JP2009029684A - Method for producing mesoporous silica carrying rhodium - Google Patents

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Hitoshi Koshimizu
仁 輿水
Tadao Nakatsuji
忠夫 仲辻
Takumi Yamaguchi
拓未 山口
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Okayama University NUC
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Okayama University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing mesoporous silica carrying rhodium uniformly on its pore structure through a reaction under relatively mild conditions. <P>SOLUTION: Mesoporous silica carrying rhodium, in which rhodium is carried on mesoporous silica having a mesopore structure with 10-100 Å mean pore size and ≥500 m<SP>2</SP>/g nitrogen adsorption specific surface area measured by BET method, is obtained by conducting a first process for preparing activated silica by bringing a sodium silicate aqueous solution into contact with a cation exchange resin, then a second process for subjecting the activated silica, a cationic surfactant and a rhodium precursor to hydrothermal reaction preferably at a temperature exceeding 100°C but not higher than 200°C to produce a composite of rhodium-containing silica and the cationic surfactant, a third process for firing the composite, in this order. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法に関し、詳しくは、メソポーラスシリカの多孔質組織にロジウムが均一に担持されており、例えば、過剰酸素の存在下に一酸化炭素による窒素酸化物の還元に高活性を有する触媒として有用なロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing rhodium-supported mesoporous silica. Specifically, rhodium is uniformly supported on a porous structure of mesoporous silica. For example, the reduction of nitrogen oxides by carbon monoxide in the presence of excess oxygen. The present invention relates to a method for producing rhodium-supported mesoporous silica useful as a catalyst having high activity.

従来、メソポーラスシリカと呼ばれる多孔質組織を有するシリカの製造方法として、用いるシリカ源の種類によって、代表的に次の2つの方法が知られている。第1の方法は、層状の珪酸塩を出発シリカ源とするものであって、例えば、層状の珪酸塩の1つであるカネマイトとアルキルトリメチルアンモニウムの複合体を合成し、これを焼成して、有機物を除去することによって、メソポーラスシリカを得るものである(非特許文献1参照)。しかし、この方法によれば、出発原料として、先ず第1にカネマイトを合成することが必要であるうえに、反応系に多量のNaが存在するので、複合体の焼成時にNa成分がシリカ構造を破壊して、多孔体の表面積を低下させる問題がある。更に、Naは触媒等の用途においては、触媒毒として、触媒活性を減退させる原因となる。   Conventionally, as a method for producing silica having a porous structure called mesoporous silica, the following two methods are typically known depending on the type of silica source used. The first method uses a layered silicate as a starting silica source. For example, a complex of kanemite and alkyltrimethylammonium, which is one of layered silicates, is synthesized, calcined, By removing organic substances, mesoporous silica is obtained (see Non-Patent Document 1). However, according to this method, it is necessary to first synthesize kanemite as a starting material, and since a large amount of Na is present in the reaction system, the Na component has a silica structure during firing of the composite. There is a problem that the surface area of the porous body is reduced by breaking. Further, Na is used as a catalyst poison in a catalyst or the like, and causes a decrease in catalyst activity.

第2の方法は、アモルファスシリカ粉末やアルカリシリケート水溶液等の種々のシリカ源を用いるものであって、例えば、沈降性シリカとテトラメチルアンモニウムシリケート水溶液の混合物をアルキルトリメチルアンモニウムと150℃で反応させて複合体とし、前述した方法と同様に、これを焼成し、有機物を除去して、メソポーラスシリカを得、また、珪酸ナトリウムを硫酸で中和してシリカゲルを得、これをアルキルトリメチルアンモニウムと100℃で6日間反応させて複合体とし、これを焼成し、有機物を除去して、メソポーラスシリカを得るものである(非特許文献2参照)。   The second method uses various silica sources such as amorphous silica powder and alkaline silicate aqueous solution. For example, a mixture of precipitated silica and tetramethylammonium silicate aqueous solution is reacted with alkyltrimethylammonium at 150 ° C. In the same manner as described above, this was baked to remove organic substances to obtain mesoporous silica, and sodium silicate was neutralized with sulfuric acid to obtain silica gel, which was combined with alkyltrimethylammonium and 100 ° C. The mixture is reacted for 6 days to form a composite, which is baked to remove organic substances to obtain mesoporous silica (see Non-Patent Document 2).

しかし、この方法においても、アモルファスシリカ粉末を原料とする場合には、100℃以上の加熱やオートクレーブ中での長時間の反応が必要であるので、エネルギーコストが嵩むこと、テトラメチルアンモニウムシリケートはアルカリ金属を含まないアルカリシリケート水溶液であるので、好ましい反応材料ではあるが、高価であるほか、原料中のテトラメチルアンモニウムが全て排水中に含まれることから、排水処理が必要となる等、工業的に有利な方法とはいい難い。珪酸ナトリウムを硫酸で中和してシリカゲルを得る方法では、100℃で6日間という長い熟成操作が必要となることや、反応系中にNaが多量に存在するために、シリカの耐熱性が低下する等の問題がある。   However, even in this method, when amorphous silica powder is used as a raw material, heating at 100 ° C. or higher and a long-time reaction in an autoclave are required. Therefore, energy costs increase, and tetramethylammonium silicate is an alkali. Since it is an alkali silicate aqueous solution that does not contain a metal, it is a preferable reaction material, but it is expensive, and since all the tetramethylammonium in the raw material is contained in the wastewater, industrial wastewater treatment is required. It is hard to say that it is an advantageous method. In the method of obtaining silica gel by neutralizing sodium silicate with sulfuric acid, a long aging operation of 6 days at 100 ° C. is required, and the presence of a large amount of Na in the reaction system reduces the heat resistance of silica. There is a problem such as.

上記以外にも、種々のシリカ源、例えば、市販のシリカゾルを水酸化ナトリウムの存在下でアルキルトリメチルアンモニウムと95℃で7〜20日間反応させるか、150℃で2日間反応させて、メソポーラスシリカを合成する方法が知られている(特許文献1参照)。しかし、この方法も、反応に長時間を要することや、Na成分が多量に残存することに加えて、得られるメソポーラスシリカの比表面積が比較的小さい等の問題がある。   In addition to the above, various silica sources such as a commercially available silica sol can be reacted with alkyltrimethylammonium in the presence of sodium hydroxide at 95 ° C. for 7 to 20 days, or at 150 ° C. for 2 days to obtain mesoporous silica. A synthesis method is known (see Patent Document 1). However, this method also has problems such as that the reaction takes a long time, a large amount of Na component remains, and the specific surface area of the obtained mesoporous silica is relatively small.

