JP2009013035A - Spherical silica-based mesoporous body having bimodal pore structure and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a spherical silica-based mesoporous body having a bimodal pore structure which is capable of producing the spherical silica-based mesoporous body having the bimodal pore structure including a first meso pore having sufficiently uniform pore diameter and a second meso pore having sufficiently uniform pore diameter different in size from the first meso pore. <P>SOLUTION: The method for producing a spherical silica-based mesoporous body comprises a first step in which a silica raw material, a surfactant and an alkylamine are mixed in a solvent to obtain porous precursor particles that the surfactant and the alkylamine are introduced into the silica raw material, and a second step in which the surfactant and the alkylamine comprised in the porous precursor particles are removed to obtain the spherical silica-based mesoporous body having the bimodal pore structure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure and a method for producing the same.

近年、様々な物質を吸着、貯蔵等するための材料として、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、このようなシリカ系メソ多孔体の合成および機能開発の研究が積極的に行われてきた。   In recent years, silica-based mesoporous materials having meso-sized pores (mesopores) having a pore diameter of about 1 to 50 nm have attracted attention as materials for adsorbing and storing various substances. Research on body synthesis and functional development has been actively conducted.

例えば、このようなシリカ系メソ多孔体の製造方法としては、噴霧法を利用した製造方法が知られている(Y.Lu,H.Fan,A.Stump,T.L.Ward,T.Rieker,C.J.Brinker著,Nature,1999年発行,vol.398,223頁(非特許文献1))。また、カチオン系界面活性剤を鋳型としてテトラエトキシシランをシリカ源として用いたシリカ系メソ多孔体の製造方法も知られている(N,Shimaura,M.Ogawa著,Bull.Chem.Soc.Japan,2005年発行,vol.78,1154頁(非特許文献2))。   For example, as a method for producing such a silica-based mesoporous material, a production method using a spray method is known (Y. Lu, H. Fan, A. Stamp, TL Ward, T. Rieker). , CJ Brinker, Nature, 1999, vol. 398, p.223 (Non-patent Document 1)). A method for producing a silica-based mesoporous material using a cationic surfactant as a template and tetraethoxysilane as a silica source is also known (by N. Shimaura, M. Ogawa, Bull. Chem. Soc. Japan, 2005, Vol. 78, p. 1154 (Non-patent Document 2)).

また、特開2001−335312号公報(特許文献1)においては、ケイ酸塩に界面活性剤を導入して多孔体前駆体を得る工程と、前記多孔体前駆体とアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物とを有機溶媒中で接触せしめる工程と、前記多孔体前駆体に含まれる前記界面活性剤及び/又は前記界面活性剤由来の成分を除去する工程とを含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法が開示されている。更に、特開2005−89218号公報(特許文献2)においては、特定の条件下、溶媒中でシリカ原料と特定のアルキルトリメチルアンモニウムハライドからなる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工程とを含む球状シリカ系メソ多孔体の製造方法が開示されている。
特開2001−335312号公報 特開2005−89218号公報 Y.Lu,H.Fan,A.Stump,T.L.Ward,T.Rieker,C.J.Brinker著,Nature,1999年発行,vol.398,223頁 N,Shimaura,M.Ogawa著,Bull.Chem.Soc.Japan,2005年発行,vol.78,1154頁
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-335312 (Patent Document 1) introduces a step of introducing a surfactant into a silicate to obtain a porous precursor, the porous precursor, an alkali metal compound and / or an alkali. A spherical silica-based mesoporous material comprising a step of contacting an earth metal compound in an organic solvent and a step of removing the surfactant and / or the component derived from the surfactant contained in the porous body precursor A manufacturing method is disclosed. Furthermore, in JP-A-2005-89218 (Patent Document 2), a silica raw material and a surfactant made of a specific alkyltrimethylammonium halide are mixed in a solvent under specific conditions, and the silica raw material is mixed with the above-mentioned silica raw material. A spherical silica system comprising a step of obtaining a porous precursor particle into which a surfactant is introduced, and a step of obtaining a spherical silica-based mesoporous material by removing the surfactant contained in the porous precursor particle A method for producing a mesoporous material is disclosed.
JP 2001-335312 A JP 2005-89218 A Y. Lu, H .; Fan, A.M. Stamp, T .; L. Ward, T .; Rieker, C.I. J. et al. Brinker, Nature, 1999, vol. 398, 223 pages N, Shimaura, M .; Ogawa, Bull. Chem. Soc. Japan, published in 2005, vol. 78, 1154

しかしながら、上記特許文献1〜2及び非特許文献1〜2に記載のような従来の球状シリカ系メソ多孔体の製造方法により得られる多孔体は、十分に均一な細孔径のメソ細孔(1種類の均一なメソ細孔)を有するものとなり、そのメソ細孔内に2種類のサイズの異なる物質を吸着させることが困難であった。   However, the porous body obtained by the conventional method for producing a spherical silica-based mesoporous material as described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2 has mesopores (1 It was difficult to adsorb two kinds of substances having different sizes in the mesopores.

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、十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは大きさの異なる十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔とを備えるバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を製造することを可能とするバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法、及び、その方法により得られ、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に吸着させることが可能なバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体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, and the first mesopores having a sufficiently uniform pore diameter and the first mesopores are sufficiently uniform in different sizes. Of a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure capable of manufacturing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure with a second mesopore having a different pore diameter It is an object of the present invention to provide a method and a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure capable of adsorbing two kinds of substances having different sizes into the pores.

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、界面活性剤としての長鎖アルキル基を有する特定のアルキルトリメチルアンモニウムハライドと、特定のアルキルアミンと、アルコール含有量の高い水/アルコール混合溶媒とを用い、更には、シリカ原料と前記界面活性剤と前記アルキルアミンの濃度を緻密に制御することにより、上記目的が達成可能であることを見出し、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 a specific alkyltrimethylammonium halide having a long-chain alkyl group as a surfactant, a specific alkylamine, and water having a high alcohol content. The present invention has been completed by finding that the above-mentioned object can be achieved by using a mixed solvent of alcohol / alcohol, and finely controlling the concentrations of the silica raw material, the surfactant and the alkylamine. It was.

すなわち、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法は、溶媒中において、シリカ原料と界面活性剤とアルキルアミンとを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤及び前記アルキルアミン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及び前記アルキルアミンを除去し、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程とを含み、且つ、前記界面活性剤として下記一般式(1):
CH(CH(CH (1)
[式中、nは13〜25の整数を示し、Xはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドを用い、前記アルキルアミンとして下記一般式(2):
CH(CHNH (2)
[式中、mは13〜17の整数を示す。]
で表されるアルキルアミンを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が35〜80容量%である水とアルコールとの混合溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.003〜0.03mol/Lとし、前記溶媒中における前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.005〜0.03mol/Lとし、前記アルキルアミンの含有比率を前記界面活性剤100質量部に対して8〜15質量部とすることを特徴とする方法である。
That is, the method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention comprises mixing a silica raw material, a surfactant, and an alkylamine in a solvent, and the surfactant in the silica raw material. And a first step of obtaining porous precursor particles into which the alkylamine is introduced,
A second step of removing the surfactant and the alkylamine contained in the porous precursor particles to obtain a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, and the surfactant As the following general formula (1):
CH 3 (CH 2) n N + (CH 3) 3 · X - (1)
[Wherein n represents an integer of 13 to 25, and X represents a halogen atom. ]
And the alkylamine is represented by the following general formula (2):
CH 3 (CH 2 ) m NH 2 (2)
[In formula, m shows the integer of 13-17. ]
Is used, a mixed solvent of water and alcohol having an alcohol content of 35 to 80% by volume is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.003 to 0.003. 03 mol / L, the concentration of the silica raw material in the solvent is 0.005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration, and the content ratio of the alkylamine is 8 to 15 with respect to 100 parts by mass of the surfactant. It is the method characterized by setting it as a mass part.

上記本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法においては、前記シリカ原料がアルコキシシランであり、前記溶媒中において塩基性条件下で前記シリカ原料と前記界面活性剤と前記アルキルアミンとを混合することが好ましい。   In the method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure according to the present invention, the silica raw material is an alkoxysilane, and the silica raw material and the surfactant are subjected to basic conditions in the solvent. It is preferable to mix the alkylamine.

また、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線のうちの吸着曲線において、相対圧(P/P)が0.9以下の範囲の前記曲線上の最大変曲点における窒素の吸着量と、相対圧(P/P)が0.9のときの窒素の吸着量との差が、液体窒素換算で0.1ml/g以上であることを特徴とするものである。 In addition, the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention has a relative pressure (P / P 0 ) of 0.9 or less in an adsorption curve in an adsorption / desorption isotherm of nitrogen at a liquid nitrogen temperature. The difference between the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point on the curve in the range of 0 and the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure (P / P 0 ) is 0.9 is 0.1 ml / in liquid nitrogen conversion. It is characterized by being g or more.

さらに、上記本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体においては、前記吸脱着等温線のうちの脱離曲線をBJH法により解析して得られる細孔分布曲線において、細孔径が10Å以上30Å以下の範囲に第一のピークが存在し、且つ、細孔径が30Å超の範囲に第二のピークが存在することが好ましい。   Further, in the spherical silica-based mesoporous material having the bimodal pore structure of the present invention, in the pore distribution curve obtained by analyzing the desorption curve of the adsorption / desorption isotherm by the BJH method, It is preferable that the first peak exists in the range of 10 to 30 cm and the second peak exists in the range of the pore diameter exceeding 30 cm.

本発明によれば、十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは大きさの異なる十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔とを備えるバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を製造することを可能とするバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法、及び、その方法により得られ、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に吸着させることが可能なバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を提供することが可能となる。   According to the present invention, a first mesopore having a sufficiently uniform pore diameter and a second mesopore having a sufficiently uniform pore diameter different from the first mesopore are provided. A method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure that makes it possible to produce a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, and two types obtained by the method It is possible to provide a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure capable of adsorbing substances having different sizes in the pores.

