JP2019147099A - CO2 adsorbent - Google Patents

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Abstract

To provide COadsorbent capable of efficiently adsorbing COat a temperature range of relatively high temperature.SOLUTION: There is provided a COadsorbent consisting of an organic silica porous body having a structure represented by a specific general formula in which a basic functional group binds to silicon in a skeleton of the porous body, a specific surface calculated based on nitrogen adsorption isotherm of the porous of 1 to 30 m/g and a value ([mass ratio of an organic component]/[average pore diameter of a sample]) calculated by dividing the mass ratio of the organic component in the porous body by the average pore diameter of the sample calculated based on the adsorption isotherm of the samples obtained by a heat treatment at 550°C for 6 hr. of the porous body of 0.06/nm or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、CO吸着材に関する。 The present invention relates to a CO 2 adsorbent.

近年、環境負荷の観点から温室効果ガスの一つである二酸化炭素(CO)の放出を削減するために、ガス中のCOを分離回収するためのCO吸着材の開発が進められている。例えば、特開2012−139622号公報(特許文献1)においては、シリカ等の支持体に対して式:RNH(CHOH[式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基を示し、pは2〜5を示す。]で表されるアルカノールアミンを担持した二酸化炭素吸収材が記載されている。 In recent years, in order to reduce the emission of carbon dioxide (CO 2 ), which is one of the greenhouse gases from the viewpoint of environmental impact, development of a CO 2 adsorbent for separating and recovering CO 2 in gas has been advanced. Yes. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-139622 (Patent Document 1), a formula: RNH (CH 2 ) p OH [wherein R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms] with respect to a support such as silica. , P represents 2-5. The carbon dioxide absorber which supported the alkanolamine represented by this is described.

特開2012−139622号公報JP 2012-139622 A

しかしながら、このような特許文献1に記載のような二酸化炭素吸収材は、温度の上昇とともに吸着性能が低下し、比較的高温の温度域(例えば、60℃程度又はそれ以上の温度域)でのCOの吸着性能が十分なものではなかった。なお、CO吸着材の分野においては、例えば、発電所からの排ガスの温度が一般に50〜75℃程度であることや、自動車からの排ガスの温度が一般に70〜90℃程度であること、等から、比較的高温の温度域でのCOの吸着性能がより高いCO吸着材の出現が望まれている。 However, such a carbon dioxide absorbent as described in Patent Document 1 decreases in adsorption performance as the temperature rises, and in a relatively high temperature range (for example, a temperature range of about 60 ° C. or higher). The adsorption performance of CO 2 was not sufficient. In the field of CO 2 adsorbent, for example, the temperature of exhaust gas from a power plant is generally about 50 to 75 ° C., the temperature of exhaust gas from an automobile is generally about 70 to 90 ° C., etc. from the appearance of a relatively high temperature of higher CO 2 adsorbent adsorbing performance of CO 2 in the temperature range it is desired.

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着することが可能なCO吸着材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a CO 2 adsorbent capable of sufficiently adsorbing CO 2 in a relatively high temperature range.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材において、かかる有機シリカ系多孔体を、該多孔体の骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した下記一般式(1)で表される特定の構造を有するものとし、該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積を1〜30m/gとし、該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])を0.06/nm以上とすることにより、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that the result of intensive to achieve intensive research purposes, the CO 2 adsorbent consisting of an organic silica-based porous body, such organic silica porous material, bases in the silicon in the skeleton of the porous body Having a specific structure represented by the following general formula (1) to which a functional functional group is bonded, the specific surface area determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the porous body being 1 to 30 m 2 / g, A value obtained by dividing the mass ratio of organic components in the body by the average pore diameter of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heating the porous body at 550 ° C. for 6 hours. By setting ([mass ratio of organic component] / [average pore diameter of sample]) to 0.06 / nm or more, it is possible to sufficiently adsorb CO 2 in a relatively high temperature range. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明のCO吸着材は、有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材であって、
前記有機シリカ系多孔体が、
該多孔体の骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した下記一般式(1):
X−Si (1)
[式(1)中、Xは式:R−NH−(CH−(式中のRは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかを示し、nは1〜6の整数を示す。)で表される塩基性官能基を示す。]
で表される構造を有するものであり、
該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積が1〜30m/gのものであり、
該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上のものであること、
を特徴とするものである。
That, CO 2 adsorbent of the present invention is a CO 2 adsorbent consisting of an organic silica-based porous body,
The organosilica-based porous body is
The following general formula (1) in which a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton of the porous body:
X-Si (1)
[In the formula (1), X represents the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n — (wherein R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group, and an aminoalkylaminoalkyl group. And n represents an integer of 1 to 6.) represents a basic functional group. ]
Having a structure represented by
The specific surface area determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the porous body is 1 to 30 m 2 / g,
The mass ratio of the organic component in the porous body is obtained by dividing by the average pore diameter of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heating the porous body at 550 ° C. for 6 hours. The obtained value ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) is 0.06 / nm or more,
It is characterized by.

本発明のCO吸着材は、前記Rが水素原子、炭素数が1〜5のアミノアルキル基、、及び、アミノアルキル部分の炭素数がそれぞれ1〜5であるアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。 The CO 2 adsorbent of the present invention comprises R 1 as a hydrogen atom, an aminoalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an aminoalkylaminoalkyl group in which the aminoalkyl moiety has 1 to 5 carbon atoms. It is preferably any one selected from the group.

本発明のCO吸着材は、上記一般式(1)中のXがアミノプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、及び、アミノエチルアミノエチルアミノプロピル基からなる群から選択されるいずれかの塩基性官能基であることが好ましい。 The CO 2 adsorbent of the present invention has any basicity wherein X in the general formula (1) is selected from the group consisting of aminopropyl group, aminoethylaminopropyl group, and aminoethylaminoethylaminopropyl group It is preferably a functional group.

なお、本発明のCO吸着材によって、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、本発明にかかる有機シリカ系多孔体は、その骨格中のケイ素(Si)に上記特定の塩基性官能基(式:R−NH−(CH−で表される塩基性官能基)が結合した構造を有する。そのため、かかる有機シリカ系多孔体からなる本発明のCO吸着材は、前記塩基性官能基によりCOとの親和性が増大され、COを十分に吸着することが可能なものとなる。また、上記有機シリカ系多孔体は、該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上となっている(なお、以下、式:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径]を計算することで求められる値を、便宜上、単に「平均細孔径あたりの有機成分率」と称する)。このような平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])は、上記有機シリカ系多孔体の各細孔あたりの有機成分(前記塩基性官能基)の導入割合を示す指標であり、かかる値が高いほど、COとの親和性が高い塩基性官能基が十分量導入されているものと判断することが可能である。そして、かかる平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上となる場合には、各細孔中への塩基性官能基の導入量が十分に高い割合となっており、COを十分に吸着することが可能である。また、前記有機シリカ系多孔体において、平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上の場合には、その塩基性官能基の影響で細孔径が縮小するため、細孔への他のガス(例えば窒素(N)や水蒸気)の導入を十分に抑制することが可能であるものと本発明者らは推察する。そのため、上記有機シリカ系多孔体からなる本発明のCO吸着材は、細孔内への他のガス(例えば窒素(N)や水蒸気)の導入を十分に抑制しながら、塩基性官能基との親和性の高さからCOを選択的に細孔内に導入することが可能となり、COを十分に吸着分離することが可能となるものと本発明者らは推察する。また、上記有機シリカ系多孔体は、該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積が1〜30m/gのものである。このように、上記有機シリカ系多孔体が1〜30m/gの比表面積を有する場合には、細孔径が縮小しているため、細孔内への他のガス(例えば窒素(N)や水蒸気)の導入をより効率よく抑制することが可能となる。そのため、本発明のCO吸着材によれば、他のガスの吸着を十分に抑制しつつ、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着して分離することが可能であるものと本発明者らは推察する。 The reason why the CO 2 adsorbent of the present invention can sufficiently adsorb CO 2 in a relatively high temperature range is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, first, the organic silica-based porous material according to the present invention has a base represented by the specific basic functional group (formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n —) on silicon (Si) in the skeleton. A functional group). Therefore, the CO 2 adsorbent of the present invention composed of such an organic silica-based porous body has increased affinity with CO 2 due to the basic functional group, and can sufficiently adsorb CO 2 . Further, the organic silica-based porous body is obtained by determining the mass ratio of organic components in the porous body based on a nitrogen adsorption isotherm of a sample obtained by heat-treating the porous body at 550 ° C. for 6 hours. The value ([mass ratio of organic components] / [average pore size of sample]) obtained by dividing by the average pore diameter is 0.06 / nm or more (hereinafter, the formula: [organic component The mass ratio] / [average pore diameter of sample] is simply referred to as “organic component ratio per average pore diameter” for convenience. The organic component ratio ([mass ratio of organic component] / [average pore diameter of sample]) per average pore diameter is such that the organic component (basic functional group) per each pore of the organic silica-based porous body. It is possible to determine that a sufficient amount of a basic functional group having a high affinity with CO 2 is introduced as the value increases. When the organic component ratio ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) per average pore diameter is 0.06 / nm or more, the basic functionality into each pore is The introduction amount of the group is a sufficiently high ratio, and CO 2 can be sufficiently adsorbed. In addition, in the organic silica-based porous body, when the organic component ratio ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) per average pore diameter is 0.06 / nm or more, the basicity The present inventors speculate that the introduction of other gases (for example, nitrogen (N 2 ) or water vapor) into the pores can be sufficiently suppressed because the pore diameter is reduced by the influence of the functional group. . Therefore, the CO 2 adsorbent of the present invention composed of the above-mentioned organic silica-based porous body has a basic functional group while sufficiently suppressing the introduction of other gases (for example, nitrogen (N 2 ) and water vapor) into the pores. The present inventors speculate that it is possible to selectively introduce CO 2 into the pores due to the high affinity with CO 2 and to sufficiently adsorb and separate CO 2 . The organosilica porous body has a specific surface area of 1 to 30 m 2 / g determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the porous body. Thus, if the organic silica-based porous body has a specific surface area of 1-30 m 2 / g, since the pore size is reduced, other gases into the pores (e.g. nitrogen (N 2) Or water vapor) can be more efficiently suppressed. Therefore, according to the CO 2 adsorbent of the present invention, it is possible to sufficiently adsorb and separate CO 2 in a relatively high temperature range while sufficiently suppressing the adsorption of other gases. The inventors speculate.

