JP2009143737A - メソポーラスアルミノシリケートおよびその合成方法 - Google Patents

メソポーラスアルミノシリケートおよびその合成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 分子量の大きな反応物、生成物の関与する触媒反応に好適なメソポーラスアルミノシリケートである。
【解決手段】 (a)(I)第1有機構造規制剤、(II)シリカ源、(III)アルミナ源、(IV)第2有機構造規制剤、および(V)水、からなるメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を調製する工程、(b)80〜150℃で水熱処理する工程、(c)20〜50℃に冷却して、pHを9〜12に調整する工程、(d)80〜150℃で水熱処理する工程を含むメソポーラスアルミノシリケートの合成方法である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、新規なメソポーラスアルミノシリケートの合成方法に関する。また、本発明は強い固体酸点を多く有し、圧壊強度に優れるメソポーラスアルミノシリケートに関するものである。
メソポーラス材料は、細孔直径が2〜10nmの規則的細孔を有しており、いくつかの構造の異なる材料が報告されている。例えば、構造規制剤(SDA)として、臭化トリメチルセチルアンモニウム(以下、CTMABrと略する。)を用いるMCM−41、CTMABrと非イオン性界面活性剤であるBrij30(エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロックコポリマーEOmPOnEOm(m=33〜70,n=5〜26))を用いるMCM−48、臭化ジセチルジメチルアンモニウムを用いるSB−15などがその代表的なものである。
これらのメソポーラス材料は、ゼオライトのミクロ細孔(細孔直径約3〜8Å)より大きいメソ細孔(細孔直径2〜10nm)を有し、高比表面積で、耐熱性が高いなどの特徴を有することからこれらの特性を活かした材料として、ゼオライトでは対応できない嵩高い材料の合成が可能な触媒担体、各種の有機物無機物のホスト、吸着剤等の新しい用途の開発が期待されてきた。
しかし、メソポーラス材料は基本的構造が不定形ガラス構造であり、結晶性がないことから、機械的強度、水熱安定性等が低い等の問題点が明らかになってきた。また、アルミニウムなどの酸性発現物質でメソポーラス材料の合成時に、または、合成後修飾する方法により導入した固体酸性は、固体酸触媒として各種の反応を円滑に進行させるには、酸性度が低すぎる等の問題点があった(非特許文献1:C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 1992年、359巻、22号、710頁)。
本願発明者らは、これらの問題点を解決し、水熱安定性および機械的強度に優れ、かつ高い固体酸性を有するメソポーラス材料の創製を目指し、研究を進めた結果、カチオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤とを混合して用いることにより、従来のMCM−48に較べて機械的強度(圧壊強度)が高く、固体酸性も高く、従来のゼオライトでは実質的に不活性であった大きな分子量の反応物であるイソフィトールと2,3,4−トリメチルヒドロキノンとの縮合環化反応に極めて高い活性を発現することを見出して本発明を完成するに至った。
C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 1992年、359巻、22号、710頁
本発明は、分子量の大きな反応物、生成物の関与する触媒反応に好適に用いることのできる新規なメソポーラスアルミノシリケートの製造方法および新規なメソポーラスアルミノシリケートを提供することを目的としている。
本発明のメソポーラスアルミノシリケートの合成方法は、下記の工程(a)〜(d)を含むことを特徴とする。
(a)(I)第1有機構造規制剤、(II)シリカ源、(III)アルミナ源、(IV)第2有機構造規制剤、および(V)水、からなるメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を調製する工程
(b)80〜150℃で水熱処理する工程
(c)20〜50℃に冷却して、pHを9〜12に調整する工程
(d)80〜150℃で水熱処理する工程
前記第1有機構造規制剤が界面活性剤であり、前記第2有機構造規制剤が第4級アンモニウム塩または水酸化物であることが好ましい。
前記第1有機構造規制剤が非イオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とからなることが好ましい。
前記非イオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤のモル比(非イオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤)が0.1〜1.0の範囲にあることが好ましい。
前記メソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の組成が、前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(I)第1有機構造規制剤が0.1〜0.4モル、(III)アルミナ源がAl23として0.001〜0.05モル、(IV)第2有機構造規制剤が0.1〜1.0モル、(V)水がH2Oとして50〜200モルの範囲にあることが好ましい。
