JP2016153366A - ペンタシル型ゼオライト及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、炭化水素合成反応において従来よりも高い触媒活性を有するペンタシル型ゼオライト、及び安価なＳＤＡを使用する当該ゼオライトの製造方法、及び、当該ゼオライトを含む炭化水素合成用触媒を提供することを目的とする。【解決手段】一次粒子の短径長さの平均が７ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、且つ短径長さの標準偏差が３以下であり、なおかつ、ＢＥＴ比表面積が４３０ｍ２／ｇ以上であるペンタシル型ゼオライト。当該ゼオライトは、ケイ素源、アルミニウム源、テトラブチルアンモニウムカチオンを含み、なおかつ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が８０未満である混合物を１５０℃以下で結晶化する結晶化工程を有する製造方法により得ることができる。【選択図】図４
Description
本発明は、ペンタシル型ゼオライトに関する。より詳しくは、触媒活性の高いペンタシル型ゼオライトに関する。
ゼオライトは高い比表面積、吸着特性、固体酸性を有することから、低級炭化水素合成反応や流動接触分解のような石油精製プロセスにおいて触媒として使用されている。特にペンタシル型ゼオライトは、前述の触媒として高活性、高収率、及び高寿命であり、さらなる性能向上が検討されている。
特許文献１では、小さい一次粒子のペンタシル型ゼオライトであるＺＳＭ−５が開示されている。具体的に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比（以下、「ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３」とする。）が１５、結晶サイズが０．０５μｍ以下であり、なおかつ、ＢＥＴ比表面積が４１５ｍ２／ｇであるペンタシル型ゼオライトが開示されている。
非特許文献１では、有機構造指向剤（以下、「ＳＤＡ」とする。）として２個のアンモニウム官能基を有する有機界面活性剤を用いて合成されたペンタシル型ゼオライトが開示されている。当該ゼオライトの一次粒子は薄層の形状を有し、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が９８以上であり、５００ｍ２／ｇという高いＢＥＴ比表面積を有することが開示されている。
非特許文献２では、ＳＤＡとしてリンを含有するテトラブチルホスホニウムヒドロキシドを用い、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が１５０以上である出発混合物から合成されたペンタシル型ゼオライトが開示されている。当該ゼオライトの一次粒子は、その厚さが２ｎｍの薄層の形状を有することが開示されている。
特許文献２では、超微粒のＺＳＭ−５が開示されている。当該ゼオライトはそのサイズ計測の結果、結晶厚みが５〜７ｎｍ程度のＺＳＭ−５を開示している。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ，１３２，ｐ．４１６９（２０１０）
Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．３３６，ｐ．１６８４（２０１２）
特許文献１のペンタシル型ゼオライトは、ＢＥＴ比表面積を高くするために一次粒子を小さくしていたが、ＢＥＴ比表面積４２０ｍ２／ｇ以上のペンタシル型ゼオライトを得ることはできなかった。
特許文献２の超微粒ＺＳＭ−５は高価なＳＤＡを使用して合成され、また、非特許文献１の薄層状のペンタシル型ゼオライトは、非常に高価な有機界面活性剤を使用して合成されるため、工業的な使用には適さないものであった。
これらの課題に鑑み、本発明は、炭化水素合成反応において従来よりも高い触媒活性を有するペンタシル型ゼオライト、及び安価なＳＤＡを用いた当該ゼオライトの製造方法を提供することを目的とする。
発明者らは、上記の課題に対し鋭意検討した。その結果、特定の一次粒子の形状を有し、なおかつ、ＢＥＴ比表面積が４３０ｍ２／ｇ以上であるペンタシル型ゼオライトが、炭化水素合成反応において高い触媒活性を有することを見出した。更には、ＳＤＡとして、安価なテトラブチルアンモニウムカチオン（以下、「ＴＢＡ＋」とする。）を含む化合物を用いることで当該ゼオライトを合成できることを見出した。これにより本発明を完成させるに至った。
以下、本発明のペンタシル型ゼオライトについて説明する。
本発明はペンタシル型ゼオライトに係る。ペンタシル型ゼオライトとは、酸素５員環の組合せを含むゼオライトである。ペンタシル型ゼオライトとして、国際ゼオライト学会（以下、「ＩＺＡ」とする。）が規定する構造コードでＭＦＩ、ＭＥＬ及びこれらの連晶体からなる群の少なくとも１種を挙げることができる。ＭＦＩとして、ＺＳＭ−５、又はシリカライト−１、ＭＥＬとしてＺＳＭ−１１、又はシリカライト−２を挙げることができる。
ペンタシル型ゼオライトの結晶相は、Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ＸＲＤ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ ｚｅｏｌｉｔｅｓ，Ｆｉｆｔｈ ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．４８３（２００７）に記載の粉末Ｘ線回折（以下、「ＸＲＤ」とする。）パターン、又はＩＺＡの構造委員会のホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｚａ−ｓｔｒｕｔｕｒｅ．ｏｒｇ／ｄａｔａｂａｓｅｓ／）のＤｉｓｏｒｄｅｒ ｉｎ Ｚｅｏｌｉｔｅ ＦｒａｍｅｗｏｒｋｓのＴｈｅ Ｐｅｎｔａｓｉｌ Ｆａｍｉｌｙに記載のＸＲＤパターンの少なくともいずれかと比較することで、これを同定することができる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、その一次粒子の短径長さの平均（以下、「平均短径長」とする。）が７ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、短径長さの標準偏差（以下、「短径長偏差」とする。）が３以下であり、なおかつ、４３０ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ比表面積を有する。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、その一次粒子の平均短径長が７ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは７〜１２ｎｍ、短径長偏差が３以下である。このような平均短径長、及び短径長偏差を有することで、本発明のペンタシル型ゼオライトはその一次粒子が、一方向に長く伸びた形状を有し、なおかつ、炭化水素合成触媒として使用すると高い触媒活性示す。触媒活性が向上するため、平均短径長は好ましくは７ｎｍ以上、更に好ましくは８ｎｍ以上である。一方で平均短径長は、好ましくは１５ｎｍ以下、更に好ましくは１２ｎｍ以下、また更に好ましくは１０ｎｍ以下である。これにより、本発明のペンタシル型ゼオライトはより耐久性に優れる。平均短径長は７〜１０ｎｍであることが好ましい。
本発明における一次粒子とは、単結晶が集合して形成された多結晶体の結晶粒子である。本発明のペンタシル型ゼオライトにおいては、電子顕微鏡を使用した観察において、独立した粒子として観察される最小単位が一次粒子である。
本発明のペンタシル型ゼオライトの一次粒子の短径は、文献「粒子径計測技術，粉体工学会編（以下、「参照文献１」とする。）、５項３行目から６項２行目の記載の定義に基づいて計測された値である。以下、短径の計測方法を示した模式図（図１）により説明する。平面上に静置された１個の一次粒子（１）を平面に垂直な方向から観察する。一次粒子（１）の投影像の輪郭（２）に対して、これに接する２本の平行線（３）の間の長さをＸ（４）とする。当該一次粒子において、複数のＸ（４）を求め、最小となる長さのＸを短径長さ（５）とする。計測する一次粒子は無作為に抽出し、３０個以上計測する。得られた短径長さの平均値を平均短径長とし、得られた短径長さの標準偏差を短径長偏差とする。
本発明のペンタシル型ゼオライトの一次粒子の短径の計測は、電子顕微鏡を用いて行う。電子顕微鏡は、計測に必要な粒子像が得られるものあればよい。走差型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」とする。）又は透過型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」とする。）の少なくともいずれかが挙げられる。
本発明のペンタシル型ゼオライトのＢＥＴ比表面積は４３０ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が４３０ｍ２／ｇ以上であることで、本発明のペンタシル型ゼオライトを炭化水素合成反応に触媒として使用した際に、高い触媒活性、高い選択性を有する。単位重量当たり、単位堆積当たりの触媒活性がより向上するため、本発明のペンタシル型ゼオライトのＢＥＴ比表面積は高いほど好ましく、５２０ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、更には５４０ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。通常、本発明のペンタシル型ゼオライトのＢＥＴ比表面積は８００ｍ２／ｇ以下、更には７００ｍ２／ｇ以下、また更には６００ｍ２／ｇ以下である。
本発明において、ＢＥＴ比表面積はＪＩＳ８８３０（ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法）に準じた測定方法によって測定できる。当該測定は吸着ガスとして窒素を使用し、相対圧ｐ／ｐ０（以下、「ｐ／ｐ０」とする。）＝０．３０での１点法でＢＥＴ比表面積を求められる。
本発明のペンタシル型ゼオライトの外部比表面積は、２００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。これにより、ゼオライト内部への物質拡散がより容易になる。外部比表面積は、好ましくは２５０ｍ２／ｇ以上、２８０ｍ２／ｇ以上である。
外部比表面積は、液体窒素温度における一般的な窒素吸着法を用い、ｔ−ｐｌｏｔ法から求めることができる。例えば、ｔを吸着層の厚みとし、ｔについての測定点を直線近似し、得られた回帰直線の傾きから外部比表面積を求める方法である。
本発明のペンタシル型ゼオライトの一次粒子の形状は、柱状であることが好ましい。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、ケイ素及びアルミニウムの総量に対するリンのモル比（以下、「Ｐ／（Ｓｉ＋Ａｌ）」とする。）が０．０００５未満であることが好ましい。Ｐ／（Ｓｉ＋Ａｌ）が０．０００５未満であることで、本発明のペンタシル型ゼオライトを炭化水素の合成反応に触媒として使用した際に、反応物質の転化率がより高くなる。反応物質の転化率がより高くなることから、Ｐ／（Ｓｉ＋Ａｌ）は０．０００３以下が好ましく、更にはＰを実質的に含まないこと、すなわち、Ｐ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＝０であることが好ましい。通常の組成分析により得られる測定値の測定限界はＰ／（Ｓｉ＋Ａ）は０．０００１程度である。そのため、本発明においては、０．０００１未満であれば、リンは本発明のペンタシル型ゼオライトの触媒特性に影響しないため、リンを実質的に含まないといえる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、２．９〜８．８ｎｍの格子面間隔（以下、単に「ｄ」とする。）を有さないことが好ましい。一次粒子が規則的に凝集すると、このような範囲のｄを有する二次粒子が形成される。すなわち、本発明のペンタシル型ゼオライトは、一次粒子が規則性を持たずに凝集して二次粒子を形成していることが好ましい。規則性を持たずに一次粒子が凝集することにより、一次粒子の間に規則的ではない細孔が形成される。当該細孔の存在により、本発明のペンタシル型ゼオライトを炭化水素合成反応に触媒として使用した際に、反応物質が触媒内部へより拡散しやすくなり、触媒活性が向上する。
