed.

(実施例2)
シリカ原料としてあらかじめ乾燥窒素気流中で混合したテトラメトキシシラン(TMOS)/3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)混合物(モル比4/1)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 2)
Implemented except that a tetramethoxysilane (TMOS) / 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) mixture (molar ratio 4/1) 8.68 × 10 −3 mol previously mixed in a dry nitrogen stream as a silica raw material was used. In the same manner as in Example 1, a spherical silica-based mesoporous material was obtained.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、36.9オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.42〜0.63μmであり、平均粒径は0.55μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の92重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 36.9 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. Moreover, the particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.42 to 0.63 μm, and the average particle size was 0.55 μm. Furthermore, the proportion of particles having a particle size within a range of ± 10% of the average particle size was 92% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(実施例3)
シリカ原料としてあらかじめ乾燥窒素気流中で混合したテトラメトキシシラン(TMOS)/3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)混合物(モル比19/1)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 3)
Implemented except that a tetramethoxysilane (TMOS) / 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) mixture (molar ratio 19/1) 8.68 × 10 −3 mol previously mixed in a dry nitrogen stream as a silica raw material was used. In the same manner as in Example 1, a spherical silica-based mesoporous material was obtained.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、35.6オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.50〜0.67μmであり、平均粒径は0.60μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の95重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 35.6 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. The particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.50 to 0.67 μm, and the average particle size was 0.60 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within the range of ± 10% of the average particle size was 95% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(実施例4)
シリカ原料としてあらかじめ乾燥窒素気流中で混合したテトラエトキシシラン(TEOS)/3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)混合物(モル比9/1)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
Example 4
Implemented except that a tetraethoxysilane (TEOS) / 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) mixture (molar ratio 9/1) 8.68 × 10 −3 mol previously mixed in a dry nitrogen stream as a silica raw material was used. In the same manner as in Example 1, a spherical silica-based mesoporous material was obtained.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、39.0オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.82〜1.15μmであり、平均粒径は0.95μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の95重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 39.0 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. In addition, the particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.82 to 1.15 μm, and the average particle size was 0.95 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within the range of ± 10% of the average particle size was 95% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(実施例5)
界面活性剤としてオクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド3.36gを用いた以外は実施例1と同様にして、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 5)
A spherical silica mesoporous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that 3.36 g of octadecyltrimethylammonium chloride was used as the surfactant.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、38.2オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.66〜0.88μmであり、平均粒径は0.74μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の96重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 38.2 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. The particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.66 to 0.88 μm, and the average particle size was 0.74 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within a range of ± 10% of the average particle size was 96% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(実施例6)
界面活性剤としてデシルトリメチルアンモニウムブロミド1.54gを用い、水/メタノール溶液の重量比を3/1として、恒温水槽中の反応温度を30℃とした以外は実施例3と同様にして、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 6)
Spherical silica was used in the same manner as in Example 3 except that 1.54 g of decyltrimethylammonium bromide was used as the surfactant, the water / methanol solution weight ratio was 3/1, and the reaction temperature in the constant temperature bath was 30 ° C. A system mesoporous material was obtained.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、29.1オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.40〜0.58μmであり、平均粒径は0.49μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の94重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 29.1 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. Further, the particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.40 to 0.58 μm, and the average particle size was 0.49 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within the range of ± 10% of the average particle size was 94% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(実施例7)
先ず、シリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、合成シリカを得た。次に、得られた合成シリカ0.8gと脱水トルエン80gと3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)2.15gとを混合し、90℃で15時間還流した。得られた生成物をろ過し、45℃で一晩(14時間)乾燥して球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 7)
First, synthetic silica was obtained in the same manner as in Example 1 except that tetramethoxysilane (TMOS) 8.68 × 10 −3 mol was used as a silica raw material. Next, 0.8 g of the obtained synthetic silica, 80 g of dehydrated toluene, and 2.15 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) were mixed and refluxed at 90 ° C. for 15 hours. The obtained product was filtered and dried at 45 ° C. overnight (14 hours) to obtain a spherical silica-based mesoporous material.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、32.6オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の任意の粒子50個の粒径分布は0.44〜0.56μmであり、平均粒径は0.51μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の99重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、放射状細孔が形成されていることが確認された。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 32.6 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. Further, the particle size distribution of 50 arbitrary particles of the obtained spherical silica-based mesoporous material was 0.44 to 0.56 μm, and the average particle size was 0.51 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within a range of ± 10% of the average particle size was 99% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state. In addition, it was confirmed that radial pores were formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material.

