JP2011042578A - New fau type metalloaluminosilicate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new FAU type metalloaluminosilicate with a metal introduced into a skeleton, and a simple and industrially applicable method for producing the same. <P>SOLUTION: Disclosed are the FAU type metalloaluminosilicate, wherein the metal is at least one selected from Ti, Ga, In, Sn and Zr, a molar ratio of the metal/Si is 0.005-0.15 and a molar ratio of Si/Al is ≥25, the metalloaluminosilicate, wherein the metal is Fe, a molar ratio of Fe/Si is 0.005-0.15 and a molar ratio of Si/Al is ≥50, and the metalloaluminosilicate, wherein the metal is Sn, a molar ratio of Sn/Si is 0.005-0.2 and a molar ratio of Si/Al is ≥100. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規FAU型メタロアルミノシリケートに関する。また、本発明はFAU型ゼオライト類の骨格に金属を導入する新規な方法に関する。   The present invention relates to a novel FAU type metalloaluminosilicate. The present invention also relates to a novel method for introducing metal into the framework of FAU-type zeolites.

今日、ゼオライトは石油精製、石油化学、および環境浄化分野において、その固体酸特性および分子サイズの細孔に由来する特異な触媒特性及び吸着特性から、広範な用途に使用されている。   Today, zeolites are used in a wide range of applications in the petroleum refining, petrochemical, and environmental purification fields due to their solid acid properties and unique catalytic and adsorption properties derived from molecular size pores.

ゼオライトは狭義にはアルミニウム、珪素及び酸素からなる結晶骨格を有する結晶性縮合アルミノケイ酸塩であり、結晶構造やアルミニウム含有量の違いにより、その固体酸特性は異なっている。1980年代からその固体酸特性の改変を目的として、アルミニウム又は珪素の代わりにGa,Fe,Tiなど他の金属種をゼオライト骨格に導入したメタロアルミノシリケート或いはアルミニウムを含有しないメタロシリケート、更にはシリカのみからなるゼオライト結晶構造を有するものが合成されている。   Zeolite is a crystalline condensed aluminosilicate having a crystal skeleton composed of aluminum, silicon, and oxygen in a narrow sense, and the solid acid characteristics differ depending on the crystal structure and the aluminum content. Metalloaluminosilicates that contain other metal species such as Ga, Fe, and Ti instead of aluminum or silicon in the zeolite framework for the purpose of modifying the solid acid properties since the 1980s, or metallosilicates that do not contain aluminum, and silica only Those having a zeolite crystal structure are synthesized.

本発明で言う結晶性ゼオライト類とは、狭義のゼオライトに加えて上記メタロシリケート、メタロアルミノシリケート、およびゼオライト構造を有する結晶性シリケートを言う。   The crystalline zeolite referred to in the present invention refers to the above-mentioned metallosilicate, metalloaluminosilicate, and crystalline silicate having a zeolite structure in addition to zeolite in a narrow sense.

結晶性ゼオライト類の製造方法としては、アルミニウム源、珪素源、金属源、及びアルカリを主原料とした水性混合物を水熱反応にて結晶化させる方法、即ち水熱合成法が当業界では一般的である。例えば、特許文献1には、金属(Al、Cr、Fe又はLa)/Siモル比が0.08以下であるBEA型のメタロシリケート及びメタロアルミノシリケートが報告されている。特許文献2には、Ti/Siモル比が0.2以下でSi/Alモル比が10〜42であるMOR型チタノアルミノシリケートが報告されている。特許文献3には、Fe/Siモル比が0/0014〜0.4でSi/Alモル比が5.4〜無限大であるMOR型フェロ(アルミノ)シリケートが報告されている。   As a method for producing crystalline zeolites, a method in which an aqueous mixture mainly composed of an aluminum source, a silicon source, a metal source, and an alkali is crystallized by a hydrothermal reaction, that is, a hydrothermal synthesis method is generally used in the industry. It is. For example, Patent Document 1 reports BEA type metallosilicates and metalloaluminosilicates having a metal (Al, Cr, Fe, or La) / Si molar ratio of 0.08 or less. Patent Document 2 reports a MOR type titanoaluminosilicate having a Ti / Si molar ratio of 0.2 or less and a Si / Al molar ratio of 10 to 42. Patent Document 3 reports a MOR type ferro (alumino) silicate having an Fe / Si molar ratio of 0/0014 to 0.4 and an Si / Al molar ratio of 5.4 to infinity.