一次粒子が規則性を持たずに凝集していることは、ＸＲＤ測定によって確認することができる。一次粒子が規則的に凝集していると、そのＸＲＤパターンにおいて、ｄに対応する回折ピークが確認できる。２．９〜８．８ｎｍのｄは、ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）を線源とするＸＲＤパターンの回折角２θ＝１．０°〜３．０°に相当する。そのため、本発明のペンタシル型ゼオライトは、そのＸＲＤ測定において、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍに相当する回折ピークを有さないことが好ましい。
なお、メソポーラスシリカなど、シリカが規則的に配置されたシリカ源からなる混合物を結晶化して得られたペンタシル型ゼオライトや、ＳＤＡとして複数個のアンモニウム官能基を有する有機界面活性剤を含む混合物を結晶化して得られたペンタシル型ゼオライトは、一次粒子が規則的に配列しやすい。このようなペンタシル型ゼオライトは、そのＸＲＤ測定においてｄ＝２．９〜８．８ｎｍに相当する回折ピークを有する。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が７８未満であることが好ましい。ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が低い程ゼオライトの酸点がより多くなるため、本発明のペンタシル型ゼオライトを炭化水素合成反応に触媒として使用した際に、触媒活性が向上する。より好ましい範囲として、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が７０以下、さらには５５以下を挙げることができる。また、ゼオライトの耐熱性が向上することから、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は１０以上が好ましく、更には１５以上、また更には２０以上が好ましい。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、細孔容積が０．６０ｍＬ／ｇ以下、更には０．５０ｍＬ／ｇ以下、また更には０．４０ｍＬ／ｇ以下であることが好ましい。細孔容積がこの範囲であることで、本発明のペンタシル型ゼオライトをカラム等に充填して使用する際に充填性が高くなりやすい。これに加え、本発明のペンタシル型ゼオライトの粉末や、これを成型した成形体の強度が高くなるなど、操作性（ハンドリング）が容易になりやすい。さらに、細孔容積は０．３０ｍＬ／ｇ以上が好ましい。これにより、反応物質がゼオライト内部へより拡散しやすくなり、触媒活性が向上する。
ここで細孔容積とは、前記ガス吸着法において、７７Ｋの温度下で窒素の相対圧ｐ／ｐ０（以下、「ｐ／ｐ０」とする。）を０．９６まで上昇させた際の試料への窒素の吸着量を測定し、当該吸着量に換算係数（０．００１５６）を乗算した値である。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、メソ孔を有することが好ましい。メソ孔を有することで細孔内への物質拡散が有利となり、高い触媒反応を示す。
ここでメソ孔とは、ＪＩＳ８８３１−３において２〜５０ｎｍの間の細孔径をもつ細孔と定義される細孔である。ここで細孔径とは、ＪＩＳ８８３１（ガス吸着によるメソ細孔及びマクロ細孔の測定方法）のＢＪＨ法に準じて細孔構造を円柱状に仮定して計算される細孔半径の２倍の値である。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、特に細孔径１０ｎｍ以下のメソ孔を有することが好ましい。
ここで、細孔径１０ｎｍ以下のメソ孔を有することは、細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率で表すことができる。具体的に、当該細孔容積の比率は０．３０以上、更には０．４０以上であることが好ましく、また更には０．５０以上であることが好ましい。このような細孔径１０ｎｍ以下のメソ孔を有することにより、特に細孔内へより速く物質が拡散するため、本発明のペンタシル型ゼオライトを炭化水素合成反応に触媒として使用した際に高い触媒活性を有する。
ここで細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積とは、前記ガス吸着法において、７７Ｋの温度下でｐ／ｐ０＝０．３８〜０．８１における試料への窒素の吸着量を測定し、当該吸着量に換算係数（０．００１５６）を乗算した値である。これと同様に、細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積とは、ｐ／ｐ０＝０．３８〜０．９６における試料への窒素の吸着量を測定し、当該吸着量に換算係数（０．００１５６）を乗算した値である。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、その二次粒子の粒子径が０．３〜５０μｍであることが好ましい。二次粒子径がこの範囲だと、粉末のハンドリングがよくなる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、アンモニア−ＴＰＤ法による酸量（以下、単に「酸量」とする。）が０．４４ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましく、更には０．５５ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。酸量が高いほど、本発明のペンタシル型ゼオライトがより高い触媒活性を有する。本発明のペンタシル型ゼオライトの酸量は１．００ｍｍｏｌ／ｇ以下、更には０．６０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが例示できる。
本発明において、酸量は「アンモニア昇温脱離法による固体酸性質測定，触媒， ｖｏｌ．４２，ｐ．２１８（２０００）」に準じたアンモニア−ＴＰＤ法により測定される値である。すなわち、本発明における酸量は、アンモニアを室温で飽和吸着させたペンタシル型ゼオライトから１００〜７００℃で脱離するアンモニア量を測定することにより得られる値であることが好ましい。具体的には、室温で試料にアンモニアを飽和吸着させ、１００℃に加熱して測定雰囲気中に残存するアンモニアの除去を行った後、昇温速度１０℃／分で７００℃までの昇温過程で測定されるアンモニア量をもって固体酸量とする。アンモニア量の測定はＴＣＤ検出器を使用すればよい。
また、本発明のペンタシル型ゼオライトはアルカリ金属を含有してもよい。アルカリ金属を含有する場合、本発明のペンタシル型ゼオライトのアルミニウムに対するアルカリ金属のモル比（以下、「Ｍ／Ａｌ」とする。）は０．６以下、更には０．５以下、また更には０．３以下、また更には０．１以下、また更に０．０５以上を挙げることができる。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムからなる群の少なくとも１種が例示できる。アルカリ金属はナトリウム又はカリウムの少なくともいずれかであることが好ましい。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、少なくとも表１に示す２θ、及び、ＸＲＤピーク強度比を有することが好ましい。このような２θ、及び、ＸＲＤピーク強度比を有することにより、本発明のペンタシル型ゼオライトの耐久性がより高くなる。
なお、表１におけるＸＲＤピーク強度比とは、２θ＝２３．０±０．４のピーク強度を１００とした場合、当該ＸＲＤピーク強度に対する各２θにおけるＸＲＤピークの強度の相対値である。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、少なくとも２θ＝２３．０±０．４、及び２θ＝２３．８±０．４にＸ線回折ピークを有し、２θ＝２３．０〜２３．８の間にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８±０．４における回折ピークのＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比が０．８５以下であることが好ましい。このように、２θ＝２３．０±０．４、及び２θ＝２３．８±０．４の二つのピークが明瞭に確認できることにより、本発明のペンタシル型ゼオライトは結晶性が高く、触媒反応に用いた際の耐久性がより高くなる傾向にある。当該強度比は、好ましくは８０以下、更に好ましくは７８以下である。ここで、２θ＝２３．８±０．４におけるＸ線回折強度、及び、極小点のＸ線回折強度は、ＸＲＤパターンにおけるバックグランド補正処理を行った後の強度を用いることが例示できる。具体的には、当該強度比の計測方法を示した模式図（図２）により説明する。ＸＲＤパターンにおいてベースライン（６）を引く。そして、２θ＝２３．８±０．４における回折ピークのＸ線回折強度から、同２θにおけるベースラインの強度を減算し、これを当該２θにおけるＸ線回折強度とする（７）。同様に、２θ＝２３．０〜２３．８における極小点の（６）からのＸＲＤ回折強度から、同２θにおけるベースラインの強度を減算し、これを当該２θにおけるＸ線回折強度とする（８）。こうして得られた、（７）、（８）の数値から、強度比を算出する。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、少なくとも表２に示す２θ、及び、ＸＲＤピーク強度比を有することが好ましい。このような２θ、及び、ＸＲＤピーク強度比を有することにより、本発明のペンタシル型ゼオライトの耐久性がより高くなる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、炭化水素合成反応の触媒として使用することができる。ここで炭化水素合成反応とは、触媒による、原料化合物の脱水または脱水素反応による炭素数２から４のアルケンの合成反応、もしくは接触分解反応による芳香族炭化水素の合成反応を挙げることができる。ここで、更に、芳香族炭化水素の合成反応とは、軽油又は分解ガソリンの接触分解による低級炭化水素化反応、又は、低級アルケンの縮合反応を挙げることができる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、特に単環芳香族炭化水素の合成触媒として使用することが好ましい。単環芳香族炭化水素とは、縮合ベンゼン環以外のベンゼン環を含む炭化水素である。好ましい単環芳香族炭化水素として、ベンゼン又はアルキルベンゼンの少なくともいずれかからなる芳香族炭化水素、更にはベンゼン又はアルキルベンゼンの少なくともいずれかからなる芳香族炭化水素であって、炭素数が６から９であるもの挙げることができる。なお、アルキルベンゼンとは、アルキル基又はシクロアルキル基の少なくともいずれかを有するベンゼン環からなる炭化水素である。より好ましい単環芳香族炭化水素として、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、及びインダンの群から選ばれる少なくとも１種以上を挙げることができる。
本発明のペンタシル型ゼオライトを触媒として使用する場合、これと原料化合物とを任意の方法によって接触させればよい。
本発明のペンタシル型ゼオライトを芳香族炭化水素の合成触媒として使用する場合、原料化合物としてアルカン、アルケン、アルコール、軽油及び分解ガソリンの群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。アルカンとしてメタン、エタン、プロパン、ブタン、及びペンタンの群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。アルケンとしてエチレン、プロピレン、ブテン、及びペンテンの群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。アルコールとしてメタノール、又はエタノールの少なくともいずれかを挙げることができる。軽油として、分解軽油（Ｌｉｇｈｔ ｃｙｃｌｅ ｏｉｌ）、粗軽油、軽質軽油、及び水素化分解軽油からなる群の少なくとも１種を挙げることができる。分解軽油、粗軽油、軽質軽油、及び水素化分解軽油はテトラリンを含んでいてもよい。
