JP2008127405A - Core-shell type spherical silica-based mesoporous body and catalyst and adsorbent using the same - Google Patents

Core-shell type spherical silica-based mesoporous body and catalyst and adsorbent using the same Download PDF

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登美子 毛利
Kazuhisa Yano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a core-shell type spherical silica-based mesoporous body having mesopores modified with an organic group different in a hierarchical state and exhibiting different properties depending on pore sites in the same particle. <P>SOLUTION: The core-shell type spherical silica-based mesoporous body comprises a core particle composed of a first silica into which a first organic group having at least one kind of a function group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group and an amino group is introduced and a shell layer which is composed of a second silica into which at least one kind of a second organic group selected from the group consisting of an aliphatic compound-based organic group and a cyclic compound-based organic group is introduced and is laminated to the outsides of the core particle. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、コアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、それを用いた触媒並びに吸着材に関する。   The present invention relates to a core-shell type spherical silica-based mesoporous material, a catalyst using the same, and an adsorbent.

近年、様々な物質を吸着、貯蔵等するための材料や触媒等として、孔径1〜50nm程度のメソサイズの細孔(メソ孔)を有するシリカ系メソ多孔体が注目されており、機能開発の研究が積極的に行われている。そして、このようなシリカ系メソ多孔体としては、スルホン酸基やアミノ基等を導入したシリカ系メソ多孔体が報告されている。   In recent years, silica-based mesoporous materials having meso-sized pores (mesopores) with a pore diameter of about 1 to 50 nm have attracted attention as materials and catalysts for adsorbing and storing various substances, and research on functional development. Has been actively conducted. As such a silica-based mesoporous material, a silica-based mesoporous material into which a sulfonic acid group or an amino group is introduced has been reported.

このようなスルホン酸基が導入されたシリカ系メソ多孔体としては、例えば、MCMやHMS等のシリカ系メソ多孔体にスルホン酸が導入されたもの(W.M.V.Rhijn,et al.,Chem.Commun.,1998年発行、第317〜318頁(非特許文献1))や、前述のようなシリカ系メソ多孔体に強力な酸であるフッ素系スルホン酸が導入されたもの(D.J.Macquarrie,et al.,Chem.Commun.,2005年発行、第2363〜2365頁(非特許文献2)参照)が知られている。   Examples of such a silica-based mesoporous material into which a sulfonic acid group has been introduced include those in which a sulfonic acid is introduced into a silica-based mesoporous material such as MCM or HMS (WMV Rhijn, et al. Chem. Commun., 1998, pp. 317 to 318 (Non-patent Document 1)), and a silica-based mesoporous material as described above, in which a fluorine-based sulfonic acid that is a strong acid is introduced (D J. Macquarrie, et al., Chem. Commun., 2005, page 2363-2365 (Non-patent Document 2)) is known.

また、アミノ基が導入されたシリカ系メソ多孔体としては、例えば、特開2003−112051号公報(特許文献1)において、ケイ素原子にアミノ基が直接結合したシリカ系メソ多孔体が開示され、FSM−16にアミノ基が導入されたシリカ系メソ多孔体が開示されている。   In addition, as a silica-based mesoporous material into which an amino group has been introduced, for example, JP-A-2003-112051 (Patent Document 1) discloses a silica-based mesoporous material in which an amino group is directly bonded to a silicon atom, A silica-based mesoporous material in which an amino group is introduced into FSM-16 is disclosed.

また、シリカ系メソ多孔体のとしては、例えば、テトラエトキシシランとセチルトリメチルアンモニウム塩を用いて細孔を放射状に配列させて得られるシリカ系メソ多孔体が知られている(G.Van Tendeloo,O.I.Lebedev,O.Collart, P.CoolandE.F.Vansant,”J.Phys.Condens.Matter”,Vol.15,2003年,p3037−p3046(非特許文献3))。更に、特開2005−89218号公報(特許文献2)においては、特定の溶媒中において、シリカ原料と特定の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の工程とを含む製造方法により得られる球状シリカ系メソ多孔体が開示されている。   Further, as a silica-based mesoporous material, for example, a silica-based mesoporous material obtained by radially arranging pores using tetraethoxysilane and cetyltrimethylammonium salt is known (G. Van Tendero, O. I. Lebedev, O. Collart, P. Cooland EF Vansant, “J. Phys. Condens. Matter”, Vol. 15, 2003, p3037-p3046 (Non-patent Document 3)). Furthermore, in JP-A-2005-89218 (Patent Document 2), a silica raw material and a specific surfactant are mixed in a specific solvent, and the surfactant is introduced into the silica raw material. It is obtained by a production method comprising a first step of obtaining porous precursor particles and a second step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous precursor particles. A spherical silica-based mesoporous material is disclosed.

しかしながら、このような非特許文献1〜3や特許文献1〜2に記載の球状シリカ系メソ多孔体においては、基本的には1種類の有機基しか導入することができなかった。例えば、このような非特許文献1〜3や特許文献1〜2に記載の球状シリカ系メソ多孔体に2種以上の有機基を導入させた場合、得られる球状シリカ系メソ多孔体中の有機基は部位特異的ではなくランダムに導入されたものとなっていた。このように、非特許文献1〜3や特許文献1〜2に記載の球状シリカ系メソ多孔体においては、異なる有機基が階層状に修飾された構造のものが得られていなかった。そのため、従来の球状シリカ系メソ多孔体においては、例えば、これを触媒として利用した場合に、吸着領域と活性点領域とを区分けして、酸化触媒反応や還元触媒反応を進行させることができなかった。
特開2003−112051号公報 特開2005−89218号公報 W.M.V.Rhijn,et al.,Chem.Commun.,1998年発行、第317〜318頁 D.J.Macquarrie,et al.,Chem.Commun.,2005年発行、第2363〜2365頁 G.Van Tendeloo,O.I.Lebedev,O.Collart, P.CoolandE.F.Vansant,”J.Phys.Condens.Matter”,Vol.15,2003年,p3037−p3046
However, in such spherical silica-based mesoporous materials described in Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Documents 1 and 2, basically only one type of organic group could be introduced. For example, when two or more organic groups are introduced into the spherical silica-based mesoporous material described in Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Documents 1 to 2, the organic in the resulting spherical silica-based mesoporous material The groups were not site-specific but were introduced randomly. Thus, in the spherical silica type mesoporous material described in Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Documents 1 and 2, a structure in which different organic groups are modified in a hierarchical manner has not been obtained. Therefore, in the conventional spherical silica-based mesoporous material, for example, when this is used as a catalyst, it is not possible to separate the adsorption region and the active site region to advance the oxidation catalyst reaction or the reduction catalyst reaction. It was.
JP 2003-112051 A JP 2005-89218 A W. M.M. V. Rhijn, et al. , Chem. Commun. , 1998, pages 317-318 D. J. et al. Macquarrie, et al. , Chem. Commun. , 2005, 2363-2365. G. Van Tendeloo, O.D. I. Lebedev, O.M. Collart, P.M. Cooland E.M. F. Vansant, “J. Phys. Condens. Matter”, Vol. 15, 2003, p3037-p3046

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、階層状に異なる有機基で修飾されたメソ細孔を有し、同一粒子内における細孔の部位によって異なる性質を発揮させることが可能なコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、それを用いた十分に高い性能を発揮することが可能な触媒及び吸着材を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, has mesopores modified with different organic groups in a hierarchical manner, and exhibits different properties depending on the location of the pores in the same particle. It is an object of the present invention to provide a core-shell type spherical silica-based mesoporous material that can be used, and a catalyst and an adsorbent that can exhibit sufficiently high performance using the same.

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、特定の官能基を有する第一の有機基が導入された第一のシリカからなるコア粒子と、特定の第二の有機基が導入された第二のシリカからなり、前記コア粒子の外側に積層されているシェル層とを備えるコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体により、上記目的が達成されることを見出し、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 found that the core particles composed of the first silica into which the first organic group having a specific functional group is introduced, and the specific second organic The core-shell type spherical silica-based mesoporous material comprising a shell layer made of a second silica having a group introduced therein and laminated on the outside of the core particle has found that the above object is achieved, and the present invention It came to be completed.

すなわち、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、スルホン酸基、カルボン酸基及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する第一の有機基が導入された第一のシリカからなるコア粒子と、
脂肪族化合物系有機基及び環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種の第二の有機基が導入された第二のシリカからなり、前記コア粒子の外側に積層されているシェル層と、
を備えることを特徴とするものである。
That is, the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention is the first organic group having at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group and an amino group. Core particles composed of a single silica,
It consists of second silica into which at least one second organic group selected from the group consisting of aliphatic compound-based organic groups and cyclic compound-based organic groups is introduced, and is laminated on the outside of the core particles. Shell layer,
It is characterized by providing.

上記本発明にかかる第一の有機基としては、炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい鎖式炭化水素基、又は炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式炭化水素基に、前記官能基が結合したものであることが好ましく、更に、前記第一の有機基が、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基、ビニル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基及びプリン基からなる群から選択される少なくとも1種の基に、前記官能基が結合したものであることがより好ましい。   The first organic group according to the present invention is a chain hydrocarbon group which may have a linear or branched hetero atom having 18 or less carbon atoms, or a hetero atom having 18 or less carbon atoms. It is preferable that the functional group is bonded to a cyclic hydrocarbon group which may have, and the first organic group is a methyl group, an ethyl group, a linear or branched chain Propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group, linear or branched hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched chain Octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched decyl group, linear or branched undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched chain Tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched octet Selected from the group consisting of decyl, allyl, vinyl, phenyl, alkylphenyl, biphenyl, naphthyl, cyclohexyl, pyridyl, pyrimidyl, quinolyl, isoquinolyl, imidazole, indole and purine groups It is more preferable that the functional group is bonded to at least one kind of group.

また、上記本発明にかかる第二の有機基としては、炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい脂肪族化合物系有機基、及び炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、更に、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基、ビニル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基、プリン基、並びに、
これらの基に、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基及びエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含む官能基を有する有機基が結合した基、
からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
In addition, as the second organic group according to the present invention, an aliphatic compound-based organic group which may have a linear or branched hetero atom having 18 or less carbon atoms, and 18 or less carbon atoms. It is preferably at least one selected from the group consisting of cyclic compound-based organic groups optionally having heteroatoms, and further, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, Linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group, linear or branched hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, Linear or branched nonyl group, linear or branched decyl group, linear or branched undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, Linear or branched hexadecyl group, linear or branched Octadecyl group, an allyl group, a vinyl group, a phenyl group, alkylphenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a cyclohexyl group, a pyridyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazole group, indole group, a purine group, and,
These groups include at least selected from the group consisting of hydroxyl group, carbonyl group, aldehyde group, imino group, cyano group, azo group, azide group, nitro group, thiol group, amide group, ureido group, ester group and ether group. A group to which an organic group having a functional group containing one kind of heteroatom is bonded;
More preferably, it is at least one selected from the group consisting of:

また、本発明の触媒は、上記本発明のコアシェル型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 catalyst of the present invention comprises the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention.

さらに、本発明の吸着材は、上記本発明のコアシェル型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。   Furthermore, the adsorbent of the present invention is characterized by comprising the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention.

なお、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体によって上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体においては、そのメソ細孔に階層状に異なる有機基が導入されているため、同一粒子内の細孔の部位によって異なる性質を発揮させることが可能となる。例えば、このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を触媒として利用した場合には、シェル層のシリカに基質と親和性の高い有機基を導入し、コア粒子のシリカに基質と触媒反応を効率的に起こすことが可能な有機基を導入することで、シェル層を基質の吸着領域として機能させ、コア粒子を活性点領域として機能させることが可能となる。そのため、このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体からなる触媒においては、先ず、シェル層の有機基と親和性の高い基質が、選択的に且つ効率よくシェル層に取り込まれ、次に、取り込まれた基質は内部に移動し、コア粒子の有機基によって速やかに反応する。従って、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を、例えば触媒として利用した場合には、選択性高く特定の基質を取り込むことができるとともに、コア粒子に導入された官能基によって、より効率的に触媒反応を進行させることができるため、より高い触媒反応性能を発揮させることが可能となる。また、コアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を吸着材として利用した場合には、シェル層のシリカに吸着物質と親和性の高い有機基を導入し、コア粒子のシリカに吸着物質が化学的に結合することが可能な有機基を導入することで、シェル層を吸着物質の選択領域として機能させ、コア粒子を吸着領域として機能させることが可能となるものと本発明者らは推察する。   The reason why the above object is achieved by the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention, different organic groups are introduced hierarchically into the mesopores, so that different properties can be exhibited depending on the position of the pores in the same particle. It becomes possible. For example, when such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material is used as a catalyst, an organic group having a high affinity with the substrate is introduced into the silica of the shell layer, and the catalytic reaction between the substrate and the silica is efficiently performed on the silica of the core particles. By introducing an organic group that can be generated automatically, the shell layer can function as an adsorption region of the substrate, and the core particle can function as an active site region. Therefore, in such a catalyst comprising a core-shell type spherical silica-based mesoporous material, first, a substrate having a high affinity with the organic group of the shell layer is selectively and efficiently incorporated into the shell layer, and then incorporated. The resulting substrate moves inside and reacts rapidly with the organic groups of the core particles. Therefore, when the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is used as, for example, a catalyst, a specific substrate can be incorporated with high selectivity, and more efficiently by the functional group introduced into the core particle. Therefore, it is possible to exhibit a higher catalytic reaction performance. In addition, when a core-shell type spherical silica-based mesoporous material is used as an adsorbent, an organic group having a high affinity with the adsorbent is introduced into the silica of the shell layer, and the adsorbent is chemically bonded to the silica of the core particle. The present inventors speculate that by introducing an organic group that can be used, the shell layer can function as an adsorption region selection region, and the core particles can function as an adsorption region.

本発明によれば、階層状に異なる有機基で修飾されたメソ細孔を有し、同一粒子内における細孔の部位によって異なる性質を発揮させることが可能なコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、それを用いた十分に高い性能を発揮することが可能な触媒及び吸着材を提供することが可能となる。   According to the present invention, a core-shell type spherical silica-based mesoporous material having mesopores modified with different organic groups in a hierarchical manner and capable of exhibiting different properties depending on the location of the pores in the same particle, In addition, it is possible to provide a catalyst and an adsorbent capable of exhibiting sufficiently high performance using the same.

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.

先ず、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体について説明する。すなわち、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、スルホン酸基、カルボン酸基及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する第一の有機基が導入された第一のシリカからなるコア粒子と、
脂肪族化合物系有機基及び環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種の第二の有機基が導入された第二のシリカからなり、前記コア粒子の外側に積層されているシェル層と、
を備えることを特徴とするものである。
First, the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention will be described. That is, the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention is the first organic group having at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group and an amino group. Core particles composed of a single silica,
It consists of second silica into which at least one second organic group selected from the group consisting of aliphatic compound-based organic groups and cyclic compound-based organic groups is introduced, and is laminated on the outside of the core particles. Shell layer,
It is characterized by providing.

本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、コア粒子とシェル層を構成するシリカにそれぞれ異なる有機基が導入されていることから、細孔が階層的に異なる有機基によって修飾されたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体となっている。そのため、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、これを触媒として用いた場合には、シェル層を吸着領域(基質の選択サイト)として機能させ、コア粒子を活性点領域(基質の反応サイト)として機能させることが可能であり、これにより十分に高い触媒活性を発揮させることが可能となる。   Since the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention has different organic groups introduced into the core particles and the silica constituting the shell layer, the core-shell type is modified with organic layers hierarchically different from each other. It is a spherical silica-based mesoporous material. Therefore, when the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is used as a catalyst, the shell layer functions as an adsorption region (substrate selection site), and the core particle functions as an active site region (substrate reaction). It is possible to function as a site), and thereby sufficiently high catalytic activity can be exhibited.