そして、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体によれば、例えば、単一の粒子内に2種類の薬物を十分な濃度で吸着させることも可能となる。そのため、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、2種のドラックに対するデリバリーシステム(担体)等の用途に好適に応用できる。   And according to the spherical silica type mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention, for example, two kinds of drugs can be adsorbed at a sufficient concentration in a single particle. Therefore, the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention can be suitably applied to uses such as a delivery system (carrier) for two types of drugs.

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、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法について説明する。すなわち、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法は、溶媒中において、シリカ原料と界面活性剤とアルキルアミンとを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤及び前記アルキルアミン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及び前記アルキルアミンを除去し、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程とを含み、且つ、前記界面活性剤として下記一般式(1):
CH(CH(CH (1)
[式中、nは13〜25の整数を示し、Xはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドを用い、前記アルキルアミンとして下記一般式(2):
CH(CHNH (2)
[式中、mは13〜17の整数を示す。]
で表されるアルキルアミンを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が35〜80容量%である水とアルコールとの混合溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.003〜0.03mol/Lとし、前記溶媒中における前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.005〜0.03mol/Lとし、前記アルキルアミンの含有比率を前記界面活性剤100質量部に対して8〜15質量部とすることを特徴とする方法である。以下、工程ごとに分けて説明する。
First, a method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure according to the present invention will be described. That is, the method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention comprises mixing a silica raw material, a surfactant, and an alkylamine in a solvent, and the surfactant in the silica raw material. And a first step of obtaining porous precursor particles into which the alkylamine is introduced,
A second step of removing the surfactant and the alkylamine contained in the porous precursor particles to obtain a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, and the surfactant As the following general formula (1):
CH 3 (CH 2 ) n N + (CH 3 ) 3. X - (1)
[Wherein n represents an integer of 13 to 25, and X represents a halogen atom. ]
And the alkylamine is represented by the following general formula (2):
CH 3 (CH 2 ) m NH 2 (2)
[In formula, m shows the integer of 13-17. ]
Is used, a mixed solvent of water and alcohol having an alcohol content of 35 to 80% by volume is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.003 to 0.003. 03 mol / L, the concentration of the silica raw material in the solvent is 0.005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration, and the content ratio of the alkylamine is 8 to 15 with respect to 100 parts by mass of the surfactant. It is the method characterized by setting it as a mass part. Hereafter, it demonstrates for every process.

(第1の工程)
第1の工程においては、シリカ原料と界面活性剤とアルキルアミンとを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤及び前記アルキルアミンが導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る。
(First step)
In the first step, a silica raw material, a surfactant, and an alkylamine are mixed to obtain porous precursor particles in which the surfactant and the alkylamine are introduced into the silica raw material.

本発明において用いられるシリカ原料は、反応によりケイ素酸化物(ケイ素複合酸化物を含む)を形成可能なものであればよく特に制限されないが、反応効率や得られるケイ素酸化物の物性の観点から、アルコキシシラン、ケイ酸ナトリウム、層状シリケート、シリカ、またはこれらの任意の混合物を用いることが好ましく、中でもアルコキシシランを用いることがより好ましい。   The silica raw material used in the present invention is not particularly limited as long as it can form silicon oxide (including silicon composite oxide) by reaction, but from the viewpoint of reaction efficiency and physical properties of the obtained silicon oxide, It is preferable to use alkoxysilane, sodium silicate, layered silicate, silica, or any mixture thereof, and it is more preferable to use alkoxysilane.

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

前記テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等が挙げられ、トリアルコキシシランとしては、トリメトキシシラノール、トリエトキシシラノール、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、ジアルコキシシランとしては、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ−3−グリシドキシプロピルメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、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等が挙げられる。   Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and dimethoxydiethoxysilane. Examples of the trialkoxysilane include trimethoxysilanol, triethoxysilanol, and trimethoxymethyl. Silane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, Phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxy Sisilane etc. are mentioned. Examples of dialkoxysilane include dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, diethoxy-3-glycidoxypropylmethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxymethylphenylsilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, Examples thereof include propyltrimethoxysilane and 3-cyanopropyltrimethoxysilane.

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

このようなアルコキシシランは、加水分解によりシラノール基を生じ、生じたシラノール基同士が縮合することによりケイ素酸化物が形成される。この場合において、分子中のアルコキシ基の数が多いアルコキシシランは、加水分解および縮合で生じる結合が多くなる。したがって、本発明においては、前記アルコキシシランとして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。   Such an alkoxysilane generates a silanol group by hydrolysis, and the resulting 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 alkoxysilane. As such a tetraalkoxysilane, it is particularly preferable to use tetramethoxysilane or tetraethoxysilane from the viewpoint of reaction rate.

本発明においてシリカ原料として用いられるケイ酸ナトリウムとしては、メタケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)、オルトケイ酸ナトリウム(Na4SiO4)、二ケイ酸ナトリウム(Na2Si25)、四ケイ酸ナトリウム(Na2Si49)等が挙げられる。このようなケイ酸ナトリウムとしては、前述のような単一物質の他、水ガラス(Na2O・nSiO2、n=2〜4)等のように組成が場合により異なるものを使用することもできる。 Examples of sodium silicate used as a silica raw material in the present invention include sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), sodium orthosilicate (Na 4 SiO 4 ), sodium disilicate (Na 2 Si 2 O 5 ), and tetrasilicate. sodium (Na 2 Si 4 O 9), and the like. As such sodium silicate, in addition to a single substance as described above, water silicate (Na 2 O · nSiO 2 , n = 2 to 4) or the like having a different composition depending on the case may be used. it can.

また、前記層状シリケートとしては、カネマイト(NaHSi25・3H2O)、二ケイ酸ナトリウム結晶(α、β、γ、δ−Na2Si25)、マカタイト(Na2Si49・5H2O)、アイアライト(Na2Si817・xH2O)、マガディアイト(Na2Si1417・xH2O)、ケニヤイト(Na2Si2041・xH2O)等が挙げられる。また、セピオライト、モンモリロナイト、バーミキュライト、雲母、カオリナイト、スメクタイト等の粘土鉱物を酸性水溶液で処理してシリカ以外の元素を除去したものも層状シリケートとして使用可能である。 Examples of the layered silicate include kanemite (NaHSi 2 O 5 .3H 2 O), sodium disilicate crystals (α, β, γ, δ-Na 2 Si 2 O 5 ), and macatite (Na 2 Si 4 O 9).・ 5H 2 O), ialite (Na 2 Si 8 O 17 .xH 2 O), magadiite (Na 2 Si 14 O 17 .xH 2 O), kenyaite (Na 2 Si 20 O 41 .xH 2 O), etc. Is mentioned. Further, a layer obtained by treating clay minerals such as sepiolite, montmorillonite, vermiculite, mica, kaolinite and smectite with an acidic aqueous solution to remove elements other than silica can be used as the layered silicate.

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

また、このようなシリカ原料は、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。但し、2種類以上のシリカ原料を用いる場合は、製造時の反応条件が複雑化することがあるため、本発明においては、シリカ原料は単独のものを使用することが好ましい。   Such silica raw materials can be used alone or in combination of two or more. However, when two or more types of silica raw materials are used, the reaction conditions at the time of manufacture may be complicated. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a single silica raw material.

本発明において用いられる界面活性剤は、下記一般式(1):
CH(CH(CH (1)
[式中、nは13〜25の整数を示し、Xはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドである。
The surfactant used in the present invention is represented by the following general formula (1):
CH 3 (CH 2 ) n N + (CH 3 ) 3. X - (1)
[Wherein n represents an integer of 13 to 25, and X represents a halogen atom. ]
It is alkyltrimethylammonium halide represented by these.

このようなアルキルトリメチルアンモニウムハライドは、界面活性剤分子の対称性に優れるものである。そのため、前記アルキルトリメチルアンモニウムハライドを用いた場合には、容易に界面活性剤同士を凝集(ミセルの形成等)させることができる。   Such an alkyltrimethylammonium halide is excellent in the symmetry of the surfactant molecule. Therefore, when the alkyltrimethylammonium halide is used, the surfactants can be easily aggregated (formation of micelles, etc.).

また、上記一般式(1)におけるnは13〜25の整数を示し、13〜17の整数であることがより好ましい。前記nが12以下であるアルキルトリメチルアンモニウムハライドでは、球状の多孔体は得られるものの、中心細孔直径が1.0nmより小さくなってしまい、メソ細孔ではなく、ミクロ細孔が形成されてしまう。他方、前記nが26以上のアルキルトリメチルアンモニウムハライドでは、界面活性剤の疎水性相互作用が強すぎるため、層状の化合物が生成してしまい、球状の多孔体を得ることができなくなる。   Moreover, n in the said General formula (1) shows the integer of 13-25, and it is more preferable that it is an integer of 13-17. In the alkyltrimethylammonium halide having n of 12 or less, although a spherical porous body is obtained, the center pore diameter becomes smaller than 1.0 nm, and micropores are formed instead of mesopores. . On the other hand, in the case of the alkyltrimethylammonium halide having n of 26 or more, the hydrophobic interaction of the surfactant is too strong, so that a layered compound is generated and a spherical porous body cannot be obtained.

さらに、上記一般式(1)におけるXはハロゲン原子を示し、このようなハロゲン原子の種類は特に制限されないが、入手の容易さの観点からXは塩素原子または臭素原子であることが好ましい。   Further, X in the general formula (1) represents a halogen atom, and the kind of such a halogen atom is not particularly limited, but X is preferably a chlorine atom or a bromine atom from the viewpoint of easy availability.

また、上記一般式(1)で表される界面活性剤は、具体的には、炭素数14〜26の長鎖アルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウムハライドであり、例えば、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等が挙げられる。   The surfactant represented by the general formula (1) is specifically an alkyltrimethylammonium halide having a long-chain alkyl group having 14 to 26 carbon atoms, such as tetradecyltrimethylammonium halide, hexa Examples include decyltrimethylammonium halide, octadecyltrimethylammonium halide, eicosyltrimethylammonium halide, and docosyltrimethylammonium halide.

本発明において用いられるアルキルアミンは、下記一般式(2):
CH(CHNH (2)
[式中、mは13〜17の整数を示す。]
で表されるアルキルアミンである。
The alkylamine used in the present invention has the following general formula (2):
CH 3 (CH 2 ) m NH 2 (2)
[In formula, m shows the integer of 13-17. ]
It is alkylamine represented by these.