(比較例1)
シリカ原料としてあらかじめ乾燥窒素気流中で混合したテトラエトキシシラン(TEOS)/N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AAPTMS)混合物(モル比9/1)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、比較用の球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 1)
Tetraethoxysilane (TEOS) / N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (AAPTMS) mixture (molar ratio 9/1) 8.68 × 10 8 previously mixed in a dry nitrogen stream as a silica raw material A comparative spherical silica-based mesoporous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that -3 mol was used.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、36.3オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の粒子形状は球状であり、平均粒径は0.51μmであった。しかしながら、任意の粒子50個の粒径分布は0.39〜0.62μmであり、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の85重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体の粒子は単分散状態ではなかった。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 36.3 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. The obtained spherical silica-based mesoporous material had a spherical particle shape and an average particle diameter of 0.51 μm. However, the particle size distribution of 50 arbitrary particles is 0.39 to 0.62 μm, and the proportion of particles having a particle size in the range of ± 10% of the average particle size is 85% by weight of the total particles. The obtained spherical silica-based mesoporous particles were not in a monodispersed state.

(比較例2)
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド0.35gと、水5gと、メタノール5gとの混合溶液を用いた以外は実施例3と同様にして、比較用のシリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 2)
A silica-based mesoporous material for comparison was obtained in the same manner as in Example 3 except that a mixed solution of 0.35 g of hexadecyltrimethylammonium chloride, 5 g of water, and 5 g of methanol was used.

得られたシリカ系メソ多孔体は、35.5オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、シリカ系メソ多孔体の粒子形状はロッド状であった。 The obtained mesoporous silica material has a peak of d 100 value 35.5 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. The particle shape of the silica-based mesoporous material was rod-shaped.

(比較例3)
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド5.49mmolと2M水酸化ナトリウム水溶液14mmolと水480gとを混合し、80℃で30分攪拌した。pHが12.3の溶液になったことを確認した後に、得られた混合溶液にテトラエトキシシラン(TEOS)44.8mmolと3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン(AEPTMS)5.75mmolとを順次添加し、80℃で2時間攪拌した。得られた生成物をろ過し、真空乾燥してシリカ/界面活性剤複合体を得た。得られた複合体1gをメタノール100mLに分散させ、塩酸1gを加えて温度60℃のオイルバス中で3時間攪拌することにより、界面活性剤を抽出した。その後、得られたシリカ多孔体をろ過し、真空乾燥して比較用の球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 3)
5.49 mmol of hexadecyltrimethylammonium chloride, 14 mmol of 2M aqueous sodium hydroxide solution and 480 g of water were mixed and stirred at 80 ° C. for 30 minutes. After confirming that the solution had a pH of 12.3, 44.8 mmol of tetraethoxysilane (TEOS) and 3- [2- (2-aminoethylamino) ethylamino] propyltrimethoxy were added to the obtained mixed solution. Silane (AEPTMS) 5.75 mmol was sequentially added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours. The obtained product was filtered and vacuum-dried to obtain a silica / surfactant complex. 1 g of the obtained complex was dispersed in 100 mL of methanol, 1 g of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred in an oil bath at a temperature of 60 ° C. for 3 hours to extract the surfactant. Thereafter, the obtained porous silica was filtered and dried under vacuum to obtain a comparative spherical silica mesoporous material.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、38.4オングストローム(Å)にd100値のピークを有していたが、TEM観察により細孔の方向は不規則であると推定された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の粒子形状は球状であり、平均粒径は1.4μmであった。しかしながら、任意の粒子50個の粒径分布は0.6〜2.1μmであり、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の50重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体の粒子は単分散の状態ではなかった。 The resulting spherical silica-based mesoporous material had a peak of d 100 value 38.4 angstroms (Å), the direction of the pores by TEM observation was estimated to be irregular. The obtained spherical silica-based mesoporous material had a spherical particle shape and an average particle size of 1.4 μm. However, the particle size distribution of 50 arbitrary particles is 0.6 to 2.1 μm, and the proportion of particles having a particle size in the range of ± 10% of the average particle size is 50% by weight of the total particles. The obtained spherical silica-based mesoporous particles were not in a monodispersed state.