本発明にかかるコア粒子は、前記第一の有機基が導入された第一のシリカからなる。このような第一の有機基は、スルホン酸基、カルボン酸基及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有するものであればよく、特に制限されず、前記官能基を有する有機基を適宜用いることができる。   The core particle concerning this invention consists of a 1st silica in which said 1st organic group was introduce | transduced. Such a first organic group is not particularly limited as long as it has at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, and an amino group. The organic group which has can be used suitably.

このような第一の有機基としては、
(i)炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい鎖式炭化水素基、又は、
(ii)炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式炭化水素基に、
前記官能基が結合したものが好ましい。
As such a first organic group,
(I) a linear hydrocarbon group which may have a linear or branched hetero atom having 18 or less carbon atoms, or
(Ii) a cyclic hydrocarbon group optionally having a hetero atom having 18 or less carbon atoms,
What the said functional group couple | bonded is preferable.

このような鎖式炭化水素基(i)又は環式炭化水素基(ii)の炭素数が前記上限を超えると、細孔容量が少なくなり、細孔内での物質移動や触媒反応及び吸着が起こりにくくなる傾向にある。また、このような鎖式炭化水素基(i)又は環式炭化水素基(ii)は、得られるコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体の用途等に応じて適宜選択されるものであり、特に制限されるものではない。   When the carbon number of such a chain hydrocarbon group (i) or cyclic hydrocarbon group (ii) exceeds the upper limit, the pore volume decreases, and mass transfer, catalytic reaction and adsorption in the pores are reduced. It tends to be less likely to occur. Such a chain hydrocarbon group (i) or cyclic hydrocarbon group (ii) is appropriately selected according to the use of the obtained core-shell type spherical silica-based mesoporous material, and is particularly limited. Is not to be done.

また、このような鎖式炭化水素基(i)としては、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基又はビニル基が好ましい。   Examples of such a chain hydrocarbon group (i) include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group. Group, linear or branched hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched decyl Group, linear or branched undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched octadecyl group Group, allyl group or vinyl group is preferred.

また、環式炭化水素基(ii)としては、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基又はプリン基が好ましい。   The cyclic hydrocarbon group (ii) includes a phenyl group, an alkylphenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a cyclohexyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an imidazole group, an indole group, or a purine group. preferable.

また、このような第一の有機基においては、鎖式炭化水素基(i)又は環式炭化水素基(ii)がヘテロ原子を有する他の有機基(例えば、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基、エーテル基等のヘテロ原子を含む他の官能基を有する有機基等)を更に有していてもよい。   In such a first organic group, the chain hydrocarbon group (i) or the cyclic hydrocarbon group (ii) has another organic group having a hetero atom (for example, a hydroxyl group, a carbonyl group, an aldehyde group, An organic group having another functional group containing a hetero atom such as an imino group, a cyano group, an azo group, an azido group, a nitro group, a thiol group, an amide group, a ureido group, an ester group, an ether group, etc. May be.

さらに、本発明にかかる官能基としてアミノ基を有する場合の第一の有機基としては、1級、2級及び3級のいずれであってもよい。また、本発明にかかる官能基としてアミノ基を有する場合、第一の有機基は、前述のピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基又はプリン基のように、環式炭化水素基(ii)中にアミノ基が含有されているものであってもよい。また、このようなアミノ基を有する第一の有機基としては、分子内に2つ以上のアミンを有しているものであってもよく、例えば、2つのアミンを有しているものとしてN−(2−アミノエチル)3−アミノプロピル基等が挙げられ、3つのアミンを有しているものとして3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピル基等が挙げられる。なお、本発明にかかるコア粒子においては、前述の第一の有機基が導入されていればよく、そのシリカ骨格に後述する第二の有機基が更に導入されていてもよい。   Furthermore, the first organic group in the case of having an amino group as the functional group according to the present invention may be any of primary, secondary and tertiary. In addition, when the functional group according to the present invention has an amino group, the first organic group is a cyclic group such as the aforementioned pyridyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazole group, indole group or purine group. The hydrocarbon group (ii) may contain an amino group. In addition, the first organic group having such an amino group may be one having two or more amines in the molecule, for example, N 2 having two amines. -(2-Aminoethyl) 3-aminopropyl group and the like are mentioned, and those having three amines include 3- [2- (2-aminoethylamino) ethylamino] propyl group and the like. In addition, in the core particle concerning this invention, the above-mentioned 1st organic group should just be introduce | transduced, and the 2nd organic group mentioned later may further be introduce | transduced into the silica frame | skeleton.

また、本発明にかかるシェル層は、前記第二の有機基が導入された第二のシリカからなり、前記コア粒子の外側に積層されているものである。このような第二の有機基としては、脂肪族化合物系有機基及び環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種であればよく、特に制限されない。   The shell layer according to the present invention is made of the second silica into which the second organic group is introduced, and is laminated on the outside of the core particle. Such a second organic group is not particularly limited as long as it is at least one selected from the group consisting of an aliphatic compound-based organic group and a cyclic compound-based organic group.

このような脂肪族化合物系有機基としては、炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい脂肪族化合物系有機基が好ましい。このような脂肪族化合物系有機基の炭素数が前記上限を超えると、細孔が小さくなり、基質や吸着物質が細孔に入りにくくなる傾向にある。   As such an aliphatic compound-based organic group, an aliphatic compound-based organic group which may have a linear or branched hetero atom having 18 or less carbon atoms is preferable. When the number of carbon atoms of such an aliphatic compound-based organic group exceeds the upper limit, the pores become small, and the substrate and the adsorbing material tend not to enter the pores.

また、前記環式化合物系有機基としては、炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式化合物系有機基が好ましい。このような環式化合物系有機基の炭素数が前記上限を超えると、細孔が小さくなり、基質や吸着物質が細孔に入りにくくなる傾向にある。   Moreover, as said cyclic compound type organic group, the cyclic compound type organic group which may have a C18 or less hetero atom is preferable. When the carbon number of such a cyclic compound-based organic group exceeds the above upper limit, the pores become small, and the substrate and the adsorbing material tend to be difficult to enter the pores.

また、このような脂肪族化合物系有機基又は環式化合物系有機基としては、得られるコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体の用途等に応じて適宜選択されるものであり、特に制限されるものではないが、前記脂肪族化合物系有機基としては、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基、ビニル基、又は、これらの脂肪族化合物系有機基に、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基及びエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含む官能基を有する有機基が結合した基がより好ましい。また、前記環式化合物系有機基としては、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基、プリン基、又は、これらの環式化合物系有機基に、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基及びエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含む官能基を有する有機基が結合した基がより好ましい。例えば、基質や吸着物質が疎水性を有している場合においては、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基等が好適に用いられ、基質や吸着物質が親水性を有している場合においては、前記脂肪族化合物系有機基又は環式化合物系有機基に、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基及びエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含む官能基を有する有機基が結合した基等が好適に用いられる。   Further, such an aliphatic compound-based organic group or cyclic compound-based organic group is appropriately selected according to the use of the obtained core-shell type spherical silica-based mesoporous material, and is particularly limited. However, as the aliphatic compound-based organic group, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group, Linear or branched hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched decyl group, Linear or branched undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched octadecyl group, Allyl group, vinyl group, or these Select from the group consisting of hydroxyl group, organic group, hydroxyl group, carbonyl group, aldehyde group, imino group, cyano group, azo group, azi group, nitro group, thiol group, amide group, ureido group, ester group and ether group A group to which an organic group having a functional group containing at least one hetero atom is bonded is more preferable. Examples of the cyclic compound-based organic group include a phenyl group, an alkylphenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a cyclohexyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an imidazole group, an indole group, a purine group, or These cyclic compound-based organic groups consist of a hydroxyl group, a carbonyl group, an aldehyde group, an imino group, a cyano group, an azo group, an azide group, a nitro group, a thiol group, an amide group, a ureido group, an ester group, and an ether group. A group to which an organic group having a functional group containing at least one hetero atom selected from the group is bonded is more preferable. For example, when the substrate or the adsorbing substance has hydrophobicity, methyl group, ethyl group, linear or branched propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched chain Pentyl group, linear or branched hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched chain Decyl group, linear or branched undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched chain In the case where an octadecyl group, a phenyl group, an alkylphenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a cyclohexyl group, or the like is suitably used and the substrate or the adsorbing substance has hydrophilicity, the aliphatic compound-based organic group or Cyclic organic group , A hydroxyl group, a carbonyl group, an aldehyde group, an imino group, a cyano group, an azo group, an azido group, a nitro group, a thiol group, an amide group, a ureido group, an ester group, and an ether group. A group to which an organic group having a functional group containing an atom is bonded is preferably used.

また、このようなシェル層は、第二のシリカからなる単層のシリカ層からなるものであってもよく、第二のシリカからなるシリカ層を含めば、複数のシリカ層からなるものとしてもよい。   Further, such a shell layer may be composed of a single-layer silica layer composed of the second silica, or may be composed of a plurality of silica layers, including the silica layer composed of the second silica. Good.

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。   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.

本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、ケイ素原子が酸素原子を介して結合した骨格−Si−O−を基本とし、高度に架橋した網目構造を有している。このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、ケイ素原子及び酸素原子を主成分とするものであればよく、ケイ素原子の少なくとも一部が有機基の2箇所以上で炭素−ケイ素結合を形成しているものでもよい。   The core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention has a highly crosslinked network structure based on a skeleton —Si—O— in which silicon atoms are bonded via oxygen atoms. Such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material only needs to have silicon atoms and oxygen atoms as main components, and at least part of the silicon atoms form carbon-silicon bonds at two or more organic groups. It may be what you have.

また、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体としては、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%以上が含まれるものが好ましい。このような条件を満たすコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、細孔の直径が非常に均一であることを意味する。ここで、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。   In addition, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention preferably includes 60% or more of the total pore volume in the range of ± 40% of the central pore diameter in the pore size distribution curve. The core-shell type spherical silica-based mesoporous material satisfying such conditions means that the pore diameter is very uniform. Here, the center 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、本発明のコアシェル型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、700m/g以上であることが好ましい。このような比表面積は、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。 The specific surface area of the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is not particularly limited, but is preferably 700 m 2 / g or more. Such a 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、本発明のコアシェル型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d値に相当する回折角度に1本以上のピークを有することが好ましい。X線回折ピークはそのピーク角度に相当するd値の周期構造が試料中にあることを意味する。したがって、1nm以上のd値に相当する回折角度に1本以上のピークがあることは、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。   Furthermore, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention preferably has one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more in the X-ray diffraction pattern. The X-ray diffraction peak means that a periodic structure having a d value corresponding to the peak angle is present in the sample. Therefore, having one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1 nm or more means that the pores are regularly arranged at intervals of 1 nm or more.

また、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体が有する細孔は、多孔体の表面のみならず内部にも形成される。かかる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。   In addition, the pores of the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention are formed not only on the surface of the porous material but also inside. The arrangement state (pore arrangement structure or structure) of the pores in such a porous body 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, 1234, 1995). Moreover, the porous body having a cubic pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is a cubic structure (JC Vartuli, et al., Chem. Mater., 6, 2317, 1994). Q. Huo, et al., Nature, 368, 317, 1994). Further, that the porous body has a disordered pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is irregular (PT 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). The cubic structure is preferably Pm-3n, Im-3m or Fm-3m symmetric. The symmetry is determined based on a space group notation.

また、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体としては、メソ細孔が規則性を保ちながら粒子中心から球状粒子の外側に向かって配置されているものが好ましい。そのようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を、例えば、触媒として用いた場合には、基質や生成物等の物質移動を効率よく行うことが可能となるため、より触媒活性が高くなる傾向にある。   Further, the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention is preferably one in which mesopores are arranged from the center of the particle toward the outside of the spherical particle while maintaining regularity. For example, when such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material is used as a catalyst, mass transfer of a substrate or a product can be efficiently performed, and thus the catalytic activity tends to be higher. is there.

また、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、コア粒子とシェル層の細孔にそれぞれ異なる有機基が導入されていることから、特に、コア粒子が基質の反応サイトであり、シェル層が選択的な基質の吸着サイトであるような反応領域と吸着領域とを区別した触媒に用いる材料や、コア粒子が色素等の吸着物質の吸着サイトであり、シェル層が吸着物質の選択サイトであるような吸着材に用いる材料として好適である。また、本発明のコアシェル型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。   In addition, since the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention has different organic groups introduced into the pores of the core particle and the shell layer, the core particle is a reaction site of the substrate, and the shell layer The material used for the catalyst that distinguishes the reaction region from the adsorption region where is a selective substrate adsorption site, the core particle is the adsorption site for adsorbents such as dyes, and the shell layer is the selection site for adsorbents It is suitable as a material used for a certain adsorbent. Moreover, although the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention may be used as a powder, it 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.

次に、このような本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造することが可能な方法の好適な一実施形態について説明する。   Next, a preferred embodiment of a method capable of producing such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention will be described.

このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造することが可能な方法として好適な方法は、基本的には、
溶媒中において、界面活性剤と第一のシリカ原料とを混合し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたコア粒子を析出させる第1の工程と、
前記コア粒子が析出してきた後に、前記溶媒中に第二のシリカ原料を混合し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたシェル層を前記コア粒子の外側に積層させて、前記コア粒子及び前記シェル層中に前記界面活性剤が導入された多孔体前駆体粒子を得る第2の工程と、
前記多孔体前駆体粒子に含まれている前記界面活性剤を除去する第3の工程と、
を含む方法である。そして、このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造する方法においては、前記コア粒子が第一の有機基の前駆体を含むものである場合には、前記前駆体を第一の有機基に変換する処理を施す第4の工程を更に含む。以下、工程ごとに説明する。
As a method capable of producing such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material, basically,
A first step of mixing a surfactant and a first silica raw material in a solvent and precipitating the core particles into which the surfactant is introduced in silica;
After the core particles are precipitated, a second silica raw material is mixed in the solvent, and a shell layer in which the surfactant is introduced into silica is laminated outside the core particles, and the core particles and A second step of obtaining porous precursor particles in which the surfactant is introduced into the shell layer;
A third step of removing the surfactant contained in the porous precursor particles;
It is a method including. In such a method for producing a core-shell type spherical silica-based mesoporous material, when the core particle contains a precursor of a first organic group, the precursor is converted into a first organic group. It further includes a fourth step of performing the processing. Hereinafter, it demonstrates for every process.

(第1の工程)
第1の工程は、溶媒中において、界面活性剤と第一のシリカ原料とを混合し、前記界面活性剤が導入されたコア粒子を析出させる工程である。
(First step)
The first step is a step of mixing the surfactant and the first silica raw material in a solvent to precipitate the core particles into which the surfactant has been introduced.

ここで、「析出」という用語は、反応溶液のX線回折測定により、ヘキサゴナル細孔の100面の回折ピークが出現し始めた時を析出の開始時期とし、前記回折ピークが徐々に増加して一定値になった時を析出の終了時期として定義する。   Here, the term “precipitation” refers to the time when the diffraction peak on the 100 plane of hexagonal pores begins to appear by X-ray diffraction measurement of the reaction solution, and the diffraction peak gradually increases. The time when it reaches a certain value is defined as the end time of deposition.

このような第一のシリカ原料は、第一の有機基又は第一の有機基の前駆体が導入されたケイ素酸化物(ケイ素複合酸化物を含む)を形成することが可能なものであればよく、特に制限されない。このような第一の有機基の前駆体は、スルホン酸基、カルボン酸基又はアミノ基に変換させることが可能な官能基を有する有機基であればよく、例えば、メルカプト基及びシアノ基からなる群から選択される官能基が鎖式炭化水素基(i)又は環式炭化水素基(ii)に結合した有機基が挙げられる。   As long as such first silica raw material is capable of forming a silicon oxide (including a silicon composite oxide) into which a first organic group or a precursor of the first organic group is introduced. Well, not particularly limited. The precursor of the first organic group may be an organic group having a functional group that can be converted into a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, or an amino group, and includes, for example, a mercapto group and a cyano group. Examples thereof include organic groups in which a functional group selected from the group is bonded to a chain hydrocarbon group (i) or a cyclic hydrocarbon group (ii).