本発明のペンタシル型ゼオライトを含む触媒を用いた芳香族炭化水素の製造方法では、前記原料化合物を当該触媒に接触させる工程を含む。当該工程では、原料化合物と触媒の酸点とを接触させることにより分解、脱水素、環化、水素移行等の様々な反応を起こさせ、芳香族炭化水素に転換する方法である。
触媒と接触する際の原料化合物は、好ましくは液相又は気相の少なくともいずれか、更に好ましくは気相である。これにより、原料化合物と触媒上の酸点とが効率よく接触し、触媒反応転化率がより向上する。また、原料化合物が気相の場合、原料化合物を必要に応じてガスで希釈してもよい。また、未反応原料が生じた場合は、必要に応じてリサイクルしてもよい。 原料化合物を触媒と接触、反応させる際の反応温度は、特に制限されるものではないが、好ましくは３００℃以上７００℃以下である。３００℃以上、好ましくは４００℃以上であることにより、十分な反応活性が得られる。また、７００℃以下、好ましくは６５０℃以下であることにより、容易に触媒を再生することができる。
本発明の芳香族炭化水素製造方法として、例えば、原料化合物をガス状の分解軽油とし、本発明のペンタシル型ゼオライトに、接触させる方法が例示できる。これにより、芳香族炭化水素を得ることができる。当該製造方法の条件として、温度＝３００〜６００℃、圧力＝０．１〜１０ＭＰａ、及び、重量毎時空間速度（ＷＨＳＶ）＝０．００１〜０．１／時が例示できる。
例えば、分解軽油を原料化合物として芳香族炭化水の合成を行う場合、本発明のペンタシル型ゼオライトに、気化させた分解軽油を接触させることで触媒反応が生じる。これにより、芳香族炭化水素を得ることができる。触媒反応の条件として、温度＝３００〜６００℃、圧力＝０．１〜１０ＭＰａ、及び、重量毎時空間速度（ＷＨＳＶ）＝０．００１〜０．１／時が例示できる。
次に、本発明のペンタシル型ゼオライトの製造方法について説明する。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、ケイ素源、アルミニウム源、ＴＢＡ＋、及びアルカリ金属源を含み、なおかつ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３が８０未満である混合物を１５０℃以下で結晶化する結晶化工程を有する製造方法により製造することができる。
混合物は、少なくともケイ素源、アルミニウム源、ＴＢＡ＋、アルカリ金属源を含み、なおかつ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は８０未満である。
ケイ素源はケイ素（Ｓｉ）を含む化合物であり、テトラエトキシシラン、シリカゾル、ヒュームドシリカ、沈降法シリカ、ケイ酸ソーダ、無定形ケイ酸、及び無定形アルミノケイ酸塩からなる群の少なくとも１種を挙げることができる。工業的な製造に適しているため、ケイ素源はシリカゾル、ヒュームドシリカ、沈降法シリカ、ケイ酸ソーダ、無定形ケイ酸、及び無定形アルミノケイ酸塩からなる群の少なくとも１種であることが好ましい。さらに、ケイ素源は、メソポーラスシリカ以外のシリカであることが好ましい。メソポーラスシリカとして、例えば、ＭＣＭ−４１、ＭＣＭ−４８、ＦＳＭ−１６及びＳＢＡ−１５の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
アルミニウム源はアルミニウム（Ａｌ）を含む化合物であり、アルミニウムイソプロポキシド、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、擬ベーマイト、アルミナゾル、アルミン酸ソーダ、及び無定形アルミノケイ酸塩からなる群の少なくとも１種が例示できる。工業的な製造に適しているため、アルミニウム源は硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、擬ベーマイト、アルミナゾル、アルミン酸ソーダ、及び無定形アルミノケイ酸塩からなる群の少なくとも１種であることが好ましい。
ＴＢＡ＋はＳＤＡとして機能する。ＴＢＡ＋を含有する混合物を結晶化することで、一次粒子の形状が制御され、なおかつ、大きいＢＥＴ比表面積を有するペンタシル型ゼオライトを得ることができる。
ＴＢＡ＋は、ＴＢＡ＋を含む化合物として混合物に含まれる。ＴＢＡ＋を含む化合物として、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（以下、「ＴＢＡＯＨ」とする。）、テトラブチルアンモニウムクロリド（以下、「ＴＢＡＣｌ」とする。）、及びテトラブチルアンモニウムブロミド（以下、「ＴＢＡＢｒ」とする。）からなる群の少なくとも１つを挙げることができ、さらに好ましくはＴＢＡＯＨを挙げることができる。
ＳＤＡとしての効果を十分に得るために、混合物中のシリカに対するＴＢＡ＋のモル比（以下、「ＴＢＡ／ＳｉＯ２」とする。）が０．０４以上、０．３以下、更には０．１以上、０．２５以下であることが好ましい。
さらに、ＴＢＡ＋は燃焼熱が小さい。そのため、結晶化工程で得られたペンタシル型ゼオライトからＴＢＡ＋を焼成により除去する場合であっても、ゼオライト骨格への熱的負荷、特にＴＢＡ燃焼に伴う４配位Ａｌから６配位Ａｌへの変化、いわゆる脱アルミニウム（ｄｅ−ａｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）が生じにくい。これにより、本発明の製造方法により得られるペンタシル型ゼオライトの酸量がより高くなりやすい。更にＴＢＡには、複数個のアンモニウム官能基を有する有機界面活性剤のように細孔を大きくする作用がないため、細孔容積が大きくなり過ぎない。適度な細孔容積を有するペンタシル型ゼオライトを得るための構造指向剤としても、ＴＢＡは好ましい。
アルカリ金属源は、アルカリ金属（以下、「Ｍ」とする。）としてナトリウム又はカリウムを含む化合物であり、アルカリ金属を含む水酸化物、塩化物、臭化物、硫化物、及び珪酸塩からなる群の少なくとも１種、更にはアルカリ金属を含む水酸化物を例示することができる。特に、水酸化カリウムのみであってもよい。さらに、アルカリ金属がナトリウムである場合、ナトリウム源はナトリウム（Ｎａ）を含む化合物であり、当該ナトリウム（Ｎａ）を含む化合物は、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸ナトリウム、ケイ酸ソーダ、アルミン酸ソーダ、及び、他の成分のカウンターカチオンとして含まれるナトリウムからなる群の少なくとも１種が例示できる。アルカリ金属がカリウムである場合、カリウム源はカリウム（Ｋ）を含む化合物であり、当該カリウム（Ｋ）を含む化合物は、水酸化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、硫酸カリウム、ケイ酸カリウム、アルミン酸カリウム、及び、他の成分のカウンターカチオンとして含まれるカリウムからなる群の少なくとも１種が例示できる。
混合物におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は８０未満である。生成するゼオライトの活性点が増え、触媒反応の効率が良くなるため、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は低い程好ましい。好ましいＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は、７０以下、更には６０以下であることが好ましい。また、得られるゼオライトの耐熱性が向上することから、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は１０以上であることが好ましく、更には２０以上、また更には４０以上であることが好ましい。
混合物の組成が、少なくとも以下のモル組成を有することが好ましい。
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
なお、上記組成における各割合はモル（ｍｏｌ）割合である。更に好ましい組成として、
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
Ｋ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満
なお、上記組成における各割合はモル（ｍｏｌ）割合である。また、更に好ましい組成として、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ３０以上、８０未満
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
Ｍ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ０以上、０．１以下
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５以上、４０以下
（ここで、Ｍはアルカリ金属の総量を表す）
を挙げることができ、更には、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ５０以上、８０未満、更には５５以上、７０以下
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．１以上、０．２以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．１５以上、０．２以下
Ｍ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満、更には０．０６以上、０．０８以下
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ０以上、０．０５以下
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５以上、１５以下
を挙げることができる。
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
なお、上記組成における各割合はモル（ｍｏｌ）割合である。更に好ましい組成として、
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
Ｋ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満
なお、上記組成における各割合はモル（ｍｏｌ）割合である。また、更に好ましい組成として、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ３０以上、８０未満
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
Ｍ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ０以上、０．１以下
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５以上、４０以下
（ここで、Ｍはアルカリ金属の総量を表す）
を挙げることができ、更には、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ５０以上、８０未満、更には５５以上、７０以下
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ０．１以上、０．２以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．１５以上、０．２以下
Ｍ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満、更には０．０６以上、０．０８以下
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ０以上、０．０５以下
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５以上、１５以下
を挙げることができる。
結晶化工程は、結晶化を１５０℃以下で行う。結晶化を１５０℃以下で行うことにより、従来知られているペンタシル型ゼオライトであるＺＳＭ−１１とは異なる一次粒子の形状を有するゼオライトを得ることができる。結晶化温度は１３０℃以下、更には１２０℃以下、また更には１１０℃以下であることが好ましい。より低温で処理することで得られるペンタシル型ゼオライトのＢＥＴ比表面積が大きくなる。