(比較例4)
メソポーラス構造を持たない球状シリカ(球状微粉体シーホースター、日本触媒社製、粒径500nm)1gと3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)0.2gと脱水トルエン20mLとを混合し、90℃で15時間還流した。得られた生成物をろ過し、45℃で一晩(14時間)乾燥して比較用の球状シリカを得た。
(Comparative Example 4)
1 g of spherical silica having no mesoporous structure (spherical fine powder Seahorster, Nippon Shokubai Co., Ltd., particle size 500 nm), 0.2 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and 20 mL of dehydrated toluene were mixed at 90 ° C. Refluxed for 15 hours. The obtained product was filtered and dried at 45 ° C. overnight (14 hours) to obtain a comparative spherical silica.

得られた球状シリカにおいては、細孔が確認できなかった。また、得られた球状シリカの粒子形状は球状であり、任意の粒子50個の粒径分布は0.47〜0.61μmであり、平均粒径は0.55μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の98重量%であって、得られた球状シリカは単分散の状態であった。   In the obtained spherical silica, pores could not be confirmed. Moreover, the particle shape of the obtained spherical silica was spherical, the particle size distribution of 50 arbitrary particles was 0.47 to 0.61 μm, and the average particle size was 0.55 μm. Furthermore, the proportion of particles having a particle size within a range of ± 10% of the average particle size was 98% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica was in a monodispersed state.

(比較例5)
FSM−16(文献(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,680,1993)に従って合成)0.8gと3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)2.67gと脱水トルエン80mLとを混合し、90℃で15時間還流した。得られた生成物をろ過し、45℃で一晩(14時間)乾燥して比較用のシリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 5)
FSM-16 (synthesized according to literature (J. Chem. Soc., Chem. Commun., 680, 1993)) 0.8 g, 2.67 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and 80 mL of dehydrated toluene were mixed. And refluxed at 90 ° C. for 15 hours. The obtained product was filtered and dried at 45 ° C. overnight (14 hours) to obtain a silica-based mesoporous material for comparison.

得られたシリカ系メソ多孔体は、37.4オングストローム(Å)にd100値のピークを有していたが、細孔が放射状でないことが確認された。また、得られたシリカ系メソ多孔体の粒子形状は不定形であった。 The obtained mesoporous silica material is 37.4 angstroms (Å) has a peak of d 100 value, it pores are not radially was confirmed. Further, the particle shape of the obtained silica-based mesoporous material was indefinite.

(比較例6)
MCM−41(文献(J.Org.Chem.62,749,1997)に従って合成)3gと3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)3gと脱水トルエン50mLとを混合し、90℃で1.5時間還流した。そして、トルエンを留去した後、加熱した。得られた生成物をろ過し、120℃で一晩(14時間)乾燥して比較用のシリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 6)
3 g of MCM-41 (synthesized according to the literature (J. Org. Chem. 62, 749, 1997)), 3 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and 50 mL of dehydrated toluene were mixed and refluxed at 90 ° C. for 1.5 hours. . And after distilling off toluene, it heated. The obtained product was filtered and dried at 120 ° C. overnight (14 hours) to obtain a silica-based mesoporous material for comparison.

得られたシリカ系メソ多孔体は、37.9オングストローム(Å)にd100値のピークを有していたが、細孔が放射状でないことが確認された。また、得られたシリカ系メソ多孔体の粒子形状は不定形であった。 The obtained mesoporous silica material has had a peak of d 100 value 37.9 angstroms (Å), that the pores are not radially was confirmed. Further, the particle shape of the obtained silica-based mesoporous material was indefinite.

(比較例7)
シリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)8.68×10−3molを用いた以外は実施例1と同様にして、比較用の球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 7)
A comparative spherical silica-based mesoporous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that 8.68 × 10 −3 mol of tetramethoxysilane (TMOS) was used as a silica raw material.

得られた球状シリカ系メソ多孔体は、33.1オングストローム(Å)にd100値のピークを有しており、細孔の規則性が高いことが確認された。また、得られた球状シリカ系メソ多孔体の粒子形状は球状であり、任意の粒子50個の粒径分布は0.47〜0.59μmであり、平均粒径は0.54μmであった。さらに、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の98重量%であって、得られた球状シリカ系メソ多孔体は単分散の状態であった。 Obtained spherical mesoporous silica material has a peak of d 100 value 33.1 angstroms (Å), it was confirmed that a high regularity of the pores. Moreover, the particle shape of the obtained spherical silica-based mesoporous material was spherical, the particle size distribution of 50 arbitrary particles was 0.47 to 0.59 μm, and the average particle size was 0.54 μm. Further, the proportion of particles having a particle size within a range of ± 10% of the average particle size was 98% by weight of the total particles, and the obtained spherical silica-based mesoporous material was in a monodispersed state.