一方、一旦合成したゼオライト類を液相で金属塩水溶液処理を行ったり、気相で金属塩蒸気処理を行うことにより、骨格に金属を導入する方法も知られている。特許文献4には、BEA型アルミノシリケート又はボロアルミノシリケートを脱Al又は脱硼素した後ガリウム塩水溶液処理する事により得た、Ga/Siモル比が0.0004〜0.066であるBEA型ガロアルミノシリケート又はガロボロシリケートが報告されている。特許文献5には、クロム又はスズのフルオロ塩水溶液で処理することにより骨格中のAlをクロム又はスズと置換した金属/Siモル比が0.01〜0.98でSi/Alモル比が50〜98であるFAU型、MOR型、LTL型及びMAZ型のメタロアルミノシリケートが報告されている。特許文献6には、Si/Alモル比が1.75以上のFAU型ゼオライトをスチーミング焼成したのち酸及び鉄塩水溶液処理することによって、Fe/Siモル比が0.01〜0.30でSi/Alモル比が7.5〜50であるFAU型フェロアルミノシリケートが報告されている。特許文献7には、アンモニウムイオン交換したゼオライトY(FAU型アルミノシリケート)をスチーミング焼成及び鉱酸により脱アルミニウムした後、金属塩水溶液処理及びpH上昇処理を行うことで金属を担持したSi/Alモル比が7.0〜13.5のFAU型ゼオライトを報告している。   On the other hand, there is also known a method of introducing a metal into a skeleton by treating a once synthesized zeolite with a metal salt aqueous solution treatment in a liquid phase or a metal salt vapor treatment in a gas phase. Patent Document 4 discloses a BEA type gallo having a Ga / Si molar ratio of 0.0004 to 0.066 obtained by treating a BEA type aluminosilicate or boroaluminosilicate with Al or deboron and then treating with a gallium salt aqueous solution. Aluminosilicate or galloborosilicate has been reported. In Patent Document 5, a metal / Si molar ratio in which Al in a skeleton is replaced with chromium or tin by treatment with a chromium or tin fluoro salt aqueous solution is 0.01 to 0.98, and a Si / Al molar ratio is 50. FAU type, MOR type, LTL type and MAZ type metalloaluminosilicates of ~ 98 have been reported. Patent Document 6 discloses that a FAU type zeolite having a Si / Al molar ratio of 1.75 or more is subjected to steaming and then treated with an acid and iron salt aqueous solution, whereby the Fe / Si molar ratio is 0.01 to 0.30. FAU type ferroaluminosilicates having a Si / Al molar ratio of 7.5 to 50 have been reported. In Patent Document 7, Si / Al carrying a metal by performing ammonium ion exchanged zeolite Y (FAU type aluminosilicate) by steaming and dealuminating with mineral acid, followed by metal salt aqueous solution treatment and pH increase treatment. FAU type zeolite having a molar ratio of 7.0 to 13.5 is reported.

非特許文献1にはSi/Alモル比が37.5のBEA型アルミノシリケートを酸処理した後500℃にてTiCl蒸気と接触させて得た、Ti/Siモル比が0.018〜0.048でSi/Alモル比が72〜450であるBEA型チタノアルミノシリケートが報告されている。 Non-Patent Document 1 discloses that a BEA / aluminosilicate having a Si / Al molar ratio of 37.5 was acid-treated and then contacted with TiCl 4 vapor at 500 ° C., and the Ti / Si molar ratio was 0.018-0. A BEA type titanoaluminosilicate having a Si / Al molar ratio of 72 to 450 at 0.048 has been reported.

特公平1−58128号公報Japanese Patent Publication No. 1-58128 特開平5−24820号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-24820 特開昭59−116120号公報JP 59-116120 A 特開平2−184517号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-184517 特公平7−108770号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-108770 特開平2−289419号公報JP-A-2-289419 特開平5−178611号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-178611

Microporous and Mesoporous Materials 31(1999)163〜173頁Microporous and Mesoporous Materials 31 (1999) 163-173

ゼオライト類の製造法として水熱合成法は当業界で最も一般的であるが、アルミニウムに比べて他の金属種はゼオライト骨格に入りにくい為に比較的少量しか骨格に導入できず、また合成可能な結晶構造種類も限られている。   Hydrothermal synthesis is the most common method for producing zeolites in the industry, but since other metal species are less likely to enter the zeolite framework compared to aluminum, only a relatively small amount can be introduced into the framework and can be synthesized. There are also limited crystal structure types.

