JP2017197398A - Mse型ゼオライトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従って、本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解消し得るMSE型ゼオライトの製造方法を提供すること、具体的には、安価なOSDAを利用したMSE型ゼオライトの製造方法を提供することにある。
SiO2/Al2O3=10以上100以下
(Na2O+K2O)/SiO2=0.15以上0.50以下
K2O/(Na2O+K2O)=0.05以上0.7以下
TEA2O/SiO2=0.08以上0.20以下
H2O/SiO2=5以上50以下
(式中、TEAはテトラエチルアンモニウムイオンを表す。)
(2)MSE型ゼオライトを種結晶として用い、これを前記反応混合物中のシリカ成分に対して5質量%以上30質量%以下の割合で該反応混合物に添加し、
(3)前記種結晶が添加された前記反応混合物を100〜200℃の温度で密閉下に加熱する、MSE型ゼオライトの製造方法を提供することにより、上記の課題を解決したものである。
SiO2/Al2O3=10以上100以下、特に15以上70以下
(Na2O+K2O)/SiO2=0.15以上0.50以下、特に0.20以上0.30以下
K2O/(Na2O+K2O)=0.05以上0.7以下、特に0.1以上0.6以下
TEA2O/SiO2=0.08以上0.20以下、特に0.1以上0.15以下
H2O/SiO2=5以上50以下、特に10以上30以下
(式中、TEAはテトラエチルアンモニウムイオンを表す。)
また反応混合物におけるK2O/(Na2O+K2O)のモル比は0.7以下であることで不純物を抑制してMSE型ゼオライトを製造できる、K2O/(Na2O+K2O)のモル比は0.15以上であることで、確実にMSE型ゼオライトが製造できる。
更に、本発明において反応混合物における(Na2O+K2O)/SiO2の値は0.50以下であることにより、反応混合物が高アルカリとなりすぎてゼオライトが反応混合物中で溶解してしまうことによる収量減を抑制することができる。通常、(Na2O+K2O)/SiO2の値は、低いほど収率を向上させることができると考えられているが、本発明では、(Na2O+K2O)/SiO2の値は0.15以上であることにより、MSE型ゼオライトを得ることができる。このように本発明者は反応混合物の限定された組成範囲、特に(Na2O+K2O)/SiO2、K2O/(Na2O+K2O)及びTEA2O/SiO2において狭く限定された範囲とすることで、テトラエチルアンモニウムイオン及び種結晶を併用しながらMSE型ゼオライトを製造できることを見出したものである。
また、本発明では反応混合物におけるSiO2/Al2O3のモル比は比較的低くても、例えば40以下、或いは30以下であっても、MSE型ゼオライトが容易に得られる。
静置状態下に結晶化を行う場合及び撹拌状態下に結晶化を行う場合の何れでも、結晶化のための加熱の温度条件は、100℃以上であることが効率よくMSE型ゼオライトを得るために好ましく、200℃未満であることが、高耐圧強度のオートクレーブを必要とせずに経済性に有利であり、また不純物の発生を抑制する点から好ましい。この観点から、温度条件は120℃以上180℃以下であることが更に好ましい。加熱時間は本製造方法において臨界的ではなく、結晶性の十分に高いMSE型ゼオライトが生成するまで加熱すればよい。一般に120時間以上240時間以下程度の加熱によって、満足すべき結晶性のMSE型ゼオライトが得られる。
組成分析装置:(株)バリアン製、ICP−AES LIBERTY SeriesII
窒素吸着特性測定装置:カンタクローム インスツルメンツ社製、Autosorb-iQ2-MP 、真空下400℃で4時間前処理後、液体窒素温度(−196℃)で吸着等温線を測定。
走査型電子顕微鏡(SEM):日立ハイテクノロジーズ社製、電界放出型走査電子顕微鏡S−900
特許文献1の記載にしたがって、OSDAとして、N,N,N',N'−テトラエチルビシクロ[2,2,2] オクタ−7−エン−2,3:5,6−ジピロリジニウム ジアイオダイドを用い、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源としてそれぞれコロイダルシリカ、水酸化アルミニウム、及び水酸化カリウムを用い、更に純水を加えて反応混合物を調製し、静置法により160℃で16日間加熱してMCM−68を合成した。そのSiO2/Al2O3モル比は20であった。
この結晶の焼成前、焼成後の粉末X線回折図をそれぞれ図1及び図2に示す。この種結晶(焼成品)をSEMで観察して得られた写真を図3に示す。なおMCM−68の焼成は空気中で650℃で10時間行った。
非特許文献5の記載にしたがって、参考例1で合成したMCM−68の焼成品を種結晶(シリカ源の10wt%添加)とし、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源としてそれぞれ無定形シリカ(Cab−O−Sil)、アルミン酸ナトリウム、及び水酸化ナトリウムと水酸化カリウムを用い、更に純水を加えて反応混合物を調製し、静置法により140℃で48時間加熱してMSE型ゼオライトを合成した。そのSiO2/Al2O3モル比は13.2であった。この結晶の粉末X線回折図を図4に示す。またこの結晶のSEM写真を図5に示す。