なお、本発明者らは、排ガス(例えば発電所からの排ガス)からCOを吸着材に吸着させて除去する際に、排ガス中に水蒸気とCOとが共存する場合における一番の問題点は、共存する水蒸気の吸着が優先的に起こることに起因して、COの吸着量が大幅に減少してしまうことにあるものと考えている。すなわち、排ガス中に水蒸気と他のガス(COを含む)とが共存する場合、水蒸気は沸点が他のガスに比べて高いことから他のガスと比較してより吸着され易く、従来の多孔体をCO吸着材として利用した場合には、そのCO吸着材に水蒸気吸着が優先的に起こるため、結果としてCO吸着量が大幅に減少してしまうものと本発明者らは考えている。ここで、一般に、従来のシリカ系の多孔体にガスを吸着させる場合、ガスの吸着は低温時ほど起こり易く、吸着温度の上昇と共にガスの吸着量は低下する傾向にある。これは水蒸気についても同様であり、従来のシリカ系の多孔体においては、高温時には水蒸気の吸着量は低下する傾向にある。このように、一般的に従来の多孔体をCO吸着材とした場合、高温時に水蒸気の吸着量が低下することから、高温時にCOの吸着量を増大させることが可能となるようなシリカ系の多孔体によれば、水蒸気とCOとの共存下においてもCOの吸着選択性をより増大させることが可能となるものと本発明者らは推察している。ここで、本発明のCO吸着材は、水蒸気の吸着量が低下するような比較的高温の条件下においてCOの吸着量が十分に高いものである。そのため、本発明のCO吸着材は、水蒸気等とCOとの混合ガスの中からCOを選択的に吸着でき、CO吸着選択性を従来の多孔体と比較してより増大させることが可能であるものと本発明者らは推察する。このように、本発明にかかる有機シリカ系多孔体が比較的高温の温度条件でのCOの吸着量が十分に高いものとなる理由は必ずしも定かではないが、上記有機シリカ系多孔体は温度上昇に伴って導入されている塩基性官能基の動きがより活発となるため、細孔としての機能がより高くなり、高温の温度条件でのCOの吸着量が十分に高いものとなることに起因するものと本発明者らは推察する。そのため、本発明のCO吸着材は、水蒸気とCOとの共存下においても、十分に高度なCOの吸着性を発揮させることが可能であると本発明者らは推察する。 The present inventors have found that the exhaust gas (e.g., exhaust gas from the power plant) CO 2 from the time of removal by adsorption on adsorbent, most problems when the steam and CO 2 coexist in the exhaust gas It is considered that the adsorption amount of CO 2 is significantly reduced due to the preferential adsorption of coexisting water vapor. That is, when water vapor and other gases (including CO 2 ) coexist in the exhaust gas, since water vapor has a higher boiling point than other gases, it is more easily adsorbed than other gases, and the conventional porous when using the body as a CO 2 adsorbent, therefore the CO 2 vapor adsorbed by the adsorbent occurs preferentially, as a result that CO 2 adsorption amount is reduced considerably and the present inventors believe Yes. Here, in general, when gas is adsorbed to a conventional silica-based porous body, gas adsorption is likely to occur at a lower temperature, and the amount of gas adsorption tends to decrease as the adsorption temperature increases. The same applies to water vapor, and in a conventional silica-based porous body, the amount of water vapor adsorbed tends to decrease at high temperatures. Thus, in general, when a conventional porous body is a CO 2 adsorbent, the amount of adsorption of water vapor decreases at a high temperature, so that the amount of CO 2 adsorption at a high temperature can be increased. The present inventors infer that the porous body of the system makes it possible to further increase the CO 2 adsorption selectivity even in the presence of water vapor and CO 2 . Here, the CO 2 adsorbent of the present invention has a sufficiently high CO 2 adsorption amount under relatively high temperature conditions in which the adsorption amount of water vapor decreases. Therefore, the CO 2 adsorbent of the present invention can selectively adsorb CO 2 from a mixed gas of water vapor or the like and CO 2, and increase CO 2 adsorption selectivity more than a conventional porous body. The present inventors speculate that this is possible. As described above, the reason why the organic silica-based porous material according to the present invention has a sufficiently high CO 2 adsorption amount under relatively high temperature conditions is not necessarily clear. Since the movement of the basic functional group introduced with the increase becomes more active, the function as a pore becomes higher, and the adsorption amount of CO 2 under a high temperature condition becomes sufficiently high. The present inventors speculate that this is caused by the above. Therefore, CO 2 adsorbent of the present invention, even in the presence of water vapor and CO 2, and it is possible to exhibit the adsorption of sufficiently high CO 2 present inventors speculate.

本発明によれば、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着することが可能なCO吸着材を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a CO 2 adsorbent that can sufficiently adsorb CO 2 in a relatively high temperature range.

実施例1で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。 2 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。3 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Example 2. 実施例3で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Example 3. 実施例4で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Example 4. 実施例5で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Example 5. 比較例1で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。4 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Comparative Example 1. 比較例2で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Comparative Example 2. 比較例3で得られた多孔体のCO吸着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing a CO 2 adsorption isotherm of a porous body obtained in Comparative Example 3.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

本発明のCO吸着材は、有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材であって、
前記有機シリカ系多孔体が、
該多孔体の骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した下記一般式(1):
X−Si (1)
[式(1)中、Xは式:R−NH−(CH−(式中のRは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかを示し、nは1〜6の整数を示す。)で表される塩基性官能基を示す。]
で表される構造を有するものであり、
該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積が1〜30m/gのものであり、
該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上のものであること、
を特徴とするものである。
CO 2 adsorbent of the present invention is a CO 2 adsorbent consisting of an organic silica-based porous body,
The organosilica-based porous body is
The following general formula (1) in which a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton of the porous body:
X-Si (1)
[In the formula (1), X represents the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n — (wherein R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group, and an aminoalkylaminoalkyl group. And n represents an integer of 1 to 6.) represents a basic functional group. ]
Having a structure represented by
The specific surface area determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the porous body is 1 to 30 m 2 / g,
The mass ratio of the organic component in the porous body is obtained by dividing by the average pore diameter of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heating the porous body at 550 ° C. for 6 hours. The obtained value ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) is 0.06 / nm or more,
It is characterized by.

このような有機シリカ系多孔体は、骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した下記一般式(1):
X−Si (1)
[式(1)中、Xは式:R−NH−(CH−(式中のRは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかを示し、nは1〜6の整数を示す。)で表される塩基性官能基を示す。]
で表される構造を有する。このように、本発明にかかる有機シリカ系多孔体においては、塩基性官能基(X)が骨格中のケイ素(Si)に結合された構造を有しており、かかる塩基性官能基がCOに対する親和性が高い基であるため、その塩基性官能基に起因してCOの吸着性能をより高度なものとすることが可能である。なお、上述のように塩基性官能基(X)が骨格中のケイ素(Si)に結合していることから、仮にCO吸着材の再利用時にCOを回収するために180℃程度まで加熱した場合においても、塩基性官能基が脱離することを十分に抑制できるため、CO吸着性能に関して十分に高度な耐熱性を発揮することも可能である。このような塩基性官能基が骨格中のケイ素に結合している有機シリカ系多孔体(有機基を有するシリカ系多孔体)は、後述の塩基性官能基含有トリアルコキシシランを利用してシリカ系多孔体を製造することで効率よく製造することができる。
Such an organic silica-based porous body has the following general formula (1) in which a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton:
X-Si (1)
[In the formula (1), X represents the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n — (wherein R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group, and an aminoalkylaminoalkyl group. And n represents an integer of 1 to 6.) represents a basic functional group. ]
It has the structure represented by these. Thus, the organic silica porous body according to the present invention has a structure in which the basic functional group (X) is bonded to silicon (Si) in the skeleton, and the basic functional group is CO 2. Since it is a group having a high affinity for CO 2 , it is possible to make the CO 2 adsorption performance higher due to the basic functional group. In addition, since the basic functional group (X) is bonded to silicon (Si) in the skeleton as described above, it is heated to about 180 ° C. in order to recover CO 2 when the CO 2 adsorbent is reused. Even in this case, it is possible to sufficiently suppress the elimination of the basic functional group, and thus it is possible to exhibit sufficiently high heat resistance with respect to the CO 2 adsorption performance. An organic silica-based porous body (silica-based porous body having an organic group) in which such a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton is silica-based using a basic functional group-containing trialkoxysilane described later. It can manufacture efficiently by manufacturing a porous body.

このような塩基性官能基(上記一般式(1)においてXで表される基)は、式:R−NH−(CH−で表される基である。このような塩基性官能基の式中のRは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかである。 Such a basic functional group (the group represented by X in the above general formula (1)) is a group represented by the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n —. R 1 in the formula of such a basic functional group is any selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group and an aminoalkylaminoalkyl group.

前記Rとして選択され得るアミノアルキル基は炭素数が1〜5であることが好ましく、2〜4であることがより好ましく、2〜3であることが更に好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると細孔内のアミノ基の量が減少するためにCOの吸着量が低下する傾向にあり、他方、前記下限未満では、そのような塩基性官能基を有するトリアルコキシシランを合成することが困難(原料の合成や入手が困難)となる傾向にある。また、このようなRとして選択され得るアミノアルキル基としてはアミノエチル基、アミノプロピル基がより好ましく、アミノエチル基が特に好ましい。 The aminoalkyl group that can be selected as R 1 preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 2 to 4, and still more preferably 2 to 3. If the number of carbons exceeds the upper limit, the amount of amino groups in the pores tends to decrease, so the amount of CO 2 adsorbed tends to decrease. It tends to be difficult to synthesize a trialkoxysilane having a content (it is difficult to synthesize and obtain raw materials). The aminoalkyl group that can be selected as R 1 is more preferably an aminoethyl group or aminopropyl group, and particularly preferably an aminoethyl group.