また、合成したゼオライトに気相反応によって金属種を導入する方法は、均一な固体−気体の接触が困難であることや、反応装置には特殊な耐熱耐食材質を必要とするなど工業的な製造方法であるとは言い難い。   In addition, the method of introducing metal species into the synthesized zeolite by a gas phase reaction is difficult to achieve uniform solid-gas contact, and the reaction apparatus requires special heat and corrosion resistant materials. It is hard to say that it is a method.

本発明は、骨格に金属を導入した新規なFAU型メタロアルミノシリケート、及び簡便且つ工業的に適用可能なその製造方法を提供するものである。   The present invention provides a novel FAU-type metalloaluminosilicate in which a metal is introduced into the skeleton and a production method that is simple and industrially applicable.

本発明者らは、ゼオライトに金属原子を結晶格子内に挿入することにより、従来のゼオライトでは得られなかった固体酸特性、吸着特性や触媒性能を有する新規ゼオライト類を製造することを目的に研究を重ねた結果、本発明に到達した。即ち、本発明者らは、格子欠陥を有する結晶性ゼオライト類を金属塩水溶液に混合した酸性スラリーのpHをアルカリを用いて増大させると、結晶格子の欠陥部位に金属が容易に導入されるとの驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに到った。以下に本発明を詳述する。   The present inventors have studied for the purpose of producing new zeolites having solid acid characteristics, adsorption characteristics, and catalytic performance that have not been obtained with conventional zeolites by inserting metal atoms into the crystal lattice. As a result, the present invention has been reached. That is, when the pH of an acidic slurry in which crystalline zeolites having lattice defects are mixed with an aqueous metal salt solution is increased using an alkali, the metal is easily introduced into the defect sites of the crystal lattice. As a result, the present invention has been completed. The present invention is described in detail below.

本発明は、金属がTi、Ga、In、Sn、及びZrから選ばれた少なくとも一種であり、金属/Siモル比が0.005〜0.15で且つSi/Alモル比が25以上のFAU型メタロアルミノシリケート、である。金属がFeである場合には、Fe/Siモル比が0.005〜0.15で且つSi/Alモル比が50以上であることが好適である。金属がSnである場合には、Sn/Siモル比が0.005〜0.15で且つSi/Alモル比が100以上であることが好適である。   The present invention is a FAU in which the metal is at least one selected from Ti, Ga, In, Sn, and Zr, the metal / Si molar ratio is 0.005 to 0.15, and the Si / Al molar ratio is 25 or more. Type metalloaluminosilicate. When the metal is Fe, it is preferable that the Fe / Si molar ratio is 0.005 to 0.15 and the Si / Al molar ratio is 50 or more. When the metal is Sn, it is preferable that the Sn / Si molar ratio is 0.005 to 0.15 and the Si / Al molar ratio is 100 or more.

更に、本発明は、格子欠陥を有するFAU型結晶性ゼオライト類を、金属塩水溶液に懸濁させて酸性スラリーとし(a工程)、該酸性スラリーのpHをアルカリ添加により1以上増大させ、且つpHは6以下の範囲となし(b工程)、該pHを増大させたスラリーから結晶を濾別し、水洗し、乾燥する工程(c工程)、を含む事を特徴とする、新規FAU型メタロアルミノシリケートの製造方法、である。   Further, in the present invention, FAU type crystalline zeolite having lattice defects is suspended in an aqueous metal salt solution to form an acidic slurry (step a), and the pH of the acidic slurry is increased by 1 or more by addition of alkali, Is a new FAU-type metalloalumino characterized in that it comprises a step of 6 or less (step b), a step of filtering crystals from the slurry with increased pH, washing with water and drying (step c). It is a manufacturing method of a silicate.

更に、前記c工程で得られた結晶を300℃〜800℃の温度で焼成する事により、骨格に導入した金属をより安定化することもできる。   Furthermore, the metal introduced into the skeleton can be further stabilized by firing the crystals obtained in the step c at a temperature of 300 ° C. to 800 ° C.