結晶化時間は結晶化に十分な時間であることが好ましく、２５時間以上、更には５０時間以上、更には９６時間以上が好ましい。結晶化時間は５００時間以下、更には３００時間以下、また更には２００時間以下であれば、ＢＥＴ比表面積が４３０ｍ２／ｇ以上のペンタシル型ゼオライトが得られる。
結晶化方法は水熱合成処理が挙げられる。
本発明の製造方法では、結晶化工程の後、洗浄工程、乾燥工程、又はＳＤＡ除去工程のいずれかを有していてもよい。
洗浄工程において、結晶化工程で得られたペンタシル型ゼオライトを固液分離し、これを固相として得る。洗浄方法は任意であり、結晶化物を純水で洗浄すればよい。
乾燥工程では、ペンタシル型ゼオライトを乾燥する。乾燥方法は、大気中、１００〜２００℃で処理することが挙げられる。
ＳＤＡ除去工程では、ＳＤＡを除去する。結晶化工程では、ペンタシル型ゼオライトは、ＳＤＡを含有した状態で得られる。このようなＳＤＡを含有したペンタシル型ゼオライトから、適宜、ＳＤＡを除去することができる。ＳＤＡの除去方法は、焼成、又は分解が例示できる。焼成によりＳＤＡを除去する場合、含酸素ガス流通下で、４００〜８００℃、更には５００〜７００℃、０．５〜１２時間処理することが挙げられる。
ＳＤＡ除去工程においては、焼成又は分解によるＳＤＡ除去後のペンタシル型ゼオライトを再洗浄してもよい。これにより、残存したＮａやＫの低減若しくは除去ができる。再洗浄の方法として、水、塩化アンモニウム水溶液、希塩酸、希硫酸、及び希硝酸の群から選ばれる少なくとも１種と、ＳＤＡ除去後のペンタシル型ゼオライトを混合することが挙げられる。混合後のペンタシル型ゼオライトは、例えば、純水による洗浄等、任意の方法で洗浄すればよい
本発明により、４３０ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ比表面積を有し、なおかつ、炭化水素合成反応において高い触媒活性を有するペンタシル型ゼオライトを提供できる。また、安価なＳＤＡであるＴＢＡ＋を含む化合物を用いた当該ゼオライトの製造方法を提供できる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例、比較例における各測定方法は、以下の通りである。
（一次粒子の短径計測）
一次粒子の観察は、一般的なＴＥＭ装置（商品名：ＪＥＭ−２１００Ｆ、日本電子製）を用いて行った。粉末試料を試料瓶にとり、アセトンを加え１０分間超音波分散を行った。その後、マイクログリッド支持銅メッシュにアセトン分散液を滴下し、溶媒を蒸発させてＴＥＭ観察試料とした。当該ＴＥＭ観察試料を観察し、ＴＥＭ観察像を得た。得られた観察像の一次粒子に関して短径測定を行った。
一次粒子の観察は、一般的なＴＥＭ装置（商品名：ＪＥＭ−２１００Ｆ、日本電子製）を用いて行った。粉末試料を試料瓶にとり、アセトンを加え１０分間超音波分散を行った。その後、マイクログリッド支持銅メッシュにアセトン分散液を滴下し、溶媒を蒸発させてＴＥＭ観察試料とした。当該ＴＥＭ観察試料を観察し、ＴＥＭ観察像を得た。得られた観察像の一次粒子に関して短径測定を行った。
一次粒子の短径測定は、参照文献１の定義に基づいて行った。ＴＥＭ観察像により確認された一次粒子に接線を引きその長さ（Ｘ）を測定した。この操作を繰り返しＸの最小値をもって、当該一次粒子の短径長さとした。ＴＥＭ観察像から無作為に選んだ３０個の一次粒子の短径長さを求め、その平均値及び偏差を求めて、平均短径長及び短径長偏差とした。
（結晶相の同定）
一般的なＸＲＤ装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料のＸＲＤ測定を行った。測定条件は以下のとおりとした。
線源 ： ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
測定モード ： ステップスキャン
スキャン条件： 毎秒０．０２°
発散スリット： １．０ｄｅｇ
散乱スリット： １．０ｄｅｇ
受光スリット： ０．３ｍｍ
計測時間 ： １秒
測定範囲 ： ２θ＝５°〜４８°
得られたＸＲＤパターンと、Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ＸＲＤ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ ｚｅｏｌｉｔｅｓ，Ｆｉｆｔｈ ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．４８３（２００７）に記載のＸＲＤパターンとを比較することで、試料を同定した。
一般的なＸＲＤ装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料のＸＲＤ測定を行った。測定条件は以下のとおりとした。
線源 ： ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
測定モード ： ステップスキャン
スキャン条件： 毎秒０．０２°
発散スリット： １．０ｄｅｇ
散乱スリット： １．０ｄｅｇ
受光スリット： ０．３ｍｍ
計測時間 ： １秒
測定範囲 ： ２θ＝５°〜４８°
得られたＸＲＤパターンと、Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ＸＲＤ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ ｚｅｏｌｉｔｅｓ，Ｆｉｆｔｈ ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．４８３（２００７）に記載のＸＲＤパターンとを比較することで、試料を同定した。
（一次粒子の凝集の規則性）
一般的なＸＲＤ装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料の粉末ＸＲＤ測定を行った。測定条件は以下のとおりとした。
線源 ： ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
測定モード ： ステップスキャン
スキャン条件： 毎秒０．０２°
発散スリット： ０．５ｄｅｇ
散乱スリット： ０．５ｄｅｇ
受光スリット： ０．１５ｍｍ
計測時間 ： ５．０秒
測定範囲 ： ２θ＝１°〜３
得られたＸＲＤパターンにおいて、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍに相当する回折ピークの有無から一次粒子の凝集の規則性を確認した。
一般的なＸＲＤ装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料の粉末ＸＲＤ測定を行った。測定条件は以下のとおりとした。
線源 ： ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
測定モード ： ステップスキャン
スキャン条件： 毎秒０．０２°
発散スリット： ０．５ｄｅｇ
散乱スリット： ０．５ｄｅｇ
受光スリット： ０．１５ｍｍ
計測時間 ： ５．０秒
測定範囲 ： ２θ＝１°〜３
得られたＸＲＤパターンにおいて、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍに相当する回折ピークの有無から一次粒子の凝集の規則性を確認した。
（二次粒子の観察）
一般的な電解放出形走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４５００、日立製作所製）を用いて試料の二次粒子を観察した。
一般的な電解放出形走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４５００、日立製作所製）を用いて試料の二次粒子を観察した。
（組成分析）
組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により行った。試料をフッ酸と硝酸の混合溶液に溶解させ、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置（商品名：ＯＰＴＩＭＡ３０００ＤＶ、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ製）を用いて、得られた測定溶液を測定して試料の組成を分析した。
組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により行った。試料をフッ酸と硝酸の混合溶液に溶解させ、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置（商品名：ＯＰＴＩＭＡ３０００ＤＶ、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ製）を用いて、得られた測定溶液を測定して試料の組成を分析した。
（ＢＥＴ比表面積）
ＪＩＳ ８８３０に準じた測定により、試料のＢＥＴ比表面積を求めた。測定には、一般的な比表面積測定装置（商品名：フローソーブＩＩＩ、島津製作所製）を用いた。前処理として試料を３００℃で２時間保持した。前処理後の試料についてＢＥＴ比表面積を測定した。測定条件は以下のとおりである。
処理ガス ：窒素を３０体積％、ヘリウムを７０体積％含む混合ガス
（相対圧ｐ／ｐ０＝０．３に相当）
測定方法 ：１点法
ＪＩＳ ８８３０に準じた測定により、試料のＢＥＴ比表面積を求めた。測定には、一般的な比表面積測定装置（商品名：フローソーブＩＩＩ、島津製作所製）を用いた。前処理として試料を３００℃で２時間保持した。前処理後の試料についてＢＥＴ比表面積を測定した。測定条件は以下のとおりである。
処理ガス ：窒素を３０体積％、ヘリウムを７０体積％含む混合ガス
（相対圧ｐ／ｐ０＝０．３に相当）
測定方法 ：１点法
（メソ孔の存在、細孔容積及び外部比表面積）
メソ孔の存在及び細孔容積の測定は窒素吸着等温線測定により行った。測定には、一般的な吸着量測定装置（商品名：ベルソープ２８ＳＡ、日本ベル製）を用いた。試料を前処理として試料を３５０℃で２時間保持した。前処理後の試料について、各相対圧における窒素吸着量を測定し、吸着等温線を得た。吸着等温線から、ＢＪＨ法により細孔径と細孔容積をプロットした図である細孔径分布図を得た。測定条件は以下のとおりである。
処理ガス ：窒素ガス
処理温度 ：液体窒素温度（７７Ｋ）
測定圧力 ：１０−４ｋＰａ〜１００ｋＰａ
（ｐ／ｐ０＝１０−６〜１．０）
得られた吸着等温線における、ｐ／ｐ０＝０．９６における窒素吸着容量から試料の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求めた。また、ｐ／ｐ０＝０．３８〜０．８１における窒素吸着容量から試料の細孔径２〜１０ｎｍの細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求め、また、ｐ／ｐ０＝０．３８〜０．９６における窒素吸着容量から試料の細孔径２〜５０ｎｍの細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求めた。得られた細孔径分布図からメソ孔の存在を確認した。外部比表面積は、ｔ−ｐｌｏｔ法により、吸着層の厚みを直線近似して求めた。
メソ孔の存在及び細孔容積の測定は窒素吸着等温線測定により行った。測定には、一般的な吸着量測定装置（商品名：ベルソープ２８ＳＡ、日本ベル製）を用いた。試料を前処理として試料を３５０℃で２時間保持した。前処理後の試料について、各相対圧における窒素吸着量を測定し、吸着等温線を得た。吸着等温線から、ＢＪＨ法により細孔径と細孔容積をプロットした図である細孔径分布図を得た。測定条件は以下のとおりである。
処理ガス ：窒素ガス
処理温度 ：液体窒素温度（７７Ｋ）
測定圧力 ：１０−４ｋＰａ〜１００ｋＰａ
（ｐ／ｐ０＝１０−６〜１．０）
得られた吸着等温線における、ｐ／ｐ０＝０．９６における窒素吸着容量から試料の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求めた。また、ｐ／ｐ０＝０．３８〜０．８１における窒素吸着容量から試料の細孔径２〜１０ｎｍの細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求め、また、ｐ／ｐ０＝０．３８〜０．９６における窒素吸着容量から試料の細孔径２〜５０ｎｍの細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を求めた。得られた細孔径分布図からメソ孔の存在を確認した。外部比表面積は、ｔ−ｐｌｏｔ法により、吸着層の厚みを直線近似して求めた。