上記一般式(2)におけるmは13〜17の整数を示し、13〜15の整数であることがより好ましい。前記nが12以下であるアルキルアミンでは、親水性が高いため凝集体を形成することができない。他方、前記nが18以上であるアルキルアミンでは、疎水性相互作用が強すぎるため、層状の化合物が生成されてしまう。   M in the said General formula (2) shows the integer of 13-17, and it is more preferable that it is an integer of 13-15. The alkylamine having n of 12 or less has high hydrophilicity and cannot form an aggregate. On the other hand, the alkylamine having n of 18 or more has a too strong hydrophobic interaction, so that a layered compound is produced.

このようなアルキルアミンは、具体的には、炭素数14〜18の長鎖アルキル基を有するアルキルアミンであり、例えば、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等が挙げられる。   Such an alkylamine is specifically an alkylamine having a long-chain alkyl group having 14 to 18 carbon atoms, and examples thereof include tetradecylamine, hexadecylamine, and octadecylamine.

また、前記界面活性剤及び前記アルキルアミンは、シリカ原料と共に溶媒中で複合体を形成する。複合体中のシリカ原料は反応によりケイ素酸化物へと変化するが、界面活性剤及びアルキルアミンが存在している部分ではケイ素酸化物が生成されないため、界面活性剤及びアルキルアミン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、界面活性剤及びアルキルアミン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。そして、このような界面活性剤とアルキルアミンとを特定の濃度で用いることで、十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは異なる大きさの細孔径を有する十分に均一な第二のメソ細孔とを形成させることが可能となり、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を得ることが可能となる。   The surfactant and the alkylamine form a complex in a solvent together with the silica raw material. Silica raw material in the composite is changed to silicon oxide by reaction, but silicon oxide is not generated in the part where surfactant and alkylamine are present, so surfactant and alkylamine are present. A hole will be formed in the part. That is, the surfactant and alkylamine are introduced into the silica raw material and function as a template for pore formation. Then, by using such a surfactant and alkylamine at a specific concentration, the first mesopore having a sufficiently uniform pore diameter and the first mesopore having a different size from the first mesopore. It becomes possible to form sufficiently uniform second mesopores having a pore diameter, and to obtain a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure.

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

そして、本発明においては、前記シリカ原料中に前記界面活性剤及び前記アルキルアミンが導入されてなる多孔体前駆体粒子を合成する際に、アルコールの含有量が35〜80容量%の水/アルコール混合溶媒を用いることが重要であり、アルコールの含有量が40〜70容量%のものを用いることがより好ましい。このように比較的多量のアルコールを含有する混合溶媒を使用することにより、十分に均一な球状体の発生及び成長が実現され、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径が高度に均一に制御されることとなる。また、アルコールの含有量が35容量%未満の場合は、粒径及び粒径分布の制御が困難となり、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。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、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。   In the present invention, when synthesizing the porous precursor particles in which the surfactant and the alkylamine are introduced into the silica raw material, the water / alcohol content is 35 to 80% by volume. It is important to use a mixed solvent, and it is more preferable to use a solvent having an alcohol content of 40 to 70% by volume. By using a mixed solvent containing a relatively large amount of alcohol in this way, sufficiently uniform spheres can be generated and grown, and the particle size of the resulting spherical silica-based mesoporous material is highly uniformly controlled. Will be. In addition, when the alcohol content is less than 35% by volume, it is difficult to control the particle size and particle size distribution, and the particle size uniformity of the resulting spherical silica-based mesoporous material is reduced. On the other hand, when the alcohol content 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 spherical silica-based mesoporous material is lowered.

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

更に、本発明においては、前記シリカ原料、前記界面活性剤及び前記アルキルアミンを前記混合溶媒中で混合して多孔体前駆体粒子を得る際に、上述した界面活性剤の濃度を溶液の全容量を基準として0.003〜0.03mol/L(好ましくは、0.01〜0.02mol/L)とし、上述したシリカ原料の濃度をSi濃度換算で溶液の全容量を基準として0.005〜0.03mol/L(好ましくは、0.008〜0.015mol/L)とし、前記アルキルアミンの含有比率を前記界面活性剤100質量部に対して8〜15質量部(好ましくは、10〜13質量部)とする必要がある。このように界面活性剤、アルキルアミン及びシリカ原料の濃度を厳密に制御することによって、得られる多孔体中に十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔を形成することが可能となるとともに、第一のメソ細孔とは異なる大きさの十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔を形成することが可能となり、バイモダルな細孔構造が形成された球状シリカ系メソ多孔体を得ることが可能となる。更に、このように界面活性剤、アルキルアミン及びシリカ原料の濃度を厳密に制御することによって、前述の混合溶媒を使用することと相俟って均一な球状体の発生及び成長が実現され、得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径が高度に均一に制御されることとなる。   Furthermore, in the present invention, when obtaining the porous precursor particles by mixing the silica raw material, the surfactant and the alkylamine in the mixed solvent, the concentration of the surfactant described above is adjusted to the total volume of the solution. 0.003 to 0.03 mol / L (preferably 0.01 to 0.02 mol / L), and the concentration of the silica raw material described above is 0.005 to the total volume of the solution in terms of Si concentration. 0.03 mol / L (preferably 0.008 to 0.015 mol / L), and the content ratio of the alkylamine is 8 to 15 parts by mass (preferably 10 to 13 with respect to 100 parts by mass of the surfactant). Mass part). Thus, by strictly controlling the concentrations of the surfactant, alkylamine, and silica raw material, it becomes possible to form the first mesopores having a sufficiently uniform pore diameter in the obtained porous body. In addition, it is possible to form a second mesopore having a sufficiently uniform pore diameter different from the first mesopore, and a spherical silica-based mesopore with a bimodal pore structure formed. The body can be obtained. Further, by strictly controlling the concentrations of the surfactant, alkylamine and silica raw material in this manner, the generation and growth of uniform spheres can be realized in combination with the use of the aforementioned mixed solvent. The particle diameter of the resulting spherical silica-based mesoporous material is highly uniformly controlled.

このような界面活性剤の濃度が0.003mol/L未満の場合は、テンプレートとなるべき界面活性剤の量が不足することから良好な多孔体を得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。他方、前記界面活性剤の濃度が0.03mol/Lを超える場合は、形状が球状である多孔体を高比率で得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。   When the concentration of such a surfactant is less than 0.003 mol / L, a sufficient porous body cannot be obtained because the amount of the surfactant to be a template is insufficient. Uniformity of the particle size of the spherical silica-based mesoporous material obtained because the distribution is difficult to control becomes low. On the other hand, when the concentration of the surfactant exceeds 0.03 mol / L, a porous body having a spherical shape cannot be obtained at a high ratio, and control of the particle size and particle size distribution becomes difficult. The uniformity of the particle diameter of the obtained spherical silica mesoporous material is lowered.

また、前記シリカ原料の濃度が0.005mol/L未満の場合は、形状が球状である多孔体を高比率で得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。他方、シリカ原料の濃度が0.03mol/Lを超える場合は、テンプレートとなるべき界面活性剤の比率が不足するために良好な多孔体を得ることができず、更に粒径及び粒径分布の制御が困難となって得られる球状シリカ系メソ多孔体の粒径の均一性が低くなる。   In addition, when the concentration of the silica raw material is less than 0.005 mol / L, a porous body having a spherical shape cannot be obtained at a high ratio, and control of the particle size and particle size distribution becomes difficult. The uniformity of the particle size of the resulting spherical silica-based mesoporous material is reduced. On the other hand, when the concentration of the silica raw material exceeds 0.03 mol / L, a good porous body cannot be obtained because the ratio of the surfactant to be a template is insufficient, and the particle size and particle size distribution are further reduced. The uniformity of the particle size of the spherical silica-based mesoporous material obtained because of difficulty in control becomes low.

さらに、前記アルキルアミンの含有比率が、前記界面活性剤100質量部に対して8質量部未満の場合は、バイモダルな細孔構造が形成されない。他方、前記アルキルアミンの含有比率が、前記界面活性剤100質量部に対して15質量部を超える場合は、ミクロ孔が形成され、メソ孔領域にバイモダルな細孔構造が形成されない。   Furthermore, when the content ratio of the alkylamine is less than 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surfactant, a bimodal pore structure is not formed. On the other hand, when the content ratio of the alkylamine exceeds 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surfactant, micropores are formed, and a bimodal pore structure is not formed in the mesopore region.

また、本発明においては、前記シリカ原料、前記界面活性剤及びアルキルアミンを混合する際に、塩基性条件下で混合することが好ましい。シリカ原料は一般に塩基性条件下においても酸性条件下においても反応が生じケイ素酸化物へと変化する。しかしながら、本発明においては、シリカ原料と界面活性剤の濃度が従来技術の方法に比較してかなり低いものとなっているため、酸性条件下では反応がほとんど進行しない。したがって、本発明においては、塩基性条件下でシリカ原料を反応させることが好ましい。なお、シリカ原料は、酸性条件で反応させる場合よりも塩基性条件で反応させる場合の方がケイ素原子の反応点が増加し、耐湿性や耐熱性等の物性に優れたケイ素酸化物を得ることができるため、塩基性条件下で混合することはこの点においても有利である。   Moreover, in this invention, when mixing the said silica raw material, the said surfactant, and an alkylamine, it is preferable to mix on basic conditions. In general, a silica raw material undergoes a reaction under a basic condition or an acidic condition and changes to a silicon oxide. However, in the present invention, since the concentration of the silica raw material and the surfactant is considerably lower than that of the prior art method, the reaction hardly proceeds under acidic conditions. Therefore, in this invention, it is preferable to make a silica raw material react on basic conditions. In addition, when the silica raw material is reacted under basic conditions, the reaction point of silicon atoms is increased when the reaction is performed under basic conditions, and a silicon oxide having excellent physical properties such as moisture resistance and heat resistance is obtained. In this respect, mixing under basic conditions is also advantageous.