そこで、これらの問題を解決するために、珪酸ソーダ水溶液をカチオン交換樹脂と接触させて活性シリカを調製し、この活性シリカとカチオン系界面活性剤をアルカリ性領域で混合反応させて、シリカとカチオン系界面活性剤の複合体を生成させ、次いで、この複合体を焼成して、メソポーラスシリカを得る方法が提案されている(特許文献2参照)。この方法によれば、上述した方法と相違して、高温高圧下の反応を必要とせずして、高比表面積を有し、Na含有量の少ないメソポーラスシリカを得ることができる。   Therefore, in order to solve these problems, an active silica is prepared by bringing a sodium silicate aqueous solution into contact with a cation exchange resin, and this active silica and a cationic surfactant are mixed and reacted in an alkaline region. There has been proposed a method in which a composite of a surfactant is formed and then the composite is fired to obtain mesoporous silica (see Patent Document 2). According to this method, unlike the above-described method, mesoporous silica having a high specific surface area and a low Na content can be obtained without requiring a reaction under high temperature and high pressure.

一方、メソポーラスシリカ等のメソポーラス構造体触媒は、ゼオライト等の結晶構造体触媒に比べて、細孔径が大きいので、反応物の細孔内拡散速度が大きく、その結果、反応速度が大きくなるという長所があるので、様々な用途に用いることが検討されている(例えば、特許文献3及び4参照)。   On the other hand, mesoporous structure catalysts such as mesoporous silica have a large pore diameter compared to crystalline structure catalysts such as zeolite, so that the diffusion rate of reactants in the pores is large, resulting in a high reaction rate. Therefore, use in various applications has been studied (see, for example, Patent Documents 3 and 4).

しかし、メソポーラスシリカは、ゼオライトのように、それ自体がイオン交換能をもたないので、メソポーラスシリカに貴金属等の触媒成分を担持させるには、先ず、メソポーラス細孔内に触媒前駆体水溶液を含浸させ、次いで、加熱還元等によって、前駆体を貴金属に変換する方法によらざるを得ない。そこで、上記方法において、メソポーラス細孔内に触媒成分をできる限り均一に担持させるために、メソポーラスシリカに減圧下で触媒前駆体水溶液を含浸するという減圧含浸法が提案されている(特許文献5参照)。   However, mesoporous silica, like zeolite, does not have an ion exchange capability, so in order to support catalyst components such as noble metals on mesoporous silica, first, the catalyst precursor aqueous solution is impregnated in the mesoporous pores. Then, the method of converting the precursor into a noble metal by heat reduction or the like must be used. Therefore, in the above method, a pressure impregnation method in which mesoporous silica is impregnated with an aqueous catalyst precursor solution under reduced pressure has been proposed in order to support the catalyst component as uniformly as possible in the mesoporous pores (see Patent Document 5). ).

このような方法によれば、含浸時に触媒前駆体水溶液がメソポーラス細孔内に比較的均一に含浸されるものの、乾燥と共に、触媒前駆体水溶液がメソポーラス細孔の表面層に移動するので、結果的にメソポーラス細孔内に触媒成分を均一に担持させることができず、触媒成分がメソポーラスシリカの有する細孔の表面層近傍に凝集して担持されることとなるので、触媒機能や耐熱性において、種々の問題がある。
特表平5−503499号公報 特開平8−34607号公報 特開2003−320245号公報 特開2004−148166号公報 特開2003−320245号公報 T. Yanagisawa., Bull. Chem. Soc. Jpn., Vol. 63, 988-992 (1990) J. S. Beck et al., J. Am. Chem. Soc., Vol. 114, 10834-10843 (1992)
According to such a method, although the catalyst precursor aqueous solution is impregnated relatively uniformly into the mesoporous pores during impregnation, the catalyst precursor aqueous solution moves to the surface layer of the mesoporous pores as the drying proceeds. The catalyst component cannot be uniformly supported in the mesoporous pores, and the catalyst component is aggregated and supported in the vicinity of the surface layer of the pores of the mesoporous silica. There are various problems.
Japanese National Patent Publication No. 5-503499 JP-A-8-34607 JP 2003-320245 A JP 2004-148166 A JP 2003-320245 A T. Yanagisawa., Bull. Chem. Soc. Jpn., Vol. 63, 988-992 (1990) JS Beck et al., J. Am. Chem. Soc., Vol. 114, 10834-10843 (1992)

このように、従来、メソポーラスシリカの細孔組織に触媒成分、特に、貴金属を均一に担持させる有効な方法は知られていない。そこで、本発明者らは、上述した活性シリカを用いる方法に着目し、鋭意、研究した結果、活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とをアルカリ性領域下、所定の温度で反応させるという比較的温和で実用的な条件下での反応によって、比表面積が大きいメソポーラスシリカにロジウムが均一に担持されてなるロジウム担持メソポーラスシリカを容易に得ることができることを見出して、本発明に至ったものである。従って、本発明は、比表面積が大きいメソポーラスシリカにロジウムが均一に担持されてなるロジウム担持メソポーラスシリカを比較的温和で実用的な条件下での反応によって製造する方法を提供することを目的とする。   Thus, conventionally, an effective method for uniformly supporting a catalyst component, particularly a noble metal, on the pore structure of mesoporous silica has not been known. Therefore, the present inventors paid attention to the above-described method using activated silica, and as a result of earnestly researching the results, a comparison of reacting activated silica, a cationic surfactant, and a rhodium precursor at a predetermined temperature in an alkaline region. It has been found that rhodium-supported mesoporous silica in which rhodium is uniformly supported on mesoporous silica having a large specific surface area can be easily obtained by reaction under mild and practical conditions. is there. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing rhodium-supported mesoporous silica in which rhodium is uniformly supported on mesoporous silica having a large specific surface area by a reaction under relatively mild and practical conditions. .

本発明によれば、珪酸ナトリウム水溶液をカチオン交換樹脂と接触させて活性シリカを調製する第1工程、次いで、上記活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とをアルカリ性領域で50〜200℃の範囲の温度にて反応させて、ロジウムを含有するシリカとカチオン界面活性剤との複合体を生成させる第2工程、上記複合体を焼成する第3工程をこの順序で行って、平均細孔径が10〜100オングストロームのメソポア組織を有すると共に、BET法による窒素吸着比表面積が500m2/g以上であるメソポーラスシリカにロジウムが担持されてなるロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法が提供される。 According to the present invention, a first step of preparing an active silica by bringing a sodium silicate aqueous solution into contact with a cation exchange resin, and then the active silica, the cationic surfactant, and the rhodium precursor at 50 to 200 ° C. in an alkaline region. The second step of producing a complex of silica containing rhodium and a cationic surfactant by reacting at a temperature in the range and the third step of firing the complex are carried out in this order, and the average pore diameter is There is provided a method for producing rhodium-supported mesoporous silica having mesoporous structure of 10 to 100 angstroms and rhodium supported on mesoporous silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 500 m 2 / g or more by BET method.