また、前記Rとして選択され得るアミノアルキルアミノアルキル基は、各アミノアルキル部分の炭素数が1〜5であることが好ましく、2〜4であることがより好ましく、2〜3であることが更に好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると細孔内のアミノ基の量が減少するためにCOの吸着量が低下する傾向にあり、他方、前記下限未満では、そのような塩基性官能基を有するトリアルコキシシランを合成することが困難となる傾向にある。また、このようなRとして選択され得るアミノアルキルアミノアルキル基としてはアミノエチルアミノエチル基、アミノプロピルアミノプロピル基がより好ましく、アミノエチルアミノエチル基が特に好ましい。 The aminoalkylaminoalkyl group that can be selected as R 1 preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 2 to 4, and more preferably 2 to 3 carbon atoms in each aminoalkyl moiety. Further preferred. If the number of carbons exceeds the upper limit, the amount of amino groups in the pores tends to decrease, so the amount of CO 2 adsorbed tends to decrease. It tends to be difficult to synthesize a trialkoxysilane having the above. The aminoalkylaminoalkyl group that can be selected as R 1 is more preferably an aminoethylaminoethyl group or aminopropylaminopropyl group, particularly preferably an aminoethylaminoethyl group.

このようなRとしては、中でも、細孔内にアミノ基をより均一に分散させるという観点から、水素原子、炭素数が1〜5(更に好ましくは1〜4、特に好ましくは2〜3)のアミノアルキル基、アミノアルキル部分の炭素数がそれぞれ1〜5(更に好ましくは1〜4、特に好ましくは2〜3)であるアミノアルキルアミノアルキル基が好ましい。 As such R 1 , among them, from the viewpoint of more uniformly dispersing amino groups in the pores, a hydrogen atom and a carbon number of 1 to 5 (more preferably 1 to 4, particularly preferably 2 to 3). The aminoalkyl group and the aminoalkyl moiety are preferably aminoalkylaminoalkyl groups having 1 to 5 carbon atoms (more preferably 1 to 4, particularly preferably 2 to 3).

また、前記塩基性官能基(式:R−NH−(CH−で表される基)の式中のnは1〜6(より好ましくは2〜5、更に好ましくは3〜4)の整数を示す。このようなnの値が前記上限を超えると細孔内のアミノ基の量が減少するためにCOの吸着量が低下する傾向にあり、他方、前記下限未満では、そのような塩基性官能基を有するトリアルコキシシランを合成することが困難(原料の合成や入手が困難)となる傾向にある。 N in the formula of the basic functional group (formula: group represented by R 1 —NH— (CH 2 ) n —) is 1 to 6 (more preferably 2 to 5, more preferably 3 to 4). ). If the value of n exceeds the above upper limit, the amount of amino groups in the pores tends to decrease, so that the amount of CO 2 adsorbed tends to decrease. It tends to be difficult to synthesize a trialkoxysilane having a group (it is difficult to synthesize and obtain raw materials).

また、このような塩基性官能基(上記一般式(1)においてXで表される基)としては、アミノプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、アミノエチルアミノエチルアミノプロピル基が好ましい。   Moreover, as such a basic functional group (a group represented by X in the general formula (1)), an aminopropyl group, an aminoethylaminopropyl group, and an aminoethylaminoethylaminopropyl group are preferable.

さらに、このような有機シリカ系多孔体は、該有機シリカ系多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる、該試料の平均細孔径(平均細孔直径)が1〜50nm(好ましくは1.2〜20nm)であることが好ましい。ここで、本発明にいう「試料の平均細孔径」とは、該有機シリカ系多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料(焼成品)を用いて測定される値であって、該試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の比表面積(S)と、該試料の細孔容積(V)とから、式:D=4V/S[式中、Dは前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)を示し、Vは前記試料の細孔容積を示し、Sは前記試料の比表面積を示す]を計算することにより求められる値(平均細孔直径)をいう。なお、このような試料の比表面積(S)としては、有機シリカ系多孔体100mgを550℃で6時間加熱処理して得られる試料(焼成品)を準備した後、かかる試料を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法(ガス吸着法)あるいは重量法により窒素ガスの吸着量を求め、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより、前記試料の窒素吸着等温線を得た後、該試料の窒素吸着等温線からBET等温吸着式を用いて算出された値を採用する。また、前記試料の細孔容積(V)としては、前記試料の窒素吸着等温線を利用して、P/P(相対圧)=0.95における窒素ガスの吸着量を標準状態(圧力100kPa、温度25℃)に換算することにより求められる窒素ガス吸着容量を採用する。すなわち、このような試料の平均細孔径の計算に利用する前記試料の比表面積(S)はBET法により求められる比表面積(前記試料のBET比表面積)であり、かつ、前記試料の細孔容積(V)はP/P(相対圧)=0.95における窒素の吸着量を標準状態に換算することにより求められる窒素ガス吸着容量である。なお、本発明においては、前記試料の平均細孔径を前記有機シリカ系多孔体の平均細孔径であるものと擬制して、試料の平均細孔径が1〜50nmの範囲にある場合、該多孔体は細孔直径が1〜50nmのメソ孔を有するものであると判断することができる。 Furthermore, such an organic silica-based porous material has an average pore diameter (average) of the sample obtained based on a nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heat-treating the organic silica-based porous material at 550 ° C. for 6 hours. The pore diameter is preferably 1 to 50 nm (preferably 1.2 to 20 nm). Here, the “average pore diameter of the sample” referred to in the present invention is a value measured using a sample (baked product) obtained by heat-treating the organic silica-based porous material at 550 ° C. for 6 hours. From the specific surface area (S) of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample and the pore volume (V) of the sample, the formula: D = 4 V / S [where D is the sample Mean pore diameter (average pore diameter), V represents the pore volume of the sample, and S represents the specific surface area of the sample]. . In addition, as a specific surface area (S) of such a sample, after preparing a sample (baked product) obtained by heat-treating 100 mg of an organic silica-based porous body at 550 ° C. for 6 hours, the sample is subjected to liquid nitrogen temperature ( Nitrogen gas is introduced after cooling to −196 ° C., the amount of nitrogen gas adsorbed is determined by the constant volume method (gas adsorption method) or gravimetric method, and the pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased to After obtaining the nitrogen adsorption isotherm of the sample by plotting the adsorption amount of nitrogen gas, a value calculated from the nitrogen adsorption isotherm of the sample using the BET isotherm equation is adopted. As the pore volume (V) of the sample, the nitrogen gas adsorption amount at P / P 0 (relative pressure) = 0.95 is set to the standard state (pressure 100 kPa) using the nitrogen adsorption isotherm of the sample. , A nitrogen gas adsorption capacity determined by conversion to 25 ° C.). That is, the specific surface area (S) of the sample used for calculation of the average pore diameter of such a sample is a specific surface area (BET specific surface area of the sample) determined by the BET method, and the pore volume of the sample (V) is a nitrogen gas adsorption capacity obtained by converting the nitrogen adsorption amount at P / P 0 (relative pressure) = 0.95 into a standard state. In the present invention, when the average pore diameter of the sample is assumed to be the average pore diameter of the organic silica-based porous body, and the average pore diameter of the sample is in the range of 1 to 50 nm, the porous body Can be determined to have mesopores having a pore diameter of 1 to 50 nm.

また、このような有機シリカ系多孔体としては、細孔が多孔体の表面のみならず内部にも形成されているものが好ましい。かかる多孔体における細孔の配列状態(細孔配列構造又は構造)は特に制限されない。   Further, as such an organic silica-based porous body, those in which pores are formed not only on the surface of the porous body but also on the inside are preferable. The arrangement state (pore arrangement structure or structure) of the pores in the porous body is not particularly limited.

このような多孔体の細孔配列構造がヘキサゴナル構造(2d−ヘキサゴナル構造、3d−ヘキサゴナル構造)であるとは、細孔の配置が六方構造であることを意味する(S.Inagaki,et al.,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,680,1993;S.Inagaki,et al.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,69,1449,1996、Q.Huo,et al.,Science,268,1324,1995参照)。また、多孔体の細孔配列構造がキュービック構造であるとは、細孔の配置が立方構造であることを意味する(J.C.Vartuli,et al.,Chem.Mater.,6,2317,1994;Q.Huo,et al.,Nature,368,317,1994参照)。また、多孔体がディスオーダの細孔配列構造を有するとは、細孔の配置が不規則であることを意味する(P.T.Tanev,et al.,Science,267,865,1995;S.A.Bagshaw,et al.,Science,269,1242,1995;R.Ryoo,et al.,J.Phys.Chem.,100,17718,1996参照)。また、前記キュービック構造は、Pm−3n、Im−3m又はFm−3m対称性であることが好ましい。前記対称性とは、空間群の表記法に基づいて決定されるものである。   The pore arrangement structure of such a porous body is a hexagonal structure (2d-hexagonal structure, 3d-hexagonal structure) means that the arrangement of the pores is a hexagonal structure (S. Inagaki, et al. S. Inagaki, et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, 1449, 1996, Q. Huo, et al., Science, 268, 1324, 1995). Moreover, that the pore arrangement structure of the porous body is a cubic structure means that the arrangement of the pores is a cubic structure (JC Vartuli, et al., Chem. Mater., 6, 2317, 1994; see Q. Huo, et al., Nature, 368, 317, 1994). Further, that the porous body has a disordered pore arrangement structure means that the arrangement of the pores is irregular (PT Tanev, et al., Science, 267, 865, 1995; S; A. Bagshaw, et al., Science, 269, 1242, 1995; R. Ryoo, et al., J. Phys. Chem., 100, 17718, 1996). The cubic structure is preferably Pm-3n, Im-3m or Fm-3m symmetric. The symmetry is determined based on a space group notation.