また、アルカリとして水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを使用した場合、前記c工程で得られた結晶はイオンの一部がアルカリ金属イオンとなる場合もあるので、必要であれば前記c工程で得た結晶に通常のイオン交換処理を施すことよりアルカリ金属イオンを除去することができる。   In addition, when sodium hydroxide or potassium hydroxide is used as the alkali, the crystals obtained in the step c may be partially obtained as alkali metal ions, so that the crystals obtained in the step c are obtained if necessary. Alkali metal ions can be removed by subjecting the crystals to normal ion exchange treatment.

本発明に言う格子欠陥とは、酸素、珪素、及びアルミニウムからなる結晶骨格のアルミニウムまたは珪素原子が欠落して4個のSi−OH基が集中した、当業界で所謂nestと呼ぶ部位のことを言う。この様な格子欠陥は、水熱合成反応で結晶化させた段階で既に存在する場合もあるし、合成後の処理により発生させることもできる。格子欠陥の生成手段としては、結晶を焼成して脱アルミニウムする方法、結晶を酸を用いて脱アルミニウムする方法、前記焼成と酸処理を組み合わせた方法、更には結晶をアルカリ水溶液を用いて脱珪素及び脱アルミニウムする方法、がある。   The lattice defect referred to in the present invention refers to a portion called a “nest” in the industry, in which four Si—OH groups are concentrated due to lack of aluminum or silicon atoms in a crystal skeleton composed of oxygen, silicon, and aluminum. To tell. Such lattice defects may already exist at the stage of crystallization by a hydrothermal synthesis reaction, or may be generated by a process after synthesis. As a method for generating lattice defects, a method of calcining and dealumination of a crystal, a method of dealumination of a crystal using an acid, a method of combining the firing and acid treatment, and a method of desiliconizing a crystal using an alkaline aqueous solution. And a method of dealumination.

本発明の製造方法において使用する格子欠陥を有するFAU型結晶性ゼオライト類の調製原料としては、格子欠陥を有する又は生ぜしめることができるFAU型アルミノシリケート、メタロアルミノシリケート、又はシリケートである。格子欠陥の生成は、前記何れの方法で行っても良いが、酸を用いて脱アルミニウムする方法が工業的には簡便であり好適である。FAU型ゼオライトの場合は、合成した段階ではSi/Alモル比は1〜3と低く耐酸性が無いために酸処理を行うことはできない。そのためアルカリ金属イオンを除去した後、水蒸気を含有する雰囲気で焼成することにより脱アルミニウムと同時に生成した格子欠陥部位をSi原子で置換して骨格のSi/Alモル比を高めるという、所謂、当業界で超安定化処理と呼ぶスチーミング焼成を少なくとも1回は行う必要がある。スチーミング焼成の後は、酸処理して脱アルミニウムする事ができるが、スチーミング焼成の後の骨格Si/Alモル比が7以下の場合は耐酸性が不十分で酸処理時に結晶構造が崩壊するため酸処理後のSi/Alモル比を25以上にすることはできない。本発明に於いては、酸処理する前の骨格Si/Alモル比は7〜15であり且つ酸処理後のSi/Alモル比が25以上であるFAU型ゼオライトが好適に使用できる。酸処理前の骨格Si/Alモル比が20以上のものも本発明において使用できるが、酸処理で生成する格子欠陥の量が少なくなり目的とする金属の格子内への導入量が少なくなるため好ましくない。なお、FAU型ゼオライトの骨格Si/Alモル比がSi又はAlの固体MAS−NMR測定により求まることは当業界では良く知られている。   The raw material for preparing FAU-type crystalline zeolites having lattice defects used in the production method of the present invention is FAU-type aluminosilicate, metalloaluminosilicate, or silicate having lattice defects. The generation of lattice defects may be performed by any of the methods described above, but the method of dealumination using an acid is industrially simple and preferable. In the case of FAU type zeolite, the Si / Al molar ratio is as low as 1 to 3 at the stage of synthesis, so that the acid treatment cannot be performed. Therefore, after removing the alkali metal ions, firing in an atmosphere containing water vapor replaces the lattice defect sites generated simultaneously with dealumination with Si atoms to increase the Si / Al molar ratio of the skeleton. Thus, it is necessary to perform at least one steaming called ultra-stabilization treatment. After steaming firing, it can be dealuminated by acid treatment, but when the framework Si / Al molar ratio after steaming firing is 7 or less, the acid resistance is insufficient and the crystal structure collapses during acid treatment. Therefore, the Si / Al molar ratio after acid treatment cannot be 25 or more. In the present invention, FAU-type zeolite having a framework Si / Al molar ratio before acid treatment of 7 to 15 and an Si / Al molar ratio after acid treatment of 25 or more can be preferably used. Those having a skeleton Si / Al molar ratio of 20 or more before the acid treatment can be used in the present invention, but the amount of lattice defects generated by the acid treatment is reduced and the amount of the target metal introduced into the lattice is reduced. It is not preferable. It is well known in the art that the framework Si / Al molar ratio of FAU-type zeolite can be obtained by solid MAS-NMR measurement of Si or Al.