また、このような第一のシリカ原料としては、第一の有機基又は第一の有機基の前駆体を有する第一のアルコキシシランと、第一の有機基を有していない他のシリカ原料との混合物を用いることが好ましい。   Moreover, as such a 1st silica raw material, the 1st alkoxysilane which has a 1st organic group or the precursor of a 1st organic group, and the other silica raw material which does not have a 1st organic group It is preferable to use a mixture thereof.

このような第一のアルコキシシランとしては、第一の有機基又は第一の有機基の前駆体の他にアルコキシ基を3個有するトリアルコキシシラン、第一の有機基又は第一の有機基の前駆体の他にアルコキシ基を2個有するジアルコキシシラン等を適宜用いることができる。このような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。   Examples of such first alkoxysilane include trialkoxysilane having three alkoxy groups in addition to the first organic group or the precursor of the first organic group, the first organic group, or the first organic group. In addition to the precursor, dialkoxysilane having two alkoxy groups can be used as appropriate. The type of such an alkoxy group is not particularly limited, but those having a relatively small number of carbon atoms in the alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group (about 1 to 4 carbon atoms) From the viewpoint of reactivity.

このような第一のアルコキシシランとしては、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、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、3−シアノプロピルトリメトキシシラン、3−シアノエチルトリメトキシシラン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アニリン、(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(メチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2−(4−クロロスルフォニルフェニル)−エチルトリメトキシシラン、N−(トリメトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール、2−(トリメトキシシリルエチル)ピリジン、2−トリメトキシシリルピリジン、3−(トリメトキシシリルエチル)ピリジン、3−トリメトキシシリルピリジン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、(アミノエチルアミノエチル)フェネチルトリメトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノメチルトリメトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−11−アミノウンデシルトリメトキシシラン、3−(アミノフェノキシ)プロピルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、N−3−[アミノ(ポリプロピレンオキシ)]アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリメチルシリル)シトシン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−シアノプロピルトリエトキシシラン、3−シアノエチルトリエトキシシラン、N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]アニリン、(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3−(メチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2−(4−クロロスルフォニルフェニル)−エチルトリエトキシシラン、N−(トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール、2−(トリエトキシシリルエチル)ピリジン、2−トリエトキシシリルピリジン、3−(トリエトキシシリルエチル)ピリジン、3−トリエトキシシリルピリジン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、(アミノエチルアミノエチル)フェネチルトリエトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノメチルトリエトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−11−アミノウンデシルトリエトキシシラン、3−(アミノフェノキシ)プロピルトリエトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、N−3−[アミノ(ポリプロピレンオキシ)]アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(トリエチルシリル)シトシン等が挙げられる。   Examples of such first alkoxysilane include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-cyanopropyl. Trimethoxysilane, 3-cyanoethyltrimethoxysilane, N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] aniline, (N, N-dimethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (methylamino) propyltrimethoxysilane, 3 -Diethylaminopropyltrimethoxysilane, 2- (4-chlorosulfonylphenyl) -ethyltrimethoxysilane, N- (trimethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole, 2- (trimethoxysilylethyl) pyridine, 2- Trimethoxysilylpi Gin, 3- (trimethoxysilylethyl) pyridine, 3-trimethoxysilylpyridine, 4-aminobutyltrimethoxysilane, (aminoethylaminoethyl) phenethyltrimethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminomethyltrimethoxy Silane, N- (6-aminohexyl) aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -11-aminoundecyltrimethoxysilane, 3- (aminophenoxy) propyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane N-3- [amino (polypropyleneoxy)] aminopropyltrimethoxysilane, bis (trimethylsilyl) cytosine, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3- Minopropyltriethoxysilane, 3-cyanopropyltriethoxysilane, 3-cyanoethyltriethoxysilane, N- [3- (triethoxysilyl) propyl] aniline, (N, N-dimethylaminopropyl) triethoxysilane, 3- (Methylamino) propyltriethoxysilane, 3-diethylaminopropyltriethoxysilane, 2- (4-chlorosulfonylphenyl) -ethyltriethoxysilane, N- (triethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole, 2- (Triethoxysilylethyl) pyridine, 2-triethoxysilylpyridine, 3- (triethoxysilylethyl) pyridine, 3-triethoxysilylpyridine, 4-aminobutyltriethoxysilane, (aminoethylaminoethyl) phenethyl rie Toxisilane, N- (6-Aminohexyl) aminomethyltriethoxysilane, N- (6-Aminohexyl) aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -11-aminoundecyltriethoxysilane, 3- (Aminophenoxy) propyltriethoxysilane, aminophenyltriethoxysilane, N-3- [amino (polypropyleneoxy)] aminopropyltriethoxysilane, bis (triethylsilyl) cytosine and the like.

また、前記第一の有機基を有していない他のシリカ原料としては、第一の有機基を有していないアルコキシシランを好適に用いることができる。このような他のシリカ原料として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。このようなアルコキシ基は第一のアルコキシシランにおいて説明したものと同様のものが用いられる。また、前記アルコキシシランが有するアルコキシ基が3又は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、第一の有機基以外の有機基、水酸基等が結合していてもよい。このような第一の有機基を有していない他のシリカ原料としては特に制限されないが、例えば、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る。また、このような他のシリカ原料においては、少なくとも一部に後述する第2の有機基を有する第二のアルコキシシランを含有していてもよい。   Moreover, as another silica raw material which does not have said 1st organic group, the alkoxysilane which does not have a 1st organic group can be used suitably. As such an alkoxysilane as another silica raw material, tetraalkoxysilane having 4 alkoxy groups, trialkoxysilane having 3 alkoxy groups, and dialkoxysilane having 2 alkoxy groups can be used. Such alkoxy groups are the same as those described for the first alkoxysilane. When the alkoxysilane has 3 or 2 alkoxy groups, an organic group other than the first organic group, a hydroxyl group, or the like may be bonded to the silicon atom in the alkoxysilane. Although it does not restrict | limit especially as another silica raw material which does not have such a 1st organic group, For example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane etc. are mentioned. It is done. In addition, such other silica raw material may contain a second alkoxysilane having a second organic group described later at least partially.

このような第一の有機基を有していない他のシリカ原料は、単独で用いることもできるが2種類以上を組み合わせて用いることも可能である。また、このような第一の有機基を有していない他のシリカ原料においては、上述のようなアルコキシ基を2〜4個有するアルコキシシランに、アルコキシ基を1個有するモノアルコキシシランを組み合わせて使用することも可能である。   Such other silica raw materials not having the first organic group can be used alone or in combination of two or more. Moreover, in the other silica raw material which does not have such a first organic group, a monoalkoxysilane having one alkoxy group is combined with an alkoxysilane having 2 to 4 alkoxy groups as described above. It is also possible to use it.

また、このような第一のシリカ原料として、第一のアルコキシシランと第一の有機基を有していない他のシリカ原料との混合物を用いる場合においては、第一のシリカ原料中における第一のアルコキシシランの含有比率は、第一のシリカ原料の全量に対して0.1〜30モル%であることが好ましい。第一のアルコキシシランの含有比率が前記下限未満では、触媒及び吸着性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔が閉塞し、細孔内に基質又は吸着物質が入りにくくなり、触媒及び吸着性能が低下する傾向にある。なお、このような第一のアルコキシシランと前記他のシリカ原料の混合物の製造方法は特に制限されず、例えば、乾燥窒素気流中で第一のアルコキシシランと、前記他のシリカ原料とを混合する方法を採用することができる。   In the case where a mixture of the first alkoxysilane and the other silica raw material not having the first organic group is used as the first silica raw material, the first silica raw material in the first silica raw material is used. The content ratio of the alkoxysilane is preferably 0.1 to 30 mol% with respect to the total amount of the first silica raw material. When the content ratio of the first alkoxysilane is less than the lower limit, the catalyst and the adsorption performance tend to be lowered. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the pores are blocked and the substrate or the adsorbent is difficult to enter the pores. Thus, the catalyst and the adsorption performance tend to decrease. The method for producing such a mixture of the first alkoxysilane and the other silica raw material is not particularly limited. For example, the first alkoxysilane and the other silica raw material are mixed in a dry nitrogen stream. The method can be adopted.

さらに、前記第一のアルコキシシラン及び前記他のシリカ原料は、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、加水分解及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、前記第一の有機基を有していない他のシリカ原料としては、アルコキシ基の多いテトラアルコキシシランを用いることが好ましい。このような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又はテトラエトキシシランを用いることが特に好ましい。   Further, the first alkoxysilane and the other silica raw material generate silanol groups by hydrolysis, and the generated silanol groups are condensed 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, it is preferable to use tetraalkoxysilane having many alkoxy groups as the other silica raw material not having the first organic group. As such a tetraalkoxysilane, it is particularly preferable to use tetramethoxysilane or tetraethoxysilane from the viewpoint of reaction rate.

また、第1の工程において用いられる界面活性剤は特に制限されず、球状シリカ系メソ多孔体を製造する際に用いることが可能な公知の界面活性剤を適宜用いることができる。また、このような界面活性剤としては、下記一般式(1):   The surfactant used in the first step is not particularly limited, and a known surfactant that can be used when producing a spherical silica mesoporous material can be appropriately used. Moreover, as such surfactant, the following general formula (1):

[式中、R1、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7〜25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が好ましい。
[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 7 to 25, respectively. ]
The alkyl ammonium halide represented by these is preferable.

前記一般式(1)中の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R、R、R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。 R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1) may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. 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. From the viewpoint of symmetry of the surfactant molecule, R 1 , R 2 , R 3 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、前記一般式(1)中のnは7〜25の整数を示し、11〜17の整数であることがより好ましい。前記nが6以下であるアルキルアンモニウムハライドでは、球状のコア粒子は得られるものの、界面活性剤の凝集作用が不十分であるため、細孔の形成が困難となる傾向にある。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、球状のコア粒子を得ることができなくなる傾向にある。   Moreover, n in the said General formula (1) shows the integer of 7-25, and it is more preferable that it is an integer of 11-17. In the case of the alkyl ammonium halide having n of 6 or less, although spherical core particles can be obtained, the formation of pores tends to be difficult because the aggregating action of the surfactant is insufficient. On the other hand, in the case of the alkyl ammonium halide having n of 26 or more, the hydrophobic interaction of the surfactant is too strong, so that a layered compound is generated and it becomes difficult to obtain spherical core particles.

更に、前記一般式(1)中のXはハロゲン原子を示す。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は塩素原子又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. The type 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且つ炭素数8〜26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が好ましく、中でも、オクチルトリメチルアンモニウムハライド、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 8 to 26 carbon atoms. Among them, octyltrimethylammonium halide, decyltrimethylammonium halide, dodecyltrimethylammonium halide, tetradecyltrimethylammonium halide, hexadecyltrimethylammonium halide, octadecyltrimethylammonium halide, eicosyltrimethylammonium halide, docosyltrimethylammonium halide are more preferable. preferable.

このような界面活性剤は、第一の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。また、このような界面活性剤は、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 the solvent together with the first 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. Such surfactants can be used alone or in combination of two or more. As described above, the surfactant is used as a template for forming pores in the reaction product of the silica raw material. Since the type and the effect greatly affect the pore shape of the porous body, in order to obtain a more uniform spherical porous body, it is preferable to use only one type of surfactant.

また、前記第一のシリカ原料中のケイ素原子に対する前記界面活性剤の含有比率(界面活性剤/第一のシリカ原料中のケイ素原子)は、モル比で0.1〜20(より好ましくは0.2〜10)となる範囲とすることが好ましい。このような界面活性剤の含有比率が0.1未満では、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コア粒子を得ることができない傾向にある。このように、界面活性剤は細孔のテンプレート(鋳型)として機能するものであることから、前記第一のシリカ原料中に含有されているケイ素原子に対する前記界面活性剤の含有比率としては、少なくとも細孔を形成するのに必要な比率以上のものとなっている。また、前記界面活性剤の含有比率が20を超える場合は、粒子の形成が阻害されるため、均質な粒子を得ることが困難になる傾向にある。   In addition, the content ratio of the surfactant to the silicon atoms in the first silica raw material (surfactant / silicon atoms in the first silica raw material) is 0.1 to 20 (more preferably 0). .2 to 10) is preferable. When the content ratio of such a surfactant is less than 0.1, the amount of the surfactant to be a template is insufficient, so that good core particles tend not to be obtained. Thus, since the surfactant functions as a template (template) for pores, the content ratio of the surfactant to the silicon atoms contained in the first silica raw material is at least The ratio is more than necessary to form the pores. Moreover, when the content ratio of the surfactant exceeds 20, the formation of particles is inhibited, and it tends to be difficult to obtain uniform particles.

ここで、細孔を形成するのに必要な界面活性剤の量以上の余分な界面活性剤は、析出するコア粒子間の凝集を防ぐと共に、後述する第二のシリカ原料を追加的に添加して得られる多孔体前駆体粒子の細孔形成に使用されるものとなる。すなわち、前記第一のシリカ原料中のケイ素原子に対する前記界面活性剤の含有比率(モル比)を、上述のように制御することによって、均一なコア粒子(球状体)の発生及び成長を実現するとともに、コア粒子の析出後、第二のシリカ原料を混合した際にシェル層の細孔を形成するために必要な量の界面活性剤が存在することとなるため、均一な細孔を有する多孔体前駆体粒子の発生及び成長の実現が可能となる。また、前記含有比率(モル比)を上述のように制御することによって、後述する混合溶媒を使用することと相俟って、得られる多孔体前駆体粒子の粒径を、より高度に均一に制御することも可能となる。   Here, excess surfactant more than the amount of surfactant necessary to form pores prevents aggregation between the precipitated core particles, and additionally adds a second silica raw material to be described later. The porous precursor particles obtained in this way are used for pore formation. That is, by controlling the content ratio (molar ratio) of the surfactant to the silicon atoms in the first silica raw material as described above, uniform core particles (spherical bodies) are generated and grown. In addition, after the core particles are precipitated, the amount of surfactant necessary to form the pores of the shell layer is present when the second silica raw material is mixed. Generation and growth of body precursor particles can be realized. In addition, by controlling the content ratio (molar ratio) as described above, in combination with the use of a mixed solvent described later, the particle diameter of the obtained porous precursor particles is made more highly uniform. It is also possible to control.

また、このような第1の工程においては、溶媒中において、前記第一のシリカ原料及び前記界面活性剤を混合する。一般に、シリカ原料は、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、前記界面活性剤を用い、前記界面活性剤の含有比率を前述のように制御した場合においては、酸性条件下では反応がほとんど進行しないため、塩基性溶媒中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好ましい。   Moreover, in such a 1st process, said 1st silica raw material and said surfactant are mixed in a solvent. In general, the silica raw material reacts under basic and acidic conditions and changes to silicon oxide, but the surfactant content is controlled as described above using the surfactant. In some cases, since the reaction hardly proceeds under acidic conditions, it is preferable to react the silica raw material in a basic solvent. 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. Therefore, mixing under basic conditions is also preferable in this respect.

このような塩基性溶媒のpH値としては、7.5〜13であることが好ましく、8〜12であることがより好ましい。このようなpH値が前記下限未満では、コア粒子の細孔形成が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、コア粒子の析出量が低下してしまう傾向にある。また、このような塩基性溶媒のpH値を調整する方法は特に制限されないが、後述する溶媒に水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質を添加することでそのpH値を適宜調整する方法が挙げられる。   The pH value of such a basic solvent is preferably 7.5 to 13, and more preferably 8 to 12. When such a pH value is less than the lower limit, pore formation of the core particles tends to be difficult, and on the other hand, when the upper limit is exceeded, the precipitation amount of the core particles tends to decrease. In addition, the method for adjusting the pH value of such a basic solvent is not particularly limited, but a method of appropriately adjusting the pH value by adding a basic substance such as an aqueous sodium hydroxide solution to the solvent described later can be mentioned. .