このような本発明の方法によれば、平均細孔径が10〜100オングストロームの範囲にあるメソポア組織を備えていると共に、窒素吸着比表面積が500m2/g以上である多孔質組織にロジウムが均一に担持されているロジウム担持メソポーラスシリカを得ることができる。このようなロジウム担持メソポーラスシリカは、例えば、従来の含浸法によってメソポーラスシリカにロジウムを担持させたものよりも、触媒活性においてすぐれている。 According to such a method of the present invention, rhodium is uniform in a porous structure having a mesopore structure having an average pore diameter in the range of 10 to 100 angstroms and a nitrogen adsorption specific surface area of 500 m 2 / g or more. The rhodium-supported mesoporous silica supported on the catalyst can be obtained. Such rhodium-supported mesoporous silica is superior in catalytic activity to, for example, those obtained by supporting rhodium on mesoporous silica by a conventional impregnation method.

本発明によるロジウム担持メソポーラスシリカの製造方法は、珪酸ナトリウム水溶液をカチオン交換樹脂と接触させて活性シリカを調製する第1工程、次いで、上記活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とをアルカリ性領域で50〜200℃の範囲の温度にて反応させて、ロジウムを含有するシリカとカチオン界面活性剤との複合体を生成させる第2工程、上記複合体を焼成する第3工程をこの順序で行うものであり、平均細孔径が10〜100オングストロームのメソポア組織を有すると共に、BET法による窒素吸着比表面積が500m2/g以上であるメソポーラスシリカにロジウムが担持されてなるロジウム担持メソポーラスシリカを得ることができる。 The method for producing rhodium-supported mesoporous silica according to the present invention comprises a first step of preparing an active silica by bringing a sodium silicate aqueous solution into contact with a cation exchange resin, and then the active silica, the cationic surfactant and the rhodium precursor in the alkaline region. The second step for producing a complex of rhodium-containing silica and a cationic surfactant by the reaction at a temperature in the range of 50 to 200 ° C. and the third step for firing the complex are performed in this order. And a rhodium-supported mesoporous silica having a mesoporous structure with an average pore size of 10 to 100 angstroms and a rhodium supported on mesoporous silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 500 m 2 / g or more by the BET method. Can do.

本発明の方法において、出発原料として用いる活性シリカは、第1工程において、珪酸ナトリウムを水素イオン型カチオン交換樹脂と接触させることによって、ゾルとして得ることができる。珪酸ナトリウムとしては、通常、SiO2/Na2O モル比2〜4のものが用いられるが、3号珪酸ナトリウムはNa含有量が比較的少ないうえに、安価であるので、本発明において有利に用いられる。また、水素イオン型カチオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化ポリスチレンジビニルベンゼン系の強酸性カチオン交換樹脂(ローム&ハース社製「アンバーライトIR−120B」)やカルボキシル化ポリアクリル酸系の弱酸性カチオン交換樹脂(ローム&ハース社製「アンバーライトIRC−76」)等が好ましく用いられる。 In the method of the present invention, the active silica used as a starting material can be obtained as a sol by bringing sodium silicate into contact with a hydrogen ion cation exchange resin in the first step. As sodium silicate, one having a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 2 to 4 is usually used, but No. 3 sodium silicate has a relatively low Na content and is inexpensive, and is therefore advantageous in the present invention. Used. Examples of the hydrogen ion cation exchange resin include sulfonated polystyrene divinylbenzene-based strongly acidic cation exchange resin (“Amberlite IR-120B” manufactured by Rohm & Haas) and carboxylated polyacrylic acid-based weakly acidic cation. Exchange resin ("Amberlite IRC-76" manufactured by Rohm & Haas) is preferably used.

このように、珪酸ナトリウムを水素イオン型カチオン交換樹脂と接触させることによって、珪酸ナトリウム中のNaイオンを実質的に全て除去して、活性シリカをゾルとして得ることができる。但し、この活性シリカのゾルは、組成的には多くのシラノール基(Si−OH)と共に、珪酸が一部縮合して生じたシロキサン結合(Si−O−Si)を有する珪酸オリゴマー(多くの場合、重合度は11以下)を含み、従って、完全に成長した安定なゾル粒子とは異なり、シラノール基の多い不安定なゾル形態のものである。この活性シリカゾルの性状は、粒子径が3nm以下であり、Sears法によるNaOHの吸着量測定によれば、比表面積2000m2/g以上である。また、活性シリカゾル中のNaOH含有量は0.01重量%以下であり、ゾルは酸性を有し、pHは、通常、2〜5の範囲にある。 Thus, by bringing sodium silicate into contact with the hydrogen ion cation exchange resin, substantially all Na ions in the sodium silicate can be removed, and active silica can be obtained as a sol. However, this active silica sol is composed of a silicic acid oligomer (in many cases) having a siloxane bond (Si-O-Si) generated by partial condensation of silicic acid together with many silanol groups (Si-OH). Therefore, unlike a completely grown stable sol particle, the degree of polymerization is 11 or less), and is in an unstable sol form with many silanol groups. The active silica sol has a particle size of 3 nm or less and a specific surface area of 2000 m 2 / g or more according to the measurement of the amount of adsorbed NaOH by the Sears method. Moreover, NaOH content in active silica sol is 0.01 weight% or less, sol has acidity, and pH is the range of 2-5 normally.

次いで、第1工程で調製したこの活性シリカを用いて、第2工程において、ロジウムを担持したシリカとカチオン界面活性剤との複合体が調製される。即ち、活性シリカとカチオン界面活性剤と硝酸ロジウムのような水溶性のロジウム前駆体とをアルカリ性領域で所定の温度で反応させて、ロジウムを含有するシリカとカチオン界面活性剤との複合体を生成させ、これを濾過、洗浄及び乾燥すれば、上記複合体を粉末として得る。   Next, using this active silica prepared in the first step, in the second step, a complex of rhodium-supported silica and a cationic surfactant is prepared. That is, active silica, a cationic surfactant and a water-soluble rhodium precursor such as rhodium nitrate are reacted at a predetermined temperature in an alkaline region to form a complex of silica containing rhodium and a cationic surfactant. If this is filtered, washed and dried, the composite is obtained as a powder.