<合成物の物性>
実施例1〜6で得られた球状シリカ系メソ多孔体の物性は表1に示す通りであった。また、比較例1〜7で得られたシリカ系メソ多孔体(比較例4においては球状シリカ)の物性は表2に示す通りであった。なお、合成物の有機官能基導入量、比表面積、中心細孔直径及び細孔容量は以下の方法で評価した。
<Physical properties of the composite>
The physical properties of the spherical silica-based mesoporous materials obtained in Examples 1 to 6 are as shown in Table 1. The physical properties of the silica-based mesoporous materials obtained in Comparative Examples 1 to 7 (spherical silica in Comparative Example 4) were as shown in Table 2. In addition, the organic functional group introduction amount, specific surface area, central pore diameter, and pore volume of the synthesized product were evaluated by the following methods.

(i)有機官能基導入量
先ず、熱分析装置(理学社製、THERMO PLUS TG8120)により、N気流中10℃/minの昇温速度で試料の熱重量分析を実施して、150℃から500℃に加熱した時の重量減少率を測定した。次に、比較例7で得られた合成シリカについて、上記と同様の熱重量分析を実施して、150℃から500℃に加熱した時の重量減少率を測定した。そして、これらの重量減少率の差から有機官能基導入量を算出した。
(I) Amount of introduction of organic functional group First, thermogravimetric analysis of the sample was carried out at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in a N 2 stream using a thermal analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, THERMO PLUS TG8120). The weight loss rate when heated to 500 ° C. was measured. Next, the thermogravimetric analysis similar to the above was performed on the synthetic silica obtained in Comparative Example 7, and the weight loss rate when heated from 150 ° C. to 500 ° C. was measured. And the amount of organic functional group introduction was computed from the difference of these weight decreasing rates.

(ii)細孔容量、比表面積及び中心細孔直径
先ず、試料を100℃で2時間真空脱気処理した。次に、真空脱気処理が施された試料のN吸着等温線を日本ベル製Belsorp−miniを用いて、液体N温度(77K)の条件で定容量法により測定した。得られたN吸着等温線から細孔容量を算出し、さらにBET等温吸着式を用いて比表面積を算出した。また、得られたN吸着等温線からBJH法により中心細孔直径を算出した。
(Ii) Pore volume, specific surface area and central pore diameter First, the sample was vacuum degassed at 100 ° C. for 2 hours. Next, the N 2 adsorption isotherm of the sample subjected to the vacuum degassing treatment was measured by a constant volume method under the condition of liquid N 2 temperature (77 K) using Belsorb-mini manufactured by Nippon Bell. The pore volume was calculated from the obtained N 2 adsorption isotherm, and the specific surface area was calculated using the BET isotherm equation. Further, the central pore diameter was calculated from the obtained N 2 adsorption isotherm by the BJH method.

<塩基触媒性能評価>
実施例1〜6及び比較例1〜7で得られたシリカ系メソ多孔体(比較例4においては球状シリカ)を塩基触媒として、ニトロアルドール反応における生成物の収率及びターンオーバー数を測定することにより、得られた合成物の塩基触媒性能を評価した。すなわち、先ず、p−ヒドロキシベンズアルデヒド0.61g(5mmol)とニトロメタン10mlに塩基触媒50mgを加え、90℃で1時間反応させた。次に、得られた反応混合物からろ過により塩基触媒を除去し、塩基触媒をクロロホルムで洗浄した後に、ろ液を減圧濃縮した。次いで、得られた残渣にアセトン−dを加え、完全に溶解させ、内部標準にTHFを添加し、この溶液のH−NMR測定を行ってビニル基のプロトンの積分値から生成物量の定量を行った。そして、生成物量(mmol)を触媒の活性点(有機官能基導入量(mmol))で除すことによりターンオーバー数を算出した(反応1)。さらに、反応物として4−n−オクチロキシベンズアルデヒド1.17g(5mmol)を用いた以外は上記の方法と同様にして生成物量の定量及びターンオーバー数の算出を行った(反応2)。なお、比較例3で得られたシリカ系メソ多孔体を塩基触媒とした場合については、反応時間を20時間とした。また、比較例6で得られたシリカ系メソ多孔体を塩基触媒とした場合については、反応物の量を2.5mmolとした。得られた結果を表3に示す。
<Base catalyst performance evaluation>
Using the silica-based mesoporous material obtained in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-7 (spherical silica in Comparative Example 4) as a base catalyst, the yield and turnover number of the product in the nitroaldol reaction are measured. Thus, the base catalyst performance of the obtained synthesized product was evaluated. That is, first, 50 mg of a base catalyst was added to 0.61 g (5 mmol) of p-hydroxybenzaldehyde and 10 ml of nitromethane, and reacted at 90 ° C. for 1 hour. Next, the base catalyst was removed from the resulting reaction mixture by filtration, the base catalyst was washed with chloroform, and then the filtrate was concentrated under reduced pressure. Next, acetone-d 6 was added to the obtained residue to completely dissolve it, THF was added to the internal standard, 1 H-NMR measurement of this solution was performed, and the product amount was determined from the integral value of the proton of the vinyl group. Went. Then, the turnover number was calculated by dividing the product amount (mmol) by the active site of the catalyst (introduction amount of organic functional group (mmol)) (Reaction 1). Further, the amount of product was determined and the turnover number was calculated in the same manner as in the above method except that 1.17 g (5 mmol) of 4-n-octyloxybenzaldehyde was used as a reactant (Reaction 2). In the case where the silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 3 was used as the base catalyst, the reaction time was 20 hours. In addition, when the silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 6 was used as a base catalyst, the amount of the reaction product was 2.5 mmol. The obtained results are shown in Table 3.