本発明のメソポーラスアルミノシリケートは、MCM−48と類似構造を有し、昇温脱離法による化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が260〜300℃の範囲にあり、最終脱離温度が400℃以上であることを特徴とする。
前記メソポーラスアルミノシリケートは、昇温脱離法による化学吸着NH3量が0.005〜0.3meq/gの範囲にあることが好ましい。また、圧壊強度が3MPa以上であることが好ましい。
本発明のメソポーラスアルミノシリケートによれば、従来のミクロポアのみを有するゼオライト(結晶性アルミノシリケート)では困難であった、分子量、分子サイズの大きな反応物、生成物の関与する触媒反応に好適に用いることができる。また、当該新規なメソポーラスアルミノシリケートを容易に製造することができる。
[メソポーラスアルミノシリケートの合成方法]
本発明に係るメソポーラスアルミノシリケートの合成方法は、下記の工程(a)〜(d)を含むことを特徴としている。
(a)(I)第1有機構造規制剤、(II)シリカ源、(III)アルミナ源、(IV)第2有機構造規制剤、および(V)水、からなるメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を調製する工程
(b)80〜150℃で水熱処理する工程
(c)20〜50℃に冷却して、pHを9〜12に調整する工程
(d)80〜150℃で水熱処理する工程
工程(a)
本発明に用いる(I)第1有機構造規制剤としては、界面活性剤を用いることが好ましく、界面活性剤としてはカチオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤が用いられる。
具体的には、カチオン性界面活性剤としてトリメチルセチルアンモニウム、トリメチルステアリルアンモニウム、トリメチルミリスチルアンモニウム、トリエチルセチルアンモニウム、トリエチルステアリルアンモニウム、トリエチルミリスチルアンモニウム、ジメチルジセチルアンモニウム、ジメチルジステアリルアンモニウム、ジメチルジミリスチルアンモニウム等のハロゲン化水素酸塩、硫酸塩、カルボン塩および水酸化物等から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。
また、非イオン性界面活性剤としては、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロックコポリマーEOmPOnEOm(m=33〜70,n=5〜26)、Tween20、Tween40、Tween60の様なポリエチレンオキシド長鎖脂肪酸エステル、Brij30、Brij35、Brij48の様なポリエチレンオキシド長鎖脂肪エーテル、Dodecyl-B-D-maltopyranosideの様な糖類長鎖アルキルエーテル、Triton x-100の様なポリエチレンオキシドオクチルフェニルエーテルなどが挙げられる。
この時、カチオン性界面活性剤とBrij30の様な非イオン性界面活性剤を存在させると3次元構造を有するMCM−48と同様の構造を有するメソポーラスアルミノシリケートが得られる。一方、CTMABrの様な長鎖基が1個の場合は、MCM−41と同様の1次元構造を有するメソポーラスアルミノシリケートが得られる。
非イオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とのモル比(非イオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤)は0.1〜1.0、さらには0.2〜0.8の範囲にあることが好ましい。
非イオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤モル比が0.1未満の場合は、MCM−41の様な一次元構造のメソポーラス材料が生成することがある。他方、このモル比が1.0を越えると、ゼオライトサブユニット(ZSU)の生成が不完全になるためか、後述する昇温脱離法による化学吸着NH3の脱離スペクトルから判断される特性、すなわち、化学吸着NH3が多く、しかも強く吸着する特性が充分得られない場合があり、触媒として用いた場合も充分な活性が得られない場合がある。
(II)シリカ源としてはゼオライト、メソポーラスシリケート等の合成に用いられる従来公知のシリカ源を用いることができ、例えば、シリカゾル、アルコキシドあるいはアエロジルのようなシリカ微粉末を用いることができる。
(III)アルミナ源としては、ゼオライトの合成に用いられる従来公知のアルミナ源を用いることができ、例えば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩、アルミニウムイソポロポキシドの様なアルコキシド、アルミニウムアセチルアセトナートの様な錯化合物が挙げられる。
(IV)第2有機構造規制剤としては、第4級アンモニウム塩または水酸化物が用いられ、具体的には、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、ジベンジルジメチルアンモニウム等の各種塩(但し、塩化物等、臭化物を除く)、水酸化物およびこれらの混合物が挙げられる。
前記メソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の組成については、前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(I)第1有機構造規制剤が0.1〜0.4モル、さらには0.15〜0.3モルの範囲にあることが好ましい。(I)第1有機構造規制剤が0.1モル未満の場合は、細孔直径が2〜10nmの規則的細孔(メソポア)が充分形成されない場合があり、一方、(I)第1有機構造規制剤が0.4モルを越えても得られるメソポーラスアルミノシリケートの特性がさらに向上することもなく、経済性が低下する。