（固体酸量の測定）
アンモニア−ＴＰＤ法により、試料の固体酸量の測定を行った。
試料０．１ｇを５００℃のヘリウム流通下に静置してこれを前処理とした。１時間の前処理後の試料について、室温で、１０体積％のアンモニア及び９０体積％のヘリウムを含む混合ガスを流通させて、試料にアンモニアを飽和吸着させた。混合ガスを１時間流通した後、混合ガスに代え、ヘリウムガスを流通しながら試料を１００℃まで昇温した。昇温後、１００℃、１時間、ヘリウムガスを流通させることで雰囲気中に残存するアンモニアを除去した。
アンモニア−ＴＰＤ法により、試料の固体酸量の測定を行った。
試料０．１ｇを５００℃のヘリウム流通下に静置してこれを前処理とした。１時間の前処理後の試料について、室温で、１０体積％のアンモニア及び９０体積％のヘリウムを含む混合ガスを流通させて、試料にアンモニアを飽和吸着させた。混合ガスを１時間流通した後、混合ガスに代え、ヘリウムガスを流通しながら試料を１００℃まで昇温した。昇温後、１００℃、１時間、ヘリウムガスを流通させることで雰囲気中に残存するアンモニアを除去した。
残存アンモニアの除去後、流速５０ｍＬ／分のヘリウム流通下、昇温速度１０℃／分で７００℃まで昇温し、ＴＣＤ検出器を使用して、当該昇温過程で測定されたアンモニア量をもって、試料に吸着されたアンモニア量とした。試料の単位質量あたりの吸着アンモニア量を固体酸量（ｍｍｏｌ／ｇ）とした。
実施例１
ケイ酸ソーダ水溶液、及び、硫酸を混合し粒状無定形ケイ酸を得た。得られた粒状無定形ケイ酸、硫酸アルミニウム、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ７０
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６６
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１９
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０４２
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
混合物中のカリウム（Ｋ）は、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液に含まれていたものに由来する。
ケイ酸ソーダ水溶液、及び、硫酸を混合し粒状無定形ケイ酸を得た。得られた粒状無定形ケイ酸、硫酸アルミニウム、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ７０
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６６
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１９
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０４２
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
混合物中のカリウム（Ｋ）は、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液に含まれていたものに由来する。
得られた混合物をステンレス製の反応容器に充填し、これを密閉した。その後、当該反応容器を５５回転／分で公転させながら１３０℃まで加熱した。加熱後、反応容器を公転しながら１３０℃で９６時間保持することで混合物を結晶化させ、結晶化スラリーを得た。
結晶化スラリーを冷却、ろ過、洗浄、及び１１０℃で乾燥して生成物を得た。
結晶化スラリーを冷却、ろ過、洗浄、及び１１０℃で乾燥して生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表３に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍに相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．５にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．７９であった。ＸＲＤパターンを図３に示す。
生成物のＴＥＭ観察像を図４に示す。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることが確認された。更に、ＴＥＭ観察像を拡大し、短径測定を行った一次粒子の短径長さは５〜１５ｎｍであった。平均短径長は９．３ｎｍであり、短径長偏差は２．３であった。更に、ＳＥＭ観察を行い、当該二次粒子の粒子径は０．３〜５０μｍであることを確認した。ＳＥＭ観察像を図５に示す。
得られたペンタシル型ゼオライトを、空気中、５５０℃で焼成し、１０％ＮＨ４Ｃｌ水溶液に添加、混合、純水で洗浄することで、ペンタシル型ゼオライト中のナトリウム、カリウムをアンモニウムにイオン交換した。当該ペンタシル型ゼオライトを空気中、５００℃で焼成し、本実施例のペンタシル型ゼオライトとした。本実施例のペンタシル型ゼオライトは酸量が０．４４ｍｍｏｌ／ｇ、細孔容積が０．４４ｍＬ／ｇであった。また、窒素による吸着等温線測定により、メソ孔の存在を確認した。得られた細孔径分布図を図６に示す。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．６３だった。ＢＥＴ比表面積は５４７ｍ２／ｇ、外部比表面積は３２０ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
実施例２
結晶化時間を１４４時間としたこと以外は実施例１と同じ組成の混合物を、実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、及び乾燥することで生成物を得た。
結晶化時間を１４４時間としたこと以外は実施例１と同じ組成の混合物を、実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、及び乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表４に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍの間に相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．４にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．７におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．７２であった。ＸＲＤパターンを図７に示す。
実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定の結果、一次粒子の短径長さは６〜１５ｎｍであり、平均短径長は９．３ｎｍであり、短径長偏差は１．７であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で、焼成した。焼成後のペンタシル型ゼオライトは細孔容積が０．４４ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．６４であった。ＢＥＴ比表面積は４７２ｍ２／ｇ、外部比表面積は２３９ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
実施例３
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝５７となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。当該粒状無定形アルミノケイ酸塩を１０％ＫＣｌ水溶液に添加、混合、純水で洗浄することで、粒状無定形アルミノケイ酸塩中のナトリウムをカリウムにイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ５７
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１１０℃としたこと、及び、結晶化時間を１９１時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝５７となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。当該粒状無定形アルミノケイ酸塩を１０％ＫＣｌ水溶液に添加、混合、純水で洗浄することで、粒状無定形アルミノケイ酸塩中のナトリウムをカリウムにイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ５７
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１１０℃としたこと、及び、結晶化時間を１９１時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表５に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍの間に相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．５にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．７８であった。ＸＲＤパターンを図７に示す。
実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定の結果、一次粒子の短径長さは６〜１５ｎｍであり、平均短径長は１０．２ｎｍであり、短径長偏差は１．８であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で、焼成、イオン交換を行った後再焼成した。再焼成後のペンタシル型ゼオライトは酸量が０．５５ｍｍｏｌ／ｇ、細孔容積が０．３６ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．６９であった。ＢＥＴ比表面積は５２８ｍ２／ｇ、外部比表面積は２６０ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
実施例４
実施例３と同様な方法により粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た後、さらにカリウムイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ５７
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１４
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７３
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１２０℃としたこと、及び、結晶化時間を１１２時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
実施例３と同様な方法により粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た後、さらにカリウムイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ５７
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１４
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７３