また、このような有機シリカ系多孔体は、該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積が1〜30m/gである。このような比表面積が前記上限を超えると高温でCO吸着量が増大するという特性が発現されない傾向にあり、他方、前記下限未満では、ガスと接触させた際にガス中のCOを十分に吸着することができなくなる。このような多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積は、1〜20m/gであることがより好ましく、1〜13m/gであることが更に好ましく、1〜10m/gであることが特に好ましい。このような比表面積を前記範囲内とすることで、水蒸気等の他のガスの吸着を十分に抑制しながら、COをより効率よく分離することが可能となる傾向にある。なお、比表面積が前記上限を超えると他のガスの吸着量が増大し、COの吸着選択率が低下する傾向にある。なお、このような有機シリカ系多孔体の比表面積としては、該有機シリカ系多孔体を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法(ガス吸着法)あるいは重量法により前記有機シリカ系多孔体に対する窒素ガスの吸着量を求め、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより、前記有機シリカ系多孔体の窒素吸着等温線を得た後、該有機シリカ系多孔体の窒素吸着等温線からBET等温吸着式を用いて算出される値(BET比表面積)を採用する。すなわち、このような有機シリカ系多孔体の比表面積としては、有機シリカ系多孔体をそのまま用いて求められる窒素吸着等温線(該多孔体の窒素吸着等温線)からBET等温吸着式を用いて算出された値(BET法により求められる比表面積:BET比表面積)を採用する。また、このような窒素吸着等温線の測定に際しては、測定に際して予め有機シリカ系多孔体に乾燥処理(例えば、真空条件下(1Pa以下の条件下)において80〜150℃で2時間程度加熱する処理等)を施すことが好ましい。 Moreover, such an organic silica type | system | group porous body is 1-30 m < 2 > / g of specific surface area calculated | required based on the nitrogen adsorption isotherm of this porous body. When such a specific surface area exceeds the upper limit, the characteristic that the amount of CO 2 adsorption increases at a high temperature tends not to be exhibited. On the other hand, when the specific surface area is less than the lower limit, sufficient CO 2 in the gas is obtained when contacting with the gas. Can no longer be adsorbed on. Specific surface area determined based on nitrogen adsorption isotherm of such porous bodies, more preferably 1-20 m 2 / g, more preferably in a 1~13m 2 / g, 1~10m 2 / Particularly preferred is g. By setting such a specific surface area within the above range, CO 2 tends to be separated more efficiently while sufficiently suppressing adsorption of other gases such as water vapor. When the specific surface area exceeds the upper limit, the amount of adsorption of other gases increases, and the adsorption selectivity of CO 2 tends to decrease. The specific surface area of such an organic silica-based porous material is such that the organic silica-based porous material is cooled to a liquid nitrogen temperature (-196 ° C.) and nitrogen gas is introduced, and a constant volume method (gas adsorption method) or By determining the adsorption amount of nitrogen gas to the organic silica porous body by a gravimetric method, gradually increasing the pressure of the introduced nitrogen gas, and plotting the adsorption amount of nitrogen gas against each equilibrium pressure, the organic silica porous After obtaining the nitrogen adsorption isotherm of the body, a value (BET specific surface area) calculated from the nitrogen adsorption isotherm of the organosilica porous body using the BET isotherm adsorption formula is adopted. That is, the specific surface area of such an organic silica-based porous material is calculated by using the BET isotherm adsorption formula from the nitrogen adsorption isotherm (the nitrogen adsorption isotherm of the porous material) obtained using the organic silica-based porous material as it is. The obtained value (specific surface area determined by the BET method: BET specific surface area) is adopted. When measuring such nitrogen adsorption isotherm, the organic silica porous material is dried in advance (for example, heated at 80 to 150 ° C. for about 2 hours under vacuum conditions (1 Pa or less)). Etc.).

また、前記有機シリカ系多孔体は、該多孔体中の有機成分の質量比(有機成分率)が0.06〜0.5であることが好ましく、0.08〜0.3であることがより好ましい。このような有機成分の質量比が前記下限未満では有機成分である塩基性官能基の含有量が低くなることからCOを十分に吸着させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると細孔が縮小し、COの吸着量が減少する傾向にある。なお、このような多孔体中の有機成分の質量比(有機成分率)としては、以下のようにして測定できる値を採用する。すなわち、先ず、有機シリカ系多孔体の10mgを測定試料として用い、大気中において、熱重量測定装置(例えばリガク社製の商品名「Thermo Plus」)を利用して、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から800℃までの温度域で熱重量曲線を測定し、かかる熱重量曲線から150℃における重量分率(150℃での重量の残分率、すなわち、測定試料の当初重量に対して150℃において残存している成分の重量の割合、単位:wt%:以下、場合により単に「W1」又は「重量分率(W1)」と称する)と、600℃における重量分率(600℃での重量の残分率、すなわち、測定試料の当初質量に対して600℃において残存している成分の重量の割合、単位:wt%:以下、場合により単に「W2」又は「重量分率(W2)」と称する)を利用し、150℃における重量分率(W1)の値を測定試料中の有機シリカ系多孔体自体の重量の比率と擬制し(細孔中の溶媒等が十分に除去された状態の有機シリカ系多孔体自体の重量の比率と擬制し)、150℃における重量分率(W1)から600℃における重量分率(W2)を引いた差分(W1−W2)を有機成分の比率と擬制して、上記150℃における重量分率と600℃における重量分率の差分(W1−W2)を、150℃における重量分率(W1)で除することにより、有機成分の質量比(有機成分率)を求める。このように、本発明においては、上述のようにして熱重量曲線を求めた後、下記計算式(I):
[有機成分の質量比]=(W1−W2)/W1 (I)
(計算式(I)中、W1は上記熱重量曲線における150℃における重量分率を示し、W2は上記熱重量曲線における600℃における重量分率を示す。)
を算出することにより求められる値を有機成分の質量比(有機成分率)として採用する。
The organic silica-based porous body preferably has a mass ratio (organic component ratio) of organic components in the porous body of 0.06 to 0.5, and preferably 0.08 to 0.3. More preferred. If the mass ratio of the organic component is less than the lower limit, the content of the basic functional group that is the organic component tends to be low, so that it is difficult to sufficiently adsorb CO 2. If it exceeds, the pores shrink and the amount of CO 2 adsorbed tends to decrease. In addition, the value which can be measured as follows is employ | adopted as mass ratio (organic component ratio) of the organic component in such a porous body. That is, first, 10 mg of the organic silica-based porous material is used as a measurement sample, and the temperature is increased by 10 ° C./min in the atmosphere using a thermogravimetric measurement device (for example, trade name “Thermo Plus” manufactured by Rigaku Corporation). The thermogravimetric curve is measured in the temperature range from room temperature (25 ° C.) to 800 ° C. at a speed, and the weight fraction at 150 ° C. (the residual fraction of weight at 150 ° C., that is, the initial measurement sample) The ratio of the weight of the component remaining at 150 ° C. with respect to the weight, unit: wt%: hereinafter, sometimes simply referred to as “W1” or “weight fraction (W1)”) and the weight fraction at 600 ° C. (The residual ratio of the weight at 600 ° C., that is, the ratio of the weight of the component remaining at 600 ° C. with respect to the initial mass of the measurement sample, unit: wt%: hereinafter, sometimes simply “W2” or “weight” Fraction (W2) ”is used to simulate the weight fraction (W1) value at 150 ° C. with the weight ratio of the organic silica porous material itself in the measurement sample (the solvent in the pores is sufficiently The ratio (W1-W2) obtained by subtracting the weight fraction (W2) at 600 ° C. from the weight fraction (W1) at 150 ° C. By simulating the component ratio, the difference between the weight fraction at 150 ° C. and the weight fraction at 600 ° C. (W1−W2) is divided by the weight fraction (W1) at 150 ° C. to obtain the mass of the organic component. The ratio (organic component ratio) is obtained. Thus, in this invention, after calculating | requiring a thermogravimetric curve as mentioned above, following formula (I):
[Mass ratio of organic components] = (W1-W2) / W1 (I)
(In formula (I), W1 represents the weight fraction at 150 ° C. in the thermogravimetric curve, and W2 represents the weight fraction at 600 ° C. in the thermogravimetric curve.)
The value obtained by calculating is adopted as the mass ratio of organic components (organic component ratio).

また、前記有機シリカ系多孔体は、該多孔体中の有機成分の質量比(有機成分率)を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値(平均細孔径あたりの有機成分率:[有機成分の質量比(有機成分率)]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上となるものである(ここにいう「有機成分の質量比(有機成分率)」は、前述の計算式(I)で求められる値である)。このような平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値が前記下限未満ではCOを十分に選択的に分離することができなくなる。なお、平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は、各細孔あたりの有機成分(塩基性官能基)の量を確認するための指標とすることができ、かかる値が0.06/nm以上となる場合には、COを吸着する性能を十分に向上させるために、COとの親和性の高い塩基性官能基が十分な割合で導入されているものと判断することが可能である。 The organic silica-based porous body is based on the nitrogen adsorption isotherm of a sample obtained by heat-treating the porous body at 550 ° C. for 6 hours based on the mass ratio (organic component ratio) of the organic components in the porous body. The value obtained by dividing by the average pore diameter of the sample obtained in this way (the organic component ratio per average pore diameter: [mass ratio of organic components (organic component ratio)] / [average pore diameter of sample]) is 0. 0.06 / nm or more (herein, “mass ratio of organic components (organic component ratio)” is a value determined by the above-described calculation formula (I)). When the value of the organic component ratio ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) per average pore diameter is less than the lower limit, CO 2 cannot be sufficiently selectively separated. In addition, the value of the organic component ratio ([mass ratio of organic component] / [average pore diameter of sample]) per average pore diameter is used to confirm the amount of organic component (basic functional group) per each pore. of can be used as an index, if such value is 0.06 / nm or more, in order to sufficiently improve the performance of adsorbing CO 2, is a high affinity basic functional group and CO 2 It can be judged that it is introduced at a sufficient rate.

また、このような平均細孔径あたりの有機成分率([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値としては、0.07〜0.2/nmであることが好ましく、0.07〜0.15/nmであることがより好ましい。このような平均細孔径あたりの有機成分率が前記範囲内にある場合には細孔内にアミノ基がより十分に分散され、COをより十分に吸着できるものとなる傾向にある。なお、このような平均細孔径あたりの有機成分率が前記上限を超えると、細孔が縮小して、COの吸着量が減少する傾向にある。 Further, the value of the organic component ratio ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) per such average pore diameter is preferably 0.07 to 0.2 / nm, More preferably, it is 0.07 to 0.15 / nm. When the organic component ratio per such average pore diameter is within the above range, amino groups are more sufficiently dispersed in the pores, and CO 2 tends to be more sufficiently adsorbed. In addition, when the organic component ratio per such average pore diameter exceeds the upper limit, the pores are reduced and the CO 2 adsorption amount tends to decrease.