また、このような溶媒としては、水とアルコールとの混合溶媒を用いることが好ましい。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、第一のシリカ原料の溶解性の観点からメタノール又はエタノールが好ましい。   As such a solvent, it is preferable to use a mixed solvent of water and alcohol. Examples of such an alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, ethylene glycol, and glycerin, and methanol or ethanol is preferable from the viewpoint of solubility of the first silica raw material.

また、このような混合溶媒としては、アルコールの含有量が85容量%以下の水/アルコール混合溶媒を用いることがより好ましい。さらに、このような水とアルコールとの混合溶媒の中でも、均一な球状体の発生及び成長の実現を可能とし、得られる第一のシリカ原料中に前記界面活性剤が導入されたコア粒子の粒径を高度に均一に制御することが可能となるという観点からは、アルコールの含有量が45〜80容量%の混合溶媒を用いることが更に好ましく、アルコールの含有量が50〜70容量%の混合溶媒を用いることが特に好ましい。アルコールの含有量が45容量%未満の場合においては、粒径及び粒径分布の制御が困難となり、得られるコア粒子の粒径の均一性が低くなる傾向にあり、他方、アルコールの含有量が80容量%を超える場合も、粒径及び粒径分布の制御が困難となり、得られるコア粒子の粒径の均一性が低くなる傾向にある。   Moreover, as such a mixed solvent, it is more preferable to use a water / alcohol mixed solvent having an alcohol content of 85% by volume or less. Furthermore, among such a mixed solvent of water and alcohol, it is possible to realize generation and growth of uniform spheres, and the core particles in which the surfactant is introduced into the obtained first silica raw material From the viewpoint that the diameter can be controlled highly uniformly, it is more preferable to use a mixed solvent having an alcohol content of 45 to 80% by volume, and a mixture having an alcohol content of 50 to 70% by volume. It is particularly preferable to use a solvent. When the alcohol content is less than 45% by volume, it is difficult to control the particle size and particle size distribution, and the uniformity of the particle size of the obtained core particles tends to be low, while the alcohol content is low. When it exceeds 80% by volume, it is difficult to control the particle size and particle size distribution, and the uniformity of the particle size of the obtained core particles tends to be low.

また、前記水とアルコールとの混合溶媒中においては、水とアルコールとの比率を変化させることによって、コア粒子の粒径の均一性を高水準に保持しつつ、コア粒子の粒径を容易に制御することが可能になる。例えば、水の比率が高い場合にはコア粒子が析出し易くなるため粒径が小さいコア粒子が得られ、逆にアルコールの比率が高い場合は粒径が大きいコア粒子を得ることができる。   Further, in the mixed solvent of water and alcohol, by changing the ratio of water and alcohol, the particle size of the core particle can be easily increased while maintaining the uniformity of the particle size of the core particle at a high level. It becomes possible to control. For example, when the ratio of water is high, the core particles are likely to precipitate, so that core particles with a small particle diameter can be obtained. Conversely, when the ratio of alcohol is high, core particles with a large particle diameter can be obtained.

前述の第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℃(より好ましくは0℃〜80℃、より好ましくは10℃〜40℃)とすることが好ましい。また、反応は撹拌状態で進行させることが好ましい。具体的な反応条件は、用いるシリカ原料の種類等に基づいて決定することが好ましい。   The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.) in the first step are not particularly limited, and the reaction temperature is, for example, -20 ° C to 100 ° C (more preferably 0 ° C to 80 ° C, more preferably 10 ° C). ~ 40 ° C). In addition, the reaction is preferably allowed to proceed with stirring. Specific reaction conditions are preferably determined based on the type of silica raw material used.

例えば、第一のシリカ原料として前記第一のアルコキシシランと第二のアルコキシシランの混合物を用いる場合は、以下のようにしてコア粒子を得ることができる。先ず、前述の水とアルコールの混合溶媒に対して、界面活性剤及び塩基性物質を添加して界面活性剤を含有した塩基性溶液を調製し、この溶液に前記混合物を添加する。このようにして添加された混合物は溶液中で加水分解(又は、加水分解及び縮合)し、添加後数秒〜数十分でコア粒子(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、溶液は撹拌することが好ましい。なお、このようにして得られるコア粒子は、そのシリカが第一の有機基又は第一の有機基の前駆体により修飾されたものとなる。   For example, when a mixture of the first alkoxysilane and the second alkoxysilane is used as the first silica raw material, core particles can be obtained as follows. First, a basic solution containing a surfactant is prepared by adding a surfactant and a basic substance to the mixed solvent of water and alcohol described above, and the mixture is added to the solution. The mixture added in this manner is hydrolyzed (or hydrolyzed and condensed) in the solution, and core particles (white powder) are deposited within a few 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. In addition, the core particle obtained in this way has the silica modified with the first organic group or the precursor of the first organic group.

(第2の工程)
次に、第2の工程について説明する。第2の工程は、前記コア粒子が析出してきた後に、前記溶媒中に第二のシリカ原料を混合し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたシェル層を前記コア粒子の外側に積層させて、前記コア粒子及び前記シェル層中に前記界面活性剤が導入された多孔体前駆体粒子を得る工程である。
(Second step)
Next, the second step will be described. In the second step, after the core particles are precipitated, a second silica raw material is mixed in the solvent, and a shell layer in which the surfactant is introduced into the silica is laminated on the outside of the core particles. And obtaining porous precursor particles in which the surfactant is introduced into the core particles and the shell layer.

このような第二のシリカ原料は、前記第二の有機基が導入されたケイ素酸化物(ケイ素複合酸化物を含む)を形成することが可能なものであればよく、特に制限されない。このような第二のシリカ原料としては、第二の有機基を有する第二のアルコキシシランと、第一の有機基及び第二の有機基を有していない他のシリカ原料との混合物を用いることがより好ましい。   Such a second silica raw material is not particularly limited as long as it can form a silicon oxide (including a silicon composite oxide) into which the second organic group is introduced. As such a second silica raw material, a mixture of a second alkoxysilane having a second organic group and another silica raw material not having the first organic group and the second organic group is used. It is more preferable.

このような第二のアルコキシシランは、第二の有機基を有するアルコキシシランであればよく、特に制限されず、例えば、第二の有機基の他にアルコキシ基を3個有するトリアルコキシシラン、第二の有機基の他にアルコキシ基を2個有するジアルコキシシランを用いることができる。このような第二のアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、(1−ナフチル)トリエトキシシラン、[2−(シクロヘキセニル)エチル]トリエトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ−3−グリシドキシプロピルメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキジメチルフェニルシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、フェニルエチルトリエトキシシラン、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。   Such a second alkoxysilane is not particularly limited as long as it is an alkoxysilane having a second organic group. For example, a trialkoxysilane having three alkoxy groups in addition to the second organic group, A dialkoxysilane having two alkoxy groups in addition to the two organic groups can be used. Examples of such second alkoxysilane include methyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and the like. Ethoxysilane, propyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, allyltriethoxysilane, (1-naphthyl) triethoxysilane, [2- (cyclohexenyl) ethyl] triethoxysilane, Dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, diethoxy-3-glycidoxypropylmethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxydimethylphenylsilane, Rutrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, heptyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, nonyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetra Decyltrimethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, phenylethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, pentyltriethoxysilane, heptyltriethoxysilane, octyltriethoxy Silane, nonyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, tetradecylto Silane, hexadecyl triethoxysilane, phenyl triethoxysilane, trimethyl methoxy silane, trimethyl ethoxy silane, 3-chloropropyl dimethylmethoxysilane, and the like.

また、第一の有機基及び第二の有機基を有していない他のシリカ原料としては特に制限されず、第一の有機基及び第二の有機基を有していないアルコキシシラン(例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等)を好適に用いることができる。   Further, other silica raw materials not having the first organic group and the second organic group are not particularly limited, and alkoxysilanes having no first organic group and second organic group (for example, tetrasilane) Methoxysilane, tetraethoxysilane, etc.) can be preferably used.

このような第二のシリカ原料として、第二のアルコキシシランと、第一の有機基及び第二の有機基を有していない他のシリカ原料との混合物を用いる場合においては、第二のアルコキシシランの混合比率が、第二のシリカ原料の全量に対してモル比で0.1〜50モル%であることが好ましい。第二のアルコキシシランの混合比が前記下限未満では、基質や吸着物質に対する選択性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔が閉塞し、細孔内に基質又は吸着物質が入りにくくなる傾向にある。なお、このような混合物の製造方法は特に制限されず、例えば、乾燥窒素気流中で第二のアルコキシシランと、第一の有機基及び第二の有機基を有していない他のシリカ原料とを混合する方法を採用することができる。   In the case of using a mixture of the second alkoxysilane and other silica raw materials not having the first organic group and the second organic group as such a second silica raw material, It is preferable that the mixing ratio of silane is 0.1 to 50 mol% in terms of molar ratio with respect to the total amount of the second silica raw material. If the mixing ratio of the second alkoxysilane is less than the lower limit, the selectivity to the substrate and the adsorbent tends to be reduced. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the pores are blocked, and the substrate or adsorbent is contained in the pores. Tends to be difficult to enter. In addition, the manufacturing method of such a mixture is not particularly limited. For example, in a dry nitrogen stream, the second alkoxysilane, and other silica raw materials not having the first organic group and the second organic group It is possible to adopt a method of mixing.

また、このような第二のシリカ原料を用いることで、コア粒子の外側に第二の有機基が導入された第二のシリカからなるシェル層が積層されたコアシェル型の球状シリカ系メソ多孔体を得ることが可能となる。   Further, by using such a second silica raw material, a core-shell type spherical silica-based mesoporous body in which a shell layer made of a second silica having a second organic group introduced is laminated on the outside of the core particle. Can be obtained.

このようにして得られるコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体の粒子径は、用いる用途に応じてその粒子径を調節することが可能であり特に制限されないが、例えば0.1〜5μm程度の粒子径とすることも可能である。なお、このような粒子径の調節は、溶媒の条件や前記第二のシリカ原料の混合量等を適宜調整することで行うことができる。   The particle diameter of the core-shell type spherical silica-based mesoporous material thus obtained is not particularly limited and can be adjusted according to the intended use. For example, the particle diameter is about 0.1 to 5 μm. It is also possible. Such adjustment of the particle diameter can be performed by appropriately adjusting the conditions of the solvent, the mixing amount of the second silica raw material, and the like.

また、このような第二のシリカ原料を混合する方法は特に制限されず、前記コア粒子が析出してきた後に、第二のシリカ原料を一度に添加する方法の他、第二のシリカ原料の添加を複数回に分けて繰り返し行う方法、第二のシリカ原料の添加を連続して行う方法等を挙げることができる。このようにして第二のシリカ原料を混合することで、溶媒中に、縮合が全く進行していない状態で第二のシリカ原料が添加されることから、選択的にコア粒子の表面で第二のシリカ原料が縮合し、コア粒子の外側に前記界面活性剤が導入された第二のシリカからなるシェル層を積層することができる。   Further, the method for mixing the second silica raw material is not particularly limited, and after the core particles have been precipitated, the addition of the second silica raw material in addition to the method of adding the second silica raw material all at once. And the like, and a method of repeatedly adding the second silica raw material continuously. By mixing the second silica raw material in this way, the second silica raw material is added to the solvent in a state in which condensation does not proceed at all. A shell layer made of the second silica in which the surfactant is introduced and the surfactant is introduced outside the core particles can be laminated.

また、第二のシリカ原料の混合量としては、既に溶媒中に含有させた第一のシリカ原料中に含有されているケイ素原子に対して第二のシリカ原料中に含有されているケイ素原子がモル比で0.01〜2000(より好ましくは0.05〜500)の範囲となるようにすることがより好ましい。第二のシリカ原料の混合量が前記下限未満では、シェル層の割合が少なすぎるためにコア粒子の特性だけを有する粒子が生成される傾向にあり、他方、前記上限を超えると逆に、コア粒子の割合が少なくなり、シェル層の特性だけを有する粒子が生成される傾向にある。   In addition, the mixing amount of the second silica raw material includes silicon atoms contained in the second silica raw material with respect to silicon atoms already contained in the first silica raw material already contained in the solvent. More preferably, the molar ratio is in the range of 0.01 to 2000 (more preferably 0.05 to 500). If the mixing amount of the second silica raw material is less than the lower limit, the proportion of the shell layer is too small, so that particles having only the characteristics of the core particles tend to be generated. The proportion of particles tends to be reduced, and particles having only the characteristics of a shell layer tend to be produced.

また、第二のシリカ原料を混合して、前記コア粒子の外側に前記界面活性剤が導入されたシェル層を積層させる際には、第1の工程と同様の理由から、溶媒のpH値が7.5〜13であることが好ましく、8〜12であることがより好ましい。このような観点から、第2の工程においては必要に応じて塩基性物質を添加することができる。   Further, when the shell layer into which the surfactant is introduced is laminated outside the core particles by mixing the second silica raw material, the pH value of the solvent is set for the same reason as in the first step. It is preferably 7.5 to 13, and more preferably 8 to 12. From such a viewpoint, a basic substance can be added as necessary in the second step.

また、第2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、反応は撹拌状態で進行させることが好ましい。具体的な反応条件は、用いる第二のシリカ原料の種類等に基づいて決定することが好ましい。   The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.) in the second step 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.). In addition, the reaction is preferably allowed to proceed with stirring. The specific reaction conditions are preferably determined based on the type of the second silica raw material used.

例えば、コア粒子が析出してきた後に、第二のシリカ原料を混合し、0℃〜80℃(好ましくは10℃〜40℃)で1時間〜10日、溶液を撹拌することで、前記コア粒子の外側に第二のシリカ原料からなる層を積層させることができる。そして、撹拌を終了した後、必要に応じて室温で一晩放置して系を安定化させて得られた沈殿物を必要に応じてろ過及び洗浄することによって多孔体前駆体粒子を得ることができる。   For example, after the core particles are precipitated, the second silica raw material is mixed, and the solution is stirred at 0 ° C. to 80 ° C. (preferably 10 ° C. to 40 ° C.) for 1 hour to 10 days, whereby the core particles The layer which consists of a 2nd silica raw material can be laminated | stacked on the outer side. Then, after the stirring is completed, the porous precursor particles can be obtained by filtering and washing the precipitate obtained by stabilizing the system by allowing it to stand overnight at room temperature as necessary. it can.

なお、このようにして形成されるシェル層は複数のシリカ層からなるものとしてもよい。このような複数のシリカ層からなるシェル層を形成させる方法としては、先ず、第二のシリカ原料の中から選択されたシリカ原料(a)を混合して、コア粒子の表面にシリカ(a)からなるシリカ層を積層させた後に、更に、第二のシリカ原料から選択されるシリカ原料(a)以外の他のシリカ原料(b)を混合する方法を挙げることができる。このようにしてコア粒子の表面にシリカ(a)からなるシリカ層を積層させた後に、第二のシリカ原料から選択されるシリカ原料(a)以外の他のシリカ原料(b)を混合することで、シリカ(a)からなるシリカ層とシリカ(b)からなるシリカ層とを備えるシェル層を前記コア粒子の外側に積層させることが可能となる。なお、2回以上の複数回このような工程を繰り返すことも可能である。   The shell layer formed in this way may be composed of a plurality of silica layers. As a method for forming such a shell layer composed of a plurality of silica layers, first, a silica raw material (a) selected from the second silica raw materials is mixed, and silica (a) is formed on the surface of the core particles. A method of further laminating a silica raw material (b) other than the silica raw material (a) selected from the second silica raw materials after laminating the silica layer composed of the above can be mentioned. After laminating the silica layer made of silica (a) on the surface of the core particles in this way, other silica raw materials (b) other than the silica raw material (a) selected from the second silica raw materials are mixed. Thus, a shell layer including a silica layer made of silica (a) and a silica layer made of silica (b) can be laminated on the outside of the core particles. In addition, it is also possible to repeat such a process two or more times.