上記混合溶媒を塩基性にするためには、通常、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質を添加する。反応時の塩基性条件に関しては特に制限されないが、添加する塩基性物質のアルカリ当量を全シリカ原料中のケイ素原子モル数で除した値が0.1〜0.9となるようにすることが好ましく、0.2〜0.5となるようにすることがより好ましい。添加する塩基性物質のアルカリ当量を全シリカ原料中のケイ素原子モル数で除した値が0.1未満である場合は、収率が低下してしまう傾向があり、他方、0.9を超える場合は、多孔体の形成が困難となる傾向がある。   In order to make the mixed solvent basic, a basic substance such as an aqueous sodium hydroxide solution is usually added. There are no particular restrictions on the basic conditions during the reaction, but the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica raw material should be 0.1 to 0.9. Preferably, it is more preferably 0.2 to 0.5. When the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica raw material is less than 0.1, the yield tends to decrease, and on the other hand, it exceeds 0.9. In such a case, the formation of the porous body tends to be difficult.

また、第1の工程における反応条件(反応温度、反応時間等)は特に制限されず、反応温度としては、例えば−20℃〜100℃(好ましくは0℃〜80℃、より好ましくは10℃〜40℃)とすることができる。また、反応は攪拌状態で進行させることが好ましい。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。   Moreover, 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. (preferably 0 ° C. to 80 ° C., more preferably 10 ° C. to 40 ° C.). Further, the reaction is preferably allowed to proceed with stirring. Specific reaction conditions are preferably determined based on the type of silica raw material used.

すなわち、シリカ原料としてアルコキシシランを用いる場合は、例えば、以下のようにして多孔体前駆体粒子を得ることができる。先ず、水とアルコールの混合溶媒に対して、前記界面活性剤、前記アルキルアミン及び塩基性物質を添加して前記界面活性剤及び前記アルキルアミンを含有する塩基性溶液を調製し、得られた塩基性溶液にアルコキシシランを添加する。このようにして添加されたアルコキシシランは前記溶液中で加水分解(または、加水分解および縮合)するため、添加後数秒〜数十分で白色粉末が析出する。この場合において、反応温度は0℃〜80℃とすることが好ましく、10℃〜40℃とすることがより好ましい。また、溶液は攪拌することが好ましい。   That is, when using alkoxysilane as a silica raw material, for example, porous precursor particles can be obtained as follows. First, a basic solution containing the surfactant and the alkylamine is prepared by adding the surfactant, the alkylamine, and a basic substance to a mixed solvent of water and alcohol, and the obtained base An alkoxysilane is added to the aqueous solution. Since the alkoxysilane added in this manner is hydrolyzed (or hydrolyzed and condensed) in the solution, a white powder is deposited several seconds to several tens of minutes after the addition. In this case, the reaction temperature is preferably 0 ° C to 80 ° C, more preferably 10 ° C to 40 ° C. The solution is preferably stirred.

また、このようにして沈殿物が析出した後においては、0℃〜80℃(好ましくは10℃〜40℃)で1時間〜10日、前記溶液をさらに攪拌してシリカ原料の反応を進行させる。そして、攪拌終了後、必要に応じて室温で一晩放置して系を安定化させ、得られた沈殿物を必要に応じてろ過および洗浄することによって本発明にかかる多孔体前駆体粒子が得られる。   Moreover, after depositing in this manner, the solution is further stirred at 0 ° C. to 80 ° C. (preferably 10 ° C. to 40 ° C.) for 1 hour to 10 days to advance the reaction of the silica raw material. . Then, after completion of stirring, the system is stabilized by allowing it to stand overnight at room temperature as necessary, and the resulting precipitate is filtered and washed as necessary to obtain the porous precursor particles according to the present invention. It is done.

また、シリカ原料として、アルコキシシラン以外のシリカ原料(ケイ酸ナトリウム、層状シリケートまたはシリカ)を用いる場合は、先ず、シリカ原料を、前記界面活性剤と前記アルキルアミンとを含有する水とアルコールの混合溶媒に添加し、シリカ原料中のケイ素原子と等モル程度になるように、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質をさらに添加して均一な溶液を調製した後、希薄酸溶液をシリカ原料中のケイ素原子に対して1/2〜3/4倍モル添加するという方法により本発明にかかる多孔体前駆体粒子を作製することができる。前記塩基性物質は、シリカ原料中に既に形成されているSi−(O−Si)4結合の一部を切断する目的のために過剰分必要となるが、その過剰分を酸により中和する必要がある。このような酸としては、塩酸、硫酸等の無機酸、酢酸等の有機酸のいずれを用いてもよい。 Moreover, when using silica raw materials (sodium silicate, layered silicate or silica) other than alkoxysilane as silica raw materials, first, the silica raw material is a mixture of water and alcohol containing the surfactant and the alkylamine. After adding a basic substance such as an aqueous solution of sodium hydroxide to prepare a uniform solution so as to be equimolar to the silicon atoms in the silica raw material, the diluted acid solution is added to the solvent. The porous precursor particles according to the present invention can be produced by a method of adding ½ to ¾ times moles of silicon atoms. The basic substance requires an excessive amount for the purpose of breaking a part of the Si— (O—Si) 4 bond already formed in the silica raw material, and the excess is neutralized with an acid. There is a need. As such an acid, any of inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as acetic acid may be used.

(第2の工程)
第2の工程においては、上記第1の工程で得られた多孔体前駆体粒子に含まれる前記界面活性剤及び前記アルキルアミンを除去し、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を得る。
(Second step)
In the second step, the surfactant and the alkylamine contained in the porous precursor particles obtained in the first step are removed, and a spherical silica mesoporous material having a bimodal pore structure is obtained. obtain.

このように界面活性剤やアルキルアミンを除去する方法としては、例えば、焼成による方法、有機溶媒で処理する方法、イオン交換法等を挙げることができる。このような焼成による方法においては、多孔体前駆体粒子を300〜1000℃、好ましくは400〜700℃で加熱することが好ましい。また、このような焼成の際の加熱時間は30分程度でもよいが、完全に界面活性剤とアルキルアミンとを除去するという観点から1時間以上とすることが好ましい。また、このような焼成は、空気中で行うことが可能であるが、多量の燃焼ガスが発生するため、窒素等の不活性ガスを導入して行ってもよい。また、前記有機溶媒で処理する方法を採用する場合は、用いた界面活性剤に対する溶解度が高い良溶媒中に多孔体前駆体粒子を浸漬して界面活性剤を抽出する方法を採用することができる。更に、前記イオン交換法を採用する場合においては、前記多孔体前駆体粒子を酸性溶液(少量の塩酸を含むエタノール等)に浸漬し、例えば50〜70℃で加熱しながら攪拌を行う方法を採用することができる。これにより、前記多孔体前駆体粒子の孔中に存在する界面活性剤及びアルキルアミン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。   As a method for removing the surfactant and alkylamine in this way, for example, a method by firing, a method for treating with an organic solvent, an ion exchange method and the like can be mentioned. In such a firing method, the porous precursor particles are preferably heated at 300 to 1000 ° C, preferably 400 to 700 ° C. Moreover, although the heating time in such a baking may be about 30 minutes, it is preferable to set it as 1 hour or more from a viewpoint of removing surfactant and an alkylamine completely. Moreover, although such baking can be performed in the air, since a large amount of combustion gas is generated, it may be performed by introducing an inert gas such as nitrogen. Moreover, when employ | adopting the method of processing with the said organic solvent, the method of immersing a porous precursor particle | grain in the good solvent with the high solubility with respect to the used surfactant can be employ | adopted. . Furthermore, when adopting the ion exchange method, a method is adopted in which the porous body precursor particles are immersed in an acidic solution (such as ethanol containing a small amount of hydrochloric acid) and stirred, for example, while heating at 50 to 70 ° C. can do. Thereby, the surfactant and alkylamine present in the pores of the porous precursor particles are 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.

このような本発明の製造方法によれば、得られる球状シリカ系メソ多孔体にバイモダルな細孔構造が形成することが可能となり、後述する本発明のバイモダルな細孔構造が形成された球状シリカ系メソ多孔体を得ることが可能となる。以下、このような本発明のバイモダルな細孔構造が形成された球状シリカ系メソ多孔体の製造方法を採用することにより得ることが可能な本発明のバイモダルな細孔構造が形成された球状シリカ系メソ多孔体について説明する。   According to such a production method of the present invention, a bimodal pore structure can be formed in the obtained spherical silica-based mesoporous material, and the spherical silica having the bimodal pore structure of the present invention described later is formed. A system mesoporous material can be obtained. Hereinafter, the spherical silica having the bimodal pore structure of the present invention that can be obtained by adopting the method for producing the spherical silica-based mesoporous material having the bimodal pore structure of the present invention. The system mesoporous material will be described.

本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線のうちの吸着曲線において、相対圧(P/P)が0.9以下の範囲の前記吸着曲線上の最大変曲点における窒素の吸着量と、相対圧(P/P)が0.9のときの窒素の吸着量との差が、液体窒素換算で0.1ml/g以上であることを特徴とするものである。 The spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure according to the present invention has a relative pressure (P / P 0 ) in the range of 0.9 or less in the adsorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm at liquid nitrogen temperature. The difference between the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point on the adsorption curve and the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure (P / P 0 ) is 0.9 is 0.1 ml / g in terms of liquid nitrogen. It is the above, It is characterized by the above.

本発明にいう「メソ多孔体」とは、細孔のサイズがメソ孔である多孔体をいう。また、本発明にいう「メソ孔」とは、中心細孔直径が1〜50nmのものをいい、好ましくは中心細孔直径が2〜20nmのものである。中心細孔直径が前記下限未満の場合は、細孔内に導入可能な物質が限定され、且つ、それらの放出が困難になる。他方、中心細孔直径が前記上限を超える場合は、細孔内に物質を導入した際に、導入された物質の安定性が低くなる。なお、中心細孔直径とは、細孔径分布曲線の最大ピークにおける細孔直径を意味する。さらに、本発明にいう「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 “mesoporous material” referred to in the present invention refers to a porous material whose pore size is mesopores. The “mesopores” referred to in the present invention means those having a central pore diameter of 1 to 50 nm, preferably those having a central pore diameter of 2 to 20 nm. When the central pore diameter is less than the lower limit, substances that can be introduced into the pores are limited, and their release becomes difficult. On the other hand, when the central pore diameter exceeds the upper limit, when the substance is introduced into the pores, the stability of the introduced substance is lowered. The central pore diameter means the pore diameter at the maximum peak of the pore diameter distribution curve. Furthermore, the “spherical shape” referred to 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.