また、このような有機シリカ系多孔体としては、調製がより容易であるといった観点から、上記一般式(2)で表される塩基性官能基を含有するトリアルコキシシラン(塩基性官能基含有トリアルコキシシラン)と、テトラアルコキシランとの縮合物(共重合体)であることがより好ましい。このような塩基性官能基含有トリアルコキシシラン及びテトラアルコキシランについては後述する(CO吸着材を製造するために好適な方法を説明する際に、より詳細に説明する)。 Moreover, as such an organic silica-based porous body, from the viewpoint of easier preparation, trialkoxysilane containing a basic functional group represented by the general formula (2) (basic functional group-containing trioxide). More preferred is a condensate (copolymer) of (alkoxysilane) and tetraalkoxylane. Such a basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxylane will be described later (will be described in more detail when a suitable method for producing a CO 2 adsorbent is described).

また、このような有機シリカ系多孔体の形状は特に制限されないが、上記条件を満たす有機シリカ系多孔体の調製がより容易であることから、粉末状であることが好ましい。また、有機シリカ系多孔体が粉末状である場合、平均粒径は0.1〜2μmであることが好ましく、0.2〜1μmであることがより好ましい。このような平均粒径が前記下限未満では粒子が凝集し、成形加工性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると粒子内部の細孔がCOの吸着に寄与できなくなり、COの吸着量が低下する傾向にある。なお、ここにいう粉末を構成する粒子は、いわゆる球状の粒子の他、最小直径が最大直径の10%以上(好ましくは20%以上)である略球体の粒子であってもよい。また、粒子が略球体の場合、その粒径は、原則として最小直径と最大直径との平均値をいう。 In addition, the shape of such an organic silica-based porous body is not particularly limited, but is preferably powdered because it is easier to prepare an organic silica-based porous body that satisfies the above conditions. Moreover, when an organic silica type porous body is a powder form, it is preferable that an average particle diameter is 0.1-2 micrometers, and it is more preferable that it is 0.2-1 micrometer. Such an average particle diameter of agglomerated particles is less than the lower limit, there is a tendency that moldability is lowered, while the pores inside the particles exceeds the upper limit will not be able to contribute to the adsorption of CO 2, CO 2 The amount of adsorbed tends to decrease. The particles constituting the powder herein may be so-called spherical particles or substantially spherical particles having a minimum diameter of 10% or more (preferably 20% or more) of the maximum diameter. When the particles are substantially spherical, the particle size is an average value of the minimum diameter and the maximum diameter in principle.

また、本発明のCO吸着材は、前記有機シリカ系多孔体からなるものであればよく、その形態等は特に制限されず、例えば、粉末状の有機シリカ系多孔体をそのままCO吸着材としてもよく、あるいは、各種基材(例えば、アルミ二ウムのハニカム等)に担持して利用してもよい。このように、本発明のCO吸着材は、使用する用途に応じて、その形態を適宜変更して利用することができる。また、有機シリカ系多孔体が粉末状である場合、必要に応じて成形して使用してもよい。このような成形の手段としては特に制限されず、用途に応じて最適な形状となるように、押出成形、打錠成形、CIP等の公知の成形手段を適宜利用できる。 Further, the CO 2 adsorbent of the present invention is not particularly limited as long as it is composed of the organic silica-based porous body. For example, the powdered organic silica-based porous body is directly used as the CO 2 adsorbent. Alternatively, it may be used by being supported on various base materials (for example, an aluminum honeycomb). Thus, the form of the CO 2 adsorbent of the present invention can be changed as appropriate according to the intended use. Moreover, when an organic silica type porous body is a powder form, you may shape | mold and use as needed. Such a molding means is not particularly limited, and known molding means such as extrusion molding, tablet molding, CIP and the like can be appropriately used so as to obtain an optimum shape according to the application.

以上、本発明のCO吸着材について説明したが、以下、本発明のCO吸着材を製造するために好適な方法について説明する。 Although the CO 2 adsorbent of the present invention has been described above, a method suitable for producing the CO 2 adsorbent of the present invention will be described below.

本発明のCO吸着材を製造するために好適な方法は、特に制限されないが、例えば、溶媒中において、シリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記界面活性剤が細孔に導入されてなる多孔体前駆体を得る第1の工程と、
前記多孔体前駆体に含まれる前記界面活性剤を除去することにより有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材を得る第2の工程とを含み、
前記シリカ原料として下記一般式(2):
−NH−(CH−Si(OR (2)
[式中、Rは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかを示し、nは1〜6の整数を示し、Rはアルキル基を示す。]
で表される塩基性官能基含有トリアルコキシシランと、テトラアルコキシランとの混合物を用い、
前記界面活性剤として下記一般式(3):
CH(CH(CH (3)
[式中、mは8〜25の整数を示し、Yはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドを用い、かつ、
前記シリカ原料中の前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの含有比率を調整することにより、前記CO吸着材として上記本発明のCO吸着材を得る方法であることが好ましい。以下、このような方法を、工程ごとに分けて説明する。
A suitable method for producing the CO 2 adsorbent of the present invention is not particularly limited. For example, a silica raw material and a surfactant are mixed in a solvent, and the surfactant is introduced into the pores. A first step of obtaining a porous body precursor,
A second step of obtaining a CO 2 adsorbent comprising an organic silica based porous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor,
As the silica raw material, the following general formula (2):
R 1 —NH— (CH 2 ) n —Si (OR 2 ) 3 (2)
[Wherein, R 1 represents any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group and an aminoalkylaminoalkyl group, n represents an integer of 1 to 6, and R 2 represents an alkyl group. ]
Using a mixture of a basic functional group-containing trialkoxysilane represented by
As the surfactant, the following general formula (3):
CH 3 (CH 2 ) m N + (CH 3 ) 3. Y - (3)
[Wherein, m represents an integer of 8 to 25, and Y represents a halogen atom. ]
An alkyltrimethylammonium halide represented by:
It is a method for obtaining the CO 2 adsorbent of the present invention as the CO 2 adsorbent by adjusting the content ratio of the basic functional group-containing trialkoxysilane and the tetraalkoxylane in the silica raw material. preferable. Hereinafter, such a method will be described separately for each process.

〈第1の工程〉
第1の工程は、溶媒中において、シリカ原料と界面活性剤とを混合し、前記界面活性剤が細孔に導入されてなる多孔体前駆体を得る工程である。
<First step>
The first step is a step of obtaining a porous precursor obtained by mixing a silica raw material and a surfactant in a solvent and introducing the surfactant into the pores.

第1の工程において用いる前記溶媒としては、シリカ系多孔体を製造する際に利用することが可能な公知の溶媒を適宜利用でき、特に制限されるものではないが、反応速度を制御し、粒径の均一な粒子を製造するという観点から、水とアルコールとの混合溶媒を用いることが好ましい。このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、エチレングリコール、グリセリンが挙げられ、シリカ原料の溶解性の観点からメタノールまたはエタノールが好ましい。また、前記溶媒を水とアルコールの混合物とする場合(溶媒を「水/アルコール混合溶媒」とする場合)、水/アルコール混合溶媒中のアルコールの含有比率は特に制限されるものではないが、アルコール量が10〜90容量%(さらに好ましくは20〜80容量%)であることがより好ましい。このようなアルコールの含有量が前記下限未満では粒子径の分布が広く、粒子径の大きな粒子が得られる傾向にあり、他方、前記上限を超えると細孔の規則性が著しく低下する傾向にある。   As the solvent used in the first step, a known solvent that can be used in the production of the silica-based porous material can be appropriately used, and is not particularly limited. From the viewpoint of producing particles having a uniform diameter, it is preferable to use a mixed solvent of water and alcohol. Examples of such alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, ethylene glycol, and glycerin, and methanol or ethanol is preferable from the viewpoint of solubility of the silica raw material. In addition, when the solvent is a mixture of water and alcohol (when the solvent is “water / alcohol mixed solvent”), the alcohol content in the water / alcohol mixed solvent is not particularly limited. More preferably, the amount is 10 to 90% by volume (more preferably 20 to 80% by volume). If the alcohol content is less than the lower limit, the particle size distribution is wide and particles having a large particle size tend to be obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the regularity of the pores tends to be significantly reduced. .

第1の工程において用いるシリカ原料は、上記一般式(2)で表される塩基性官能基含有トリアルコキシシランと、テトラアルコキシランとの混合物である。このような塩基性官能基含有トリアルコキシシラン(式:R−NH−(CH−Si(ORで表される化合物)に関して、上記一般式(2)中のR、nは本発明のCO吸着材において説明した上記一般式(1)中のR、nと同様のものである(その好適なものも同様である)。また、上記一般式(2)中のRはアルキル基である。このようなRとして選択され得るアルキル基としては、それぞれ独立に、炭素数が1〜3のアルキル基であることが好ましく、1〜2のアルキル基であることがより好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると溶媒への溶解性、反応性が低下し、粒子径が大きくなり、細孔の規則性が低くなる傾向にある。また、このようなアルキル基としてはメチル基、エチル基がより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。 The silica raw material used in the first step is a mixture of the basic functional group-containing trialkoxysilane represented by the general formula (2) and tetraalkoxylane. With respect to such a basic functional group-containing trialkoxysilane (compound represented by the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n —Si (OR 2 ) 3 ), R 1 in the above general formula (2), n is the same as R 1 and n in the general formula (1) described in the CO 2 adsorbent of the present invention (preferable examples thereof are also the same). R 2 in the general formula (2) is an alkyl group. Such an alkyl group that can be selected as R 2 is preferably independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. If the number of carbon atoms exceeds the upper limit, the solubility and reactivity in the solvent are lowered, the particle diameter is increased, and the regularity of the pores tends to be lowered. Moreover, as such an alkyl group, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.

このような塩基性官能基含有トリアルコキシシランとしては、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノエチルアミノエチルアミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。このような塩基性官能基含有トリアルコキシシランは、1種を単独で、あるいは、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。但し、2種類以上の塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合は、製造時の反応条件が複雑化することがあるため、塩基性官能基含有トリアルコキシシランは1種を単独で使用することが好ましい。   Examples of such a basic functional group-containing trialkoxysilane include aminopropyltrimethoxysilane, aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, aminoethylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, aminoethylaminopropyltriethoxy. Examples include silane and aminoethylaminoethylaminopropyltriethoxysilane. Such basic functional group-containing trialkoxysilanes may be used singly or in combination of two or more. However, when two or more types of basic functional group-containing trialkoxysilanes are used, the reaction conditions at the time of production may be complicated, so the basic functional group-containing trialkoxysilane should be used alone. Is preferred.