また、前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(III)アルミナ源がAl23として0.001〜0.05モル、さらには0.005〜0.03の範囲にあることが好ましい。(III)アルミナ源がAl23として0.001モル未満の場合は、得られるメソポーラスアルミノシリケートの固体酸点が少なく、この固体酸点が活性点として働く触媒反応の活性が充分得られない場合がある。一方、(III)アルミナ源がAl23として0.05モルを越えると、アルミナが多すぎてメソポーラスアルミノシリケートのメソポア表面に結晶性のアルミノシリケート(本発明ではβ−ゼオライト(BEA)と考えられる)が生成しないためにこの固体酸点が活性点として働く触媒反応の活性が不充分となる場合がある。
次に、前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(IV)第2有機構造規制剤が0.1〜1.0モル、さらには0.2〜0.9モルの範囲にあることが好ましい。(IV)第2有機構造規制剤が0.1モル未満の場合は、第2有機構造規制剤が少ないためにメソポーラスアルミノシリケートのメソポア表面に結晶性のアルミノシリケート(本発明ではβ−ゼオライト(BEA)構造単位と考えられる)が生成しないために触媒反応の活性が不充分となる場合がある。一方、(IV)第2有機構造規制剤が1.0モルを越えると第2有機構造規制剤が多すぎてもメソポーラスアルミノシリケートのメソポア表面に結晶性のアルミノシリケート(本発明ではβ−ゼオライト(BEA)構造単位と考えられる)が生成しないために触媒反応の活性が不充分となる場合がある。
前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(V)水がH2Oとして50〜200モル、さらには60〜150モルの範囲にあることが好ましい。(V)水がH2Oとして50モル未満の場合は、得られるメソポーラスアルミノシリケートが凝集体として得られることがあり、一方、(V)水がH2Oとして200モルを越えると結晶化に長時間を要したり、得られたとしても結晶性が不充分となることがあり、このため、触媒として用いた場合に活性が不充分となる場合がある。
工程(b)
メソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を80〜150℃、好ましくは90〜120℃で水熱処理する。
水熱処理温度が80℃未満の場合は、結晶化に長時間を要したり、得られたとしても規則性の高いメソポーラス構造が生成しない場合がある。水熱処理温度が150℃を越えると、石英などが生成し、メソポーラス構造及びβ−ゼオライト(BEA)構造単位を有するメソポーラスアルミノシリケートが得られない場合がある。
水熱処理時間は、通常、5〜200時間、さらに好ましくは10〜100時間である。
工程(c)
ついで、20〜50℃に冷却し、水熱処理したメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体のpHを9〜12、好ましくは10〜11に調整する。
pH調整には通常、酸を用いる。酸としては塩酸、硝酸、硫酸等の他酢酸等の有機酸を用いることができる。
水熱処理したメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体のpHを前記範囲外に調整すると、メソポーラスアルミノシリケートが得られない場合があり、得られたとしても細孔直径が2〜10nmのメソポアの形成が不充分となることがある。
工程(d)
ついで、pH調整したメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を80〜150℃、好ましくは90〜120℃で再び水熱処理する。
水熱処理温度が80℃未満の場合は、メソポーラスアルミノシリケートの生成に長時間を要したり、得られたとしても規則性の高いメソポーラス構造が生成しない場合がある。水熱処理温度が150℃を越えると、石英などが生成し、メソポーラス構造及びβ−ゼオライト(BEA)構造単位を有するメソポーラスアルミノシリケートが得られない場合がある。
水熱処理時間は、この時も通常、5〜200時間、さらに好ましくは10〜100時間である。
得られたメソポーラスアルミノシリケートは分離し、洗浄し、必要に応じて乾燥し、ついで焼成することができる。
洗浄方法としては特に制限はなく従来公知の方法を採用することができるが、本発明のメソポーラスアルミノシリケートの洗浄には水、メタノール、エタノールなどのアルコールを用いることが好ましい。
乾燥方法としては、洗浄用混合液を除去できれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。乾燥温度は通常、80〜150℃である。
焼成方法としては、メソポーラスアルミノシリケート中に残存する第1有機構造規制剤、第2有機構造規制剤を除去できれば特に制限はないが、通常、空気または酸素雰囲気下、300〜700℃、好ましくは450〜600℃で焼成する。
焼成温度が300℃未満では前記第1有機構造規制剤、第2有機構造規制剤の除去が不充分で、触媒として用いた場合に活性が不充分となることがあり、700℃を越えると第1有機構造規制剤、第2有機構造規制剤は実質的に除去できていることから、さらに高温で焼成する必要はない。
[メソポーラスアルミノシリケート]
本発明に係るメソポーラスアルミノシリケートは、MCM−48と類似構造を有し、昇温脱離法による化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が260〜300℃の範囲にあり、最終脱離温度が400℃以上であることを特徴としている。