表3に示した結果から明らかなように、本発明の球状シリカ系メソ多孔体を塩基触媒として用いた場合(実施例1〜6)は、生成物の収率及びターンオーバー数が高かった。また、特に共重合法で合成した本発明の球状シリカ系メソ多孔体(実施例1〜5)は高い触媒性能を示し、反応1に比べて反応2はかさ高い分子の反応であるものの、ターンオーバー数の変化はほとんどなく、優れた触媒であることが明らかになった。   As is clear from the results shown in Table 3, when the spherical silica-based mesoporous material of the present invention was used as a base catalyst (Examples 1 to 6), the product yield and turnover number were high. In addition, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention (Examples 1 to 5) synthesized by the copolymerization method exhibits high catalytic performance, and although reaction 2 is a bulky molecular reaction compared to reaction 1, It was revealed that the catalyst was an excellent catalyst with almost no change in the over number.

一方、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基を導入した比較例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体はある程度の触媒性能を示すものの、官能基がかさ高いこともあり、本発明の球状シリカ系メソ多孔体に比べるとターンオーバー数も低かった。また細孔も小さいため、よりかさ高い分子の反応である反応2では著しく触媒性能が低下した。また、粒子形状がロッド状である比較例2で得られたシリカ系メソ多孔体は、3−アミノプロピル基の導入量が等しい実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体に比べてターンオーバー数が低かった。さらに、球状粒子であるものの大きさが不均一で細孔の方向も不均一である比較例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体は反応時間が20時間であるにもかかわらず、低いターンオーバー数であった。また、球状であるものの細孔を有しない比較例4で得られた球状シリカはある程度の触媒性能を示すものの、本発明の球状シリカ系メソ多孔体に比べると触媒性能が低く、触媒反応は細孔内で効率良く起こっていることが示唆された。   On the other hand, although the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 1 into which N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group was introduced exhibits a certain degree of catalytic performance, the functional group may be bulky. Compared with the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, the turnover number was also low. In addition, since the pores are small, the catalyst performance was significantly lowered in Reaction 2, which is a bulky molecular reaction. Further, the silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 2 in which the particle shape is rod-shaped is more turned than the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3 in which the introduction amount of 3-aminopropyl group is equal. The over number was low. Further, the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 3 in which the size of the spherical particles is non-uniform and the direction of the pores is not uniform is low in turn even though the reaction time is 20 hours. The number was over. In addition, the spherical silica obtained in Comparative Example 4 that is spherical but has no pores exhibits a certain degree of catalytic performance, but has a lower catalytic performance than the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, and the catalytic reaction is fine. It was suggested that it occurred efficiently in the hole.

さらに、他の不定形である代表的なメソポーラスシリカであるFSMやMCMに3−アミノプロピル基をグラフトしたもの(比較例5,6)もある程度の触媒性能を示すものの、同じ3−アミノプロピル基をグラフトした実施例6で得られた本発明の球状シリカ系メソ多孔体に比べるとターンオーバー数は低かった。   Further, the other 3-aminopropyl groups which are typical mesoporous silicas such as FSM and MCM grafted with 3-aminopropyl groups (Comparative Examples 5 and 6) also show some catalytic performance, but the same 3-aminopropyl groups. The turnover number was lower than that of the spherical silica-based mesoporous material of the present invention obtained in Example 6 grafted with No. 1.