より詳細には、必要に応じて、pH調整用のアルカリ剤をカチオン界面活性剤に加えて、カチオン界面活性剤のアルカリ性水溶液を調製し、これに上記ロジウム前駆体の水溶液を加え、十分に攪拌混合した後、この水溶液に攪拌下、前記活性シリカを滴下して、活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とを所定のアルカリ性領域で反応させて、ロジウムを含有する上記両者の複合体を生成させ、これを分離、洗浄及び乾燥して、粉末として回収する。ロジウム前駆体は、通常、メソポーラスシリカへのロジウムの担持量が0.1〜5重量%となる範囲にて用いられる。   More specifically, if necessary, an alkaline agent for pH adjustment is added to the cationic surfactant to prepare an alkaline aqueous solution of the cationic surfactant, and the aqueous solution of the rhodium precursor is added thereto, followed by thorough stirring. After mixing, the active silica is added dropwise to the aqueous solution with stirring to react the active silica, the cationic surfactant, and the rhodium precursor in a predetermined alkaline region. This is separated, washed and dried and recovered as a powder. The rhodium precursor is usually used in a range in which the amount of rhodium supported on mesoporous silica is 0.1 to 5% by weight.

上記カチオン界面活性剤としては、好ましくは、第4級アンモニウム化合物又はアルキルアミンハロゲン化水素酸塩が用いられる。第4級アンモニウム化合物は、好ましくは、一般式(I)
[Rn(CH3)4-nN] (I)
(式中、Rは長鎖アルキル基を示し、Xはハロゲン原子又は水酸基を示し、nは1〜3の整数である。)
で表される第4級アンモニウムハライド又は第4級水酸化アンモニウムである。
As the cationic surfactant, a quaternary ammonium compound or an alkylamine hydrohalide is preferably used. The quaternary ammonium compound is preferably a compound of the general formula (I)
[R n (CH 3) 4 -n N] + X - (I)
(In the formula, R represents a long-chain alkyl group, X represents a halogen atom or a hydroxyl group, and n is an integer of 1 to 3.)
A quaternary ammonium halide or a quaternary ammonium hydroxide.

上記一般式(I)で表される第4級アンモニウム化合物において、長鎖アルキル基Rは、炭素数8〜24が好ましい。炭素数が25以上のときは、水に不溶性で扱い難い。また、nは1又は2であることが好ましく、特に、1であることが好ましい。更に、Xがハロゲン原子であるとき、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子であることが好ましい。   In the quaternary ammonium compound represented by the general formula (I), the long chain alkyl group R preferably has 8 to 24 carbon atoms. When the carbon number is 25 or more, it is insoluble in water and difficult to handle. N is preferably 1 or 2, and particularly preferably 1. Furthermore, when X is a halogen atom, the halogen atom is preferably a chlorine atom or a bromine atom.

従って、本発明によれば、上記一般式(I)で表される第4級アンモニウム化合物は、好ましくは、一般式(II)
[R(CH3)3N] (II)
(式中、R及びXは前記と同じである。)
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライド又は水酸化アルキルトリメチルアンモニウムである。
Therefore, according to the present invention, the quaternary ammonium compound represented by the general formula (I) is preferably represented by the general formula (II).
[R (CH 3 ) 3 N] + X (II)
(In the formula, R and X are the same as described above.)
Or an alkyltrimethylammonium hydroxide represented by the formula:

上記アルキルトリメチルアンモニウムハライドの具体例としては、例えば、オクチルトリメチルアンモニウムクロライド、オクチルトリメチルアンモニウムブロマイド、デシルトリメチルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等を挙げることができる。   Specific examples of the alkyltrimethylammonium halide include octyltrimethylammonium chloride, octyltrimethylammonium bromide, decyltrimethylammonium chloride, decyltrimethylammonium bromide, dodecyltrimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium bromide, hexadecyltrimethylammonium chloride, hexa Examples include decyltrimethylammonium bromide, octadecyltrimethylammonium chloride, and octadecyltrimethylammonium bromide.

また、水酸化アルキルトリメチルアンモニウムの具体例としては、水酸化オクチルトリメチルアンモニウム、水酸化デシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウム等を挙げることができる。   Specific examples of the alkyltrimethylammonium hydroxide include octyltrimethylammonium hydroxide, decyltrimethylammonium hydroxide, dodecyltrimethylammonium hydroxide, hexadecyltrimethylammonium hydroxide, and octadecyltrimethylammonium hydroxide.

これら第4級アンモニウム化合物は、単独にて、又は2種以上を組み合わせて用いられる。   These quaternary ammonium compounds are used alone or in combination of two or more.

また、アルキルアミンハロゲン化水素酸塩は、好ましくは、一般式(III)
[RNH3] (III)
(式中、R及びXは前記と同じである。)
で表される。
The alkylamine hydrohalide is preferably a compound of the general formula (III)
[RNH 3 ] + X (III)
(In the formula, R and X are the same as described above.)
It is represented by

このようなアルキルアミンハロゲン化水素酸塩の具体例として、例えば、トリメチルアミン塩化水素酸塩、トリエチルアミン塩化水素酸塩、トリエチルアミン塩フッ化水素酸塩、2−クロロエチルアミン塩化水素酸塩、3−クロロプロピルアミン塩化水素酸塩、メチルアミン臭化水素酸塩、ドコシルアミン臭化水素酸塩、プロピルアミン臭化水素酸塩等を挙げることができる。   Specific examples of such alkylamine hydrohalates include, for example, trimethylamine hydrochloride, triethylamine hydrochloride, triethylamine hydrochloride hydrofluoride, 2-chloroethylamine hydrochloride, 3-chloropropyl. Examples thereof include amine hydrochloride, methylamine hydrobromide, docosylamine hydrobromide, propylamine hydrobromide, and the like.

本発明においては、カチオン界面活性剤としては、第4級アンモニウム化合物がアルキルアミンハロゲン化水素酸塩よりも塩基度が高く、反応性にすぐれていて、細孔径の均一なメソポーラスシリカを与えることから、第4級アンモニウム化合物が好ましく用いられる。   In the present invention, as the cationic surfactant, the quaternary ammonium compound has higher basicity than alkylamine hydrohalide, is excellent in reactivity, and gives mesoporous silica having a uniform pore diameter. A quaternary ammonium compound is preferably used.