純水2.73gに50w/v%水酸化ナトリウム水溶液0.645g、50wt%水酸化カリウム水溶液0.217g及び35wt%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液1.433gを加えてアルカリ性水溶液を調製し、これに無定形水酸化アルミニウム粉末0.051gを添加して均一に攪拌して溶解した。この混合水溶液に無定形シリカ(Cab−O−Sil)0.933gを少量ずつ添加、攪拌混合して反応混合物を調製した。この反応混合物の組成は表1に示すとおりである。これをテフロン(登録商標)ライニングステンレスオートクレーブに入れて密閉し、電気炉中、80℃で24時間、静置法で予備加熱した。その後オートクレーブを取り出し、急冷した。予備加熱した反応混合物に参考例1で調製した焼成済みMCM−68を種結晶として0.186g添加して均一に攪拌混合した。これを再びテフロン(登録商標)ライニングステンレスオートクレーブに入れて密閉し、電気炉中、160℃で7日間、静置加熱した。生成物を濾過、洗浄、乾燥した後、X線回折装置により測定した結果、生成物は図6に示すように、MSE型ゼオライトであった。そのSiO2/Al2O3モル比、及び窒素吸着特性から求めた細孔特性は表1に示すとおりであった。
実施例1で用いた原料の使用量を変更した以外は実施例1と同様の方法により表1に示した組成の反応混合物を調製し、実施例1と同じ条件において、静置法で予備加熱した。急冷後、予備加熱した反応混合物に参考例1で調製した焼成済みMCM−68を種結晶としてそれぞれ表1に記載した量を添加して均一混合した。その後、実施例1と同様の方法で且つ、表1に記載した条件で静置加熱した。生成物は表1に示すように、MSE型ゼオライトであり、そのSiO2/Al2O3比、及び窒素吸着特性から求めた細孔特性は表1に示すとおりであった。実施例12の生成物のX線回折図を図7に示す。また、実施例12の生成物のSEM写真を図8に示す。
実施例1と同じ反応混合物を予備加熱することなしに、参考例1で調製した焼成済みMCM−68を種結晶として添加した以外は、実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は微量のベータ型ゼオライトを含むMSE型ゼオライトであった。
種結晶として参考例1で調製した未焼成MCM−68を用いた以外は、実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は微量のベータ型ゼオライトを含むMSE型ゼオライトであり、そのSiO2/Al2O3モル比、及び窒素吸着特性から求めた細孔特性は表1に示すとおりであった。
種結晶として実施例1で合成した未焼成MSE型ゼオライトを用い、予備加熱時間を48時間とした以外は、実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は微量のベータ型ゼオライトを含むMSE型ゼオライトであった。生成物は図9に示すとおりMSE型ゼオライトであり、そのSiO2/Al2O3モル比、及び窒素吸着特性から求めた細孔特性は表1に示すとおりであった。
種結晶として参考例2でOSDAを使用することなく調製したMSE型ゼオライトを用いた以外は、実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は図10に示すとおりMSE型ゼオライトであり、そのSiO2/Al2O3モル比、及び窒素吸着特性から求めた細孔特性は表1に示すとおりであった。
表1に示す反応混合物組成のTEA2O/SiO2モル比を0.05とした反応混合物を用いた以外は実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は表2に示すとおりであった。
表1に示す反応混合物組成のTEA2O/SiO2モル比を0(テトラエチルアンモニウムヒドロキシド無添加)とした反応混合物を用いた以外は実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は表2に示すとおりであった。
実施例1と同じ反応混合物を用いて予備加熱を行った後、種結晶を添加することなく実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は表2に示すとおりであった。
表2に示す反応混合物組成のK2O/(Na2O+K2O)モル比をそれぞれ0.75及び0とした以外は、実施例1と同じ反応混合物を用いて予備加熱を行った後、実施例1と同じ方法、条件で結晶化を行った。生成物は表2に示すとおりであった。比較例4においては生成物のほとんどが未同定不純物であり、MCM−68は痕跡程度の量にすぎなかった。
Claims (5)
- (1)以下に示すモル比で表される組成の反応混合物となるように、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源、テトラエチルアンモニウムイオン及び水を混合して反応混合物を得、
SiO2/Al2O3=10以上100以下
(Na2O+K2O)/SiO2=0.15以上0.50以下
K2O/(Na2O+K2O)=0.05以上0.7以下
TEA2O/SiO2=0.08以上0.20以下
H2O/SiO2=5以上50以下
(式中、TEAはテトラエチルアンモニウムイオンを表す。)
(2)MSE型ゼオライトを種結晶として用い、これを前記反応混合物中のシリカ成分に対して5質量%以上30質量%以下の割合で該反応混合物に添加し、
(3)前記種結晶が添加された前記反応混合物を100℃以上200℃未満の温度で密閉下に加熱する、MSE型ゼオライトの製造方法。 - 種結晶を非含有である反応混合物を、密閉下に50℃以上100℃以下の温度で予備加熱した後、種結晶を該反応混合物に添加し、更に該反応混合物を100℃以上200℃未満の温度で密閉下に加熱する請求項1に記載のMSE型ゼオライトの製造方法。
- 種結晶が上記(1)から(3)までの工程を経て製造されたMSE型ゼオライトである請求項1又は2記載のMSE型ゼオライトの製造方法。
- 種結晶が上記(1)から(3)までの工程以外の工程で得られたMSE型ゼオライトである請求項1又は2記載のMSE型ゼオライトの製造方法。
- 密閉下に加熱する工程で反応混合物を攪拌する請求項1ないし4の何れか1項に記載のMSE型ゼオライトの製造方法。
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