本発明の製造方法において、a工程のスラリーは酸性であるから、該工程でゼオライト骨格の脱アルミニウムが生じて格子欠陥が生成することは自明の理であり、従って出発物質として欠陥のないアルミニウムを多く含むFAU型ゼオライト類を用いることもできるが、その場合には、骨格から脱離したアルミニウムもb工程で骨格に再導入されるため、目的の金属の導入量を制御する事が困難となるので好ましくない。従って、格子欠陥を有するFAU型ゼオライト類のSi/Alモル比は、25以上であることが好ましく、より好ましくは50以上であり、更に好ましくは100以上である。   In the production method of the present invention, since the slurry in step a is acidic, it is obvious that dealumination of the zeolite skeleton occurs in the step and lattice defects are generated. Therefore, defect-free aluminum is used as a starting material. Although many FAU-type zeolites can be used, in this case, aluminum released from the skeleton is also reintroduced into the skeleton in the step b, making it difficult to control the amount of the target metal introduced. Therefore, it is not preferable. Therefore, the FAU type zeolite having lattice defects preferably has a Si / Al molar ratio of 25 or more, more preferably 50 or more, and still more preferably 100 or more.

a工程において金属塩水溶液と原料ゼオライト類を混合したスラリーのpHは金属塩水溶液以下とすることが好ましい。原料ゼオライト類がHイオンタイプであれば酸を添加しなくても良いが、アルカリ金属イオンタイプの場合はpHが増大し局所的な金属析出のおそれが生じるため、酸を添加して金属塩水溶液以下、好ましくはpHを1以下とし、混合スラリー中の金属塩を十分溶解させることが望ましい。また、金属は格子欠陥点にのみ導入されるのであり、使用する金属の量又は骨格に導入したい金属量は出発原料のゼオライト類中の格子欠陥量と同等以下とすることが重要である。   The pH of the slurry obtained by mixing the aqueous metal salt solution and the raw material zeolites in step a is preferably set to be equal to or lower than the aqueous metal salt solution. If the raw material zeolite is H ion type, it is not necessary to add an acid, but if it is an alkali metal ion type, the pH increases and local metal precipitation may occur. Hereinafter, it is preferable that the pH is preferably 1 or less and the metal salt in the mixed slurry is sufficiently dissolved. Further, the metal is introduced only at lattice defect points, and it is important that the amount of metal used or the amount of metal desired to be introduced into the framework is equal to or less than the lattice defect amount in the starting zeolite.

b工程で使用するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等を使用することができる。水溶液の形態が取り扱い上好適である。使用するアルカリの濃度は特に限定されるものではないが、濃すぎると添加時に局所的な金属析出やゼオライト結晶構造の崩壊が生じる場合もあるため、できるだけ低濃度、好ましくは5%以下であることが望ましい。また、アルカリの添加速度は徐々に定量的に添加することが望ましい。格子欠陥を多く有するゼオライト類は耐アルカリ性に乏しいため、アルカリ添加したスラリーpHは6以下とすることが重要である。pHが6を越えて高くなるほどゼオライト結晶構造の崩壊が進行するため、スラリーのpHは最終的に2〜6の範囲内が好ましく、3〜6の範囲内がより好ましい。   As the alkali used in step b, sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia and the like can be used. The form of the aqueous solution is suitable for handling. The concentration of the alkali to be used is not particularly limited, but if it is too high, local metal precipitation or zeolite crystal structure collapse may occur at the time of addition, so the concentration should be as low as possible, preferably 5% or less. Is desirable. Further, it is desirable that the alkali addition rate be gradually and quantitatively added. Since zeolites having many lattice defects have poor alkali resistance, it is important that the pH of slurry added with alkali is 6 or less. Since the collapse of the zeolite crystal structure progresses as the pH exceeds 6, the final pH of the slurry is preferably in the range of 2-6, more preferably in the range of 3-6.