前記pH調整用のアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、珪酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、第4級アンモニウムシリケート、有機アミン等が用いられるが、特に、水酸化テトラエチルアンモニウムが好ましく用いられる。しかし、本発明において、上記pH調整用のアルカリ剤は、上記例示したものに限定されるものではない。   As the alkaline agent for adjusting the pH, sodium hydroxide, sodium silicate, sodium aluminate, tetraethylammonium hydroxide, quaternary ammonium silicate, organic amine, and the like are used. In particular, tetraethylammonium hydroxide is preferably used. . However, in the present invention, the alkaline agent for pH adjustment is not limited to those exemplified above.

本発明によれば、上記アルカリ性領域下におけるカチオン界面活性剤と活性シリカとロジウム前駆体との反応は、好ましくは、次の方法によって行われる。
(1)必要に応じて、カチオン界面活性剤の水溶液にアルカリ剤を加えて、上記カチオン界面活性剤のアルカリ性水溶液を調製する。
(2)このカチオン界面活性剤のアルカリ性水溶液にロジウム前駆体水溶液を加えて、十分に攪拌する。
(3)次いで、攪拌下に上記(2)で調製した水溶液に活性シリカを滴下して加えて、所定のアルカリ性領域にある混合物を調製する。
(4)上記(3)で得られた混合物を攪拌しながら、50〜200℃の範囲の温度にて反応させる。
According to the present invention, the reaction of the cationic surfactant, activated silica and rhodium precursor under the alkaline region is preferably carried out by the following method.
(1) If necessary, an alkaline agent is added to an aqueous solution of a cationic surfactant to prepare an alkaline aqueous solution of the cationic surfactant.
(2) The rhodium precursor aqueous solution is added to the alkaline aqueous solution of the cationic surfactant and sufficiently stirred.
(3) Next, active silica is added dropwise to the aqueous solution prepared in the above (2) under stirring to prepare a mixture in a predetermined alkaline region.
(4) The mixture obtained in the above (3) is reacted at a temperature in the range of 50 to 200 ° C. while stirring.

しかし、アルカリ性領域下におけるカチオン界面活性剤と活性シリカとロジウム前駆体との反応は、ロジウム前駆体及び活性シリカがゲル化せず、均一な複合体が得られるのであれば、上記例示した方法に限定されるものでない。   However, the reaction between the cationic surfactant, the active silica, and the rhodium precursor in the alkaline region can be performed by the above-described method as long as the rhodium precursor and the active silica do not gel and a uniform composite is obtained. It is not limited.

本発明によれば、上記反応によって、ロジウムを担持させたシリカとカチオン界面活性剤とからなる複合体を得るために好適なアルカリ性頷域は、pH値が8〜12の範囲である。このpH範囲において、水系のシリカ分子は円滑に切断され、重合して、均質な構造に再構築される。しかし、pHが12を超えるときは、シリカの溶解度が大きくなるため好ましくない。   According to the present invention, the alkaline range suitable for obtaining a complex composed of silica carrying rhodium and a cationic surfactant by the above reaction has a pH value of 8-12. In this pH range, water-based silica molecules are smoothly cleaved, polymerized, and reconstructed into a homogeneous structure. However, when the pH exceeds 12, it is not preferable because the solubility of silica increases.

本発明において、アルカリ性領域下におけるカチオン界面活性剤と活性シリカとロジウム前駆体との反応は、通常、50〜200℃の範囲の温度であり、好ましくは、70〜200℃の範囲の温度であり、特に好ましくは、100℃を超えて、180℃以下の範囲の温度である。活性シリカが極めて高い反応性を有するので、上記反応は、50℃程度の温度においても容易に進行するが、しかし、本発明によれば、好ましくは、特に、オートクレーブのような圧力反応装置を用いて、加圧下に100℃を超えて、200℃以下の範囲の温度にて水熱反応させることによって、ロジウムの担持効果、換言すれば、ロジウムに基づく触媒活性の高いロジウム担持メソポーラスシリカを得ることができる。但し、200℃を超える加圧下に水熱反応させるときは、用いる界面活性剤が分解して、目的とするメソポーラス構造が形成されないので、得られる生成物はBET比表面積が大幅に低下しており、触媒性能も著しく低下する。   In the present invention, the reaction between the cationic surfactant, the active silica and the rhodium precursor under the alkaline region is usually at a temperature in the range of 50 to 200 ° C, preferably at a temperature in the range of 70 to 200 ° C. Particularly preferred is a temperature in the range of more than 100 ° C. and 180 ° C. or less. Since the active silica has a very high reactivity, the above reaction proceeds easily even at a temperature of about 50 ° C., however, according to the present invention, it is particularly preferable to use a pressure reactor such as an autoclave. Thus, by carrying out a hydrothermal reaction at a temperature exceeding 100 ° C. and under 200 ° C. under pressure, a rhodium-supporting mesoporous silica having a high catalytic activity based on rhodium is obtained. Can do. However, when hydrothermal reaction is performed under a pressure exceeding 200 ° C., the surfactant used is decomposed and the desired mesoporous structure is not formed, so that the resulting product has a significantly reduced BET specific surface area. Also, the catalyst performance is significantly reduced.

反応時間は、反応温度にもよるが、熟成時間を含めて、通常、0.5〜3時間の範囲である。例えば、反応温度を150℃とするとき、約3時間以内の反応によって、均一な複合体が得られる。   Although the reaction time depends on the reaction temperature, it is usually in the range of 0.5 to 3 hours including the aging time. For example, when the reaction temperature is 150 ° C., a uniform complex can be obtained by the reaction within about 3 hours.

アルカリ性領域下での活性シリカとカチオン界面活性剤との反応において、活性シリカはカチオン界面活性剤と順次に静電的に結合し、接近したシリカ相互間にもシラノール脱水に伴う重合を生じながら、連続した結合組織の前駆体を形成する。この間、ロジウムは酸化ロジウム(Rh23 又はRhO2)の水和化合物として、上記結合組織の前駆体中に均一に分散される。 In the reaction between the active silica and the cationic surfactant in the alkaline region, the active silica is sequentially electrostatically bonded to the cationic surfactant, and while the adjacent silica is polymerized due to silanol dehydration, A continuous connective tissue precursor is formed. During this time, rhodium is uniformly dispersed in the connective tissue precursor as a hydrated compound of rhodium oxide (Rh 2 O 3 or RhO 2 ).