したがって、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、優れた塩基触媒性能を有することが確認された。   Therefore, it was confirmed that the spherical silica-based mesoporous material of the present invention has excellent base catalyst performance.

以上説明したように、本発明によれば、優れた塩基触媒性能を有する球状シリカ系メソ多孔体を提供することが可能となる。したがって、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、塩基触媒、吸着材料等として有用である。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a spherical silica mesoporous material having excellent base catalyst performance. Therefore, the spherical silica mesoporous material of the present invention is useful as a base catalyst, an adsorbing material and the like.

実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体のX線回折パターンを示すグラフである。2 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. 実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体のSEM写真である。2 is a SEM photograph of a spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. 実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体の細孔内の一部に金を導入したもののTEM写真である。2 is a TEM photograph of gold introduced into a part of pores of a spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. FIG.

Claims (6)

平均粒径が0.01〜3μmであり、且つ、中心細孔直径が1〜5nmの放射状細孔を有する球状シリカ系メソ多孔体であって、前記球状シリカ系メソ多孔体が3−アミノプロピル基で修飾されていることを特徴とする球状シリカ系メソ多孔体。   A spherical silica-based mesoporous material having an average particle diameter of 0.01 to 3 μm and radial pores having a central pore diameter of 1 to 5 nm, wherein the spherical silica-based mesoporous material is 3-aminopropyl A spherical silica-based mesoporous material, which is modified with a group. 前記3−アミノプロピル基が、前記球状シリカ系メソ多孔体を構成するシリケート骨格中のSi原子に配位されていることを特徴とする請求項1に記載の球状シリカ系メソ多孔体。   The spherical silica-based mesoporous material according to claim 1, wherein the 3-aminopropyl group is coordinated to an Si atom in a silicate skeleton constituting the spherical silica-based mesoporous material. 前記球状シリカ系メソ多孔体の全粒子の90重量%以上が、前記平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の球状シリカ系メソ多孔体。   3. The spherical shape according to claim 1, wherein 90% by weight or more of all the particles of the spherical silica-based mesoporous material have a particle size within a range of ± 10% of the average particle size. Silica-based mesoporous material. 溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る第1の工程と、
前記多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程と、
を含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法であって、
前記シリカ原料の少なくとも一部が3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランであり、且つ前記界面活性剤として下記一般式(1):
[式中、R、R及びR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9〜25の整数をそれぞれ示す。]
で表されるアルキルアンモニウムハライドを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が80容量%以下である水系溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.0003〜0.03mol/L、前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.0005〜0.03mol/Lとすることによって、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の球状シリカ系メソ多孔体を得ることを特徴とする球状シリカメソ多孔体の製造方法。
A first step of mixing a silica raw material and a surfactant in a solvent to obtain porous precursor particles obtained by introducing the surfactant into the silica raw material;
A second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor particles;
A method for producing a spherical silica-based mesoporous material comprising:
At least a part of the silica raw material is an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group, and the surfactant is represented by the following general formula (1):
[Wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X represents a halogen atom, and n represents an integer of 9 to 25, respectively. ]
Is used, an aqueous solvent having an alcohol content of 80% by volume or less is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.0003 to 0.03 mol / L, The spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 3 is obtained by setting the concentration of the silica raw material to 0.0005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration. A method for producing a spherical silica mesoporous material.
溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る第1の工程と、
前記多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程と、
前記球状シリカ系メソ多孔体に3−アミノプロピル基を含有する有機アルコキシシランをグラフト重合せしめる第3の工程と、
を含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法であって、前記界面活性剤として下記一般式(1):
[式中、R、R及びR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9〜25の整数をそれぞれ示す。]
で表されるアルキルアンモニウムハライドを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が80容量%以下である水系溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.0003〜0.03mol/L、前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.0005〜0.03mol/Lとすることによって、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の球状シリカ系メソ多孔体を得ることを特徴とする球状シリカメソ多孔体の製造方法。
A first step of mixing a silica raw material and a surfactant in a solvent to obtain porous precursor particles obtained by introducing the surfactant into the silica raw material;
A second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor particles;
A third step of graft polymerizing an organic alkoxysilane containing a 3-aminopropyl group to the spherical silica-based mesoporous material;
A method for producing a spherical silica-based mesoporous material containing the following general formula (1) as the surfactant:
[Wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X represents a halogen atom, and n represents an integer of 9 to 25, respectively. ]
Is used, an aqueous solvent having an alcohol content of 80% by volume or less is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.0003 to 0.03 mol / L, The spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 3 is obtained by setting the concentration of the silica raw material to 0.0005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration. A method for producing a spherical silica mesoporous material.
請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の球状シリカ系メソ多孔体からなることを特徴とする塩基触媒。   A base catalyst comprising the spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 3.
JP2006020581A 2006-01-30 2006-01-30 Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and base catalyst using the same Active JP4968431B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006020581A JP4968431B2 (en) 2006-01-30 2006-01-30 Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and base catalyst using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006020581A JP4968431B2 (en) 2006-01-30 2006-01-30 Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and base catalyst using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007197289A true JP2007197289A (en) 2007-08-09
JP4968431B2 JP4968431B2 (en) 2012-07-04