また、ゼオライト類の水性スラリーにアルカリを添加してpHを高めた後に金属塩を添加したり、或いは金属塩水溶液のpHをアルカリ添加により高めた後にゼオライト類を添加しても、本発明のメタロアルミノシリケートを得ることはできない。   Even if the metal salt is added after the alkali is added to the zeolite aqueous slurry to increase the pH, or the zeolite is added after the pH of the metal salt aqueous solution is increased by the alkali addition, the metallo according to the present invention can be used. You can't get an aluminosilicate.

最終pHを高くする程、金属の導入量は多くなる。従って、a工程の金属塩と原料ゼオライト類の量比およびb工程の最終pHにより、金属導入量を制御することができる。   The higher the final pH, the greater the amount of metal introduced. Therefore, the amount of metal introduced can be controlled by the amount ratio of the metal salt and raw material zeolite in step a and the final pH in step b.

a工程及びb工程での反応温度は特に限定されるものではないが、温度が高い方が反応は速やかに進行するので、工業的には30℃〜100℃の範囲が好ましい。   The reaction temperature in step a and step b is not particularly limited, but the higher the temperature, the faster the reaction proceeds. Industrially, the range of 30 ° C to 100 ° C is preferable.

本発明に使用する金属塩は、水溶性であり且つその水溶液が酸性を呈す3価又は4価の金属塩である。特に、Ti、Fe、Ga、In、Sn、Zrの塩化塩、硫酸塩、硝酸塩、又は酢酸塩が好適に使用できる。   The metal salt used in the present invention is a trivalent or tetravalent metal salt which is water-soluble and whose aqueous solution exhibits acidity. In particular, chloride, sulfate, nitrate, or acetate of Ti, Fe, Ga, In, Sn, and Zr can be used preferably.

本発明は、新規なFAU型メタロアルミノシリケートを提供するものである。また、本発明は、各種金属をゼオライト結晶骨格に導入するための簡便且つ工業的な方法を提供するものである。本発明により得られる新規FAU型メタロアルミノシリケートは、石油精製、石油化学、及び環境浄化分野において従来にない優れた性能の触媒、触媒基材、又は吸着剤として利用できる。   The present invention provides a novel FAU type metalloaluminosilicate. The present invention also provides a simple and industrial method for introducing various metals into the zeolite crystal skeleton. The novel FAU-type metalloaluminosilicate obtained by the present invention can be used as a catalyst, a catalyst base, or an adsorbent having an excellent performance that has not been achieved in the fields of petroleum refining, petrochemistry, and environmental purification.

実施例1における本発明のFAU型メタロアルミノシリケートと、Ti導入前の脱アルミニウムモルデナイトのUV拡散反射スペクトルを示す。2 shows UV diffuse reflection spectra of the FAU type metalloaluminosilicate of the present invention in Example 1 and dealuminated mordenite before Ti introduction.

以下に実施例を示し本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は実施例により規定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the examples.

実施例1
NH型Yゼオライト(FAU型アルミノシリケート、Si/Alモル比2.75、Na/Alモル比0.13)500gを水蒸気濃度50%雰囲気中750℃で2時間スチーミング焼成しHYゼオライトを得た。このHYゼオライトの骨格Si/Alモル比はSi固体MAS−NMR測定から11.0であった。該HYゼオライトと純水2,000mlを混合して20%スラリーを調製し、35%塩酸を885g添加し、60℃で1時間撹拌して脱アルミニウムした後、結晶をろ過及び80℃の温純水で洗浄して、脱アルミニウムYゼオライト(Si/Alモル比112)を調製した。硫酸チタン(IV)水溶液(関東化学(株)製、含有量24%)67.7gを純粋1Lで希釈して硫酸チタン水溶液を調製し、前記脱アルミニウムYゼオライト絶乾重量50gと混合し、50℃で10分間撹拌した。この時のpHは1.0であった。該スラリーを50℃で撹拌しながら、5%水酸化ナトリウム水溶液を14ml/minの速度で連続的に添加して、スラリーのpHを6.0とし、50℃で30分間撹拌保持した後、ろ過及び80℃の温純水で洗浄し、120℃で乾燥して、本発明のFAU型チタノアルミノシリケートを得た。
Example 1
500 g of NH 4 type Y zeolite (FAU type aluminosilicate, Si / Al molar ratio 2.75, Na / Al molar ratio 0.13) was steamed and calcined at 750 ° C. for 2 hours in an atmosphere with a water vapor concentration of 50% to obtain HY zeolite. It was. The framework Si / Al molar ratio of this HY zeolite was 11.0 from Si solid MAS-NMR measurement. The HY zeolite and 2,000 ml of pure water were mixed to prepare a 20% slurry, 885 g of 35% hydrochloric acid was added, the mixture was stirred at 60 ° C. for 1 hour to dealuminated, and the crystals were filtered and warmed with 80 ° C. hot pure water. Washed to prepare dealuminated Y zeolite (Si / Al molar ratio 112). A titanium sulfate aqueous solution was prepared by diluting 67.7 g of an aqueous solution of titanium sulfate (IV) (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., content: 24%) with 1 L of pure, mixed with 50 g of the dealuminated Y zeolite absolutely dry weight, Stir at 10 ° C. for 10 minutes. The pH at this time was 1.0. While stirring the slurry at 50 ° C., a 5% aqueous sodium hydroxide solution was continuously added at a rate of 14 ml / min to adjust the pH of the slurry to 6.0, and stirring and holding at 50 ° C. for 30 minutes, followed by filtration. Then, it was washed with warm pure water at 80 ° C. and dried at 120 ° C. to obtain the FAU type titanoaluminosilicate of the present invention.