このようにして、アルカリ性領域下での活性シリカとカチオン界面活性剤との反応によって、反応生成物を含むスラリーを得、これを濾過、水洗して、塩素等の余剰イオン種を除去した後、100〜120℃の温度で乾燥して、酸化ロジウムが分散担持されたシリカとカチオン界面活性剤よりなる複合体を固体粉末として得ることができる。   In this way, by the reaction between the active silica and the cationic surfactant under the alkaline region, a slurry containing the reaction product is obtained, and this is filtered and washed with water to remove excess ionic species such as chlorine, By drying at a temperature of 100 to 120 ° C., a composite composed of silica on which rhodium oxide is dispersed and supported and a cationic surfactant can be obtained as a solid powder.

次いで、本発明によれば、第3工程として、上記酸化ロジウムを担持した複合体の粉末を焼成し、前記カチオン界面活性剤を除去して、ロジウム担持メソボーラスシリカを得る。本発明によれば、上記酸化ロジウムを担持した複合体の粉体は、先ず、空気雰囲気下で焼成される。この焼成温度は、界面活性剤成分が消失する温度以上、概ね、500℃以上である。このように、500℃を超える温度で焼成することによって、得られたメソポーラスシリカの構造を安定させて、機械的強度を向上させることができる。しかし、1200℃を超える温度で焼成しても、メソポーラス構造の安定化には寄与がない。本発明において、焼成温度は、好ましくは、500〜800℃の範囲である。   Next, according to the present invention, as the third step, the composite powder carrying rhodium oxide is baked to remove the cationic surfactant to obtain rhodium-supported mesoborous silica. According to the present invention, the composite powder carrying the rhodium oxide is first fired in an air atmosphere. This firing temperature is not less than the temperature at which the surfactant component disappears, and generally not less than 500 ° C. Thus, by baking at a temperature exceeding 500 ° C., the structure of the obtained mesoporous silica can be stabilized and the mechanical strength can be improved. However, firing at a temperature exceeding 1200 ° C. does not contribute to stabilization of the mesoporous structure. In the present invention, the firing temperature is preferably in the range of 500 to 800 ° C.

また、焼成時間は、上記焼成温度にもよるが、通常、10分から2時間程度である。特に、本発明によれば、上記酸化ロジウムを担持した複合体の粉末を500〜800℃の範囲の温度にて1時間以内の時間にわたって焼成することが好ましい。   The firing time is usually about 10 minutes to 2 hours, although it depends on the firing temperature. In particular, according to the present invention, it is preferable that the composite powder supporting rhodium oxide is fired at a temperature in the range of 500 to 800 ° C. for a time of 1 hour or less.

次に、上述したように、酸化ロジウムを担持した複合体の粉体を空気雰囲気下で焼成した後、その焼成物を更に不活性雰囲気又は還元性雰囲気(例えば、水素濃度5%程度)下に300〜500℃の範囲の温度にて1時間以内の時間にわたって焼成し、酸化ロジウムをロジウムに還元して、かくして、ロジウム担持メソポーラスシリカを粉体として得ることができる。   Next, as described above, after the composite powder supporting rhodium oxide is fired in an air atmosphere, the fired product is further put under an inert atmosphere or a reducing atmosphere (for example, a hydrogen concentration of about 5%). The rhodium oxide is reduced to rhodium at a temperature in the range of 300 to 500 ° C. for 1 hour or less, and thus rhodium-supported mesoporous silica can be obtained as a powder.

例えば、ロジウム担持メソポーラスシリカを触媒成分として表面に有するハニカム構造体を調製する場合であれば、上記酸化ロジウム担持メソポーラスシリカの粉体を適宜の無機バインダーと混合して、水性のウォッシュ・コート用スラリーを調製し、これをハニカム基体に塗布し、乾燥し、次いで、空気中で焼成した後、更に、還元性雰囲気中で焼成することによって、ロジウム担持メソポーラスシリカをハニカム基体に担持させてなるハニカム構造体を得ることができる。   For example, when preparing a honeycomb structure having rhodium-supported mesoporous silica as a catalyst component on the surface, an aqueous wash coat slurry is prepared by mixing the rhodium oxide-supported mesoporous silica powder with an appropriate inorganic binder. A honeycomb structure in which rhodium-supported mesoporous silica is supported on a honeycomb substrate by applying it to the honeycomb substrate, drying, then firing in air, and further firing in a reducing atmosphere. You can get a body.

このようにして、本発明の方法によって得られるロジウム担持メソポーラスシリカは、平均細孔径が10〜100オングストロームのメソポア組織を備えると共に、BET法による窒素吸着比表面積が500m2/g以上の多孔質組織に0.1〜5重量%の範囲の担持量にてロジウムが均一に担持されている。 Thus, the rhodium-supported mesoporous silica obtained by the method of the present invention has a mesopore structure having an average pore diameter of 10 to 100 angstroms and a porous structure having a nitrogen adsorption specific surface area of 500 m 2 / g or more by the BET method. Rhodium is uniformly supported at a supported amount in the range of 0.1 to 5% by weight.

特に、本発明によれば、触媒として高活性を有するように、BET法による窒素吸着比表面積が600〜900m2/gの範囲にあることが好ましく、650〜850m2/gの範囲にあることが最も好ましい。本発明によれば、BET法による窒素吸着比表面積は、活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とを所定のアルカリ性領域で混合、反応させて、ロジウムを担持させたシリカとカチオン界面活性剤の複合体を生成させる際の反応温度やカチオン界面活性剤のアルキル基鎖長やその使用量等を調整することによって制御することができる。 In particular, according to the present invention, to have a high activity as a catalyst, it is preferred that the nitrogen adsorption specific surface area by the BET method is in the range of 600~900m 2 / g, in the range of 650~850m 2 / g Is most preferred. According to the present invention, the specific surface area of nitrogen adsorption by the BET method is such that active silica, cationic surfactant, and rhodium precursor are mixed and reacted in a predetermined alkaline region, and rhodium supported silica and cationic surfactant. It can be controlled by adjusting the reaction temperature at the time of producing the complex, the alkyl group chain length of the cationic surfactant, the amount of use thereof, and the like.