また、前記シリカ原料として用いられる前記テトラアルコキシシランとしては、公知のものを適宜利用できる。このようなテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等が挙げられる。また、このようなテトラアルコキシシランの中でも、反応性の観点等から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましく、テトラメトキシシランが特に好ましい。このようなテトラアルコキシシランは、1種を単独で、あるいは、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。但し、2種類以上のテトラアルコキシシランを用いる場合は、製造時の反応条件が複雑化することがあるため、テトラアルコキシシランは1種を単独で使用することが好ましい。   Further, as the tetraalkoxysilane used as the silica raw material, a known one can be used as appropriate. Examples of such tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and dimethoxydiethoxysilane. Among such tetraalkoxysilanes, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable, and tetramethoxysilane is particularly preferable from the viewpoint of reactivity. Such tetraalkoxysilanes may be used alone or in combination of two or more. However, when two or more kinds of tetraalkoxysilanes are used, it is preferable to use one kind of tetraalkoxysilane alone because the reaction conditions during the production may be complicated.

また、前記シリカ原料中(前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの混合物)において、前記テトラアルコキシランと前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランの含有比率は、上記特定の有機シリカ系多孔体を製造するために、用いる界面活性剤の種類に応じて、その比率を適宜変更する必要がある。このような含有比率については後述する。   Further, in the silica raw material (a mixture of the basic functional group-containing trialkoxysilane and the tetraalkoxysilane), the content ratio of the tetraalkoxylane and the basic functional group-containing trialkoxysilane is the specific organic content. In order to produce a silica-based porous body, the ratio needs to be appropriately changed according to the type of surfactant used. Such a content ratio will be described later.

第1の工程において用いる界面活性剤は、下記一般式(3):
CH(CH(CH (3)
[式中、mは8〜25の整数を示し、Yはハロゲン原子を示す。]
で表されるアルキルトリメチルアンモニウムハライドである。
The surfactant used in the first step is represented by the following general formula (3):
CH 3 (CH 2 ) m N + (CH 3 ) 3. Y - (3)
[Wherein, m represents an integer of 8 to 25, and Y represents a halogen atom. ]
It is alkyltrimethylammonium halide represented by these.

このようなアルキルトリメチルアンモニウムハライドは、界面活性剤分子の対称性に優れるものである。そのため、前記アルキルトリメチルアンモニウムハライドを用いた場合には、容易に界面活性剤同士を凝集(ミセルの形成等)させることができる。   Such an alkyltrimethylammonium halide is excellent in the symmetry of the surfactant molecule. Therefore, when the alkyltrimethylammonium halide is used, the surfactants can be easily aggregated (formation of micelles, etc.).

また、上記一般式(1)におけるmは8〜25の整数を示し、8〜17の整数であることがより好ましく、9〜15の整数であることが特に好ましい。前記mが7以下であるアルキルトリメチルアンモニウムハライドでは、ミセルの形成が不十分となるため多孔体を得ることができなくなってしまう傾向にある。他方、前記mが26以上のアルキルトリメチルアンモニウムハライドでは、界面活性剤の疎水性相互作用が強すぎるため、層状の化合物が生成されてしまい、多孔体を得ることができなくなってしまう傾向にある。   Moreover, m in the said General formula (1) shows the integer of 8-25, It is more preferable that it is an integer of 8-17, It is especially preferable that it is an integer of 9-15. The alkyltrimethylammonium halide having m of 7 or less tends to make it impossible to obtain a porous material because micelle formation is insufficient. On the other hand, in the case of alkyltrimethylammonium halide having m of 26 or more, the hydrophobic interaction of the surfactant is too strong, so that a layered compound is generated and a porous body tends not to be obtained.

さらに、上記一般式(3)におけるYはハロゲン原子を示し、このようなハロゲン原子の種類は特に制限されないが、入手の容易さの観点からYは塩素原子または臭素原子であることが好ましい。   Furthermore, Y in the general formula (3) represents a halogen atom, and the kind of such a halogen atom is not particularly limited, but Y is preferably a chlorine atom or a bromine atom from the viewpoint of easy availability.

また、上記一般式(3)で表される界面活性剤は、具体的には、炭素数9〜26の長鎖アルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウムハライドであり、例えば、ノニルトリメチルアンモニウムハライド、デシルトリメチルアンモニウムハライド、ドデシルトリメチルアンモニウムハライド、テトラデシルトリメチルアンモニウムハライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムハライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムハライド、エイコシルトリメチルアンモニウムハライド、ドコシルトリメチルアンモニウムハライド等が挙げられる。このような界面活性剤は、より効率よくCO吸着材を製造するといった観点から、1種を単独で使用することが好ましい。 The surfactant represented by the general formula (3) is specifically an alkyltrimethylammonium halide having a long chain alkyl group having 9 to 26 carbon atoms, such as nonyltrimethylammonium halide, decyltrimethyl. Examples include ammonium halide, dodecyltrimethylammonium halide, tetradecyltrimethylammonium halide, hexadecyltrimethylammonium halide, octadecyltrimethylammonium halide, eicosyltrimethylammonium halide, docosyltrimethylammonium halide, and the like. Such a surfactant is preferably used alone from the viewpoint of producing a CO 2 adsorbent more efficiently.

また、第1の工程においては、前記CO吸着材として上記本発明のCO吸着材を得るために、前記シリカ原料中の前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの含有比率を調整する。このような塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの含有比率は、前記アルキルトリメチルアンモニウムハライド(界面活性剤)の種類や、用いる前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランの種類に応じて、目的の設計となるように適宜調整する必要があり、一概に言えるものではない。 The content of in the first step, in order to obtain a CO 2 adsorbent of the present invention as the CO 2 adsorbent, and the basic functional group-containing trialkoxysilane of the silica in the feed and the tetraalkoxysilane Adjust the ratio. The content ratio of such a basic functional group-containing trialkoxysilane and the tetraalkoxylane depends on the type of the alkyltrimethylammonium halide (surfactant) and the type of the basic functional group-containing trialkoxysilane used. Therefore, it is necessary to adjust appropriately so as to achieve the target design, and it cannot be generally said.

このような塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの含有比率は、上述のように一概に言えるものではないが、前記界面活性剤として上記一般式(3)中のmの値が8〜12である前記アルキルトリメチルアンモニウムハライド(より好ましくはデシルトリメチルアンモニウムハライド)を用いる場合であって、例えば、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランとして前記一般式(2)中のRが水素原子である塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して15〜35モル%の範囲に調整することが好ましく、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランとして前記一般式(2)中のRがアミノアルキル基(より好ましくはアミノエチル基)である塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して15〜35モル%の範囲に調整することが好ましく、さらに、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランとして前記一般式(2)中のRがアミノアルキルアミノアルキル基(より好ましくはアミノエチルアミノエチル基)である塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して5〜25モル%の範囲に調整することが好ましい。 The content ratio between such a basic functional group-containing trialkoxysilane and the tetraalkoxylane cannot be generally described as described above, but the value of m in the above general formula (3) is used as the surfactant. In the case where the alkyltrimethylammonium halide (more preferably decyltrimethylammonium halide) is 8 to 12, for example, R 1 in the general formula (2) is used as the basic functional group-containing trialkoxysilane. When a basic functional group-containing trialkoxysilane that is a hydrogen atom is used, the content ratio (mol%) is 15 to 35 mol based on the total amount of the basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxylane. % Of the basic functional group-containing trialkoxysilane as the general formula (2 ) In which a basic functional group-containing trialkoxysilane in which R 1 is an aminoalkyl group (more preferably an aminoethyl group) is used, the content ratio (mol%) is determined based on the basic functional group-containing trialkoxysilane. It is preferable to adjust in the range of 15 to 35 mol% with respect to the total amount of alkenyl and tetraalkoxylane, and R 1 in the general formula (2) is aminoalkyl as the basic functional group-containing trialkoxysilane. When a basic functional group-containing trialkoxysilane which is an aminoalkyl group (more preferably aminoethylaminoethyl group) is used, the content ratio (mol%) is determined between the basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxysilane. It is preferable to adjust to the range of 5-25 mol% with respect to the total amount.

また、このような塩基性官能基含有トリアルコキシシランと前記テトラアルコキシランとの含有比率に関して、前記界面活性剤として上記一般式(3)中のmの値が13〜25である前記アルキルトリメチルアンモニウムハライド(より好ましくはヘキサデシルトリメチルアンモニウムハライド)を用いる場合であって、例えば、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランが前記一般式(2)中のRが水素原子である塩基性官能基含有トリアルコキシシランである場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して22〜48モル%の範囲に調整することが好ましく、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランが前記一般式(2)中のRがアミノアルキル基(より好ましくはアミノエチル基)である塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して22〜48モル%の範囲に調整することが好ましく、さらに、前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランが前記一般式(2)中のRがアミノアルキルアミノアルキル基(より好ましくはアミノエチルアミノエチル基)である塩基性官能基含有トリアルコキシシランを用いる場合には、その含有比率(モル%)を、塩基性官能基含有トリアルコキシシランとテトラアルコキシランとの合計量に対して12〜38モル%の範囲に調整することが好ましい。 Moreover, regarding the content ratio of such a basic functional group-containing trialkoxysilane and the tetraalkoxylane, the alkyltrimethylammonium having a value of m in the general formula (3) of 13 to 25 as the surfactant. In the case of using a halide (more preferably hexadecyltrimethylammonium halide), for example, the basic functional group-containing trialkoxysilane contains a basic functional group in which R 1 in the general formula (2) is a hydrogen atom In the case of trialkoxysilane, the content ratio (mol%) is preferably adjusted to a range of 22 to 48 mol% with respect to the total amount of the basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxylane. , R 1 is an aminoalkyl group of the basic functional group-containing trialkoxysilane is the general formula (2) When a basic functional group-containing trialkoxysilane that is more preferably an aminoethyl group is used, the content ratio (mol%) is based on the total amount of the basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxysilane. Te is preferably adjusted to a range of 22 to 48 mol%, further, the basic functional group-containing trialkoxysilane is formula (2) R 1 is an amino alkyl amino alkyl group (more preferably aminoethylamino in When using a basic functional group-containing trialkoxysilane that is an ethyl group), the content ratio (mol%) is 12 to 38 with respect to the total amount of the basic functional group-containing trialkoxysilane and tetraalkoxysilane. It is preferable to adjust to the range of mol%.