得られた結晶の化学分析値を表1に示す。粉末X線回折測定から、このものはFAU型の高い結晶性を維持しており、且つFAU型以外の結晶性物質は認められなかった。また、得られた結晶のUV拡散反射スペクトル分析結果を図1に示す。図1のUVスペクトルではチタノアルミノシリケートは220〜250nmに大きな吸収が見られる。この吸収は、Microporous and Mesoporous Materials 31(1999)ページ163〜173に記述されているように、骨格内の四面体配位のチタンに起因する。これからも、大部分のチタンは骨格内に取り込まれていることがわかる。   Table 1 shows chemical analysis values of the obtained crystals. From the powder X-ray diffraction measurement, this maintained the high crystallinity of the FAU type, and no crystalline substance other than the FAU type was observed. Moreover, the result of UV diffuse reflection spectrum analysis of the obtained crystal is shown in FIG. In the UV spectrum of FIG. 1, the titanoaluminosilicate has a large absorption at 220 to 250 nm. This absorption is attributed to tetrahedrally coordinated titanium in the skeleton, as described in Microporous and Mesoporous Materials 31 (1999) pages 163-173. From this, it can be seen that most of the titanium is taken into the skeleton.

実施例2
塩化鉄(III)六水和物(関東化学(株)製、含有量97%)18.3gを純水1Lに溶解して塩化鉄水溶液を調製し、実施例1で調製した脱アルミニウムYゼオライト絶乾重量50gと混合した後、1規定の塩酸を添加してpH1.0とし、50℃で10分間撹拌した。該スラリーを50℃で撹拌しながら、5%水酸化ナトリウム水溶液を14ml/minの速度で連続的に添加して、スラリーのpHを6.0とし、50℃で30分間撹拌保持した後、結晶をろ別及び80℃の温純水で洗浄し、120℃で乾燥して、本発明のFAU型フェロアルミノシリケートを得た。
Example 2
A dealuminated Y zeolite prepared in Example 1 was prepared by dissolving 18.3 g of iron (III) chloride hexahydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., content 97%) in 1 L of pure water to prepare an aqueous iron chloride solution. After mixing with an absolute dry weight of 50 g, 1N hydrochloric acid was added to adjust the pH to 1.0, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 10 minutes. While stirring the slurry at 50 ° C., a 5% aqueous sodium hydroxide solution was continuously added at a rate of 14 ml / min to adjust the pH of the slurry to 6.0, and stirring and holding at 50 ° C. for 30 minutes. The FAU type ferroaluminosilicate of the present invention was obtained by filtering off, washing with warm pure water at 80 ° C. and drying at 120 ° C.