このようにして、本発明の方法に従って得られるロジウム担持メソポーラスシリカは、例えば、前述した含浸法によって得られるロジウム担持メソポーラスシリカに比べて、例えば、酸素過剰下での一酸化炭素による窒素酸化物、特に、一酸化窒素の還元反応に高い触媒活性を有する。   Thus, the rhodium-supported mesoporous silica obtained according to the method of the present invention is, for example, a nitrogen oxide by carbon monoxide under an excess of oxygen, as compared with the rhodium-supported mesoporous silica obtained by the impregnation method described above, for example. In particular, it has high catalytic activity for the reduction reaction of nitric oxide.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。以下において、得られた酸化ロジウム担持メソポーラスシリカの平均細孔径は吸着等温線に基づくBJH法によって求め、また、比表面積はBET法によって求めた。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following, the average pore diameter of the obtained rhodium oxide-supported mesoporous silica was determined by the BJH method based on the adsorption isotherm, and the specific surface area was determined by the BET method.

実施例1
3号珪酸ナトリウム34.4g(シリカ換算で10g)をイオン交換水100gで希釈し、これに水素イオン型イオン交換樹脂アンバーライトIR−120Bを350g投入し、5分間に1回程度攪拌して、3時間イオン交換を行った。このようにして、イオン交換した後、濾過して、活性シリカをゾルとして得た。この活性シリカゾルのpHは3.48であった。
Example 1
34.4 g of No. 3 sodium silicate (10 g in terms of silica) was diluted with 100 g of ion-exchanged water, and 350 g of hydrogen ion-type ion exchange resin Amberlite IR-120B was added thereto and stirred about once every 5 minutes. Ion exchange was performed for 3 hours. Thus, after ion-exchange, it filtered and obtained active silica as sol. The pH of this active silica sol was 3.48.

別に、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド4.0gとヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド16.1gをイオン交換水200gに溶解し、得られた溶液に水酸化テトラエチルアンモニウムの40%水溶液を加えて、pHを13.02に調節した。次いで、この溶液にロジウム基準で0.5重量%の硝酸ロジウム水溶液10gを滴下した。かくして、得られた水溶液のpHは13.00であった。   Separately, 4.0 g of octadecyltrimethylammonium chloride and 16.1 g of hexadecyltrimethylammonium chloride were dissolved in 200 g of ion-exchanged water, and a 40% aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide was added to the resulting solution to adjust the pH to 13.02. Adjusted. Next, 10 g of a 0.5 wt% aqueous rhodium nitrate solution was added dropwise to the solution. Thus, the pH of the obtained aqueous solution was 13.00.

攪拌下、上記カチオン界面活性剤の水溶液に前記活性シリカゾルを滴下し、全量加えて、 上記界面活性剤を含む活性シリカのスラリーを得た。このスラリーを常温で30分間攪拌したとき、スラリーのpHは9.24であった。このスラリーをホットスターラー上に設置したビーカーに入れ、75℃で3時間反応を行った。反応終了後、スラリーを濾過、水洗し、得られた固体を一晩乾燥させた。得られた乾燥物を空気中、500℃で1時間焼成して、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。この粉体の平均細孔径は34オングストロームであり、比表面積は1033m2/gであった。 Under stirring, the active silica sol was added dropwise to the aqueous solution of the cationic surfactant, and the whole amount was added to obtain a slurry of active silica containing the surfactant. When this slurry was stirred at room temperature for 30 minutes, the pH of the slurry was 9.24. This slurry was put into a beaker placed on a hot stirrer and reacted at 75 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the slurry was filtered and washed with water, and the resulting solid was dried overnight. The obtained dried product was calcined in air at 500 ° C. for 1 hour to obtain mesoporous silica supporting 0.5 wt% rhodium oxide based on rhodium as a powder. This powder had an average pore diameter of 34 Å and a specific surface area of 1033 m 2 / g.

実施例2
実施例1と同様にして、界面活性剤を含む活性シリカゾルのスラリーを得た。このスラリーをポリテトラフルオロエチレン製ビーカーに入れ、オートクレーブ(オーエムラボテック製MMJ−200)中に据え付けた。60rpmにて攪拌しながら、125℃で3時間、水熱反応を行った。反応終了後、スラリーを濾過、水洗し、一晩乾燥させた。得られた乾燥物を空気中、500℃で1時間焼成して、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。この粉体の平均細孔径は33オングストロームであり、比表面積は899m2/gであった。
Example 2
In the same manner as in Example 1, a slurry of active silica sol containing a surfactant was obtained. This slurry was placed in a polytetrafluoroethylene beaker and installed in an autoclave (MMJ-200, manufactured by OM Lab Tech). The hydrothermal reaction was performed at 125 ° C. for 3 hours while stirring at 60 rpm. After completion of the reaction, the slurry was filtered, washed with water, and dried overnight. The obtained dried product was calcined in air at 500 ° C. for 1 hour to obtain mesoporous silica supporting 0.5 wt% rhodium oxide based on rhodium as a powder. The average pore diameter of this powder was 33 Å, and the specific surface area was 899 m 2 / g.

実施例3
実施例2において、150℃で3時間、水熱反応を行った以外は、同様にして、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。この粉体の平均細孔径は33オングストロームであり、比表面積は853m2/gであった。
Example 3
In the same manner as in Example 2, except that the hydrothermal reaction was performed at 150 ° C. for 3 hours, mesoporous silica supporting 0.5 wt% rhodium oxide based on rhodium was obtained as a powder. The average pore diameter of this powder was 33 Å, and the specific surface area was 853 m 2 / g.

実施例4
実施例2において、170℃で3時間、水熱反応を行った以外は、同様にして、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。この粉体の平均細孔径は34オングストロームであり、比表面積は708m2/gであった。
Example 4
In the same manner as in Example 2, except that the hydrothermal reaction was performed at 170 ° C. for 3 hours, mesoporous silica supporting 0.5 wt% rhodium oxide based on rhodium was obtained as a powder. The average pore diameter of this powder was 34 Å, and the specific surface area was 708 m 2 / g.

参考例1
実施例2において、250℃で3時間、水熱反応を行った以外は、同様にして、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。
Reference example 1
In the same manner as in Example 2, except that the hydrothermal reaction was performed at 250 ° C. for 3 hours, mesoporous silica supporting 0.5% by weight of rhodium oxide based on rhodium was obtained as a powder.

参考例2
日本化学工業(株)製メソポーラスシリカ(SILFAM)5gとロジウム基準で0.05重量%の硝酸ロジウム水溶液50gを混合し、ホットスターラー上で攪拌しながら、蒸発乾固させた。一晩乾燥させて、得られた乾固物を空気中、500℃で1時間焼成して、ロジウム基準で0.5重量%の酸化ロジウムを担持したメソポーラスシリカを粉体として得た。
Reference example 2
5 g of mesoporous silica (SILFAM) manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. and 50 g of a 0.05 wt% rhodium nitrate aqueous solution based on rhodium were mixed and evaporated to dryness while stirring on a hot stirrer. After drying overnight, the obtained dried product was calcined in air at 500 ° C. for 1 hour to obtain mesoporous silica supporting 0.5 wt% rhodium oxide based on rhodium as a powder.