さらに、本発明においては、前記シリカ原料及び前記界面活性剤を前記溶媒中で混合する際に、シリカ原料の濃度はSi濃度換算で溶液の全容量を基準として0.0005〜0.1mol/L(好ましくは、0.003〜0.05mol/L)とすることが好ましい。このようなシリカ原料の濃度が前記下限未満では粒子径及び粒子径分布の制御が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると溶媒中におけるシリカ原料の量が過剰となることから、細孔のテンプレートとなるべき界面活性剤の比率が不足するために良好な多孔体を得ることができない傾向にある。   Furthermore, in the present invention, when the silica raw material and the surfactant are mixed in the solvent, the concentration of the silica raw material is 0.0005 to 0.1 mol / L based on the total volume of the solution in terms of Si concentration. (Preferably 0.003-0.05 mol / L). If the concentration of the silica raw material is less than the lower limit, it tends to be difficult to control the particle diameter and the particle size distribution. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the amount of the silica raw material in the solvent becomes excessive. There is a tendency that a good porous body cannot be obtained because the ratio of the surfactant to be the pore template is insufficient.

また、前記シリカ原料及び前記界面活性剤を前記溶媒中で混合する際に、界面活性剤の濃度は溶液の全容量を基準として0.0003〜0.3mol/L(好ましくは、0.0005〜0.15mol/L)とすることが好ましい。このような界面活性剤の濃度が前記下限未満では細孔の鋳型(テンプレート)となるべき界面活性剤の比率が不足するために良好な多孔体を得ることができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粉末状の多孔体を得る場合に、その粒径及び粒径分布の制御が困難となって、得られる有機シリカ系多孔体の粒径の均一性が低くなる傾向にある。   In addition, when the silica raw material and the surfactant are mixed in the solvent, the concentration of the surfactant is 0.0003 to 0.3 mol / L (preferably 0.0005 to 0.55 mol) based on the total volume of the solution. 0.15 mol / L) is preferable. If the concentration of such a surfactant is less than the above lower limit, the ratio of the surfactant to be a pore template (template) is insufficient, so that it is difficult to obtain a good porous body. When the upper limit is exceeded, when obtaining a powdery porous material, it is difficult to control the particle size and particle size distribution, and the uniformity of the particle size of the resulting organic silica-based porous material tends to be low.

さらに、前記シリカ原料及び前記界面活性剤を前記溶媒中で混合する際に、前記シリカ原料と前記界面活性剤の含有比率は、シリカ原料中のSi濃度換算のモル量(シリカ原料Si濃度換算のモル量)と界面活性剤のモル量との比([シリカ原料Si濃度換算のモル量]:[界面活性剤のモル量])で、1:10〜20:1(より好ましくは1:5〜10:1)であることが好ましい。このような界面活性剤のモル量が前記下限未満では細孔の形成が不完全となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると界面活性剤で被覆されたナノ粒子が形成される傾向にある。   Furthermore, when mixing the silica raw material and the surfactant in the solvent, the content ratio of the silica raw material and the surfactant is the molar amount in terms of Si concentration in the silica raw material (silica raw material Si concentration equivalent). Molar ratio) to the molar amount of the surfactant ([mol amount in terms of silica raw material Si concentration]: [molar amount of surfactant]): 1:10 to 20: 1 (more preferably 1: 5). To 10: 1). When the molar amount of the surfactant is less than the lower limit, the formation of pores tends to be incomplete. On the other hand, when the upper limit is exceeded, nanoparticles coated with the surfactant tend to be formed. .

また、第1の工程においては、溶媒中において、前記シリカ原料及び前記界面活性剤を混合する。この際、塩基性条件下で混合することが好ましい。シリカ原料は一般に塩基性条件下においても酸性条件下においても反応が生じケイ素酸化物へと変化するが、酸性条件で反応させる場合よりも、塩基性条件で反応させる場合の方がケイ素原子の反応点がより増加し、耐湿性や耐熱性等の物性に優れたケイ素酸化物を得ることができる傾向にあるため、塩基性条件下で混合することは、かかる点において有利である。このような観点から、第1の工程においては、前記溶媒を塩基性にするために、前記溶媒に水酸化ナトリウム等の塩基性物質を添加することが好ましい。このような溶媒の塩基性条件に関しては特に制限されないが、添加する塩基性物質のアルカリ当量を全シリカ原料中のケイ素原子モル数で除した値が0.1〜0.9となるようにすることが好ましく、0.2〜0.5となるようにすることがより好ましい。添加する塩基性物質のアルカリ当量を全シリカ原料中のケイ素原子モル数で除した値が0.1未満である場合は、収率が低下してしまう傾向があり、他方、0.9を超える場合は、多孔体の形成が困難となる傾向がある。   In the first step, the silica raw material and the surfactant are mixed in a solvent. At this time, it is preferable to mix under basic conditions. Silica raw materials generally react under both basic and acidic conditions and change to silicon oxide. However, the reaction of silicon atoms is more effective when reacted under basic conditions than when reacted under acidic conditions. Since the number of points tends to increase and a silicon oxide having excellent physical properties such as moisture resistance and heat resistance tends to be obtained, mixing under basic conditions is advantageous in this respect. From such a viewpoint, in the first step, it is preferable to add a basic substance such as sodium hydroxide to the solvent in order to make the solvent basic. The basic condition of such a solvent is not particularly limited, but the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica raw material is 0.1 to 0.9. It is preferable that the ratio is 0.2 to 0.5. When the value obtained by dividing the alkali equivalent of the basic substance to be added by the number of moles of silicon atoms in the total silica raw material is less than 0.1, the yield tends to decrease, and on the other hand, it exceeds 0.9. In such a case, the formation of the porous body tends to be difficult.

なお、このような混合により、シリカ原料である上記各アルコキシシランから加水分解によりシラノール基を生じ、生じたシラノール基同士が縮合することによりケイ素酸化物が形成される。そのため、形成されるケイ素酸化物には、シリカ原料中の前記塩基性官能基含有トリアルコキシシランに由来して、塩基性官能基(式:R−NH−(CH−で表される基)が導入されることとなる。すなわち、骨格中のケイ素に前記塩基性官能基が結合した構造(式:R−NH−(CH−Siで表される構造)を有するケイ素酸化物が得られることとなる。また、このようなケイ素酸化物が形成される縮合反応に際して、界面活性剤が存在している部分には孔が形成されることになる。このように、界面活性剤はケイ素酸化物(シリカ原料の縮合物)中に導入されて孔形成のためのテンプレートとして機能する。このようにして、第1の工程においては、前記界面活性剤が細孔に導入されてなる多孔体前駆体(孔の形成されている部位に界面活性剤が導入されているシリカ(ケイ素酸化物)からなる多孔体前駆体)が形成されることとなる。 In addition, by such mixing, a silanol group is produced from each alkoxysilane as a silica raw material by hydrolysis, and the resulting silanol groups are condensed to form a silicon oxide. Therefore, the silicon oxide formed is derived from the basic functional group-containing trialkoxysilane in the silica raw material and represented by a basic functional group (formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n —). Group) will be introduced. That is, a silicon oxide having a structure in which the basic functional group is bonded to silicon in the skeleton (structure represented by the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n —Si) is obtained. Further, in the condensation reaction in which such silicon oxide is formed, pores are formed in the portion where the surfactant is present. Thus, the surfactant is introduced into silicon oxide (condensate of silica raw material) and functions as a template for pore formation. In this way, in the first step, a porous precursor obtained by introducing the surfactant into the pores (silica (silicon oxide in which the surfactant is introduced into the portion where the pores are formed). ) Is formed.

このような第1の工程における前記縮合反応の反応条件(反応温度、反応時間等)は特に制限されず、反応温度としては、例えば−20℃〜100℃(好ましくは0℃〜80℃、より好ましくは10℃〜40℃)とすることができる。また、反応は撹拌状態で進行させることが好ましい。具体的な反応条件は、用いるシリカ原料の種類等に基づいて決定することが好ましい。   The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.) of the condensation reaction in the first step are not particularly limited, and the reaction temperature is, for example, −20 ° C. to 100 ° C. (preferably 0 ° C. to 80 ° C., more Preferably, it can be set to 10 ° C to 40 ° C. In addition, the reaction is preferably allowed to proceed with stirring. Specific reaction conditions are preferably determined based on the type of silica raw material used.

なお、このような第1の工程においては、例えば、以下のようにして多孔体前駆体を得ることができる。先ず、水とアルコールの混合溶媒に対して、前記界面活性剤及び塩基性物質を添加して前記界面活性剤を含有する塩基性溶液を調製し、得られた塩基性溶液に前記シリカ原料を添加する。このようにして添加されたシリカ原料は前記溶液中で加水分解(または、加水分解および縮合)するため、添加後しばらくすると沈殿物(白色粉末)が析出する。そして、このような沈殿物(白色粉末)が析出した後において、0℃〜80℃(好ましくは10℃〜40℃)で1時間〜10日、前記溶液をさらに撹拌してシリカ原料の反応を進行させることで、粉末状の多孔体前駆体(孔の形成されている部位に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体(シリカ系多孔体前駆体)を得ることができる。   In such a first step, for example, a porous precursor can be obtained as follows. First, a basic solution containing the surfactant is prepared by adding the surfactant and basic substance to a mixed solvent of water and alcohol, and the silica raw material is added to the obtained basic solution. To do. Since the silica raw material thus added is hydrolyzed (or hydrolyzed and condensed) in the solution, a precipitate (white powder) is deposited after a while after the addition. After such a precipitate (white powder) is deposited, the solution is further stirred at 0 ° C. to 80 ° C. (preferably 10 ° C. to 40 ° C.) for 1 hour to 10 days to react the silica raw material. By proceeding, it is possible to obtain a powdery porous precursor (a porous precursor (silica-based porous precursor) in which the surfactant is introduced at a site where pores are formed).