(第3の工程)
次に、第3の工程について説明する。第3の工程は、前記多孔体前駆体粒子に含まれている前記界面活性剤を除去する工程である。
(Third step)
Next, the third step will be described. The third step is a step of removing the surfactant contained in the porous precursor particles.

このような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、イオン交換法等を挙げることができる。このような有機溶媒で処理する方法を採用する場合においては、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。イオン交換法を採用する場合においては、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℃で加熱しながら撹拌を行う。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。   Examples of the method for removing such a surfactant include a method for treating with an organic solvent and an ion exchange method. In the case of employing such a method 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. When the ion exchange method is employed, the porous precursor particles are immersed in an acidic solution (such as ethanol containing a small amount of hydrochloric acid) and stirred while heating at, for example, 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.

このようにして得られるコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、第一の有機基及び/又は第一の有機基の前駆体を有するシリカからなるコア粒子と、第二のシリカからなるシェル層とを備え、細孔が階層的に異なる有機基によって修飾されたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体となる。そして、このようなコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体中のコア粒子が、第一の有機基を有するシリカからなるコア粒子である場合には、このような第3の工程により、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体が得られる。他方、コア粒子が第一の有機基の前駆体を有するシリカからなるものである場合には、以下において説明する第4の工程を施すことで、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体が得られる。   The core-shell type spherical silica-based mesoporous material thus obtained includes core particles made of silica having a first organic group and / or a precursor of the first organic group, and a shell layer made of the second silica. And a core-shell type spherical silica-based mesoporous material whose pores are modified by hierarchically different organic groups. When the core particles in such a core-shell type spherical silica-based mesoporous material are core particles made of silica having a first organic group, the core shell of the present invention is obtained by such a third step. A spherical silica-based mesoporous material is obtained. On the other hand, when the core particle is made of silica having a precursor of the first organic group, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is obtained by performing the fourth step described below. can get.

(第4の工程)
第4の工程は、コアシェル型球状シリカ系メソ多孔体中のコア粒子を形成するシリカに導入された第一の有機基の前駆体を、第一の有機基に変換する処理を施す工程である。
(Fourth process)
The fourth step is a step of performing a process of converting the precursor of the first organic group introduced into the silica forming the core particles in the core-shell type spherical silica-based mesoporous material into the first organic group. .

このような第一の有機基の前駆体を第一の有機基に変換する方法としては、前記前駆体を第一の有機基に変換することが可能な方法であればよく、特に制限されず、第一の有機基の前駆体の種類及び変換する第一の有機基の種類等に応じて様々な方法を採用することができ、前記前駆体の官能基を、スルホン酸、カルボン酸基及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基に変換させることが可能な公知の方法を適宜採用してもよい。   The method for converting the precursor of the first organic group into the first organic group is not particularly limited as long as it is a method capable of converting the precursor into the first organic group. Various methods can be adopted depending on the type of the first organic group precursor and the type of the first organic group to be converted, etc., and the functional group of the precursor includes sulfonic acid, carboxylic acid group and You may employ | adopt suitably the well-known method which can be converted into the at least 1 sort (s) of functional group selected from the group which consists of an amino group.

このような第一の有機基に変換する処理としては、例えば、第一の有機基の前駆体の官能基がメルカプト基であり、これをスルホン酸基に変換する場合には、酸化剤を用いて酸化せしめる方法を採用することができる。このような酸化剤を用いて酸化する方法としては特に制限されず、酸化剤を用いてメルカプト基を酸化してスルホン酸基に変換することが可能な方法であればよい。また、前記酸化剤としては、メルカプト基を酸化してスルホン酸基に変換することが可能なものであればよく、特に制限されず、例えば、過酸化水素、硝酸、硫酸、クラウンエーテル等が挙げられる。このような酸化剤の中でも、反応性の高さ、細孔の保持等の観点から、過酸化水素が好ましい。また、このような酸化剤を用いて酸化する方法における反応温度、反応時間等の条件は特に制限されるものではないが、反応温度は100℃以下(より好ましくは10〜80℃)であることが好ましく、反応時間は30分〜6時間以内であることが好ましい。このような反応温度及び反応時間が前記下限未満では、メルカプト基の酸化が起こりにくく、メルカプト基を酸化してスルホン酸基に変換することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、球状シリカ系メソ多孔体の細孔が一部崩壊し、酸触媒として利用した場合に酸触媒性能が低下する傾向にある。   As the treatment for converting into such a first organic group, for example, when the functional group of the precursor of the first organic group is a mercapto group, and this is converted into a sulfonic acid group, an oxidizing agent is used. It is possible to employ a method of oxidizing. The method of oxidizing using such an oxidizing agent is not particularly limited as long as it is a method capable of oxidizing a mercapto group and converting it into a sulfonic acid group using an oxidizing agent. The oxidizing agent is not particularly limited as long as it can oxidize a mercapto group and convert it into a sulfonic acid group, and examples thereof include hydrogen peroxide, nitric acid, sulfuric acid, and crown ether. It is done. Among these oxidizing agents, hydrogen peroxide is preferable from the viewpoints of high reactivity and pore retention. In addition, conditions such as reaction temperature and reaction time in the method of oxidizing using such an oxidizing agent are not particularly limited, but the reaction temperature is 100 ° C. or less (more preferably 10 to 80 ° C.). The reaction time is preferably within 30 minutes to 6 hours. When the reaction temperature and reaction time are less than the lower limit, the mercapto group is hardly oxidized, and it tends to be difficult to oxidize the mercapto group and convert it to a sulfonic acid group. In addition, the pores of the spherical silica-based mesoporous material are partly collapsed, and when used as an acid catalyst, the acid catalyst performance tends to decrease.

また、このような第一の有機基に変換する処理としては、第一の有機基の前駆体の官能基がシアノ基であり、これをカルボン酸基に変換する場合においては、酸化剤を用いて酸化せしめる方法を採用することができる。このような酸化剤としては、シアノ基を酸化してカルボン酸基に変換することが可能なものであればよく、特に制限されず、例えば、硫酸、塩酸、酢酸、ギ酸等の酸や過酸化水素、クラウンエーテル等が挙げられる。このような酸化剤の中でも、反応性の高さ、細孔の保持等の観点から、硫酸が好ましい。また、このような酸化剤を用いて酸化する方法における反応温度、反応時間等の条件は特に制限されるものではないが、濃度が1mol/L以上の硫酸を用いる場合は、25〜150℃(より好ましくは50〜130℃)の温度条件で1〜24時間程度、加熱還流することが好ましい。   In addition, as a treatment for converting into such a first organic group, the functional group of the precursor of the first organic group is a cyano group, and when this is converted into a carboxylic acid group, an oxidizing agent is used. It is possible to employ a method of oxidizing. Such an oxidizing agent is not particularly limited as long as it can oxidize a cyano group to be converted into a carboxylic acid group. For example, an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, formic acid, or a peroxidic acid can be used. Examples thereof include hydrogen and crown ether. Among such oxidizing agents, sulfuric acid is preferable from the viewpoints of high reactivity and pore retention. In addition, conditions such as reaction temperature and reaction time in the method of oxidizing using such an oxidizing agent are not particularly limited. However, when sulfuric acid having a concentration of 1 mol / L or more is used, it is 25 to 150 ° C. ( More preferably, the mixture is refluxed for about 1 to 24 hours under a temperature condition of 50 to 130 ° C.

また、第一の有機基の前駆体の官能基がクロロスルフォニルフェニル基であり、これをスルホン酸基に変換する場合には、前述の第3の工程において酸性溶液を用いて界面活性剤を抽出し、この時に併せて前記酸性溶液によりスルホン酸基に交換する方法を採用してもよい。   In addition, when the functional group of the precursor of the first organic group is a chlorosulfonylphenyl group and this is converted into a sulfonic acid group, the surfactant is extracted using an acidic solution in the third step described above. At this time, a method of exchanging the sulfonic acid group with the acidic solution may be adopted.

なお、上述のようにして得られる本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体においては、用いる溶媒中のアルコール濃度等を調整することで、極めて粒径の均一性が高いコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得ることができる。例えば、得られる全粒子の90重量%以上(好ましくは95重量%以上)が平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有するという極めて粒径の均一性が高いコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得ることが可能である。   In the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention obtained as described above, the core-shell type spherical silica meso has extremely high particle size uniformity by adjusting the alcohol concentration or the like in the solvent used. A porous body can be obtained. For example, a core-shell type spherical silica meso having extremely high particle size uniformity in which 90% by weight or more (preferably 95% by weight or more) of the total particles obtained has a particle size in the range of ± 10% of the average particle size. It is possible to obtain a porous body.

以上、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体について説明したが、以下、本発明の触媒について説明する。   The core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention has been described above. Hereinafter, the catalyst of the present invention will be described.

本発明の触媒は、上記本発明のコアシェル型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。本発明の触媒においては、上記本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を用いているため、触媒反応の基質の種類等に応じて第一の有機基と第二の有機基の種類をそれぞれ選択することによって、シェル層が基質の吸着領域として機能し、コア粒子が活性点領域として機能するような所望の設計の触媒とすることができる。そのため、このような本発明の触媒によれば、特定の基質を選択性高く吸着して、効率よく触媒反応させることが可能となる。   The catalyst of the present invention comprises the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention. In the catalyst of the present invention, since the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention is used, the types of the first organic group and the second organic group are determined according to the type of substrate for the catalytic reaction, respectively. By selecting, a catalyst having a desired design can be obtained in which the shell layer functions as an adsorption region of the substrate and the core particle functions as an active site region. Therefore, according to such a catalyst of the present invention, a specific substrate can be adsorbed with high selectivity, and a catalytic reaction can be efficiently performed.

また、本発明の触媒においては、第二の有機基として、基質との親和性が高く且つ基質との相互作用が低いものを用いることが好ましい。第二の有機基として、基質との親和性が高く且つ基質との相互作用が低いものを用いることによって、基質をより選択性高く取り込むことが可能となるとともに、その基質をより効率よく内部に移動させることが可能となる傾向にある。なお、第二の有機基として、基質との親和性が低い有機基を選択した場合には、基質を細孔内に取り込むことが困難となる傾向にあり、また、第二の有機基として、基質と相互作用が強い有機基を選択した場合には、基質を内部のコア粒子まで移動させることが困難となる傾向にある。   In the catalyst of the present invention, it is preferable to use a second organic group having a high affinity with the substrate and a low interaction with the substrate. By using a second organic group that has a high affinity with the substrate and a low interaction with the substrate, it becomes possible to incorporate the substrate with a higher selectivity and to bring the substrate into the interior more efficiently. It tends to be possible to move. In addition, when an organic group having a low affinity with the substrate is selected as the second organic group, it tends to be difficult to incorporate the substrate into the pores, and as the second organic group, When an organic group having a strong interaction with the substrate is selected, it tends to be difficult to move the substrate to the inner core particles.

さらに、本発明の触媒は、第一の有機基がスルホン酸基又はカルボン酸基を有するものである場合においては、酸性触媒として好適に用いることができる。一方、第一の有機基がアミノ基を有するものである場合においては、塩基性触媒として好適に用いることができる。   Furthermore, the catalyst of the present invention can be suitably used as an acidic catalyst when the first organic group has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group. On the other hand, when the first organic group has an amino group, it can be suitably used as a basic catalyst.

本発明の吸着材は、上記本発明のコアシェル型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。本発明の吸着材においては、上記本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を用いているため、吸着物質の種類に応じて第一の有機基と第二の有機基の種類をそれぞれ選択することによって、シェル層が吸着物質の選択領域として機能し、コア粒子が吸着領域として機能するような所望の設計の吸着材とすることができる。そのため、このような本発明の吸着材によれば、特定の吸着物質を選択性高く吸着して、効率よく吸着させることが可能となる。   The adsorbent of the present invention comprises the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention. Since the adsorbent of the present invention uses the core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention, the type of the first organic group and the second organic group are selected according to the type of the adsorbent. Thus, an adsorbent having a desired design can be obtained in which the shell layer functions as an adsorption material selection region and the core particle functions as an adsorption region. Therefore, according to the adsorbent of the present invention, it is possible to adsorb a specific adsorbent with high selectivity and efficiently adsorb it.

また、本発明の吸着材においては、第二の有機基として吸着物質との親和性が高く、且つ相互作用が低いものを用いることが好ましい。第二の有機基として吸着物質との親和性が高く、且つ相互作用が低いものを用いることによって、吸着物質をより選択性高く取り込むことが可能となるとともに、その吸着物質をより効率よく内部に移動させることが可能となる傾向にある。なお、第二の有機基として、吸着物質との親和性が低い有機基を選択した場合には、吸着物質を細孔内に取り込むことが困難となる傾向にある。   In the adsorbent of the present invention, it is preferable to use a material having a high affinity with the adsorbing substance and a low interaction as the second organic group. By using a second organic group that has a high affinity with the adsorbent and a low interaction, it is possible to incorporate the adsorbent with higher selectivity, and more efficiently incorporate the adsorbent into the interior. It tends to be possible to move. When an organic group having a low affinity with the adsorbing material is selected as the second organic group, it tends to be difficult to incorporate the adsorbing material into the pores.

さらに、本発明の吸着材は、第一の有機基がスルホン酸基又はカルボン酸基を有するものである場合には、これらの官能基に化学結合する塩基性物質、生体物質、金属化合物等に対する吸着材として好適に用いることができる。一方、第一の有機基がアミノ基を有するものである場合においては、これらの官能基に化学結合する酸性物質、生体物質、金属化合物等に対する吸着材として好適に用いることができる。   Furthermore, when the first organic group has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group, the adsorbent of the present invention is suitable for basic substances, biological substances, metal compounds and the like that are chemically bonded to these functional groups. It can be suitably used as an adsorbent. On the other hand, when the first organic group has an amino group, it can be suitably used as an adsorbent for acidic substances, biological substances, metal compounds and the like that are chemically bonded to these functional groups.

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。   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.

(実施例1:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルスルホン酸基、第二の有機基〈シェル層〉;フェニル基)
第一の有機基がプロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。すなわち、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)7.04gを、水とメタノールの混合溶液1600g(水/メタノール:50/50=w/w)に溶解し、恒温水槽中で25℃に保って攪拌し、溶液を得た。次に、得られた溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液6.84gを添加し、塩基性溶液を得た。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)と3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(MPTMS)=9/1)3.47×10−2molを第一のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。このようにして第一のシリカ原料を添加したところ、数分で粒子の析出が見られ、前記塩基性溶液が白濁し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたコア粒子を得た。
(Example 1: first organic group <core particle>; 3-propylsulfonic acid group, second organic group <shell layer>; phenyl group)
The core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention in which the first organic group was a propylsulfonic acid group and the second organic group was a phenyl group was produced. That is, first, 7.04 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 1600 g of a mixed solution of water and methanol (water / methanol: 50/50 = w / w), and the temperature was adjusted to 25 ° C. in a constant temperature water bath. The solution was obtained while stirring. Next, 6.84 g of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the resulting solution to obtain a basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) prepared in advance by mixing in a dry nitrogen stream (molar ratio: (TMOS) / (MPTMS) = 9/1) 3 .47 × 10 −2 mol was added to the basic solution as the first silica raw material. Thus, when the 1st silica raw material was added, precipitation of particle | grains was seen in several minutes, the said basic solution became cloudy, and the core particle | grains by which the said surfactant was introduce | transduced in the silica were obtained.