また、本発明において、窒素の吸脱着等温線は以下のようにして求める。すなわち、球状シリカ系メソ多孔体粒子を容器に入れて、液体窒素温度(−196℃)に冷却した後、前記容器内に窒素ガスを導入し、定容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することにより求める。なお、このような窒素の吸脱着等温線は、ユアサアイオニクス社製の商品名「Autosorb−1」を用いて測定することができる。また、本発明において、細孔分布曲線とは、前記吸脱着等温線のうちの脱離曲線をBJH法により解析して得られる曲線であって、メソ多孔体の細孔容積(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をいう。   In the present invention, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen is determined as follows. That is, after putting spherical silica-based mesoporous particles into a container and cooling to liquid nitrogen temperature (−196 ° C.), nitrogen gas is introduced into the container, and its adsorption amount is determined by a constant volume method, The pressure of nitrogen gas to be introduced is gradually increased, and the amount of nitrogen gas adsorbed with respect to each equilibrium pressure is plotted. Such nitrogen adsorption / desorption isotherm can be measured using a trade name “Autosorb-1” manufactured by Yuasa Ionics. In the present invention, the pore distribution curve is a curve obtained by analyzing the desorption curve of the adsorption / desorption isotherm by the BJH method, and the pore volume (V) of the mesoporous material is reduced. A curve obtained by plotting the value (dV / dD) differentiated by the pore diameter (D) against the pore diameter (D).

また、本発明にいう「最大変曲点」とは、液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線のうちの吸着曲線上の相対圧(P/P)が0.9以下の範囲にある点であって且つ第一のメソ細孔による吸着が終了した点をいう。なお、メソ孔に由来する変曲点は、通常は、前記吸着曲線上の相対圧(P/P)が0.1〜0.4の範囲に存在し、ミクロ孔に由来する変曲点は、相対圧(P/P)が0.05以下の範囲に存在する。また、前記相対圧を示すP/Pにおいて、Pは吸着平衡状態であるときの吸着平衡圧を示し、Pは吸着温度における飽和蒸気圧を示す。 The “maximum inflection point” in the present invention is a point where the relative pressure (P / P 0 ) on the adsorption curve in the adsorption and desorption isotherm of nitrogen at the liquid nitrogen temperature is in the range of 0.9 or less. The point at which the adsorption by the first mesopores is completed. The inflection point derived from the mesopore is usually present in the range of 0.1 to 0.4 relative pressure (P / P 0 ) on the adsorption curve, and the inflection point derived from the micropore. The relative pressure (P / P 0 ) is in the range of 0.05 or less. In P / P 0 indicating the relative pressure, P indicates the adsorption equilibrium pressure when in the adsorption equilibrium state, and P 0 indicates the saturated vapor pressure at the adsorption temperature.

また、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線のうちの吸着曲線において、前記最大変曲点における窒素の吸着量と、相対圧(P/P)が0.9のときの窒素の吸着量との差が、液体窒素換算で0.1ml/g以上(より好ましくは0.12〜0.3ml/gの範囲)となる。このような窒素の吸着量の差が前記下限未満となるメソ多孔体は、均一な細孔径を有する1種類の細孔が形成されたものであって、バイモダルな細孔構造が形成されたものではない。そのため、前記窒素の吸着量の差が前記下限未満となる球状シリカ系メソ多孔体においては、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に吸着させることが困難となる。 Further, the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention has a nitrogen adsorption amount at the maximum inflection point in the adsorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm at a liquid nitrogen temperature, and a relative The difference from the adsorption amount of nitrogen when the pressure (P / P 0 ) is 0.9 is 0.1 ml / g or more (more preferably in the range of 0.12 to 0.3 ml / g) in terms of liquid nitrogen. Become. Such a mesoporous material in which the difference in the amount of adsorption of nitrogen is less than the lower limit is one in which one kind of pores having a uniform pore diameter is formed and a bimodal pore structure is formed. is not. Therefore, in the spherical silica mesoporous material in which the difference in the amount of nitrogen adsorbed is less than the lower limit, it is difficult to adsorb two types of substances having different sizes into the pores.

ここで、本発明にいうバイモダルな細孔構造とは、液体窒素温度における窒素吸脱着等温線の脱離曲線をBJH法により解析して得られる細孔分布曲線において、2つのピークを有する細孔構造をいう。そのため、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体には、細孔分布曲線上の2つのピークにそれぞれ対応した2種類の細孔(第一の細孔及び第二の細孔)が形成されていることとなる。そして、本発明の球状シリカ系メソ多孔体においては、前記細孔分布曲線上の2つのピークに関して、細孔径が10Å以上30Å以下の範囲(より好ましくは15Å〜25Åの範囲)に第一のピークが存在し、且つ、細孔径が30Å超の範囲(より好ましくは30Å〜50Åの範囲)に第二のピークが存在することが好ましい。このような第一のピークが存在する細孔径が前記下限未満では、導入可能な物質が限定され、且つ、それらの放出が困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、第二の細孔に細孔径が近くなるため、第一の細孔と第二の細孔とにそれぞれ別々の物質を導入することが困難になる傾向にある。また、第二のピークが存在する細孔径が前記下限未満では、第一の細孔に細孔径が近くなるため、第一の細孔と第二の細孔とにそれぞれ別々の物質を導入することが困難になる傾向にある。なお、ここにいう「細孔分布曲線上のピーク」とは、明確な凸型の曲線であって、半値巾が2Å以上10Å以下のものをいう。   Here, the bimodal pore structure referred to in the present invention is a pore having two peaks in a pore distribution curve obtained by analyzing a desorption curve of a nitrogen adsorption / desorption isotherm at a liquid nitrogen temperature by the BJH method. Refers to the structure. Therefore, the spherical silica mesoporous material having a bimodal pore structure has two types of pores (first pore and second pore) corresponding to two peaks on the pore distribution curve, respectively. It will be formed. In the spherical silica-based mesoporous material of the present invention, the first peak in the range of the pore diameter of 10 to 30 mm (more preferably in the range of 15 to 25 mm) with respect to the two peaks on the pore distribution curve. In addition, it is preferable that the second peak is present in a range where the pore diameter exceeds 30 mm (more preferably in the range of 30 mm to 50 mm). If the pore diameter in which such a first peak exists is less than the lower limit, substances that can be introduced are limited, and their release tends to be difficult. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the second peak Since the pore diameter is close to the pores, it tends to be difficult to introduce different substances into the first pore and the second pore, respectively. In addition, if the pore diameter in which the second peak exists is less than the lower limit, the pore diameter is close to the first pore, so that different substances are introduced into the first pore and the second pore, respectively. Tend to be difficult. The “peak on the pore distribution curve” here is a clear convex curve having a half-value width of 2 to 10 cm.

また、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体においては、細孔径分布曲線における第一のピークの細孔径の±30%の範囲にある細孔の細孔容積と第二のピークの細孔径の±30%の範囲の細孔容積との総量が、全細孔容積に対して50%以上となることが好ましい。このような条件を満たす場合には、第一のメソ細孔と第二のメソ細孔とが十分に均一な細孔径を有するものとなる。また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体の比表面積については特に制限はないが、700m2/g以上であることが好ましい。比表面積は、前記吸脱着等温線の吸着曲線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。 In the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention, the pore volume of the pore in the range of ± 30% of the pore diameter of the first peak in the pore diameter distribution curve and the second It is preferable that the total amount with the pore volume in the range of ± 30% of the peak pore diameter is 50% or more with respect to the total pore volume. When such a condition is satisfied, the first mesopore and the second mesopore have sufficiently uniform pore diameters. The specific surface area of the spherical silica mesoporous material of the present invention is not particularly limited, but is preferably 700 m 2 / g or more. The specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from the adsorption curve of the adsorption / desorption isotherm using a BET isotherm adsorption equation.

また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体としては、平均粒径が0.01〜3μm(より好ましくは0.05〜1μm)であることが好ましい。前記平均粒径が前記下限未満では、1次粒子が凝集して巨大粒子となり、溶液中で沈降してしまう傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粒子自体の重みで溶液中において粒子が沈降してしまう傾向にある。また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体としては、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ものが好ましい。このような条件を満たす球状シリカ系メソ多孔体は極めて均一な粒径を有するものとなる。なお、このような平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を行い、任意の100個の粒子の粒径分布をとることにより求めることができる。   The spherical silica mesoporous material of the present invention preferably has an average particle size of 0.01 to 3 μm (more preferably 0.05 to 1 μm). When the average particle size is less than the lower limit, primary particles tend to aggregate into giant particles and tend to settle in the solution. On the other hand, when the upper limit is exceeded, particles in the solution are weighted by the particles themselves. It tends to sink. In addition, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention preferably has a particle size of 90% by weight or more (preferably 95% by weight or more) of all particles within a range of ± 10% of the average particle size. A spherical silica-based mesoporous material that satisfies such conditions has a very uniform particle size. In addition, such an average particle diameter can be calculated | required by observing with a scanning electron microscope (SEM), and taking the particle size distribution of arbitrary 100 particles.

さらに、本発明の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 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。   Further, the pores of the spherical silica-based mesoporous material of the present invention are formed not only on the surface of the porous material but also on the 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, 1324, 1995). Further, the porous body having a cubic pore arrangement structure means that the arrangement of pores is a cubic structure (JCVartuli, et al., Chem. Mater., 6, 2317, 1994; Q. Huo, et al., Nature, 368, 317, 1994). Further, the porous body having a disordered pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is irregular (PTTanev, et al., Science, 267,865, 1995; SABagshaw, et al. Science, 269, 1242, 1995; R. Ryoo, et al., J. Phys. Chem., 100, 17718, 1996). The cubic structure is preferably Pm-3n, Im-3m or Fm-3m symmetric. The symmetry is determined based on a space group notation.