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１２０℃としたこと、及び、結晶化時間を１１２時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表６に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍの間に相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．５にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．６５であった。ＸＲＤパターンを図７に示す。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定を行った結果、一次粒子の短径長さは６〜１７ｎｍであった。平均短径長は１０．２ｎｍであり、短径長偏差は２．２であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で、焼成、イオン交換を行った後再焼成した。再焼成後のペンタシル型ゼオライトは酸量が０．５５ｍｍｏｌ／ｇ、細孔容積が０．３３ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．５７であった。ＢＥＴ比表面積は４８９ｍ２／ｇ、外部比表面積は２１３ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
実施例５
結晶化時間を２８８時間としたこと以外は実施例３と同じ組成の混合物を、実施例３と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、及び乾燥することで生成物を得た。
結晶化時間を２８８時間としたこと以外は実施例３と同じ組成の混合物を、実施例３と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、及び乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表７に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍの間に相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．５にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．７３であった。ＸＲＤパターンを図７に示す。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定を行った結果、一次粒子の短径長さは７〜１６ｎｍであった。平均短径長は９．９ｎｍであり、短径長偏差は２．３であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で、焼成、イオン交換を行った後再焼成した。再焼成後のペンタシル型ゼオライトは酸量が０．５５ｍｍｏｌ／ｇ、細孔容積が０．４３ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．５２であった。ＢＥＴ比表面積は５０１ｍ２／ｇ、外部比表面積は３０７ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
実施例６
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４０となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。当該粒状無定形アルミノケイ酸塩を１０％ＮＨ４Ｃｌ水溶液に添加、混合、純水で洗浄することで、粒状無定形アルミノケイ酸塩中のナトリウムをアンモニウムにイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４０
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１９
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１１０℃としたこと、及び、結晶化時間を３７９時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４０となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。当該粒状無定形アルミノケイ酸塩を１０％ＮＨ４Ｃｌ水溶液に添加、混合、純水で洗浄することで、粒状無定形アルミノケイ酸塩中のナトリウムをアンモニウムにイオン交換した。イオン交換後の粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液（東京化成）、水酸化カリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４０
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．１２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１９
Ｋ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１１０℃としたこと、及び、結晶化時間を３７９時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであること、表８に示すＸ線回折角、及び回折ピーク強度比を有することを確認した。更に、ｄ＝２．９〜８．８ｎｍの間に相当する回折ピークを有さないことを確認した。また更に、２θ＝２３．５にＸ線回折強度の極小点を有し、２θ＝２３．８におけるＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比は０．７０であった。ＸＲＤパターンを図７に示す。
実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定の結果、一次粒子の短径長さは７〜１７ｎｍであり、平均短径長は１１．７ｎｍであり、短径長偏差は２．１であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で、焼成した。焼成後のペンタシル型ゼオライトは細孔容積が０．３４ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．３９であった。ＢＥＴ比表面積は４３７ｍ２／ｇ、外部比表面積は２０５ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例１
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４８となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４８
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．４５
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ ３０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１６０℃としたこと、及び、結晶化時間を８４時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄することで生成物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４８となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、４０％ＴＢＡＯＨ水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４８
ＴＢＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．４５
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ ３０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１６０℃としたこと、及び、結晶化時間を８４時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＥＬ構造のＸＲＤパターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、ＳＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は、その直径が５００ｎｍ以上の球形の形状を示した。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成した。ＢＥＴ比表面積は３３０ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例２
比較例１と同様な方法により粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、種晶、硫酸アルミニウム、５０％テトラプロピルアンモニウムブロミド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。種晶にはＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４８のＺＳＭ−５を用いた。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４８
ＴＰＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１７
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
（ここで、ＴＰＡ＋はテトラプロピルアンモニウムカチオンを示す）
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１２０℃としたこと、及び、結晶化時間を９０時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
比較例１と同様な方法により粒状無定形アルミノケイ酸塩を得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、種晶、硫酸アルミニウム、５０％テトラプロピルアンモニウムブロミド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。種晶にはＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４８のＺＳＭ−５を用いた。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４８
ＴＰＡ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１７
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
（ここで、ＴＰＡ＋はテトラプロピルアンモニウムカチオンを示す）
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１２０℃としたこと、及び、結晶化時間を９０時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＦＩ構造の回折パターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は、その直径が４０ｎｍの球状の形状を示した。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成、イオン交換を行った後再焼成した。再焼成後のペンタシル型ゼオライトは細孔容積が０．４９ｍＬ／ｇであった。細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率は０．１８であった。ＢＥＴ比表面積は３９７ｍ２／ｇ、外部比表面積は１１１ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例３
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４５となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４５
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６４
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６４
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １２