MCM−48と類似構造を有するとは、X線回折スペクトルにおいて、2θ=2.5°付近に主ピークを有し、窒素等温吸着・脱着において、窒素の相対圧(P/P0)が0.1〜0.4において窒素の著しい吸着および脱着特性を示すことを意味している。
また、本発明に係るメソポーラスアルミノシリケートは特徴的に昇温脱離法による化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が260〜300℃、好ましくは270〜290℃の範囲にある。
化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が260℃未満の場合は、第2有機構造規制剤として臭化テトラプロピルアンモニウムを用いて得られるMFI−ゼオライト構造単位を有するメソポーラスアルミノシリケートと違いが無く、触媒として用いても充分な活性、選択性が得られない場合がある。化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が300℃を越えるものは得ることが困難である。
また、最終脱離温度が400℃以上であることが好ましい。最終脱離温度が400℃未満の場合は、第2有機構造規制剤として臭化テトラプロピルアンモニウムを用いて得られるMFI−ゼオライト構造単位を有するメソポーラスアルミノシリケートと違いが無く、触媒として用いても充分な活性、選択性が得られない場合がある。
このような化学吸着NH3の脱離スペクトルは次のようにして得ることができる。即ち、日本ベル社製BELL TPD-66を使用し、試料約0.1グラムを500℃で1時間排気処理を行い、温度を100℃に落とし、100℃にて1時間アンモニアガスを導入して吸着させる。次いで、100℃にて1時間再度排気処理を行なった後、毎分50ミリリットルのHeガス流通下、100℃から毎分10℃で700℃まで昇温しながら脱離NH3量を測定してスペクトルを得た後、スペクトル分離し、高温側のスペクトルを化学吸着NH3の脱離スペクトルとして得る。
本発明に係るメソポーラスアルミノシリケートの昇温脱離法による化学吸着NH3量は、0.005〜0.3meq/g、さらには0.02〜0.3meq/gの範囲にあることが好ましい。
この化学吸着NH3量は触媒の活性点となり得る固体酸の量と考えられており、化学吸着NH3量が0.001meq/g未満の場合は、活性が不充分となることがあり、化学吸着NH3量が0.3meq/gを越えるものは得ることが困難である。
化学吸着NH3量は、上記で測定したスペクトルの100℃以上での脱離NH3量をメソポーラスアルミノシリケートの重量(g)で除して求めることができる。
本発明に係るメソポーラスアルミノシリケートの圧壊強度は、3MPa以上であることが好ましい。
圧壊強度が3MPa未満の場合は、従来のMCM−48と変わらず容易に結晶性が低下することから用途および用法に制限があり、実用に適さない。
圧壊強度は、試料を錠剤形成機(日本分光社製)に入れ、井内社製の油圧式プレス機にて圧力を変えて30分間圧縮し、X線回折スペクトルを測定し、2θ=2.5°付近の主スペクトルの残存割合をみて、実質的にスペクトルが維持されている最高圧力を圧壊強度とした。
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)の合成
第1有機構造規制剤であるBrij30およびCTMABrの水溶液に、シリカゾル(日産化学(株)製:Ludox HS−400)、第2有機構造規制剤であるTEAOHの水溶液、および硝酸アルミニウムを、メソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の酸化物モル比が1SiO2:0.168CTMABr:0.032Brij30:0.01Al23:0.7TEAOH:80.0H2O(SiO2/Al23=100)となるように混合し、1時間撹拌した。
プロピレン容器にメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を入れ、100℃で2日間水熱処理した。その後、容器を急速に室温(20℃)まで冷却した。この時pHは11.5であった。ついで、攪拌しながら酢酸水溶液を添加してpHを10.5に調整し、その後、100℃で2日間水熱処理した。
ついで、生成したメソポーラスアルミノシリケートを濾過、分離し、水およびエタノールにより充分に洗浄し、100℃で2時間乾燥し、ついで、550℃で2時間焼成してメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)を得た。
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)についてX線回折スペクトルを測定し、結果を図1aに示した。また、吸着・脱着等温線を図1bに示した。また、赤外線吸収スペクトルを測定し、結果を図1c(下実線)に示した。また、MAS−Al−NMRを測定し、図1dに示した。
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)は図1aのXRD、図1bの窒素吸着から判断し、メソポーラス構造を有することがわかる。また、図1cのIRは、550−600/cm付近に吸収を示し、ゼオライト骨格を有することがわかる(参考文献Sakthivel, A.; Huang, S. J.; Chen, W. H.; Lan, Z. H.; Chen, K. H.; Lin, H. P.; Mou, C. Y.; Liu, S. B. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 253)。使用したSDAがTEAOHであることからBetaゼオライト構造単位を有すると考えられる。また、MAS−Al−NMRからアルミニウムは、4配位であり、ゼオライト骨格に取り込まれていると判断される。