次いで、前記第一のシリカ原料を添加してから30分経過した後に、前記塩基性溶液に、1mol/L水酸化ナトリウム溶液3.42gを添加した。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)とフェニルトリメトキシシラン(PhTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(PhTMS)=9/1)1.73×10−2molを第二のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。そして、第二のシリカ原料を添加した前記塩基性溶液を約8時間攪拌した後、一晩静置し、コア粒子の外側にシェル層を積層させた。その後、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、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、コア粒子及びシェル層中に前記界面活性剤が導入された多孔体前駆体粒子を得た。 Next, 30 minutes after the addition of the first silica raw material, 3.42 g of a 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and phenyltrimethoxysilane (PhTMS) prepared by mixing in a dry nitrogen stream in advance (molar ratio: (TMOS) / (PhTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a second silica raw material. And after stirring the said basic solution to which the 2nd silica raw material was added for about 8 hours, it was left still overnight and the shell layer was laminated | stacked on the outer side of a core particle. Thereafter, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying overnight at a temperature of 45 ° C., and the surfactant was introduced into the core particles and the shell layer. Porous precursor particles were obtained.

次に、得られた多孔体前駆体粒子1gをエタノール100mLに分散させた後、塩酸1mLを加え、オイルバス中60℃で3時間攪拌することにより、多孔体前駆体粒子から界面活性剤を抽出した。このようにして界面活性剤を抽出した後、得られた粒子をエタノールで十分に洗浄し、45℃の温度条件で乾燥させて、コアシェル型シリカ系メソ多孔体を得た。なお、このようにして得られたコアシェル型シリカ系メソ多孔体は、コア粒子が3−メルカプトプロピル基で修飾され、シェル層がフェニル基で修飾されたものである。   Next, after dispersing 1 g of the obtained porous precursor particles in 100 mL of ethanol, 1 mL of hydrochloric acid is added, and the surfactant is extracted from the porous precursor particles by stirring at 60 ° C. for 3 hours in an oil bath. did. After the surfactant was extracted in this manner, the obtained particles were sufficiently washed with ethanol and dried at a temperature of 45 ° C. to obtain a core-shell type silica-based mesoporous material. The core-shell type silica-based mesoporous material obtained in this way has a core particle modified with a 3-mercaptopropyl group and a shell layer modified with a phenyl group.

次いで、得られたコアシェル型シリカ系メソ多孔体0.5gを、30質量%過酸化水素水(酸化剤)10mlに添加し、50℃の温度条件で6時間攪拌することにより、コア粒子中に導入されたメルカプト基をスルホン酸基に変換させた。そして、得られた粒子をろ過し、45℃の温度条件で乾燥させることによって、第一の有機基が3−プロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, 0.5 g of the obtained core-shell type silica-based mesoporous material is added to 10 ml of 30% by mass hydrogen peroxide (oxidant) and stirred at a temperature of 50 ° C. for 6 hours. The introduced mercapto group was converted to a sulfonic acid group. Then, the obtained particles are filtered and dried under a temperature condition of 45 ° C., whereby the first organic group is a 3-propylsulfonic acid group and the second organic group is a phenyl group. A type spherical silica-based mesoporous material was obtained.

(実施例2:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルスルホン酸基、第二の有機基〈シェル層〉;プロピル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とプロピルトリメトキシシラン(PTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(PTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例1と同様にして、第一の有機基が3−プロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がプロピル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。
(Example 2: first organic group <core particle>; 3-propylsulfonic acid group, second organic group <shell layer>; propyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and propyltrimethoxysilane (PTMS) (molar ratio: (TMOS) / (PTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was used as the second silica raw material. Except for the above, a core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention in which the first organic group was a 3-propylsulfonic acid group and the second organic group was a propyl group was produced in the same manner as in Example 1.

(実施例3:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルスルホン酸基、第二の有機基〈シェル層〉;イソブチル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とイソブチルトリメトキシシラン(IBTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(IBTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例1と同様にして、第一の有機基がプロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がイソブチル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。
(Example 3: first organic group <core particle>; 3-propylsulfonic acid group, second organic group <shell layer>; isobutyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and isobutyltrimethoxysilane (IBTMS) (molar ratio: (TMOS) / (IBTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was used as the second silica raw material. Except for the above, a core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention in which the first organic group was a propylsulfonic acid group and the second organic group was an isobutyl group was produced in the same manner as in Example 1.

(実施例4:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルスルホン酸基、第二の有機基〈シェル層〉;ヘキシル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とヘキシルトリメトキシシラン(HTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(HTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例1と同様にして、第一の有機基が3−プロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がヘキシル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。
(実施例5:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルスルホン酸基、第二の有機基〈シェル層〉;ドデシル基)
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6.72gを用い、第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とドデシルトリエトキシシラン(DDTES)との混合物(モル比:(TMOS)/(DDTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例1と同様にして、第一の有機基が3−プロピルスルホン酸基であり、第二の有機基がドデシル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。
(Example 4: first organic group <core particle>; 3-propylsulfonic acid group, second organic group <shell layer>; hexyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and hexyltrimethoxysilane (HTMS) (molar ratio: (TMOS) / (HTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was used as the second silica raw material. Except for the above, a core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention in which the first organic group was a 3-propylsulfonic acid group and the second organic group was a hexyl group was produced in the same manner as in Example 1.
(Example 5: first organic group <core particle>; 3-propylsulfonic acid group, second organic group <shell layer>; dodecyl group)
6.72 g of octadecyltrimethylammonium chloride is used as the surfactant, and a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and dodecyltriethoxysilane (DDTES) as the second silica raw material (molar ratio: (TMOS) / (DDTMS) = 9). / 1) A book in which the first organic group is a 3-propylsulfonic acid group and the second organic group is a dodecyl group in the same manner as in Example 1 except that 1.73 × 10 −2 mol is used. The core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the invention was produced.

(実施例6:第一の有機基〈コア粒子〉;N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基、第二の有機基〈シェル層〉;フェニル基)
第一の有機基がN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を製造した。すなわち、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)7.04gを水とメタノールの混合溶液1600g(水/メタノール:50/50=w/w)に溶解し、恒温水槽中で25℃に保って攪拌し、溶液を得た。次に、得られた溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液6.84gを添加し、塩基性溶液を得た。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)と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(AEAPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(AEAPTMS)=19/1)3.47×10−2molを第一のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。このようにして第一のシリカ原料を添加したところ、数分で粒子の析出が見られ、溶液が白濁し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたコア粒子を得た。
(Example 6: first organic group <core particle>; N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group, second organic group <shell layer>; phenyl group)
A core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention in which the first organic group was N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group and the second organic group was phenyl group was produced. That is, 7.04 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 1600 g of a mixed solution of water and methanol (water / methanol: 50/50 = w / w) and stirred at 25 ° C. in a constant temperature water bath. To obtain a solution. Next, 6.84 g of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the resulting solution to obtain a basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS) prepared by mixing in a dry nitrogen stream (molar ratio: (TMOS) / (AEAPTMS) = 19/1) 3.47 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a first silica raw material. Thus, when the 1st silica raw material was added, precipitation of particle | grains was seen in several minutes, the solution became cloudy, and the core particle | grains in which the said surfactant was introduce | transduced in the silica were obtained.

次いで、前記第一のシリカ原料を添加してから30分経過した後に、前記塩基性溶液に、1mol/L水酸化ナトリウム溶液3.42gを添加した。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)とフェニルトリメトキシシラン(PhTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(PhTMS)=9/1)1.73×10−2molを第二のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。そして、第二のシリカ原料を添加した前記塩基性溶液を約8時間攪拌した後、一晩静置し、コア粒子の外側にシェル層を積層させた。その後、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、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、コア粒子及びシェル層中に前記界面活性剤が導入された多孔体前駆体粒子を得た。 Next, 30 minutes after the addition of the first silica raw material, 3.42 g of a 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and phenyltrimethoxysilane (PhTMS) prepared by mixing in a dry nitrogen stream in advance (molar ratio: (TMOS) / (PhTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a second silica raw material. And after stirring the said basic solution to which the 2nd silica raw material was added for about 8 hours, it was left still overnight and the shell layer was laminated | stacked on the outer side of a core particle. Thereafter, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying overnight at a temperature of 45 ° C., and the surfactant was introduced into the core particles and the shell layer. Porous precursor particles were obtained.

次に、得られた多孔体前駆体粒子1gをエタノール100mLに分散させた後、塩酸1mLを加えてオイルバス中60℃で3時間攪拌することにより、多孔体前駆体粒子から界面活性剤を抽出した。このようにして界面活性剤を抽出した後、得られた粒子をエタノールで十分に洗浄後、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、第一の有機基がN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, 1 g of the obtained porous precursor particles are dispersed in 100 mL of ethanol, and then 1 mL of hydrochloric acid is added and the surfactant is extracted from the porous precursor particles by stirring in an oil bath at 60 ° C. for 3 hours. did. After the surfactant was extracted in this manner, the obtained particles were thoroughly washed with ethanol and then dried overnight at a temperature of 45 ° C. so that the first organic group was N- (2-aminoethyl). The core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention which was a -3-aminopropyl group and the second organic group was a phenyl group was obtained.

(実施例7:第一の有機基〈コア粒子〉;N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基、第二の有機基〈シェル層〉;プロピル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とプロピルトリメトキシシラン(PTMS)混合物(モル比:(TMOS)/(PTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例4と同様にして、第一の有機基がN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がプロピル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 7: First organic group <core particle>; N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group, second organic group <shell layer>; propyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and propyltrimethoxysilane (PTMS) (molar ratio: (TMOS) / (PTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was used as the second silica raw material. In the same manner as in Example 4, the core-shell type spherical silica meso of the present invention in which the first organic group is N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group and the second organic group is propyl group. A porous body was obtained.

(実施例8:第一の有機基〈コア粒子〉;N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基、第二の有機基〈シェル層〉;ウレイドプロピル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とウレイドプロピルトリメトキシシラン(UPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(UPTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例4と同様にして、第一の有機基がN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がウレイドプロピル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 8: first organic group <core particle>; N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group, second organic group <shell layer>; ureidopropyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and ureidopropyltrimethoxysilane (UPTMS) (molar ratio: (TMOS) / (UPTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol is used as the second silica raw material. The core-shell type of the present invention wherein the first organic group is N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group and the second organic group is ureidopropyl group in the same manner as in Example 4 except that A spherical silica-based mesoporous material was obtained.

(実施例9:第一の有機基〈コア粒子〉;3−アミノプロピル基、第二の有機基〈シェル層〉;フェニル基)
第一のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)と3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(APTMS)=19/1)3.47×10−2molを用いた以外は実施例4と同様にして、第一の有機基が3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 9: first organic group <core particle>; 3-aminopropyl group, second organic group <shell layer>; phenyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) as the first silica raw material (molar ratio: (TMOS) / (APTMS) = 19/1) 3.47 × 10 −2 mol The core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention in which the first organic group is a 3-aminopropyl group and the second organic group is a phenyl group is obtained in the same manner as in Example 4 except that is used. It was.

(実施例10:第一の有機基〈コア粒子〉;3−アミノプロピル基、第二の有機基〈シェル層〉;ウレイドプロピル基)
第一のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)と3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(APTMS)=19/1)3.47×10−2molを用い、第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とウレイドプロピルトリメトキシシラン(UPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(UPTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例4と同様にして、第一の有機基が3−アミノプロピル基であり、第二の有機基がウレイドプロピル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 10: first organic group <core particle>; 3-aminopropyl group, second organic group <shell layer>; ureidopropyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) as the first silica raw material (molar ratio: (TMOS) / (APTMS) = 19/1) 3.47 × 10 −2 mol And a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and ureidopropyltrimethoxysilane (UPTMS) as the second silica raw material (molar ratio: (TMOS) / (UPTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 The core-shell type spherical silica mesoporous material of the present invention in which the first organic group is a 3-aminopropyl group and the second organic group is a ureidopropyl group in the same manner as in Example 4 except that mol is used Got.

(実施例11:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルカルボキシル基、第二の有機基〈シェル層〉;フェニル基)
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)7.04gを水とメタノールの混合溶液1600g(水/メタノール:50/50=w/w)に溶解し、恒温水槽中で25℃に保って攪拌し、溶液を得た。次に、得られた溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液6.84gを添加し、塩基性溶液を得た。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)と3−シアノプロピルトリメトキシシラン(CPTMS)混合物(モル比:(TMOS)/(CPTMS)=9/1)3.47×10−2molを第一のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。このようにしてシリカ原料を添加したところ、数分で粒子の析出が見られ、溶液が白濁し、シリカ中に前記界面活性剤が導入されたコア粒子を得た。
(Example 11: first organic group <core particle>; 3-propyl carboxyl group, second organic group <shell layer>; phenyl group)
7.04 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 1600 g of a mixed solution of water and methanol (water / methanol: 50/50 = w / w), stirred at 25 ° C. in a constant temperature water bath, A solution was obtained. Next, 6.84 g of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the resulting solution to obtain a basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-cyanopropyltrimethoxysilane (CPTMS) prepared by mixing in a dry nitrogen stream (molar ratio: (TMOS) / (CPTMS) = 9/1) 3.47 × 10 −2 mol was added to the basic solution as the first silica raw material. When the silica raw material was added in this way, precipitation of particles was observed in a few minutes, the solution became cloudy, and core particles in which the surfactant was introduced into silica were obtained.

次いで、前記第一のシリカ原料を添加してから30分経過した後に、前記塩基性溶液に、1mol/L水酸化ナトリウム溶液3.42gを添加した。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)とフェニルトリメトキシシラン(PhTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(PhTMS)=9/1)1.73×10−2molを第二のシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。そして、第二のシリカ原料を添加した前記塩基性溶液を約8時間攪拌した後、一晩静置した。その後、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、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、コア粒子及びシェル層中に前記界面活性剤が導入された多孔体前駆体粒子を得た。 Next, 30 minutes after the addition of the first silica raw material, 3.42 g of a 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and phenyltrimethoxysilane (PhTMS) prepared by mixing in a dry nitrogen stream in advance (molar ratio: (TMOS) / (PhTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a second silica raw material. The basic solution to which the second silica raw material was added was stirred for about 8 hours, and then allowed to stand overnight. Thereafter, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying overnight at a temperature of 45 ° C., and the surfactant was introduced into the core particles and the shell layer. Porous precursor particles were obtained.

次に、得られた多孔体前駆体粒子1gをエタノール100mLに分散させた後、塩酸1mLを加えてオイルバス中60℃で3時間攪拌することにより、多孔体前駆体粒子から界面活性剤を抽出した。このようにして界面活性剤を抽出した後、得られた粒子をエタノールで十分に洗浄し、45℃の温度条件で乾燥させて、コアシェル型シリカ系メソ多孔体を得た。なお、このようにして得られたコアシェル型シリカ系メソ多孔体は、コア粒子が3−シアノプロピル基で修飾され、シェル層がフェニル基で修飾されたものである。   Next, 1 g of the obtained porous precursor particles are dispersed in 100 mL of ethanol, and then 1 mL of hydrochloric acid is added and the surfactant is extracted from the porous precursor particles by stirring in an oil bath at 60 ° C. for 3 hours. did. After the surfactant was extracted in this manner, the obtained particles were sufficiently washed with ethanol and dried at a temperature of 45 ° C. to obtain a core-shell type silica-based mesoporous material. In addition, the core-shell type silica mesoporous material thus obtained has a core particle modified with a 3-cyanopropyl group and a shell layer modified with a phenyl group.