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１８０℃としたこと、及び、結晶化時間を２３時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４５となるようにケイ酸ソーダ水溶液と、硫酸アルミニウム水溶液とを混合し、得られた混合物を脱水、及び洗浄して粒状無定形アルミノケイ酸塩得た。得られた粒状無定形アルミノケイ酸塩、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ４５
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６４
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１６４
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １２
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１８０℃としたこと、及び、結晶化時間を２３時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
生成物のＸＲＤパターンはＭＦＩ構造の回折パターンに一致し、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、ＳＥＭ観察を行った。生成物の一次粒子は、六角板状の形状を示し、その直径は２μｍ以上であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成、イオン交換を行った後再焼成した。ＢＥＴ比表面積は３３０ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例４
実施例１と同様な方法で粒状無定形ケイ酸を得た。得られた粒状無定形ケイ酸、硫酸アルミニウム、４０％テトラブチルホスホニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ８０
ＴＢＰ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０４
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
（ここで、ＴＢＰ＋はテトラブチルホスホニウムカチオンを示す）
当該混合物を用いたこと、結晶化時間を７２時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
実施例１と同様な方法で粒状無定形ケイ酸を得た。得られた粒状無定形ケイ酸、硫酸アルミニウム、４０％テトラブチルホスホニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ８０
ＴＢＰ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．２
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０５
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０４
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
（ここで、ＴＢＰ＋はテトラブチルホスホニウムカチオンを示す）
当該混合物を用いたこと、結晶化時間を７２時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＸＲＤパターンはＭＥＬ構造に一致し、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。一次粒子は、薄層の形状であった。生成物の一次粒子は不規則に凝集し、二次粒子を形成していることを確認した。短径測定の結果、一次粒子の短径長さは２〜１７ｎｍであり、平均短径長は７．１ｎｍであり、短径長偏差は４．２であった。短径長偏差が大きいものであった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成した。ＢＥＴ比表面積は５２３ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例５
非特許文献１に準じて、ペンタシル型ゼオライトを合成した。まず、有機界面活性剤［Ｃ２２Ｈ４５−Ｎ＋（ＣＨ３）２−Ｃ６Ｈ１２−Ｎ＋（ＣＨ３）２−Ｃ６Ｈ１３］Ｂｒ２（以下、Ｃ２２−６−６とする。）を非特許文献１と同じ方法で合成した。そして、テトラエトキシシラン、硫酸アルミニウム、Ｃ２２−６−６、水酸化ナトリウム、硫酸及び純水を混合し、以下のモル組成から成る混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ １００
Ｃ２２−６−６／ＳｉＯ２ ＝ ０．１
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．４２
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．６
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ ４０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１５０℃、結晶化時間を１２０時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
非特許文献１に準じて、ペンタシル型ゼオライトを合成した。まず、有機界面活性剤［Ｃ２２Ｈ４５−Ｎ＋（ＣＨ３）２−Ｃ６Ｈ１２−Ｎ＋（ＣＨ３）２−Ｃ６Ｈ１３］Ｂｒ２（以下、Ｃ２２−６−６とする。）を非特許文献１と同じ方法で合成した。そして、テトラエトキシシラン、硫酸アルミニウム、Ｃ２２−６−６、水酸化ナトリウム、硫酸及び純水を混合し、以下のモル組成から成る混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ １００
Ｃ２２−６−６／ＳｉＯ２ ＝ ０．１
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．４２
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．６
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．１８
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ ４０
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１５０℃、結晶化時間を１２０時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＸＲＤパターンはＭＦＩ構造に一致し、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。一次粒子は、薄層の形状であった。短径測定の結果、一次粒子の短径長さは２〜９４ｎｍであり、平均短径長は２２．１ｎｍであり、短径長偏差は２６．６であった。短径長偏差が大きいものであった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成した。ＢＥＴ比表面積は５８１ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
比較例６
非特許文献２に準じて、ペンタシル型ゼオライトを合成した。すなわち、テトラエトキシシラン、硫酸アルミニウム、４０％テトラブチルホスホニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ２００
ＴＢＰ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．３
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２８
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
Ｃ２Ｈ５ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ４
ここで、Ｃ２Ｈ５ＯＨはエタノールとする。
非特許文献２に準じて、ペンタシル型ゼオライトを合成した。すなわち、テトラエトキシシラン、硫酸アルミニウム、４０％テトラブチルホスホニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム、及び純水を混合し、以下のモル組成からなる混合物を得た。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝ ２００
ＴＢＰ＋／ＳｉＯ２ ＝ ０．３
ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ０．２８
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１
ＳＯ４／ＳｉＯ２ ＝ ０．０１５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝ １０
Ｃ２Ｈ５ＯＨ／ＳｉＯ２ ＝ ４
ここで、Ｃ２Ｈ５ＯＨはエタノールとする。
当該混合物を用いたこと、結晶化温度を１１５℃にしたこと、結晶化時間を７２時間としたこと以外は実施例１と同様な方法で結晶化、冷却、ろ過、洗浄、乾燥することで生成物を得た。
ＸＲＤ測定により、ペンタシル型ゼオライトであることを確認した。
更に、実施例１と同様な方法で、ＴＥＭ観察を行った。一次粒子は、薄層の形状であった。短径測定の結果、一次粒子の短径長さ２〜２０ｎｍであり、平均短径長は６．７ｎｍであり、短径長偏差は４．４であった。
得られたペンタシル型ゼオライトを、実施例１と同様な方法で焼成した。ＢＥＴ比表面積は５６０ｍ２／ｇであった。評価結果を表９に示す。
（テトラリンからの芳香族炭化水素合成反応評価）
実施例５、比較例２、３及び５のペンタシル型ゼオライトを用い、テトラリンからの芳香族炭化水素合成反応の触媒として評価した。結果を表１０に示した。
実施例５、比較例２、３及び５のペンタシル型ゼオライトを用い、テトラリンからの芳香族炭化水素合成反応の触媒として評価した。結果を表１０に示した。
前処理として、粉末状のゼオライトを内径４ｃｍ、厚さ７ｍｍの塩ビ製リングに入れて、塩ビ製リングごと４００ｋｇｆ／ｃｍ２で１分間加圧して成形体とした。得られた成形体を乳鉢で粉砕して、さらにふるいに通すことで直径１ｍｍにサイズが整ったペレットとし、これを評価触媒とした。当該ペレットをガラス製のカラムに充填し、触媒充填層とした。
当該触媒充填層にテトラリンを含有するガスを流通させ、芳香族炭化水素の合成反応を行った。この際、触媒充填層に流通させるテトラリンの流量は一定とした。触媒充填層を通過させたガス中の炭素数６から９の単環芳香族炭化水素（以下、「Ｃ６−９」とする。）の留分として、回収した液成分を調査し、芳香族合成反応における触媒性能の指標とした。ここで、回収した液成分とは、採取時間をＴ（分）とした場合、Ｔ−２０分〜Ｔ分の間触媒充填層通過後のガス成分をトラップして回収した液の成分を表す。
評価条件を以下に示す。
原料ガス ：テトラリン
キャリアガス ：窒素
評価触媒の重量 ：１．０ｇ
原料ガス流量 ：テトラリン重量／触媒重量＝０．０３５４／時
触媒反応温度 ：４５０℃
圧力 ：０．１ＭＰａ
原料ガス及び触媒充填層流通後のガス（以下、「反応ガス」とする。）を、水素炎検出器（ＦＩＤ）を備えたガスクロマトグラフィー（装置名：ＧＣ−１４Ａ、島津製作所製）で分析した。得られた分析結果より、以下の式（１）からテトラリンの転化率を求め、また、以下の式（２）から単環芳香族炭化水素の収率を求めた。
ＴＣ＝｛１−（ＥＴ／ＩＴ）｝×１００ （１）
式（１）において、ＴＣはテトラリンの転化率（％）、ＩＴは原料ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＥＴは反応ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
ＣＡ＝ＥＡ／ＩＴ×１００ （２）
