JP2012232891A - チタン−シリコン分子ふるいとその製造方法、及びその分子ふるいを用いたシクロヘキサノンオキシムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法は、チタン源と、シリコン源と、遷移金属源と、テンプレート剤と、水と、を混合する工程と、前記混合物を加熱してゲル混合物を形成する工程と、水熱処理を行う工程と、前記水熱処理を経たゲル混合物を焼成し、チタン−シリコン分子ふるいを得る工程を含む。又、本発明のシクロヘキサノンオキシムの製造方法は、本発明のチタン−シリコン分子ふるいを触媒としてシクロヘキサノンオキシムを製造することで、高い転化率と選択率、並びに過酸化水素の高い使用率が得られる利点を有する。
【選択図】図1
Description
この実例では、遷移金属源を添加せずチタン−シリコン分子ふるいを製造し、本発明の比較例とする。
実施例1〜13は、各種金属酸化物のチタン−シリコン分子ふるいの合成について説明したものである。
V−TS−1(触媒A)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム下で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ内にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.932gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.27gを一滴ずつ滴加し、1時間攪拌を続けた後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56.5gを一滴ずつ滴下し、反応完了後、酸化硫酸バナジウム0.19gを20mlの水中に溶かしてなるバナジウム源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えて、ゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して触媒を得る。
Fe−TS−1(触媒B)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコにテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30gを一滴ずつ滴加し、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ滴下し、完了後、三塩化鉄6水和物0.39gを20mlの水中に溶かしてなる鉄源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離する。固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。第1図にそのX線スペクトルを示す。本発明の実施例により製造された触媒は、測定の結果すべてMFI構造を有することが判った。
Co−TS−1(触媒C)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、酢酸コバルト4水和物0.0143gを20mlの水中に溶かしてなるコバルト源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離して、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Ni−TS−1(触媒D)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.99gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.6gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)57gを一滴ずつ加え、完了後、塩化ニッケル6水和物0.0012gを20mlの水中に溶かしてなるニッケル源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離して、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Zn−TS−1(触媒E)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、硝酸亜鉛6水和物0.17gを20mlの水中に溶かしてなる亜鉛源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量が100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離して、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Zr−TS−1(触媒F)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.54gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)57gを一滴ずつ加え、完了後、硫酸ジルコニウム4水和物0.024gを20mlの水中に溶かしてなるジルコニウム源水溶液を一滴ずつ加え、均一になるまで攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量が100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離して、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Ru−TS−1(触媒G)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.14gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、含水塩化ルテニウム水和物0.016gを20mlの水中に溶かしてなるルテニウム源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量が100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Pd−TS−1(触媒H)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.94gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.34gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、塩化パラジウム0.102gを20mlのアンモニア水中に溶かしてなるパラジウム源水溶液を一滴ずつ加え、完了後、更に1時間攪拌し、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量が100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Y−TS−1(触媒I)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.05gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、酢酸イットリウム4水和物0.153gを20mlの水中に溶かしてなるイットリウム源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量が100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Hf−TS−1(触媒J)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.97gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.13gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、硫酸ハフニウム0.154gを20mlの水中に溶かしてなるハフニウム源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Cr−TS−1(触媒K)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.97gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.11gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、硝酸クロム9水和物0.002gを20mlの水中に溶かしてなるクロム源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