次いで、得られたコアシェル型シリカ系メソ多孔体中のコア粒子に導入されたシアノ基をカルボン酸基に変換する処理を行った。このような処理に際しては、先ず、18mol/Lの濃硫酸(酸化剤)6.3mlと水3.7mlとを混合して放置し、約50℃に冷却して、溶液を調製した。次に、得られた溶液に、前記コアシェル型シリカ系メソ多孔体0.5gを加え、100℃の温度条件で6時間加熱還流することにより、コア粒子中に導入されたシアノ基をカルボン酸基に変換させた。そして、得られた粒子をろ過し、45℃の温度条件で乾燥させて、第一の有機基が3−プロピルカルボキシル基であり、第二の有機基がフェニル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Subsequently, the treatment which converts the cyano group introduced into the core particle in the obtained core-shell type silica-based mesoporous material into a carboxylic acid group was performed. In such treatment, first, 6.3 ml of 18 mol / L concentrated sulfuric acid (oxidant) and 3.7 ml of water were mixed and allowed to stand, and cooled to about 50 ° C. to prepare a solution. Next, 0.5 g of the core-shell type silica-based mesoporous material is added to the obtained solution, and the mixture is heated and refluxed at 100 ° C. for 6 hours to convert the cyano group introduced into the core particles into a carboxylic acid group. Converted to. Then, the obtained particles are filtered and dried under a temperature condition of 45 ° C., and the core-shell type sphere of the present invention in which the first organic group is a 3-propylcarboxyl group and the second organic group is a phenyl group. A silica-based mesoporous material was obtained.

(実施例12:第一の有機基〈コア粒子〉;3−プロピルカルボキシル基、第二の有機基〈シェル層〉;プロピル基)
第二のシリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)とプロピルトリメトキシシラン(PTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(PTMS)=9/1)1.73×10−2molを用いた以外は実施例11と同様にして、第一の有機基が3−プロピルカルボキシル基であり、第二の有機基がプロピル基である本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 12: first organic group <core particle>; 3-propyl carboxyl group, second organic group <shell layer>; propyl group)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and propyltrimethoxysilane (PTMS) (molar ratio: (TMOS) / (PTMS) = 9/1) 1.73 × 10 −2 mol was used as the second silica raw material. Except for the above, a core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention in which the first organic group was a 3-propylcarboxyl group and the second organic group was a propyl group was obtained in the same manner as in Example 11.

(比較例1)
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)7.04gを水とメタノールの混合溶液1600g(水/メタノール:50/50=w/w)に溶解し、恒温水槽中で25℃に保って攪拌し、溶液を得た。次に、得られた溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液6.84gを添加し、塩基性溶液を得た。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)と3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(MPTMS)=9/1)3.47×10−2molをシリカ原料として、前記塩基性溶液に添加した。このようにしてシリカ原料を添加したところ、数分で粒子の析出が見られ、溶液が白濁した。そして、シリカ原料を添加した塩基性溶液を約8時間攪拌し、一晩静置した。その後、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、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、界面活性剤が導入された多孔体粒子を得た。
(Comparative Example 1)
7.04 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 1600 g of a mixed solution of water and methanol (water / methanol: 50/50 = w / w), stirred at 25 ° C. in a constant temperature water bath, A solution was obtained. Next, 6.84 g of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the resulting solution to obtain a basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) prepared in advance by mixing in a dry nitrogen stream (molar ratio: (TMOS) / (MPTMS) = 9/1) 3 .47 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a silica raw material. Thus, when the silica raw material was added, precipitation of particle | grains was seen in several minutes, and the solution became cloudy. And the basic solution which added the silica raw material was stirred for about 8 hours, and left still overnight. Thereafter, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying overnight at a temperature of 45 ° C. to obtain porous particles into which the surfactant was introduced.

次に、得られた多孔体粒子1gをエタノール100mLに分散させた後、塩酸1mLを加え、オイルバス中60℃で3時間攪拌することにより、多孔体粒子から界面活性剤を抽出した。このようにして界面活性剤を抽出した後、得られた粒子をエタノールで十分に洗浄し、45℃で乾燥させて、3−メルカプトプロピル基により修飾された球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, after dispersing 1 g of the obtained porous particles in 100 mL of ethanol, 1 mL of hydrochloric acid was added, and the surfactant was extracted from the porous particles by stirring at 60 ° C. for 3 hours in an oil bath. After the surfactant was extracted in this manner, the obtained particles were thoroughly washed with ethanol and dried at 45 ° C. to obtain a spherical silica-based mesoporous material modified with a 3-mercaptopropyl group.

次いで、得られた球状シリカ系メソ多孔体0.5gを30質量%過酸化水素水(酸化剤)10mlに添加し、50℃の温度条件で6時間攪拌することにより、メルカプト基をスルホン酸基に変換させた。その後、得られた粒子を、ろ過し、45℃の温度条件で乾燥させて、3−プロピルスルホン酸基により修飾された比較としての球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, 0.5 g of the obtained spherical silica-based mesoporous material is added to 10 ml of 30% by mass hydrogen peroxide (oxidant) and stirred at a temperature of 50 ° C. for 6 hours, thereby converting mercapto groups into sulfonic acid groups. Converted to. Thereafter, the obtained particles were filtered and dried under a temperature condition of 45 ° C. to obtain a comparative spherical silica-based mesoporous material modified with a 3-propylsulfonic acid group.

(比較例2)
シリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)と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(AEAPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(AEAPTMS)=19/1)3.47×10−2molを用いた以外は比較例1と同様にして、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基により修飾された比較としての球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 2)
2. Mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS) as a silica raw material (molar ratio: (TMOS) / (AEAPTMS) = 19/1) A spherical silica-based mesoporous material as a comparison modified with an N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 47 × 10 −2 mol was used.

(比較例3)
シリカ原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)と3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(APTMS)=19/1)3.47×10−2molを用いた以外は比較例1と同様にして、3−アミノプロピル基により修飾された比較としての球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Comparative Example 3)
A mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) (molar ratio: (TMOS) / (APTMS) = 19/1) 3.47 × 10 −2 mol was used as a silica raw material. Except for the above, a spherical silica mesoporous material as a comparison modified with a 3-aminopropyl group was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.

(比較例4)
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)7.04gを水とメタノールの混合溶液1600g(水/メタノール:50/50=w/w)に溶解し、恒温水槽中で25℃に保って攪拌し、溶液を得た。次に、得られた溶液に1mol/L水酸化ナトリウム溶液6.84gを添加し、塩基性溶液を得た。その後、予め乾燥窒素気流中で混合して準備したテトラメトキシシラン(TMOS)と3−シアノプロピルトリメトキシシラン(CPTMS)との混合物(モル比:(TMOS)/(CPTMS)=9/1)3.47×10−2molをシリカ原料として前記塩基性溶液に添加した。このようにしてシリカ原料を添加したところ、数分で粒子の析出が見られ、溶液が白濁した。そして、シリカ原料を添加した塩基性溶液を約8時間攪拌し、一晩静置した。その後、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、45℃の温度条件で一晩乾燥させて、界面活性剤が導入された多孔体粒子を得た。
(Comparative Example 4)
7.04 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) was dissolved in 1600 g of a mixed solution of water and methanol (water / methanol: 50/50 = w / w), stirred at 25 ° C. in a constant temperature water bath, A solution was obtained. Next, 6.84 g of 1 mol / L sodium hydroxide solution was added to the resulting solution to obtain a basic solution. Thereafter, a mixture of tetramethoxysilane (TMOS) and 3-cyanopropyltrimethoxysilane (CPTMS) prepared in advance by mixing in a dry nitrogen stream (molar ratio: (TMOS) / (CPTMS) = 9/1) 3 .47 × 10 −2 mol was added to the basic solution as a silica raw material. Thus, when the silica raw material was added, precipitation of particle | grains was seen in several minutes, and the solution became cloudy. And the basic solution which added the silica raw material was stirred for about 8 hours, and left still overnight. Thereafter, the operation of filtering the obtained product and redispersing in water was repeated twice, followed by drying overnight at a temperature of 45 ° C. to obtain porous particles into which the surfactant was introduced.

次に、得られた多孔体粒子1gをエタノール100mLに分散させた後、塩酸1mLを加え、オイルバス中60℃で3時間攪拌することにより、前記多孔体粒子から界面活性剤を抽出した。このようにして界面活性剤を抽出した後、得られた粒子をエタノールで十分に洗浄後、45℃で乾燥させて、3−シアノプロピル基により修飾された球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, after dispersing 1 g of the obtained porous particles in 100 mL of ethanol, 1 mL of hydrochloric acid was added, and the surfactant was extracted from the porous particles by stirring at 60 ° C. for 3 hours in an oil bath. After the surfactant was extracted in this manner, the obtained particles were sufficiently washed with ethanol and dried at 45 ° C. to obtain a spherical silica mesoporous material modified with a 3-cyanopropyl group.

次いで、18mol/Lの濃硫酸(酸化剤)6.3mlと水3.7mlとを混合して放置し、約50℃に冷却して酸化剤含有溶液を調製した。そして、得られた酸化剤含有溶液に、前述のようにして得られた球状シリカ系メソ多孔体0.5gを加え、100℃の温度条件で6時間加熱還流することにより、球状シリカ系メソ多孔体に修飾したシアノ基をカルボキシル基に変換させた。その後、得られた粒子を、ろ過し、45℃の温度条件で乾燥させて、3−プロピルカルボキシル基により修飾された球状シリカ系メソ多孔体を得た。   Next, 6.3 ml of 18 mol / L concentrated sulfuric acid (oxidant) and 3.7 ml of water were mixed and allowed to stand, and cooled to about 50 ° C. to prepare an oxidant-containing solution. Then, 0.5 g of the spherical silica-based mesoporous material obtained as described above is added to the obtained oxidant-containing solution, and the mixture is heated and refluxed at a temperature of 100 ° C. for 6 hours. The modified cyano group was converted to a carboxyl group. Thereafter, the obtained particles were filtered and dried under a temperature condition of 45 ° C. to obtain a spherical silica-based mesoporous material modified with a 3-propylcarboxyl group.

[実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体の特性の評価]
<有機基の構造確認>
多孔体に導入された有機基の構造確認をラマンスペクトル測定及びFT−IR測定により行った。
[Evaluation of characteristics of core-shell type spherical silica mesoporous materials obtained in Examples 1-12 and spherical silica-based mesoporous materials obtained in Comparative Examples 1-4]
<Confirmation of organic group structure>
The structure of the organic group introduced into the porous body was confirmed by Raman spectrum measurement and FT-IR measurement.

<X線回折による細孔構造の測定>
メソ細孔構造の規則性は理学製粉末XRD装置RINT−2200により測定した。実施例1〜2で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体のX線回折パターンを図1に示す。また、実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体のd100値のピークを表1に示し、比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体のピークを表2に示す。
<Measurement of pore structure by X-ray diffraction>
The regularity of the mesopore structure was measured with a Rigaku powder XRD apparatus RINT-2200. The X-ray diffraction patterns of the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 1 and 2 and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1 are shown in FIG. Further, the peak of d 100 value of the obtained core-shell type spherical mesoporous silica material in Examples 1 to 12 shown in Table 1, Table peaks obtained spherical mesoporous silica material in Comparative Examples 1 to 4 It is shown in 2.

図1に示す結果からも明らかなように、全ての粒子において細孔のヘキサゴナル配列に対応する(100),(110),(200)のピークが観測され、細孔の規則性が高いことが確認された。また、表1及び表2に示すd100値のピークの結果からも明らかなように、実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体は細孔の規則性が高いことが確認された。 As is clear from the results shown in FIG. 1, peaks of (100), (110), (200) corresponding to the hexagonal arrangement of the pores are observed in all particles, and the regularity of the pores is high. confirmed. Moreover, as is clear from the results of the peak of d 100 value shown in Tables 1 and 2, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained. It was confirmed that the obtained spherical silica-based mesoporous material has high pore regularity.

<平均粒子径及び標準偏差の測定>
明石製作所製の走査電子顕微鏡(SEM)SIGMA−Vを用いて加速電圧19eVで粒子形態の測定を行った。そして、実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体の各粒子のSEM写真を用いて、粒子50個の直径を計測し、平均粒子径及び標準偏差を算出した。得られた結果を表1及び表2に示す。また、実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体の走査電子顕微鏡(SEM)写真を図2に示し、比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体の走査電子顕微鏡(SEM)写真を図3に示す。
<Measurement of average particle size and standard deviation>
The particle morphology was measured at an acceleration voltage of 19 eV using a scanning electron microscope (SEM) SIGMA-V manufactured by Akashi Seisakusho. And using the SEM photograph of each particle of the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1-12 and the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Examples 1-4, 50 particles Were measured, and the average particle size and standard deviation were calculated. The obtained results are shown in Tables 1 and 2. Further, a scanning electron microscope (SEM) photograph of the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Example 1 is shown in FIG. 2, and a scanning electron microscope (SEM) photograph of the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1 is shown. Is shown in FIG.

表1及び表2に示す平均粒子径及び標準偏差の値からも明らかなように、実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体の各粒子は単分散球状のものであることが確認された。   As is apparent from the average particle diameter and standard deviation values shown in Tables 1 and 2, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained. It was confirmed that each particle of the spherical silica-based mesoporous material was monodispersed spherical.

また、比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体にシェル層を積層させたものが実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体に相当するため、実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体と、比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体とを比較した。図2及び図3に示す写真からも明らかなように、実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、平均粒径は0.60μm(標準偏差5.0%)であり、比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体は、平均粒径は0.51μm(標準偏差4.4%)であることから、比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体に比べて実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は粒径が大きくなっていることが確認され、実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、コア粒子の外側にシェル層が積層されたものとなっていることが確認された。   Moreover, since the thing which laminated | stacked the shell layer on the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1 corresponds to the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Example 1, the core shell obtained in Example 1 was used. The type spherical silica mesoporous material and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1 were compared. As is clear from the photographs shown in FIGS. 2 and 3, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1 has an average particle size of 0.60 μm (standard deviation 5.0%), Since the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1 has an average particle size of 0.51 μm (standard deviation 4.4%), Example 1 was compared with the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1. It was confirmed that the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Example 1 had a large particle size, and the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Example 1 had a shell layer outside the core particle. It was confirmed that they were laminated.

<比表面積、中心細孔直径及び細孔容量の測定>
実施例1〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体並びに比較例1〜4で得られた球状シリカ系メソ多孔体の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。そして、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。さらに、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。得られた結果を表1及び表2に示す。
<Measurement of specific surface area, central pore diameter and pore volume>
The N 2 adsorption isotherm of the obtained spherical mesoporous silica material in the core-shell type spherical mesoporous silica material as well as Comparative Examples 1 to 4 obtained in Examples 1 to 12 using manufactured by BEL Japan BELSORP-mini, It was measured by the constant volume method under the condition of liquid N 2 temperature (77K). Then, to calculate the pore volume from N 2 adsorption isotherm obtained, to calculate the specific surface area by using further the BET adsorption isotherm equation. Furthermore, the central pore diameter was calculated from the obtained N 2 adsorption isotherm by the BJH method. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.

<酸性触媒性能の測定(官能基:スルホン酸基)>
実施例1〜5で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体を、Friedel−Craftsアルキル化反応の触媒としてそれぞれ用い、酸性触媒としての性能を測定した。すなわち、2−メチルフラン0.6gとアセトン1.39mlとに、触媒60mgを加え、50℃の温度条件で反応させて、1時間後、2時間後、及び4時間後の生成物のターンオーバー数を測定した。反応時間とターンオーバー数との関係を示すグラフを図4に示す。なお、ターンオーバー数は、反応混合物をろ過し、触媒を除去してアセトンで洗浄した後、得られた溶液のGC−測定を行い、生成物を定量して算出した。
<Measurement of acid catalyst performance (functional group: sulfonic acid group)>
The core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1 to 5 and the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 1 were used as catalysts for Friedel-Crafts alkylation reaction, respectively, and performance as an acidic catalyst Was measured. That is, 60 mg of a catalyst was added to 0.6 g of 2-methylfuran and 1.39 ml of acetone, and the reaction was performed at a temperature of 50 ° C., and the product turnover after 1 hour, 2 hours, and 4 hours. Number was measured. A graph showing the relationship between the reaction time and the turnover number is shown in FIG. The turnover number was calculated by filtering the reaction mixture, removing the catalyst and washing with acetone, then performing GC-measurement of the resulting solution, quantifying the product.