図2に各種条件下で処理した際の物性変化を示した。(a)は550℃で12時間加熱後の試料、(b)は900℃で6時間加熱した試料、(c)は25℃で飽和させた水蒸気を通じながら700℃で4時間加熱した試料、(d)は水中で48時間100℃で煮沸した試料、(e)は水中で120時間100℃で煮沸した試料、および、(f)は50MPaで30分間圧縮処理した試料のXRDを示す。
これらの結果は、メソポーラス構造が、900℃における加熱、700℃における水蒸気処理、100℃における煮沸、および50MPaで圧縮しても破壊されないことを示している。
また、固体酸性度の目安となるアンモニア脱離スペクトルを図3(最下段)に示した。ピーク温度が280℃であった。最終脱離温度は400℃以上であった。また、化学吸着NH3量を計算したところ0.055meq/gであった。
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)の圧壊強度、アンモニア吸着・脱着特性を前記した合成時の組成と併せて、後記する実施例および比較例と共に表1に示す。
触媒反応特性評価
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)を0.074g、イソフィトールを0.74g、2,3,4−トリメチルヒドロキノンを0.38g、およびドライアイス33gを高圧反応容器に充填し、反応温度120℃、反応圧力12MPaで2時間反応を行った。この反応式を[化1]に示す。
次いで、高圧反応容器を室温まで冷却し、炭酸ガスを放出してから、内容物をアセトンで洗い出し、残存原料および生成物(ビタミンE:γ−トコフェロール)をガスクロマトグラフで分析した。γ−トコフェロールの収率は96モル%であった。
Figure 2009143737
[実施例2〜4]
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-2〜4)の合成
実施例1において、Al23のモル比を0.02、0.0067、0.005(SiO2/Al23比としては、順に50、150、および200)となるように設定した以外は実施例1と同様にして、それ以外の組成を一定として、SiO2/Al23比の異なるメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-2)、メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-3)およびメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-4)を得た。
各メソポーラスアルミノシリケートについて、X線回折スペクトルを測定した。図4は測定結果を示しており、下から順に(MPAS-2)、(MPAS-3)、および(MPAS-4)である。
スペクトルはメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)と同様であり、メソポーラス構造を有している。また、赤外線吸収スペクトルもメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)と同様であったことからゼオライト骨格を有すると考えられる。
[比較例1]
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)の合成
実施例1のメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の酸化物モル比、1SiO2:0.168CTMABr:0.032Brij30:0.01Al23:0.7TEAOH:80.0H2O(SiO2/Al23=100)において、Brij30およびTEAOHを使用することなく、1SiO2:0.168CTMABr:0.01Al23:80.0H2O(SiO2/Al23=100)に調整した以外は同様にしてメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)を得た。
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)についてX線回折スペクトルを測定し、結果を図4(最上段)に示した。
また、実施例1で行ったのと同様の条件下で、(a)〜(f)の処理を行い、処理後のXRDを図5に示した。
(a)は焼成後の試料、(b)は900℃熱処理した試料、(c)は700℃で処理した試料、(d)および(e)は、100℃で煮沸したし試料および(f)は50MPaで加圧した試料のXRDを示した。
また、赤外線吸収スペクトルを測定し、結果を図1c(点線)に示した。このメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)では、550−600/cm付近に殆ど吸収がみられなかった。
また、固体酸性度の目安となるアンモニア脱離スペクトルを測定し、図3(最上段)に示した。ピーク温度は260℃であった。最終脱離温度は400℃未満であった。また、化学吸着NH3量を計算したところ0.045meq/gであった。
触媒反応特性評価
実施例1において、メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)を用いた以外は同様にして反応を行ったところ、生成物(γ−トコフェロール)の収率は10モル%であった。