また、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、前記界面活性剤と前記アルキルアミンとを鋳型として前記シリカ源を原料として作製されるものであり、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。このような有機基としては、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、ベンゼン、シクロアルカン等の炭化水素から2以上の水素がとれて生じる2価以上の有機基が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、有機基は、アミド基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、スルフォン基、カルボキシル基、エーテル基、アシル基、ビニル基等を有するものであってもよい。   In addition, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention is produced using the surfactant and the alkylamine as a template and the silica source as a raw material, and a skeleton in which silicon atoms are bonded through oxygen atoms It is based on Si—O— and has a highly crosslinked network structure. Such a spherical silica-based mesoporous material only needs to have silicon atoms and oxygen atoms as main components, and at least some of the silicon atoms form carbon-silicon bonds at two or more organic groups. It may be a thing. Examples of such an organic group include, but are not limited to, divalent or higher organic groups generated by removing two or more hydrogens from hydrocarbons such as alkanes, alkenes, alkynes, benzenes, and cycloalkanes. Instead, the organic group may have an amide group, amino group, imino group, mercapto group, sulfone group, carboxyl group, ether group, acyl group, vinyl group or the like.

また、本発明の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などが好ましい。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, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention may be used as a powder, but may be molded and used as necessary. Any molding means may be used, but extrusion molding, tablet molding, rolling granulation, compression molding, CIP and the like are preferable. The shape can be determined according to the place of use and method, and examples thereof include a columnar shape, a crushed shape, a spherical shape, a honeycomb shape, an uneven shape, and a corrugated plate shape.

さらに、本発明の球状シリカ系メソ多孔体は、十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは異なる大きさの十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔とを備えるバイモダルな細孔構造を有するものであるため、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に吸着させることが可能である。そして、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体においては、異なるサイズの2種類の物質を第一のメソ細孔と第二のメソ細孔とにそれぞれ分けて吸着させることも可能であるため、例えば、異なるサイズの2種類の薬物を単一の粒子中に十分な濃度で吸着させることが可能となる。そのため、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、2種のドラックに対するデリバリーシステム(担体)等の用途に好適に応用できる。   Further, the spherical silica-based mesoporous material of the present invention has a first mesopore having a sufficiently uniform pore diameter and a first mesopore having a sufficiently uniform pore diameter different from the first mesopore. Since it has a bimodal pore structure including two mesopores, it is possible to adsorb two types of substances having different sizes into the pores. In the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention, two kinds of substances having different sizes are adsorbed separately into the first mesopore and the second mesopore, respectively. Therefore, for example, two kinds of drugs having different sizes can be adsorbed at a sufficient concentration in a single particle. Therefore, the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention can be suitably applied to uses such as a delivery system (carrier) for two types of drugs.

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)
先ず、水397.7g及びメタノール400gからなる混合溶媒に、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(界面活性剤)3.52gと、テトラデシルアミン0.352gと、1規定の水酸化ナトリウム2.28mlとを添加し、塩基性溶液を得た。次に、前記塩基性溶液にテトラメトキシシラン(シリカ原料)1.32gを添加し、得られた反応溶液中に前記シリカ原料を完全に溶解させたところ、約115秒後に白色粉末が析出してきた。次いで、前記反応溶液を室温で8時間攪拌した後、一晩(15時間)放置した。その後、前記反応溶液に対して、ろ過・洗浄を3回繰り返して白色粉末を得た。そして、得られた白色粉末を熱風乾燥機で3日間乾燥した後、550℃の温度条件で焼成することにより有機成分を除去し、球状シリカ系メソ多孔体を得た。
Example 1
First, 3.52 g of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant), 0.352 g of tetradecylamine, and 2.28 ml of 1N sodium hydroxide are added to a mixed solvent composed of 397.7 g of water and 400 g of methanol. To obtain a basic solution. Next, 1.32 g of tetramethoxysilane (silica raw material) was added to the basic solution, and the silica raw material was completely dissolved in the obtained reaction solution. As a result, a white powder was precipitated after about 115 seconds. . Next, the reaction solution was stirred at room temperature for 8 hours and then left overnight (15 hours). Thereafter, the reaction solution was filtered and washed three times to obtain a white powder. And after drying the obtained white powder for 3 days with a hot air dryer, the organic component was removed by baking on the temperature conditions of 550 degreeC, and the spherical silica type mesoporous material was obtained.

実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体の走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を行った。得られたSEM写真を図1に示す。図1に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体は、いずれも球状粒子であることが確認された。また、任意の100個の粒子の粒径分布は0.2〜0.38μmであった。また、平均粒径は0.28μmであり、平均粒径の±10%の範囲内の粒径を有する粒子の割合は全粒子の90重量%以上であった。   The spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM). The obtained SEM photograph is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 1, it was confirmed that all of the spherical silica-based mesoporous materials obtained in Example 1 were spherical particles. Further, the particle size distribution of 100 arbitrary particles was 0.2 to 0.38 μm. The average particle size was 0.28 μm, and the proportion of particles having a particle size in the range of ± 10% of the average particle size was 90% by weight or more of all particles.

次に、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体のX線回折パターンを図2に示す。図2に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、2θ=2.5°近辺にメソ細孔の規則性に基づくピークがあることから、得られた多孔体がメソ多孔体であることが確認され、更には、この多孔体が規則性の高いハニカム多孔体であることが分かった。   Next, the X-ray diffraction pattern of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1 is shown in FIG. As apparent from the results shown in FIG. 2, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, there is a peak based on the regularity of mesopores in the vicinity of 2θ = 2.5 °. It was confirmed that the obtained porous body was a mesoporous body, and further, this porous body was found to be a honeycomb porous body with high regularity.

実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体の液体窒素温度における窒素ガスの吸脱着等温線を図3に示す。図3示す窒素吸脱着等温線からも明らかなように、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.2〜0.3の範囲において、メソ細孔(第一のメソ細孔)に基づく窒素吸着量の増加が観測され、最大変曲点はP/Pが0.3の位置にあることが分かった。また、前記窒素吸脱着等温線の吸着曲線において最大変曲点からP/Pが0.9となるまでの間で窒素の吸着量が増加しており、更に、脱離曲線においてP/Pが0.5の近辺で吸着量の急激な低下が見られることから、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ細孔とともに、第一のメソ細孔よりも大きな細孔径のメソ細孔(第二のメソ細孔)が形成されていることが分かった。更に、図3に示す窒素吸脱着等温線から、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、最大変曲点における窒素の吸着量は液体窒素換算で0.71ml/gであり、相対圧が0.9のときの窒素の吸着量が液体窒素換算で0.96ml/gであることから、最大変曲点における窒素の吸着量と相対圧が0.9のときの窒素の吸着量との差が0.1ml/g以上であることが確認され、メソ孔領域にバイモダルな細孔構造が形成されていることが分かった。 The adsorption / desorption isotherm of nitrogen gas at the liquid nitrogen temperature of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1 is shown in FIG. As is clear from the nitrogen adsorption / desorption isotherm shown in FIG. 3, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, the relative pressure (P / P 0 ) of the adsorption curve is 0.2 to 0.3. In this range, an increase in the amount of nitrogen adsorbed based on mesopores (first mesopores) was observed, and the maximum inflection point was found to be at a position where P / P 0 was 0.3. In the adsorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm, the adsorption amount of nitrogen increases from the maximum inflection point until P / P 0 becomes 0.9. Further, in the desorption curve, P / P In the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, the first mesopores are used together with the first mesopores because a sharp decrease in the amount of adsorption is observed around 0 of 0.5. It was found that mesopores having a larger pore diameter (second mesopores) were formed. Further, from the nitrogen adsorption / desorption isotherm shown in FIG. 3, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point is 0.71 ml / g in terms of liquid nitrogen. Since the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure is 0.9 is 0.96 ml / g in terms of liquid nitrogen, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point and the nitrogen adsorption when the relative pressure is 0.9 It was confirmed that the difference from the adsorption amount was 0.1 ml / g or more, and it was found that a bimodal pore structure was formed in the mesopore region.

次に、前記窒素吸脱着等温線の脱離曲線をBJH法により解析して細孔分布曲線を求めた。得られた細孔分布曲線を図4に示す。図4に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては2つのピークが確認され、第一のピークが細孔径25Å(2.5nm)の付近にあり、第二のピークが細孔径40Å(4.0nm)の付近にあることが分かった。このような結果から、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、バイモダルな細孔構造が形成されていることが確認された。また、このような細孔分布曲線から、実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ孔が十分に均一な細孔径を有するものであること、並びに、第二のメソ孔が第一のメソ孔よりも大きく十分に均一な細孔径を有するものであることが分かった。   Next, the desorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm was analyzed by the BJH method to obtain a pore distribution curve. The obtained pore distribution curve is shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 4, two peaks were confirmed in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, and the first peak was around a pore diameter of 25 mm (2.5 nm). And the second peak was found to be in the vicinity of a pore diameter of 40 mm (4.0 nm). From these results, it was confirmed that a bimodal pore structure was formed in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. Further, from such a pore distribution curve, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1, the first mesopores have a sufficiently uniform pore diameter, and the second These mesopores were larger than the first mesopores and had a sufficiently uniform pore diameter.

(実施例2)
テトラデシルアミンの含有量を0.352gから0.317gに変更した以外は実施例1と同様にして球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 2)
A spherical silica mesoporous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of tetradecylamine was changed from 0.352 g to 0.317 g.

実施例2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2に示す。図2に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、2θ=2.5°近辺にメソ細孔の規則性に基づくピークがあることから、得られた多孔体がメソ多孔体であることが確認されるとともに、この多孔体が規則性の高いハニカム多孔体であることが分かった。   The X-ray diffraction pattern of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2 is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 2, the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2 has a peak based on the regularity of mesopores in the vicinity of 2θ = 2.5 °. It was confirmed that the obtained porous body was a mesoporous body, and this porous body was found to be a highly ordered honeycomb porous body.