Mn−TS−1(触媒L)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30.4gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)57gを一滴ずつ加え、完了後、硫酸マンガン0.001gを20mlの水中に溶かしてなるマンガン源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、総重量100gになるまで水を加えてゲル混合物を得る。このゲル混合物をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、550℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
シリコンゾルを添加するFe−TS−1(触媒M)の製造
容量500mlの丸底フラスコに真空システム中で窒素ガスを封入し、この窒素ガスを封入した丸底フラスコ中にテトラノルマルブチルチタン酸エステル1.98gを加え、温度を5℃まで冷却し、温度が均一になった後、テトラエチルシリケート30gを一滴ずつ加え、1時間攪拌した後、テトラノルマルプロピルアンモニウム水酸化物のイソプロパノール溶液(20重量%含有量)56gを一滴ずつ加え、完了後、三塩化鉄6水和物0.23gを20mlの水中に溶かしてなる鉄源水溶液を一滴ずつ加え、均一に攪拌した後、85℃でアルコールを除去し、その後、Ludox AS-40 10.80gと水を総重量100gになるまで加えて混合溶液を得る。この混合溶液をオートクレーブ中に封入し、180℃で120時間水熱反応を行い、固体と液体とを分離した後、固体部分を中性になるまで水洗し、100℃で乾燥し、500℃で8時間焼成して標題の触媒を得る。
本実施例は、比較例1と実施例1〜8により合成した触媒を用いてシクロヘキサノンアンモニアのオキシム化反応を測定したものであり、その実施形態を下記に示す。
本実施例は、比較例1、実施例2及び実施例9〜12により製造した触媒を用いてシクロヘキサノンアンモニアのオキシム化反応を測定したものであり、その実施形態を下記に示す。
本実施例は、比較例1、実施例1、2、3、5及び13により製造した触媒を用いてシクロヘキサノンアンモニアのオキシム化反応を測定し、その実施形態を下記に示す。
Claims (22)
- チタン源と、シリコン源と、遷移金属源と、テンプレート剤と、水と、を有する混合物を準備する工程と、
前記混合物を加熱して、ゲル混合物を形成する工程と、
前記ゲル混合物に水熱処理を施す工程と、
前記水熱処理を経たゲル混合物を焼成し、チタン−シリコン分子ふるいを得る工程と、
を含むチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。 - 前記チタン源は、テトラアルキルチタン酸エステルである請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記シリコン源は、テトラアルキルシリケート又はポリエトキシシランである請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記テンプレート剤は、テトラプロピルアンモニウム水酸化物である請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記テンプレート剤の濃度が5〜50重量%の範囲となるように前記テンプレート剤を溶剤に溶かし、且つ、前記溶剤はアルコール系溶剤であり、又、前記混合物を加熱する工程は、前記溶剤の除去を目的とする請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記アルコール系溶剤は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ノルマルブタノール及び第三ブタノールからなる群より選択された一種又は二種以上である請求項5に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記テンプレート剤とシリコンとのモル比は、0.5以下である請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記遷移金属源は、金属酸塩、アルコキシ金属化合物及び金属錯体からなる群より選択される請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記遷移金属源は、水に溶解した水溶液の状態で、チタン源、シリコン源及びテンプレート剤を混入して混合物を形成する請求項8に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記遷移金属源は、アンモニアを含む水中に溶解した請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記チタン−シリコン分子ふるいのチタンとシリコンとのモル比は0.005〜0.1であり、前記遷移金属とシリコンとのモル比は0.00001〜0.05である請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記ゲル混合物を形成した後、更に水又はシリコンゾルを前記ゲル混合物に混入し、次に、この水又はシリコンゾルを混入したゲル混合物に水熱処理を施す請求項1に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記シリコンゾルは、シリカ(SiO2)ゲルの水溶液であり、且つ、前記シリカの含有量は、前記シリコンゾルの0.1〜50重量%の範囲である請求項12に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- 前記シリコンゾルと、混合前の前記ゲル混合物との重量比は、0.001〜0.5:1の範囲である請求項12に記載のチタン−シリコン分子ふるいの製造方法。
- シリカと、酸化チタンと、遷移金属酸化物と、を含み、チタンとシリコンとのモル比は0.005〜0.1であり、前記遷移金属酸化物の遷移金属とシリコンとのモル比は0.00001〜0.05であるチタン−シリコン分子ふるい。
- 前記遷移金属酸化物の遷移金属原子は、前記分子ふるいの構造内又は構造外に存在する請求項15に記載のチタン−シリコン分子ふるい。
- 請求項15に記載のチタン−シリコン分子ふるいを触媒として用い、溶剤の存在する条件下、シクロヘキサノンと、アンモニアと、過酸化水素と、を含む反応物を反応させてシクロヘキサノンオキシムを形成するシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
- 前記アンモニアとシクロヘキサノンとのモル比は、1.2:1〜2:1の範囲である請求項17に記載のシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
- 前記過酸化水素とシクロヘキサノンとのモル比は、0.7:1〜2.0:1の範囲である請求項17に記載のシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
- 前記溶剤は極性溶剤であり、且つ前記極性溶剤は、アルコール、ケトン及び水からなる群より選択された一種又は二種以上である請求項17に記載のシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
- 前記溶剤は、第三ブタノールである請求項20に記載のシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
- 前記触媒の使用量は、前記反応物の総重量当り0.1〜10%を占める請求項17に記載のシクロヘキサノンオキシムの製造方法。
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