Family

ID=38452255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006020581A Active JP4968431B2 (en) 2006-01-30 2006-01-30 Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and base catalyst using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4968431B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008127218A (en) * 2006-11-16 2008-06-05 Toyota Central R&D Labs Inc Spherical silica-based mesoporous body, and catalyst and adsorbent using the same
JP2008280193A (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Matsushita Electric Works Ltd Method for producing mesoporous silica fine particle, coating liquid for forming silica-based coating film, and silica-based coating film
JP2009040965A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Panasonic Electric Works Co Ltd Resin composition for forming low dielectric constant film, low dielectric constant film, and method for producing low dielectric constant film
JP2009263171A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Kao Corp Mesoporous silica particle of core-shell structure
JP2010120812A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Panasonic Electric Works Co Ltd Method for producing mesoporous silica particles, mesoporous silica particle dispersion, mesoporous silica particle-containing composition, and mesoporous silica particle-containing molding
JP2010173894A (en) * 2009-01-29 2010-08-12 Hiroshima Univ Method for producing mesoporous silica nanoparticle
JP2011111332A (en) * 2009-11-24 2011-06-09 Toyota Central R&D Labs Inc Method for producing spherical silica-based mesoporous body
JP2011110513A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Nicca Chemical Co Ltd Gas adsorbent, gas adsorption material, and method for manufacturing gas adsorption material
WO2011093519A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 株式会社豊田中央研究所 Material for trapping substance to be trapped, filter for trapping substance to be trapped, container for liquid organic compound, and engine oil
JP2013010645A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Sumitomo Rubber Ind Ltd Spherical silica whose surface is organomodified and method for producing the same
JPWO2011108649A1 (en) * 2010-03-04 2013-06-27 地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica and porous silica
WO2015147441A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 한서대학교 산학협력단 Porous organic/inorganic composite, and preparation method therefor
JP2016094619A (en) * 2015-12-15 2016-05-26 住友ゴム工業株式会社 Spherical silica having organic modified surface and manufacturing method therefor
JP2018158333A (en) * 2017-03-21 2018-10-11 株式会社豊田中央研究所 Co2 separation material and method for manufacturing the same
JP2019147099A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社豊田中央研究所 CO2 adsorbent
CN111434610A (en) * 2019-01-11 2020-07-21 江苏集萃智能液晶科技有限公司 Porous silicon dioxide microsphere and preparation method and application thereof
JP2021017453A (en) * 2019-07-17 2021-02-15 株式会社豊田中央研究所 Liquid coolant

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005089218A (en) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method for producing spherical silica-based mesoporous body

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005089218A (en) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method for producing spherical silica-based mesoporous body