[比較例2]
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R2)の合成
実施例1のメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の酸化物モル比、1SiO2:0.168CTMABr:0.032Brij30:0.01Al23:0.7TEAOH:80.0H2O(SiO2/Al23=100)において、TEAOHの代わりに、MFI合成のSDAである臭化テトラプロピルアンモニウム(TPABr)を用いて1SiO2:0.168CTMABr:0.032Brij30:0.01Al23:0.7TPABr:80.0H2O(SiO2/Al23=100)に調整した以外は同様にして、メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R2)を得た。
メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R2)について実施例1と同様にX線回折スペクトルおよび窒素の吸着・脱着等温線を測定したところ、メソポーラス構造を有することが分かった。また、赤外線吸収スペクトルを測定したところ、550−600/cm付近に吸収を示すことからゼオライト単位を有することが分かった。(いずれも図示せず。)
また、固体酸性度の目安となるアンモニア脱離スペクトルを測定し、図3(中段)に示した。ピーク温度は250℃であった。最終脱離温度は400℃未満であった。また、化学吸着NH3量を計算したところ0.045meq/gであった。
[比較例3]
触媒反応特性評価
実施例1において、フォージャサイト型ゼオライト(触媒化成工業(株)製:HY5、SiO2/Al23=5.0、Na2O=0.5重量%、比表面積=650m2/g、550℃2時間焼成品)を用いた以外は同様にして反応を行ったところ、生成物(γ−トコフェロール)の収率は5モル%であった。
Figure 2009143737
図1aはメソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)のX線回折スペクトル、図1bは窒素吸着・脱着等温線、図1cは赤外線吸収スペクトル、図1dはMAS−Al−NMRをそれぞれ示す。 メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)を各種条件下で処理した後のX線回折スペクトルを示す。 メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-1)、(MPAS-R1) および(MPAS-R2)のアンモニア脱離スペクトルを示す。 メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-2)、(MPAS-3)、(MPAS-4)および(MPAS-R1)のX線回折スペクトルを示す。 メソポーラスアルミノシリケート(MPAS-R1)を各種条件下で処理した後のX線回折スペクトルを示す。

Claims (8)

  1. 下記の工程(a)〜(d)を含むメソポーラスアルミノシリケートの合成方法。
    (a)(I)第1有機構造規制剤、(II)シリカ源、(III)アルミナ源、(IV)第2有機構造規制剤、および(V)水、からなるメソポーラスアルミノシリケート合成前駆体を調製する工程
    (b)80〜150℃で水熱処理する工程
    (c)20〜50℃に冷却して、pHを9〜12に調整する工程
    (d)80〜150℃で水熱処理する工程
  2. 前記第1有機構造規制剤が界面活性剤であり、前記第2有機構造規制剤が第4級アンモニウム塩または水酸化物であることを特徴とする請求項1に記載のメソポーラスアルミノシリケートの合成方法。
  3. 前記第1有機構造規制剤が非イオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とからなることを特徴とする請求項1または2に記載のメソポーラスアルミノシリケートの合成方法。
  4. 前記非イオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤のモル比(非イオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤)が0.1〜1.0の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載のメソポーラスアルミノシリケートの合成方法。
  5. 前記メソポーラスアルミノシリケート合成前駆体の組成が、前記(II)シリカ源のSiO21モルに対して、(I)第1有機構造規制剤が0.1〜0.4モル、(III)アルミナ源がAl23として0.001〜0.05モル、(IV)第2有機構造規制剤が0.1〜1.0モル、(V)水がH2Oとして50〜200モルの範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメソポーラスアルミノシリケートの合成方法。
  6. MCM−48と類似構造を有し、昇温脱離法による化学吸着NH3の脱離スペクトルのピーク温度が260〜300℃の範囲にあり、最終脱離温度が400℃以上であることを特徴とするメソポーラスアルミノシリケート。
  7. 昇温脱離法による化学吸着NH3量が0.005〜0.3meq/gの範囲にあることを特徴とする請求項6に記載のメソポーラスアルミノシリケート。
  8. 圧壊強度が3MPa以上であることを特徴とする請求項6または7に記載のメソポーラスアルミノシリケート。
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