図4に示す結果からも明らかなように、実施例1〜5で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、前記各実施例のコア粒子に相当する粒子のみから形成される比較例1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高いことが確認され、これにより、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例1〜5)が十分に高度な触媒活性を発揮できるものであることが確認された。また、図4に示す結果からも明らかなように、シェル層のシリカにプロピル基又はイソブチル基が導入されたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例2又は3)は、4時間後のターンオーバー数が比較のための球状シリカ系メソ多孔体(比較例1)のターンオーバー数と比べて約1.7倍となっており、触媒性能が特に高いものとなっていることが確認された。このような結果は、実施例2又は3で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体においては、シェル層のシリカに導入されたプロピル基又はイソブチル基が基質である疎水性の2−メチルフランとの親和性が高いため、細孔内に基質が取り込まれやすく、コア粒子での触媒反応が起こり易いためであると本発明者らは推察する。   As is clear from the results shown in FIG. 4, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1 to 5 is a comparative example 1 formed only from particles corresponding to the core particles of each of the above examples. It was confirmed that the turnover number was high compared to the spherical silica-based mesoporous material obtained in the above, and thus the core-shell type spherical silica-based mesoporous material (Examples 1 to 5) of the present invention was sufficiently advanced. It was confirmed that the catalyst activity can be exhibited. As is clear from the results shown in FIG. 4, the core-shell type spherical silica mesoporous material (Example 2 or 3) in which a propyl group or an isobutyl group is introduced into the silica of the shell layer is turned after 4 hours. The over number was about 1.7 times the turn over number of the spherical silica-based mesoporous material for comparison (Comparative Example 1), and it was confirmed that the catalyst performance was particularly high. . As a result, in the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Example 2 or 3, the hydrophobic propyl group or isobutyl group introduced into the silica of the shell layer is a hydrophobic 2-methylfuran. The present inventors infer that this is because the substrate is easily taken into the pores and the catalytic reaction is likely to occur in the core particles.

<塩基性触媒性能の測定(A)(官能基:N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基)>
実施例6〜8で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体を、エステル加水分解反応の触媒としてそれぞれ用い、塩基性触媒としての性能を測定した。すなわち、0.1Mのニトロフェノールアセテート溶液(DMSOに溶解)300μLと10mM Tris・HCl溶液(pH7.5)1200μLの混合溶液に、触媒20mgを加え、室温で振とうし、分解生成物であるp−ニトロフェノールの生成量と反応時間との関係を測定した。反応時間とp−ニトロフェノールの生成量との関係を示すグラフを図5に示す。なお、p−ニトロフェノールの生成量は、遠心分離で反応混合物から触媒を分離し、得られた上清の405nmの吸光度を測定することにより定量した。
<Measurement of basic catalyst performance (A) (functional group: N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group)>
The core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 6 to 8 and the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 2 were used as catalysts for the ester hydrolysis reaction, respectively. It was measured. That is, 20 mg of the catalyst was added to a mixed solution of 300 μL of 0.1 M nitrophenol acetate solution (dissolved in DMSO) and 1200 μL of 10 mM Tris / HCl solution (pH 7.5), and shaken at room temperature, and the decomposition product p -The relationship between the amount of nitrophenol produced and the reaction time was measured. The graph which shows the relationship between reaction time and the production amount of p-nitrophenol is shown in FIG. The amount of p-nitrophenol produced was quantified by separating the catalyst from the reaction mixture by centrifugation and measuring the absorbance at 405 nm of the resulting supernatant.

図5に示す結果からも明らかなように、実施例6〜8で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、前記各実施例のコア粒子に相当する粒子のみから形成される比較例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体に比べて、触媒性能が十分に高いことが確認された。また、図5に示す結果からも明らかなように、実施例6〜8で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体においては、シェル層のシリカに導入された第二の有機基の種類によって、触媒性能にそれほど差が見られなかったが、第二の有機基としてフェニル基を導入したコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例6)が初期から最も触媒性能が高く、15分後のp−ニトロフェノールの生成量が、比較例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体の約1.4倍となっていた。また、第二の有機基として親水性官能基を有するウレイドプロピル基が導入されたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例8)も比較的触媒性能が高いものとなっていた。このような結果は、基質であるニトロフェノールアセテートが疎水性官能基と親水性官能基の両方を有するものであるため、フェニル基又はウレイドプロピル基が導入されたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例6又は8)の細孔内に、基質が取り込まれ易く、コア粒子での触媒反応が起こり易いためであると本発明者らは推察する。   As is clear from the results shown in FIG. 5, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 6 to 8 is a comparative example 2 formed only from particles corresponding to the core particles of each of the above examples. It was confirmed that the catalyst performance was sufficiently high compared to the spherical silica mesoporous material obtained in 1. Further, as is clear from the results shown in FIG. 5, in the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 6 to 8, depending on the type of the second organic group introduced into the silica of the shell layer. The core-shell type spherical silica-based mesoporous material (Example 6) in which a phenyl group was introduced as the second organic group had the highest catalyst performance from the beginning, and the catalyst performance was 15 minutes later. The amount of p-nitrophenol produced was about 1.4 times that of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 2. Further, the core-shell type spherical silica mesoporous material (Example 8) in which the ureidopropyl group having a hydrophilic functional group was introduced as the second organic group also had a relatively high catalytic performance. Such a result shows that since the substrate nitrophenol acetate has both a hydrophobic functional group and a hydrophilic functional group, a core-shell type spherical silica mesoporous material having a phenyl group or a ureidopropyl group introduced ( The present inventors speculate that this is because the substrate is easily taken into the pores of Example 6 or 8) and the catalytic reaction easily occurs in the core particles.

<塩基性触媒性能の測定(B)(官能基:3−アミノプロピル基)>
実施例9〜10で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体を触媒として用いる以外は、上述の塩基性触媒性能の測定(A)と同様の方法を採用して、塩基性触媒としての性能を評価した。反応時間とp−ニトロフェノールの生成量との関係を示すグラフを図6に示す。
<Measurement of basic catalyst performance (B) (functional group: 3-aminopropyl group)>
Measurement of basic catalyst performance (A) described above, except that the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 9 to 10 and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 3 were used as catalysts. A similar method was adopted to evaluate the performance as a basic catalyst. A graph showing the relationship between the reaction time and the amount of p-nitrophenol produced is shown in FIG.

図6に示す結果からも明らかなように、実施例9〜10で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、前記各実施例のコア粒子に相当する粒子のみから形成される比較例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体に比べて、反応初期からp−ニトロフェノールの生成量が高く、しかも15分後のp−ニトロフェノールの生成量が比較例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体を用いた場合の約1.8倍となっていることが確認され、これにより触媒性能が十分に高いことが確認された。   As is clear from the results shown in FIG. 6, the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 9 to 10 is formed of only particles corresponding to the core particles of the above Examples. The amount of p-nitrophenol produced in the initial stage of the reaction was higher than that of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Step 1, and the amount of p-nitrophenol produced after 15 minutes was obtained in Comparative Example 3. It was confirmed that the ratio was about 1.8 times that when the mesoporous material was used, thereby confirming that the catalyst performance was sufficiently high.

<色素吸着試験(官能基:カルボン酸基)>
実施例11〜12で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例4で得られた球状シリカ系メソ多孔体を、それぞれ試料として用い、色素の吸着量を測定した。すなわち、各試料0.1gに、メチレンブルー100mL(1000mg/L)をそれぞれ加え、22℃で1時間振とうした後、ろ過し、得られた溶液の291nmの吸光度を測定することにより、各試料のメチレンブルーの吸着量を測定した。得られた結果を表3に示す。
<Dye adsorption test (functional group: carboxylic acid group)>
The core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 11 to 12 and the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 4 were used as samples, and the adsorption amount of the dye was measured. That is, 100 mL (1000 mg / L) of methylene blue was added to 0.1 g of each sample, shaken at 22 ° C. for 1 hour, filtered, and the absorbance of the resulting solution was measured at 291 nm. The adsorption amount of methylene blue was measured. The obtained results are shown in Table 3.

表3に示す結果からも明らかなように、比較のための球状シリカ系メソ多孔体(比較例4)もメチレンブルー(塩基性色素)を吸着するが、これと比較して、シェル層のシリカに疎水性の有機基が導入された本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例11〜12)は、より十分な量の色素を吸着できることが確認された。このような結果は、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体(実施例11〜12)においては、疎水性の高い色素が、シェル層のシリカに導入された第二の有機基(フェニル基又はプロピル基)と親和性が高く、第二の有機基に選択的に取り込まれたことに由来するものと本発明者らは推察する。   As is apparent from the results shown in Table 3, the spherical silica-based mesoporous material for comparison (Comparative Example 4) also adsorbs methylene blue (basic dye). It was confirmed that the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention (Examples 11 to 12) into which a hydrophobic organic group was introduced can adsorb a sufficient amount of the dye. As a result, in the core-shell type spherical silica-based mesoporous material (Examples 11 to 12) of the present invention, the second organic group (phenyl group) in which a highly hydrophobic dye was introduced into the silica of the shell layer Or the propyl group), the present inventors speculate that it is derived from the fact that it is selectively incorporated into the second organic group.

以上説明したように、本発明によれば、階層状に異なる有機基で修飾されたメソ細孔を有し、同一粒子内における細孔の部位によって異なる性質を発揮させることが可能なコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体、並びに、それを用いた十分に高い性能を発揮することが可能な触媒及び吸着材を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the core-shell type spherical shape has mesopores modified with different organic groups in a hierarchical manner, and can exhibit different properties depending on the position of the pores in the same particle. It is possible to provide a silica-based mesoporous material, and a catalyst and an adsorbent capable of exhibiting sufficiently high performance using the same.

したがって、本発明のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体は、コア粒子とシェル層とで異なる性能を発揮できるため、同一粒子内に異なる化合物を吸着させて酸化反応と還元反応を同時に行ったり、同一粒子内に色素を吸着させて粒子の内側から外側に向かって電子を移動させたりすることが可能な材料等として有用である。   Therefore, since the core-shell type spherical silica-based mesoporous material of the present invention can exhibit different performance between the core particle and the shell layer, different compounds can be adsorbed in the same particle and the oxidation reaction and the reduction reaction can be performed simultaneously or the same. It is useful as a material or the like that can adsorb a dye in the particles and move electrons from the inside to the outside of the particles.

実施例1〜2で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例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。It is a graph which shows the X-ray-diffraction pattern of the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 1-2 and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1. 実施例1で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体の走査電子顕微鏡(SEM)写真である。2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. 比較例1で得られた球状シリカメソ多孔体の走査電子顕微鏡(SEM)写真である。2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 1. 実施例1〜5で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体を酸性触媒として用いた場合の反応時間とターンオーバー数との関係を示すグラフである。The relationship between reaction time and turnover number when the core-shell type spherical silica-based mesoporous material obtained in Examples 1 to 5 and the spherical silica-based mesoporous material obtained in Comparative Example 1 are used as an acidic catalyst is shown. It is a graph. 実施例6〜8で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体を塩基性触媒として用いた場合の反応時間と分解生成物であるp−ニトロフェノールの生成量との関係を示すグラフである。Reaction time and decomposition product p- when the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 6 to 8 and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 2 were used as basic catalysts It is a graph which shows the relationship with the production amount of nitrophenol. 実施例9〜10で得られたコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体及び比較例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体を塩基性触媒として用いた場合の反応時間と分解生成物であるp−ニトロフェノールの生成量との関係を示すグラフである。Reaction time and decomposition product p- when the core-shell type spherical silica mesoporous material obtained in Examples 9 to 10 and the spherical silica mesoporous material obtained in Comparative Example 3 were used as basic catalysts It is a graph which shows the relationship with the production amount of nitrophenol.

Claims (7)

スルホン酸基、カルボン酸基及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する第一の有機基が導入された第一のシリカからなるコア粒子と、
脂肪族化合物系有機基及び環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種の第二の有機基が導入された第二のシリカからなり、前記コア粒子の外側に積層されているシェル層と、
を備えることを特徴とするコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体。
Core particles made of first silica into which a first organic group having at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group and an amino group is introduced;
It consists of second silica into which at least one second organic group selected from the group consisting of aliphatic compound-based organic groups and cyclic compound-based organic groups is introduced, and is laminated on the outside of the core particles. Shell layer,
A core-shell type spherical silica-based mesoporous material comprising:
前記第一の有機基が、炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい鎖式炭化水素基、又は炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式炭化水素基に、前記官能基が結合したものであることを特徴とする請求項1に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体。   The first organic group has a linear or branched hetero atom having 18 or less carbon atoms, or a hetero atom having 18 or less carbon atoms. The core-shell type spherical silica-based mesoporous material according to claim 1, wherein the functional group is bonded to a good cyclic hydrocarbon group. 前記第一の有機基が、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基、ビニル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基及びプリン基からなる群から選択される少なくとも1種の基に、前記官能基が結合したものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体。   The first organic group is a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group, a linear or branched chain Hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched decyl group, linear or branched chain Undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched octadecyl group, allyl group, vinyl group, At least one selected from the group consisting of phenyl group, alkylphenyl group, biphenyl group, naphthyl group, cyclohexyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazole group, indole group and purine group Based, core-shell spherical mesoporous silica material according to claim 1 or 2, wherein the functional group is obtained by coupling. 前記第二の有機基が、炭素数が18以下の直鎖又は分岐鎖状のヘテロ原子を有していてもよい脂肪族化合物系有機基、及び炭素数が18以下のヘテロ原子を有していてもよい環式化合物系有機基からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体。   The second organic group has an aliphatic compound-based organic group which may have a linear or branched heteroatom having 18 or less carbon atoms, and a heteroatom having 18 or less carbon atoms. The core-shell type spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 3, wherein the core-shell type spherical silica-based mesoporous material is at least one selected from the group consisting of cyclic compound-based organic groups. 前記第二の有機基が、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖又は分岐鎖状のブチル基、直鎖又は分岐鎖状のペンチル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘプチル基、直鎖又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖又は分岐鎖状のノニル基、直鎖又は分岐鎖状のデシル基、直鎖又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖又は分岐鎖状のドデシル基、直鎖又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖又は分岐鎖状のヘキサデシル基、直鎖又は分岐鎖状のオクタデシル基、アリル基、ビニル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、シクロヘキシル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾール基、インドール基、プリン基、並びに、
これらの基に、水酸基、カルボニル基、アルデヒド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、アジ基、ニトロ基、チオール基、アミド基、ウレイド基、エステル基及びエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含む官能基を有する有機基が結合した基、
からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体。
The second organic group is a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group, a linear or branched chain Hexyl group, linear or branched heptyl group, linear or branched octyl group, linear or branched nonyl group, linear or branched decyl group, linear or branched chain Undecyl group, linear or branched dodecyl group, linear or branched tetradecyl group, linear or branched hexadecyl group, linear or branched octadecyl group, allyl group, vinyl group, Phenyl, alkylphenyl, biphenyl, naphthyl, cyclohexyl, pyridyl, pyrimidyl, quinolyl, isoquinolyl, imidazole, indole, purine, and
These groups include at least selected from the group consisting of hydroxyl group, carbonyl group, aldehyde group, imino group, cyano group, azo group, azide group, nitro group, thiol group, amide group, ureido group, ester group and ether group. A group to which an organic group having a functional group containing one kind of heteroatom is bonded;
The core-shell type spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 4, wherein the core-shell type spherical silica-based mesoporous material is at least one selected from the group consisting of:
請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体からなることを特徴とする触媒。   A catalyst comprising the core-shell type spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のコアシェル型球状シリカ系メソ多孔体からなることを特徴とする吸着材。   An adsorbent comprising the core-shell type spherical silica-based mesoporous material according to any one of claims 1 to 5.
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