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008127218A (en) * 2006-11-16 2008-06-05 Toyota Central R&D Labs Inc Spherical silica-based mesoporous body, and catalyst and adsorbent using the same
JP2008280193A (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Matsushita Electric Works Ltd Method for producing mesoporous silica fine particle, coating liquid for forming silica-based coating film, and silica-based coating film
JP2009040965A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Panasonic Electric Works Co Ltd Resin composition for forming low dielectric constant film, low dielectric constant film, and method for producing low dielectric constant film
JP2009263171A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Kao Corp Mesoporous silica particle of core-shell structure
JP2010120812A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Panasonic Electric Works Co Ltd Method for producing mesoporous silica particles, mesoporous silica particle dispersion, mesoporous silica particle-containing composition, and mesoporous silica particle-containing molding
JP2010173894A (en) * 2009-01-29 2010-08-12 Hiroshima Univ Method for producing mesoporous silica nanoparticle
JP2011111332A (en) * 2009-11-24 2011-06-09 Toyota Central R&D Labs Inc Method for producing spherical silica-based mesoporous body
JP2011110513A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Nicca Chemical Co Ltd Gas adsorbent, gas adsorption material, and method for manufacturing gas adsorption material
WO2011093519A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 株式会社豊田中央研究所 Material for trapping substance to be trapped, filter for trapping substance to be trapped, container for liquid organic compound, and engine oil
JP5845091B2 (en) * 2010-01-28 2016-01-20 株式会社豊田中央研究所 Trapping substance trapping material, trapping substance trapping filter, liquid organic compound container and engine oil
JPWO2011093519A1 (en) * 2010-01-28 2013-06-06 株式会社豊田中央研究所 Trapping substance trapping material, trapping substance trapping filter, liquid organic compound container and engine oil
JP5647669B2 (en) * 2010-03-04 2015-01-07 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica
EP2543636A4 (en) * 2010-03-04 2015-12-09 Tokyo Metro Ind Tech Res Inst Process for producing porous silica, and porous silica
JP2015003860A (en) * 2010-03-04 2015-01-08 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica
JPWO2011108649A1 (en) * 2010-03-04 2013-06-27 地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica and porous silica
JP2013010645A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Sumitomo Rubber Ind Ltd Spherical silica whose surface is organomodified and method for producing the same
KR101596120B1 (en) * 2014-03-27 2016-02-22 한서대학교 산학협력단 Porous organic-inorganic composite and fabricating method thereof
KR20150113241A (en) * 2014-03-27 2015-10-08 한서대학교 산학협력단 Porous organic-inorganic composite and fabricating method thereof
WO2015147441A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 한서대학교 산학협력단 Porous organic/inorganic composite, and preparation method therefor
JP2016094619A (en) * 2015-12-15 2016-05-26 住友ゴム工業株式会社 Spherical silica having organic modified surface and manufacturing method therefor
JP2018158333A (en) * 2017-03-21 2018-10-11 株式会社豊田中央研究所 Co2 separation material and method for manufacturing the same
JP7086342B2 (en) 2017-03-21 2022-06-20 株式会社豊田中央研究所 CO2 separator and its manufacturing method
JP2019147099A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社豊田中央研究所 CO2 adsorbent
CN111434610A (en) * 2019-01-11 2020-07-21 江苏集萃智能液晶科技有限公司 Porous silicon dioxide microsphere and preparation method and application thereof
JP2021017453A (en) * 2019-07-17 2021-02-15 株式会社豊田中央研究所 Liquid coolant

Also Published As

Publication number Publication date
JP4968431B2 (en) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4968431B2 (en) Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and base catalyst using the same
JP4936208B2 (en) Core-shell type spherical silica mesoporous material and method for producing core-shell type spherical silica mesoporous material
JP4296307B2 (en) Method for producing spherical silica-based mesoporous material
JP4714931B2 (en) Method for producing amorphous aluminum silicate, amorphous aluminum silicate obtained by the method, and adsorbent using the same
WO2011108649A1 (en) Process for producing porous silica, and porous silica
JP4873142B2 (en) Method for producing spherical silica-based mesoporous material
JP2004143026A (en) Spherical silica porous particle, and production method therefor
CN1421388A (en) Silica and producing method thereof
Misran et al. Nonsurfactant route of fatty alcohols decomposition for templating of mesoporous silica
JP2008127405A (en) Core-shell type spherical silica-based mesoporous body and catalyst and adsorbent using the same
JP5057019B2 (en) Spherical silica-based mesoporous material, method for producing the same, and acid catalyst using the same
JP4488191B2 (en) Method for producing spherical silica-based mesoporous material
JP5141948B2 (en) Spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure and method for producing the same
JP6955700B2 (en) CO2 adsorbent
JP5051512B2 (en) Method for producing fibrous porous silica particles
JP5435272B2 (en) Method for producing spherical silica-based mesoporous material
JP7141980B2 (en) Connected mesoporous silica particles and method for producing the same
JP6410574B2 (en) Method for producing porous silica
JP6338280B2 (en) Chiral solid metals and solid composites and methods for their production
Shiba et al. Preparation of Monodispersed Spherical Titania–Octadecylamine Particles Containing Silane-Coupling Reagents
JP5057021B2 (en) Spherical silica-based mesoporous material, production method thereof, and basic dye adsorbent using the same
JP2011063461A (en) Method for producing porous particle
JP6519943B2 (en) Spherical silica-based mesoporous material and method for producing the same
JP5262055B2 (en) Spherical silica-based porous body, method for producing the same, and spherical carbon-based porous body
JP2021134098A (en) Silica fine particle fluid dispersion and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110606

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120307

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120320

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4968431

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3