式（２）において、ＣＡは炭素数６から９の単環芳香族炭化水素（以下、「Ｃ６−９」とする。）の収率、ＥＡは反応ガス中のＣ６−９の炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＩＴは原料ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
評価条件を以下に示す。
原料ガス ：テトラリン
キャリアガス ：窒素
評価触媒の重量 ：１．０ｇ
原料ガス流量 ：テトラリン重量／触媒重量＝０．０３５４／時
触媒反応温度 ：４５０℃
圧力 ：０．１ＭＰａ
原料ガス及び触媒充填層流通後のガス（以下、「反応ガス」とする。）を、水素炎検出器（ＦＩＤ）を備えたガスクロマトグラフィー（装置名：ＧＣ−１４Ａ、島津製作所製）で分析した。得られた分析結果より、以下の式（１）からテトラリンの転化率を求め、また、以下の式（２）から単環芳香族炭化水素の収率を求めた。
ＴＣ＝｛１−（ＥＴ／ＩＴ）｝×１００ （１）
式（１）において、ＴＣはテトラリンの転化率（％）、ＩＴは原料ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＥＴは反応ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
ＣＡ＝ＥＡ／ＩＴ×１００ （２）
式（２）において、ＣＡは炭素数６から９の単環芳香族炭化水素（以下、「Ｃ６−９」とする。）の収率、ＥＡは反応ガス中のＣ６−９の炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＩＴは原料ガス中のテトラリン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
実施例のペンタシル型ゼオライトは、テトラリンの転化率が、比較例２、３及び５よりも高く、本発明のペンタシル型ゼオライトは、より効率よくテトラリンをＣ６−９に転化することが確認できた。さらに、実施例のペンタシル型ゼオライトは、比較例に比べＣ６−９の収率も６０％以上向上し、目的とする芳香族炭化水素がより効率よく得られることが確認できた。また更には、実施例のペンタシル型ゼオライトは、転化率が約２０％となる時間は比較例の３〜１２倍であり、触媒の長寿命化が確認できた。
（エチレンからの芳香族炭化水素合成反応評価）
実施例５、比較例５、６のペンタシル型ゼオライトを用い、エチレンからの芳香族炭化水素合成反応の触媒として評価した。結果を表１１に示した。評価条件を以下のようにしたこと以外は、テトラリン分解反応と同様にしてエチレンからの芳香族合成の評価を行った。評価条件を以下に示す。
原料ガス ：エチレン
キャリアガス ：窒素
評価触媒の重量 ：０．９ｇ
原料ガス流量 ：（エチレン流量＋窒素流量）／触媒体積＝２０００／時
触媒反応温度 ：６００℃
圧力 ：０．１ＭＰａ
原料ガス及び触媒充填層流通後のガス（以下、「反応ガス」とする。）を、水素炎検出器（ＦＩＤ）を備えたガスクロマトグラフィー（装置名：ＧＣ−１４Ａ、島津製作所製）で分析した。得られた分析結果より、以下の式（３）からエチレンの転化率を求め、また、以下の式（４）から単環芳香族炭化水素の収率を求めた。
ＥＣ＝｛１−（ＥＥ／ＩＥ）｝×１００ （３）
式（３）において、ＥＣはエチレンの転化率（％）、ＩＥは原料ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＥＥは反応ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
ＣＡ＝ＥＡ／ＩＥ×１００ （４）
式（２）において、ＣＡは炭素数６から９の単環芳香族炭化水素（以下、「Ｃ６−９」とする。）の収率、ＥＡは反応ガス中のＣ６−９の炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＩＥは原料ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
実施例５、比較例５、６のペンタシル型ゼオライトを用い、エチレンからの芳香族炭化水素合成反応の触媒として評価した。結果を表１１に示した。評価条件を以下のようにしたこと以外は、テトラリン分解反応と同様にしてエチレンからの芳香族合成の評価を行った。評価条件を以下に示す。
原料ガス ：エチレン
キャリアガス ：窒素
評価触媒の重量 ：０．９ｇ
原料ガス流量 ：（エチレン流量＋窒素流量）／触媒体積＝２０００／時
触媒反応温度 ：６００℃
圧力 ：０．１ＭＰａ
原料ガス及び触媒充填層流通後のガス（以下、「反応ガス」とする。）を、水素炎検出器（ＦＩＤ）を備えたガスクロマトグラフィー（装置名：ＧＣ−１４Ａ、島津製作所製）で分析した。得られた分析結果より、以下の式（３）からエチレンの転化率を求め、また、以下の式（４）から単環芳香族炭化水素の収率を求めた。
ＥＣ＝｛１−（ＥＥ／ＩＥ）｝×１００ （３）
式（３）において、ＥＣはエチレンの転化率（％）、ＩＥは原料ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＥＥは反応ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
ＣＡ＝ＥＡ／ＩＥ×１００ （４）
式（２）において、ＣＡは炭素数６から９の単環芳香族炭化水素（以下、「Ｃ６−９」とする。）の収率、ＥＡは反応ガス中のＣ６−９の炭素数（ｍｏｌ／分）、及び、ＩＥは原料ガス中のエチレン炭素数（ｍｏｌ／分）である。
実施例５のペンタシル型ゼオライトは、比較例５、６と比較すると、エチレン流通時間２０分の時点での転化率、収率が共に高く、比較例５に対し１．９倍、比較例６に対し１．５倍であることを確認した。
また、比較例５は流通時間１４０分の時点で収率が１０％以下に低下し、比較例６も３２０分の時点で収率が８％に低下した。一方、実施例５は流通時間３２０分の時点で収率３８％を維持していた。これは、実施例５のペンタシル型ゼオライトが、触媒として用いた際に耐久性が高く転化率の低下が抑制されることによるものと考えられる。
本発明のペンタシル型ゼオライトは、炭化水素合成反応、特に芳香族炭化水素の合成反応の触媒として使用できる。特に芳香族炭化水素の合成反応において、軽油又は分解ガソリンの接触分解による低級炭化水素化反応、又は、低級アルケンの縮合反応の触媒として適している。
（１）・・・平面上に静置された１個の一次粒子
（２）・・・平面に垂直な方向から観察した際の（１）の投影像の輪郭
（３）・・・（２）に接する２本の平行線
（４）・・・（３）ではさんだときの平行線の長さＸ
（５）・・・（４）が最小となる長さ（短径長さ）
（６）・・・ＸＲＤパターンにおけるベースライン
（７）・・・ＸＲＤパターンの２θ＝２３．８±０．４における回折ピークの（６）からのＸ線回折強度
（８）・・・ＸＲＤパターンの２θ＝２３．０〜２３．８における極小点の（６）からのＸＲＤ回折強度
（２）・・・平面に垂直な方向から観察した際の（１）の投影像の輪郭
（３）・・・（２）に接する２本の平行線
（４）・・・（３）ではさんだときの平行線の長さＸ
（５）・・・（４）が最小となる長さ（短径長さ）
（６）・・・ＸＲＤパターンにおけるベースライン
（７）・・・ＸＲＤパターンの２θ＝２３．８±０．４における回折ピークの（６）からのＸ線回折強度
（８）・・・ＸＲＤパターンの２θ＝２３．０〜２３．８における極小点の（６）からのＸＲＤ回折強度
Claims (12)
- 一次粒子の短径長さの平均が７ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、短径長さの標準偏差が３以下であり、なおかつ、ＢＥＴ比表面積が４３０ｍ２／ｇ以上であるペンタシル型ゼオライト。
- 外部比表面積が２００ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載のペンタシル型ゼオライト。
- ケイ素及びアルミニウムの総量に対するリンのモル比が０．０００５未満である請求項１又は２に記載のペンタシル型ゼオライト。
- ２．９〜８．８ｎｍの格子面間隔を有さない請求項１乃至３に記載のペンタシル型ゼオライト。
- ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が７８未満である請求項１乃至４いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライト。
- 細孔径２〜５０ｎｍの範囲での細孔容積に対する、細孔径２〜１０ｎｍの範囲での細孔容積の比率が０．３０以上である請求項１乃至５いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライト。
- 少なくとも以下の表１に示す２θ、及び、ＸＲＤピーク強度比を有する請求項１乃至６いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライト。
- 少なくとも２θ＝２３．０±０．４、及び２θ＝２３．８±０．４にＸ線回折ピークを有し、２θ＝２３．０〜２３．８の間にＸ線回折強度の極小点を有し、なおかつ、２θ＝２３．８±０．４における回折ピークのＸ線回折強度に対する当該極小点のＸ線回折強度の比が０．８５以下である請求項１乃至７いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライト。
- ケイ素源、アルミニウム源、テトラブチルアンモニウムカチオン、及びアルカリ金属源を含み、なおかつ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が８０未満である混合物を１５０℃以下で結晶化する結晶化工程を有する請求項１乃至８いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライトの製造方法。
- 前記混合物の組成が、少なくとも以下のモル組成を有する請求項９に記載のペンタシル型ゼオライトの製造方法。
テトラブチルアンモニウムカチオン／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下 - 前記混合物の組成が、少なくとも以下のモル組成を有する請求項９又は１０に記載のペンタシル型ゼオライトの製造方法。
テトラブチルアンモニウムカチオン／ＳｉＯ２ ０．０４以上、０．３以下
ＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５以上、０．３５以下
Ｋ／ＳｉＯ２ ０．０５を超え、０．１未満 - 請求項１乃至８いずれか一項に記載のペンタシル型ゼオライトを含む炭化水素合成用触媒。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2016/054064 WO2016129659A1 (ja) | 2015-02-13 | 2016-02-12 | ペンタシル型ゼオライト及びその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015026834 | 2015-02-13 | ||
| JP2015026834 | 2015-02-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=56760312
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| JP2016023376A Pending JP2016153366A (ja) | 2015-02-13 | 2016-02-10 | ペンタシル型ゼオライト及びその製造方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019026571A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 東ソー株式会社 | 芳香族化合物の製造法 |
-
2016
- 2016-02-10 JP JP2016023376A patent/JP2016153366A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019026571A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 東ソー株式会社 | 芳香族化合物の製造法 |
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