また、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体の液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線を図3に示す。図3に示す結果から、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.2〜0.3の範囲において、メソ細孔(第一のメソ孔)に基づく窒素吸着量の増加が観測され、最大変曲点がP/Pが0.3の位置にあることが分かった。また、前記吸脱着等温線の吸着曲線において最大変曲点からP/Pが0.9となるまでの間で窒素の吸着量が増加しており、更に、脱離曲線においてP/Pが0.5の近辺で吸着量の急激な低下が見られることから、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ孔とともに、第一のメソ孔よりも大きな細孔径のメソ細孔(第二のメソ孔)が形成されていることが分かった。更に、図3に示す窒素吸脱着等温線から、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、最大変曲点における窒素の吸着量は液体窒素換算で0.73ml/gであり、相対圧が0.9のときの窒素の吸着量が液体窒素換算で0.92ml/gであることから、最大変曲点における窒素の吸着量と相対圧が0.9のときの窒素の吸着量との差が0.1ml/g以上であることが確認され、メソ孔領域にバイモダルな細孔構造が形成されていることが分かった。 Moreover, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen at the liquid nitrogen temperature of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2 is shown in FIG. From the results shown in FIG. 3, the range of relative pressure of the adsorption curve (P / P 0) is 0.2 to 0.3, an increase in the nitrogen adsorption amount based on the mesopores (first mesopores) are observed The maximum inflection point was found to be at a position where P / P 0 was 0.3. In the adsorption curve of the adsorption / desorption isotherm, the adsorption amount of nitrogen increases from the maximum inflection point until P / P 0 becomes 0.9, and further, P / P 0 in the desorption curve. In the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2 is larger than the first mesopores together with the first mesopores. It was found that mesopores having the pore diameter (second mesopores) were formed. Further, from the nitrogen adsorption / desorption isotherm shown in FIG. 3, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point is 0.73 ml / g in terms of liquid nitrogen. Since the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure is 0.9 is 0.92 ml / g in terms of liquid nitrogen, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point and the nitrogen adsorption when the relative pressure is 0.9 It was confirmed that the difference from the adsorption amount was 0.1 ml / g or more, and it was found that a bimodal pore structure was formed in the mesopore region.

次に、前記窒素吸脱着等温線の脱離曲線をBJH法により解析して求めた細孔分布曲線を図4に示す。図4に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては2つのピークが確認され、第一のピークが細孔径25Å(2.5nm)の付近にあり、第二のピークが細孔径37Å(3.7nm)の付近にあることが分かった。このような結果から、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、バイモダルな細孔構造が形成されていることが確認された。また、このような細孔分布曲線から、実施例2で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ孔が十分に均一な細孔径を有するものであること、並びに、第二のメソ孔が第一のメソ孔よりも大きく十分に均一な細孔径を有するものであることが分かった。   Next, FIG. 4 shows a pore distribution curve obtained by analyzing the desorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm by the BJH method. As is clear from the results shown in FIG. 4, two peaks were confirmed in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2, and the first peak was around a pore diameter of 25 mm (2.5 nm). And the second peak was found to be in the vicinity of a pore diameter of 37 mm (3.7 nm). From these results, it was confirmed that a bimodal pore structure was formed in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2. Further, from such a pore distribution curve, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 2, the first mesopores have a sufficiently uniform pore diameter, and the second These mesopores were larger than the first mesopores and had a sufficiently uniform pore diameter.

(実施例3)
テトラデシルアミンの含有量を0.352gから0.282gに変更した以外は実施例1と同様にして球状シリカ系メソ多孔体を得た。
(Example 3)
A spherical silica mesoporous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of tetradecylamine was changed from 0.352 g to 0.282 g.

実施例3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2に示す。図2に示す結果からも明らかなように、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、2θ=2.5°近辺にメソ細孔の規則性に基づくピークがあることから、得られた多孔体がメソ多孔体であることが確認されるとともに、この多孔体が規則性の高いハニカム多孔体であることが分かった。   The X-ray diffraction pattern of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3 is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 2, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3, there is a peak based on the regularity of mesopores in the vicinity of 2θ = 2.5 °. It was confirmed that the obtained porous body was a mesoporous body, and this porous body was found to be a highly ordered honeycomb porous body.

また、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体の液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線を図3に示す。図3に示す結果から、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.2〜0.31の範囲において、メソ細孔(第一のメソ孔)に基づく窒素吸着量の増加が観測され、最大変曲点がP/Pが0.31の位置にあることが分かった。また、前記吸脱着等温線の吸着曲線において最大変曲点からP/Pが0.9となるまでの間で窒素の吸着量が増加しており、更に、脱離曲線においてP/Pが0.5の近辺で吸着量の急激な低下が見られることから、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ孔とともに、第一のメソ孔よりも大きな細孔径のメソ細孔(第二のメソ孔)が形成されていることが分かった。更に、図3に示す窒素吸脱着等温線から、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、最大変曲点における窒素の吸着量は液体窒素換算で0.79ml/gであり、相対圧が0.9のときの窒素の吸着量が液体窒素換算で0.95ml/gであることから、最大変曲点における窒素の吸着量と相対圧が0.9のときの窒素の吸着量との差が0.1ml/g以上であることが確認され、メソ孔領域にバイモダルな細孔構造が形成されていることが分かった。 Moreover, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen at the liquid nitrogen temperature of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3 is shown in FIG. From the results shown in FIG. 3, an increase in the amount of nitrogen adsorbed based on mesopores (first mesopores) is observed when the relative pressure (P / P 0 ) of the adsorption curve is in the range of 0.2 to 0.31. The maximum inflection point was found to be at a position where P / P 0 was 0.31. In the adsorption curve of the adsorption / desorption isotherm, the adsorption amount of nitrogen increases from the maximum inflection point until P / P 0 becomes 0.9, and further, P / P 0 in the desorption curve. In the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3 is larger than the first mesopores together with the first mesopores. It was found that mesopores having the pore diameter (second mesopores) were formed. Further, from the nitrogen adsorption / desorption isotherm shown in FIG. 3, in the spherical silica mesoporous material obtained in Example 3, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point is 0.79 ml / g in terms of liquid nitrogen. Since the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure is 0.9 is 0.95 ml / g in terms of liquid nitrogen, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point and the nitrogen adsorption when the relative pressure is 0.9 It was confirmed that the difference from the adsorption amount was 0.1 ml / g or more, and it was found that a bimodal pore structure was formed in the mesopore region.

次に、前記窒素吸脱着等温線の脱離曲線をBJH法により解析して求めた細孔分布曲線を図4に示す。図4に示す結果からも明らかなように、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては2つのピークが確認され、第一のピークが細孔径25Å(2.5nm)の付近にあり、第二のピークが細孔径36.5Å(3.65nm)の付近にあることが分かった。このような結果から、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、バイモダルな細孔構造が形成されていることが確認された。また、このような細孔分布曲線から、実施例3で得られた球状シリカ系メソ多孔体においては、第一のメソ孔が十分に均一な細孔径を有するものであること、並びに、第二のメソ孔が第一のメソ孔よりも大きく十分に均一な細孔径を有するものであることが分かった。   Next, FIG. 4 shows a pore distribution curve obtained by analyzing the desorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm by the BJH method. As is clear from the results shown in FIG. 4, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3, two peaks were confirmed, and the first peak was in the vicinity of a pore diameter of 25 mm (2.5 nm). The second peak was found to be in the vicinity of a pore diameter of 36.5 mm (3.65 nm). From these results, it was confirmed that a bimodal pore structure was formed in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3. Further, from such a pore distribution curve, in the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 3, the first mesopores have a sufficiently uniform pore diameter, and the second These mesopores were larger than the first mesopores and had a sufficiently uniform pore diameter.

(比較例1)
テトラデシルアミンの含有量を0.352gから0.176gに変更した以外は実施例1と同様にして比較のための多孔体を得た。
(Comparative Example 1)
A porous body for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of tetradecylamine was changed from 0.352 g to 0.176 g.

また、比較例1で得られた多孔体の液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線を図3に示す。図3に示す結果から、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.12〜0.26の範囲において、メソ細孔に基づく窒素吸着量の増加が観測され、最大変曲点がP/Pが0.26の位置にあることが分かった。また、比較例1で得られた多孔体においては、最大変曲点における窒素の吸着量は液体窒素換算で0.71ml/gであり、相対圧が0.9のときの窒素の吸着量が液体窒素換算で0.80ml/gであることから、最大変曲点における窒素の吸着量と相対圧が0.9のときの窒素の吸着量との差が0.1ml/g未満であることが分かった。このように最大変曲点からP/P0が0.9までの間に窒素の吸着量はほとんど増加していないことから、比較例1で得られた多孔体には、第一のメソ細孔以外には大きな細孔が生成されていないことが分かった。また、前記窒素吸脱着等温線の脱離曲線をBJH法により解析して細孔分布曲線を求めたところ、その曲線にピークは1つしか確認されず、得られた多孔体にはバイモダルな細孔構造が形成されていないことが分かった。なお、得られた多孔体の中心細孔直径は2.2nmであった。 Moreover, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen at the liquid nitrogen temperature of the porous body obtained in Comparative Example 1 is shown in FIG. From the results shown in FIG. 3, an increase in the amount of adsorbed nitrogen based on mesopores is observed when the relative pressure (P / P 0 ) of the adsorption curve is 0.12 to 0.26, and the maximum inflection point is P It was found that / P 0 is at the position of 0.26. Further, in the porous body obtained in Comparative Example 1, the adsorption amount of nitrogen at the maximum inflection point is 0.71 ml / g in terms of liquid nitrogen, and the adsorption amount of nitrogen when the relative pressure is 0.9. Since it is 0.80 ml / g in terms of liquid nitrogen, the difference between the amount of nitrogen adsorbed at the maximum inflection point and the amount of nitrogen adsorbed when the relative pressure is 0.9 is less than 0.1 ml / g. I understood. Thus, since the adsorption amount of nitrogen hardly increases between the maximum inflection point and P / P0 of 0.9, the porous material obtained in Comparative Example 1 contains the first mesopores. It was found that no other large pores were generated. Further, when the desorption curve of the nitrogen adsorption / desorption isotherm was analyzed by the BJH method to obtain a pore distribution curve, only one peak was confirmed in the curve, and the obtained porous body had a bimodal fine line. It was found that no pore structure was formed. In addition, the center pore diameter of the obtained porous body was 2.2 nm.