得られた結晶の化学分析値を表1に示す。粉末X線回折測定から、このものはFAU型の高い結晶性を維持しており、且つFAU型以外の結晶性物質は認められなかった。また、得られた結晶のNa/(Al+Fe)モル比は0.15であった。その結晶10gを1規定の硝酸ナトリウム水溶液500mlを用いて50℃にて2回イオン交換した。イオン交換後の結晶のNa/(Al+Fe)モル比は0.86であった。これによりFeの大部分が骨格内に挿入されていることがわかる。   Table 1 shows chemical analysis values of the obtained crystals. From the powder X-ray diffraction measurement, this maintained the high crystallinity of the FAU type, and no crystalline substance other than the FAU type was observed. Further, the Na / (Al + Fe) molar ratio of the obtained crystal was 0.15. 10 g of the crystals were ion-exchanged twice at 50 ° C. using 500 ml of 1N aqueous sodium nitrate solution. The Na / (Al + Fe) molar ratio of the crystal after ion exchange was 0.86. This shows that most of Fe is inserted into the skeleton.

比較例1
硫酸チタン(IV)水溶液(関東化学(株)製、含有量24%)67.7gを純水1Lで希釈して硫酸チタン水溶液を調製し、実施例1で調製した脱アルミニウムYゼオライト絶乾重量50gと混合し、50℃で30分間撹拌保持した後、結晶をろ別及び80℃の温純水で洗浄し、120℃で乾燥した。
Comparative Example 1
Titanium (IV) sulfate aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd., content: 24%) 67.7 g was diluted with 1 L of pure water to prepare a titanium sulfate aqueous solution. After mixing with 50 g and holding at 50 ° C. for 30 minutes with stirring, the crystals were filtered off, washed with warm pure water at 80 ° C., and dried at 120 ° C.

得られた結晶の化学分析値を表1に示す。pHの上昇なしでは本発明の生成物は得られないことが明らかである。   Table 1 shows chemical analysis values of the obtained crystals. It is clear that the product of the invention cannot be obtained without an increase in pH.

Figure 2011042578
比較例2
硫酸チタン(IV)水溶液(関東化学(株)製、含有量24%)67.7gを純水1Lで希釈して硫酸チタン水溶液を調製し、実施例1で調製した脱アルミニウムYゼオライト絶乾重量50gと混合して50℃で10分間撹拌した。この時のスラリーpHは1.0であった。該スラリーを50℃で撹拌しながら、5%水酸化ナトリウム水溶液を14ml/minの速度で連続的に添加してスラリーのpHを10.0とし、50℃で30分間撹拌保持した後、結晶をろ別及び80℃の温純水で洗浄し、120℃で乾燥した。
Figure 2011042578
Comparative Example 2
Titanium (IV) sulfate aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd., content: 24%) 67.7 g was diluted with 1 L of pure water to prepare a titanium sulfate aqueous solution. The mixture was mixed with 50 g and stirred at 50 ° C. for 10 minutes. The slurry pH at this time was 1.0. While stirring the slurry at 50 ° C., a 5% aqueous sodium hydroxide solution was continuously added at a rate of 14 ml / min to adjust the pH of the slurry to 10.0, and the mixture was stirred and held at 50 ° C. for 30 minutes. It was filtered and washed with warm pure water at 80 ° C. and dried at 120 ° C.

得られた結晶は、粉末X線回折測定から、FAU型の高い結晶性を維持しておらず、XRDピーク強度は脱アルミニウムYゼオライトに対して10%以下であった。   From the powder X-ray diffraction measurement, the obtained crystal did not maintain the high crystallinity of the FAU type, and the XRD peak intensity was 10% or less with respect to the dealuminated Y zeolite.

Claims (3)

金属がTi、Ga、In、Sn、及びZrから選ばれた少なくとも一種であり、金属/Siモル比が0.005〜0.15で且つSi/Alモル比が100以上のFAU型メタロアルミノシリケート。 FAU type metalloaluminosilicate in which the metal is at least one selected from Ti, Ga, In, Sn, and Zr, the metal / Si molar ratio is 0.005 to 0.15, and the Si / Al molar ratio is 100 or more. . 金属がFeであり、Fe/Siモル比が0.005〜0.15で且つSi/Alモル比が100以上であることを特徴とする請求項第1項記載のメタロアルミノシリケート。 The metalloaluminosilicate according to claim 1, wherein the metal is Fe, the Fe / Si molar ratio is 0.005 to 0.15, and the Si / Al molar ratio is 100 or more. 金属がSnであり、Sn/Siモル比が0.005〜0.2で且つSi/Alモル比が100以上であることを特徴とする請求項第1項記載のメタロアルミノシリケート。 The metalloaluminosilicate according to claim 1, wherein the metal is Sn, the Sn / Si molar ratio is 0.005 to 0.2, and the Si / Al molar ratio is 100 or more.
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