参考例3
(ハニカム触媒構造体の調製)
上記実施例1〜4、参考例1及び2で得られた酸化ロジウム担持メソポーラスシリカの粉体をそれぞれ用いて、ハニカム触媒構造体A1〜A4、B1及びB2を調製した。即ち、上記粉体3g、日産化学(株)製アルミナゾル(#520)0.8gと日産化学(株)製シリカゾル(スノーテックスO)0.4gと適量の水を混合した。アルミナボール数gを粉砕媒体として用いて、手で振盪し、凝集した粉体をほぐして、ウォッシュ・コート用スラリーを得た。1平方インチ当りのセル数400のコージーライト製ハニカム基体に上記ウォッシュ・コート用スラリーを塗布し、乾燥させた後、空気中、500℃で1時間焼成し、更に、5容量%の水素と95容量%の窒素からなる気流中、500℃で10分間焼成して、ハニカム基体1L当たりにロジウム担持メソポーラスシリカ触媒100gを有するハニカム触媒構造体を得た。
Reference example 3
(Preparation of honeycomb catalyst structure)
Honeycomb catalyst structures A1 to A4, B1 and B2 were prepared using the rhodium oxide-supported mesoporous silica powders obtained in Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 and 2, respectively. That is, 3 g of the above powder, 0.8 g of alumina sol (# 520) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., 0.4 g of silica sol (Snowtex O) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., and an appropriate amount of water were mixed. Using a few grams of alumina balls as a grinding medium, the mixture was shaken by hand to loosen the agglomerated powder to obtain a wash coat slurry. The above-mentioned slurry for wash coat was applied to a honeycomb substrate made of cordierite having 400 cells per square inch, dried, fired at 500 ° C. for 1 hour in air, and further 5% by volume of hydrogen and 95%. A honeycomb catalyst structure having 100 g of rhodium-supported mesoporous silica catalyst per liter of the honeycomb substrate was obtained by firing at 500 ° C. for 10 minutes in an air stream composed of nitrogen in a volume%.

(触媒の窒素酸化物除去性能試験)
100ppmのNO、1ppmのSO2、9%のO2、1.5%のCO及び6%のH2Oからなる窒素酸化物を含む混合ガスを温度250℃、300℃、350℃又は400℃、空間速度50000h-1の条件下に上記ハニカム触媒構造体に接触させて、触媒の窒素酸化物除去性能を調べた。窒素酸化物から窒素への変換率(除去率)は、ガスメット社製FT−IRガス分析計にてNO、NO2 及びN2O の濃度分析を行い、それに基づいて算出した。結果を表1に示す。
(Catalyst nitrogen oxide removal performance test)
A mixed gas containing nitrogen oxides consisting of 100 ppm NO, 1 ppm SO 2 , 9% O 2 , 1.5% CO and 6% H 2 O at a temperature of 250 ° C., 300 ° C., 350 ° C. or 400 ° C. Then, the catalyst was brought into contact with the honeycomb catalyst structure under a space velocity of 50000 h −1 , and the nitrogen oxide removal performance of the catalyst was examined. The conversion rate (removal rate) from nitrogen oxides to nitrogen was calculated based on the concentration analysis of NO, NO 2 and N 2 O using a FT-IR gas analyzer manufactured by Gasmet. The results are shown in Table 1.

Figure 2009029684
Figure 2009029684

Claims (5)

珪酸ナトリウム水溶液をカチオン交換樹脂と接触させて活性シリカを調製する第1工程、次いで、上記活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とをアルカリ性領域で50〜200℃の範囲の温度にて反応させて、ロジウムを含有するシリカとカチオン界面活性剤との複合体を生成させる第2工程、上記複合体を焼成する第3工程をこの順序で行って、平均細孔径が10〜100オングストロームのメソポア組織を有すると共に、BET法による窒素吸着比表面積が500m2/g以上であるメソポーラスシリカにロジウムが担持されてなるロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法。 A first step of preparing an active silica by bringing a sodium silicate aqueous solution into contact with a cation exchange resin, and then reacting the active silica, the cationic surfactant and the rhodium precursor at a temperature in the range of 50 to 200 ° C. in the alkaline region. The mesopore having an average pore size of 10 to 100 angstroms is performed in this order by performing a second step of forming a complex of silica containing rhodium and a cationic surfactant, and a third step of firing the complex. A method for producing rhodium-supported mesoporous silica having a structure and rhodium supported on mesoporous silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 500 m 2 / g or more by BET method. 活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とをアルカリ性領域で100℃を超えて、200℃以下の範囲の温度にて水熱反応させる請求項1に記載のロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法。   The method for producing rhodium-supported mesoporous silica according to claim 1, wherein the active silica, the cationic surfactant, and the rhodium precursor are hydrothermally reacted at a temperature in the alkaline region exceeding 100 ° C and not more than 200 ° C. pH8〜12のアルカリ性領域で活性シリカとカチオン界面活性剤とロジウム前駆体とを反応させる請求項1又は2に記載のロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法。   The method for producing rhodium-supported mesoporous silica according to claim 1 or 2, wherein active silica, a cationic surfactant and a rhodium precursor are reacted in an alkaline region of pH 8-12. ロジウムの担持量が0.1〜5重量%の範囲となるようにロジウム前駆体を用いる請求項1に記載のロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法。   The method for producing rhodium-supported mesoporous silica according to claim 1, wherein the rhodium precursor is used so that the supported amount of rhodium is in the range of 0.1 to 5% by weight. カチオン界面活性剤が一般式(II)
[R(CH3)3N] (II)
(式中、Rは長鎖アルキル基を示し、Xはハロゲン原子又は水酸基を示す。)
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライド又は水酸化アルキルトリメチルアンモニウムである請求項1に記載のロジウム担持メソポーラスシリカを製造する方法。
Cationic surfactant is general formula (II)
[R (CH 3 ) 3 N] + X (II)
(In the formula, R represents a long-chain alkyl group, and X represents a halogen atom or a hydroxyl group.)
The method for producing rhodium-supported mesoporous silica according to claim 1, wherein the alkyltrimethylammonium halide or alkyltrimethylammonium hydroxide is represented by the formula:
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JP2016098119A (en) * 2014-11-18 2016-05-30 東曹産業株式会社 Method of producing porous silica

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