(比較例2)
テトラデシルアミンの含有量を0.352gから0.704gに変更した以外は実施例1と同様にして比較のための多孔体を得た。
(Comparative Example 2)
A porous body for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content of tetradecylamine was changed from 0.352 g to 0.704 g.

比較例2で得られた多孔体のX線回折パターンを図2に示す。図2に示す結果からも明らかなように、比較例2で得られた多孔体においては、メソ細孔の規則性に基づくピークは観察されなかった。また、比較例2で得られた多孔体の液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線を図3に示す。図3に示す結果からも明らかなように、比較例2で得られた多孔体においては、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.05以下の範囲において、ミクロ孔に基づく窒素の吸着量の増加が観測されたものの、均一なメソ孔に由来する窒素の吸着量の増加は確認されなかった。このような結果から、比較例2で得られた多孔体は、均一なメソ細孔が形成されておらず、メソ多孔体ではないことが分かった。 The X-ray diffraction pattern of the porous body obtained in Comparative Example 2 is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 2, in the porous body obtained in Comparative Example 2, no peak based on the regularity of mesopores was observed. Moreover, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen at the liquid nitrogen temperature of the porous body obtained in Comparative Example 2 is shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 3, in the porous body obtained in Comparative Example 2, the relative pressure (P / P 0 ) of the adsorption curve is 0.05 or less, and the nitrogen content based on the micropores is reduced. Although an increase in adsorption amount was observed, an increase in the adsorption amount of nitrogen derived from uniform mesopores was not confirmed. From these results, it was found that the porous body obtained in Comparative Example 2 had no uniform mesopores and was not a mesoporous body.

(比較例3)
テトラデシルアミン0.352gの代わりにジメチルテトラデシルアミン0.352gを用いた以外は実施例1と同様にして比較のための多孔体を得た。
(Comparative Example 3)
A porous body for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.352 g of dimethyltetradecylamine was used instead of 0.352 g of tetradecylamine.

比較例3で得られた多孔体の液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線を図3に示す。図3に示す結果からも明らかなように、比較例3で得られた多孔体においては、吸着曲線の相対圧(P/P)が0.05以下の範囲において、ミクロ孔に基づく窒素の吸着量の増加が観測されたものの、均一なメソ孔に由来する窒素の吸着量の増加は確認されなかった。このような結果から、比較例3で得られた多孔体は、均一なメソ細孔が形成されておらず、メソ多孔体ではないことが分かった。 The nitrogen adsorption and desorption isotherm at the liquid nitrogen temperature of the porous body obtained in Comparative Example 3 is shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 3, in the porous body obtained in Comparative Example 3, the relative pressure (P / P 0 ) of the adsorption curve is 0.05 or less, and the nitrogen content based on the micropores is reduced. Although an increase in adsorption amount was observed, an increase in the adsorption amount of nitrogen derived from uniform mesopores was not confirmed. From these results, it was found that the porous body obtained in Comparative Example 3 had no uniform mesopores and was not a mesoporous body.

上述のような結果から、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法を採用した場合(実施例1〜3)においては、十分に均一な第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは異なる大きさの十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔とを備えるバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体が得られることが確認された。また、実施例1〜3で得られた本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体においては、細孔径の異なる2種類のメソ細孔が形成されていることから、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に十分に吸着させることが可能となることが分かる。   From the results as described above, when the method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure according to the present invention is employed (Examples 1 to 3), the first mesopores are sufficiently uniform. It is confirmed that a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure is obtained, and a second mesopore having a sufficiently uniform pore diameter different from that of the first mesopore It was done. In addition, in the spherical silica mesoporous material having the bimodal pore structure of the present invention obtained in Examples 1 to 3, two types of mesopores having different pore diameters are formed. It can be seen that substances having different sizes can be sufficiently adsorbed in the pores.

なお、上記各実施例及び比較例で得られた多孔体のX線回折パターンは、X線回折装置としてリガク社製の商品名「RINT−2200」を用いて測定して得られたものである。また、液体窒素温度における窒素ガスの吸脱着等温線は、ユアサアイオニクス社製の商品名「Autosorb−1」を用いて測定して得られたものである。   In addition, the X-ray diffraction pattern of the porous body obtained in each of the above Examples and Comparative Examples was obtained by measurement using a trade name “RINT-2200” manufactured by Rigaku Corporation as an X-ray diffractometer. . Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen gas at the liquid nitrogen temperature is obtained by measurement using a trade name “Autosorb-1” manufactured by Yuasa Ionics.

以上説明したように、本発明によれば、十分に均一な細孔径を有する第一のメソ細孔と、第一のメソ細孔とは大きさの異なる十分に均一な細孔径を有する第二のメソ細孔とを備えるバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を製造することを可能とするバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法、及び、その方法により得られ、2種類のサイズの異なる物質を細孔内に吸着させることが可能なバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を提供することが可能となる。したがって、本発明のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体は、2種のドラックに対するデリバリーシステム(担体)等として特に有用である。   As described above, according to the present invention, the first mesopore having a sufficiently uniform pore diameter and the second mesopore having a sufficiently uniform pore diameter different in size from the first mesopore. And a method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, which makes it possible to produce a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure comprising As a result, it is possible to provide a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure capable of adsorbing two kinds of substances having different sizes in the pores. Therefore, the spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure of the present invention is particularly useful as a delivery system (carrier) for two types of drugs.

実施例1で得られた球状シリカ系メソ多孔体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the spherical silica-based mesoporous material obtained in Example 1. 実施例1〜3で得られた球状シリカ系メソ多孔体及び比較例2で得られた多孔体の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 spherical silica type mesoporous material obtained in Examples 1-3 and the porous body obtained in Comparative Example 2. 実施例1〜3で得られた球状シリカ系メソ多孔体及び比較例1〜3で得られた多孔体の液体窒素温度における窒素ガスの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption-and-desorption isotherm of the nitrogen gas in the liquid nitrogen temperature of the spherical silica type mesoporous material obtained in Examples 1-3 and the porous body obtained in Comparative Examples 1-3. 実施例1〜3で得られた球状シリカ系メソ多孔体の細孔分布曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the pore distribution curve of the spherical silica type mesoporous material obtained in Examples 1-3.

Claims (4)

溶媒中において、シリカ原料と界面活性剤とアルキルアミンとを混合し、前記シリカ原料中に前記界面活性剤及び前記アルキルアミン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及び前記アルキルアミンを除去し、バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体を得る第2の工程とを含み、且つ、前記界面活性剤として下記一般式(1):
CH(CH(CH (1)
[式中、nは13〜25の整数を示し、Xはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドを用い、前記アルキルアミンとして下記一般式(2):
CH(CHNH (2)
[式中、mは13〜17の整数を示す。]
で表されるアルキルアミンを用い、前記溶媒としてアルコール含有量が35〜80容量%である水とアルコールとの混合溶媒を用い、前記溶媒中における前記界面活性剤の濃度を0.003〜0.03mol/Lとし、前記溶媒中における前記シリカ原料の濃度をSi濃度換算で0.005〜0.03mol/Lとし、前記アルキルアミンの含有比率を前記界面活性剤100質量部に対して8〜15質量部とすることを特徴とするバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法。
A first step of obtaining porous precursor particles obtained by mixing a silica raw material, a surfactant and an alkylamine in a solvent, and introducing the surfactant and the alkylamine into the silica raw material;
A second step of removing the surfactant and the alkylamine contained in the porous precursor particles to obtain a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, and the surfactant As the following general formula (1):
CH 3 (CH 2) n N + (CH 3) 3 · X - (1)
[Wherein n represents an integer of 13 to 25, and X represents a halogen atom. ]
And the alkylamine is represented by the following general formula (2):
CH 3 (CH 2 ) m NH 2 (2)
[In formula, m shows the integer of 13-17. ]
Is used, a mixed solvent of water and alcohol having an alcohol content of 35 to 80% by volume is used as the solvent, and the concentration of the surfactant in the solvent is 0.003 to 0.003. 03 mol / L, the concentration of the silica raw material in the solvent is 0.005 to 0.03 mol / L in terms of Si concentration, and the content ratio of the alkylamine is 8 to 15 with respect to 100 parts by mass of the surfactant. A method for producing a spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure, characterized by comprising mass parts.
前記シリカ原料がアルコキシシランであり、前記溶媒中において塩基性条件下で前記シリカ原料と前記界面活性剤と前記アルキルアミンとを混合することを特徴とする請求項1記載のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体の製造方法。   The bimodal pore structure according to claim 1, wherein the silica raw material is an alkoxysilane, and the silica raw material, the surfactant, and the alkylamine are mixed in the solvent under basic conditions. A method for producing a spherical silica-based mesoporous material. 液体窒素温度における窒素の吸脱着等温線のうちの吸着曲線において、相対圧(P/P)が0.9以下の範囲の前記曲線上の最大変曲点における窒素の吸着量と、相対圧(P/P)が0.9のときの窒素の吸着量との差が、液体窒素換算で0.1ml/g以上であることを特徴とするバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体。 In the adsorption curve of the nitrogen adsorption and desorption isotherm at the liquid nitrogen temperature, the adsorption amount of nitrogen and the relative pressure at the maximum inflection point on the curve in the range where the relative pressure (P / P 0 ) is 0.9 or less. A spherical silica-based meso having a bimodal pore structure, wherein the difference from the amount of adsorption of nitrogen when (P / P 0 ) is 0.9 is 0.1 ml / g or more in terms of liquid nitrogen Porous body. 前記吸脱着等温線のうちの脱離曲線をBJH法により解析して得られる細孔分布曲線において、細孔径が10Å以上30Å以下の範囲に第一のピークが存在し、且つ、細孔径が30Å超の範囲に第二のピークが存在することを特徴とする請求項3に記載のバイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体。   In the pore distribution curve obtained by analyzing the desorption curve of the adsorption / desorption isotherm by the BJH method, the first peak exists in the range of 10 to 30 mm and the pore diameter is 30 mm. The spherical silica-based mesoporous material having a bimodal pore structure according to claim 3, wherein a second peak is present in an ultra range.
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