また、第1の工程においては、反応の終了後においては、得られた多孔体前駆体を必要に応じて、ろ過および洗浄してもよい。例えば、上述のようにして粉末状の多孔体前駆体を得る場合においては、得られた沈殿物(白色粉末)を濾過して得られた固形分を大量の水に分散させることにより洗浄し、再度濾過し乾燥してもよい。このようにして、第1の工程において多孔体前駆体を得ることができる。   In the first step, after completion of the reaction, the obtained porous precursor may be filtered and washed as necessary. For example, in the case of obtaining a powdery porous precursor as described above, washing is performed by dispersing a solid content obtained by filtering the obtained precipitate (white powder) in a large amount of water, It may be filtered again and dried. In this way, the porous body precursor can be obtained in the first step.

なお、このようにして調製する多孔体前駆体の形状は特に制限されず、前述の粉末状の他、例えば、薄膜状等の種々の形状としてもよい。なお、このように薄膜状の多孔体前駆体を製造する場合には、第1の工程として、例えば、以下のような方法を採用することが好ましい。すなわち、先ず、前記溶媒と前記界面活性剤とを含む溶液に酸(例えば、塩酸、硝酸など)を添加して得られる酸性溶液に前記シラン原料を添加し、この溶液を撹拌して反応(部分加水分解および部分縮合反応)させて、部分重合体を含有するゾル溶液を製造する。なお、前記シラン原料の加水分解反応はpHが低い領域で起こり易いことから、系のpHをより低くすることにより部分重合を促進させることができる。そのため、前記酸性溶液のpHは6以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。また、反応温度は15〜25℃程度が好ましく、反応時間は30分間〜1日間程度が好ましい。次に、このようにして得られたゾル溶液を基板に塗布することにより薄膜状の多孔体前駆体を調製することができる。前記ゾル溶液を基板に塗布する方法としては特に制限はなく、各種コーティング方法を適宜採用することができる。例えば、溶液キャスト法や、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーターなどを用いて塗布する方法、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティングといった方法などが挙げられる。なお、ゾル溶液をインクジェット法により塗布することにより、基板にパターン状の多孔体前駆体を形成することも可能である。   In addition, the shape of the porous body precursor prepared in this way is not particularly limited, and may be various shapes such as a thin film in addition to the powder shape described above. In addition, when manufacturing a thin film-like porous body precursor in this way, it is preferable to employ | adopt the following methods as a 1st process, for example. That is, first, the silane raw material is added to an acidic solution obtained by adding an acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, etc.) to a solution containing the solvent and the surfactant, and this solution is stirred to react (partial). Hydrolysis and partial condensation reaction) to produce a sol solution containing the partial polymer. In addition, since the hydrolysis reaction of the silane raw material is likely to occur in a low pH region, partial polymerization can be promoted by lowering the pH of the system. Therefore, the pH of the acidic solution is preferably 6 or less, and more preferably 4 or less. The reaction temperature is preferably about 15 to 25 ° C., and the reaction time is preferably about 30 minutes to 1 day. Next, a thin film-like porous body precursor can be prepared by applying the sol solution thus obtained to a substrate. There is no restriction | limiting in particular as a method of apply | coating the said sol solution to a board | substrate, Various coating methods can be employ | adopted suitably. Examples of the method include a solution casting method, a coating method using a bar coater, a roll coater, a gravure coater, and the like, a method such as dip coating, spin coating, and spray coating. It is also possible to form a patterned porous precursor on the substrate by applying a sol solution by an ink jet method.

〈第2の工程〉
第2の工程は、前記多孔体前駆体に含まれる前記界面活性剤を除去することにより有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材を得る工程である。
<Second step>
The second step is a step of obtaining a CO 2 adsorbent comprising an organic silica-based porous material by removing the surfactant contained in the porous material precursor.

前記多孔体前駆体に含まれる前記界面活性剤を除去する方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜採用でき、例えば、有機溶媒で処理する方法、イオン交換法等を挙げることができる。前記界面活性剤を除去する方法として前記有機溶媒で処理する方法を採用する場合は、用いた界面活性剤に対する溶解度が高い良溶媒中に多孔体前駆体を浸漬して界面活性剤を抽出する方法を採用することが好ましい。また、前記界面活性剤を除去する方法として前記イオン交換法を採用する場合においては、前記多孔体前駆体を酸性溶液(少量の塩酸を含むエタノール等)に浸漬し、例えば50〜70℃で加熱しながら撹拌を行う方法を採用することができる。これにより、前記多孔体前駆体の孔中に存在する界面活性剤が水素イオンでイオン交換される。なお、イオン交換により孔中には水素イオンが残存することになるが、水素イオンのイオン半径は十分小さいため孔の閉塞の問題は生じない。また、このようにして酸性溶液によりイオン交換した後においては、塩基性溶液(少量の濃アンモニア水溶液を含むメタノール等)中に、イオン交換後の多孔体を浸漬し、例えば、10〜60℃(好ましくは室温程度)で撹拌することが好ましい。このようにイオン交換後の多孔体を塩基性溶液(少量の濃アンモニア水溶液を含むメタノール等)中で撹拌することにより、アミノ基の塩酸塩をアミノ基に変換することが可能となる。   The method for removing the surfactant contained in the porous precursor is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. Examples thereof include a method of treating with an organic solvent and an ion exchange method. . When adopting the method of treating with the organic solvent as a method of removing the surfactant, a method of extracting the surfactant by immersing the porous precursor in a good solvent having high solubility in the used surfactant Is preferably adopted. When the ion exchange method is adopted as a method for removing the surfactant, the porous body precursor is immersed in an acidic solution (such as ethanol containing a small amount of hydrochloric acid) and heated at, for example, 50 to 70 ° C. It is possible to employ a method in which stirring is carried out while performing. Thereby, the surfactant present in the pores of the porous precursor is ion-exchanged with hydrogen ions. In addition, although hydrogen ions remain in the hole by ion exchange, the problem of blockage of the hole does not occur because the ion radius of the hydrogen ion is sufficiently small. In addition, after ion exchange with an acidic solution in this way, the porous body after ion exchange is immersed in a basic solution (such as methanol containing a small amount of concentrated aqueous ammonia solution), for example, 10 to 60 ° C. ( It is preferable to stir at preferably room temperature. As described above, by stirring the porous body after ion exchange in a basic solution (such as methanol containing a small amount of concentrated aqueous ammonia solution), it is possible to convert the hydrochloride of an amino group into an amino group.

このようにして界面活性剤を除去することにより、有機シリカ系多孔体であって、該多孔体の骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した上記一般式(1)で表される構造を有するものであり、該多孔体の比表面積(有機シリカ系多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積)が1〜30m/gであり、該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上である有機シリカ系多孔体を得ることができる。このようにして調製される有機シリカ系多孔体は、上記本発明のCO吸着材において説明したものと同様のものである。すなわち、このようにして有機シリカ系多孔体を調製することで、上記本発明のCO吸着材を効率よく得ることができる。 By removing the surfactant in this manner, an organic silica-based porous body having a structure represented by the above general formula (1) in which a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton of the porous body. The specific surface area of the porous body (specific surface area determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the organic silica-based porous body) is 1 to 30 m 2 / g, and the mass ratio of the organic components in the porous body Is obtained by dividing the porous body by the average pore diameter of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heat-treating the porous body at 550 ° C. for 6 hours ([mass ratio of organic components] / [Average pore diameter of the sample]) is 0.06 / nm or more, an organic silica-based porous material can be obtained. The organosilica-based porous material prepared in this way is the same as that described in the CO 2 adsorbent of the present invention. That is, by preparing the organic silica-based porous material in this way, the CO 2 adsorbent of the present invention can be obtained efficiently.

このような本発明のCO吸着材の用途としては特に制限されるものではないが、例えば、発電所からの排ガス(排ガス中のCOの含有割合は一般にCO:15〜16容量%程度であり、排ガス温度は一般に50〜75℃程度であり、圧力は100kPa(1Bar)程度である)や、自動車からの排ガス(ガス中のCOの含有割合は一般にCO:10容量%程度であり、排ガス温度は一般に70〜90℃程度であり、圧力は100kPa程度である)中のCOを吸着して分離するためのCO吸着材としての用途等が挙げられる。 The use of the CO 2 adsorbent of the present invention is not particularly limited. For example, exhaust gas from a power plant (the content ratio of CO 2 in the exhaust gas is generally about CO 2 : 15 to 16% by volume) The exhaust gas temperature is generally about 50 to 75 ° C., the pressure is about 100 kPa (1 Bar), and the exhaust gas from the automobile (the content ratio of CO 2 in the gas is generally about CO 2 : 10% by volume) There, the exhaust gas temperature is generally about 70 to 90 ° C., the pressure can be mentioned applications such as CO 2 adsorbent for separating by adsorption of CO 2 in the range of about 100 kPa).

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(界面活性剤)3.52g(0.011モル)と、1規定の水酸化ナトリウム溶液2.28mLとを、水397.7g及びメタノール400gからなる混合溶液中に添加して混合液を得た(混合液を得る工程)。次に、得られた混合液に対して、テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を添加して反応液を得た。なお、このようなシラン原料を添加したところ、しばらくしてから反応液が白濁して粒子が合成されていることが確認できた。次いで、前記反応液を室温(25℃)で8時間撹拌した後、撹拌後の反応液中の固形分を濾過により回収した。このようにして得られる固形分(濾過後の残渣)を水1Lに再分散させて分散液を得た後、再び濾過により固形分(濾過後の残渣)を回収し、、得られた固形分(残渣)を45℃のオーブンで乾燥させることにより、粉末状の多孔体前駆体(乾燥粉末:シリカ/界面活性剤複合体)を得た。
Example 1
First, 3.52 g (0.011 mol) of hexadecyltrimethylammonium chloride (surfactant) and 2.28 mL of 1N sodium hydroxide solution were added to a mixed solution consisting of 397.7 g of water and 400 g of methanol. To obtain a mixed solution (a step of obtaining a mixed solution). Next, a silane raw material composed of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane is added to the obtained mixed solution, and the reaction solution is added. Got. When such a silane raw material was added, it was confirmed that the reaction solution became cloudy after a while and particles were synthesized. Subsequently, after stirring the said reaction liquid at room temperature (25 degreeC) for 8 hours, solid content in the reaction liquid after stirring was collect | recovered by filtration. The solid content (residue after filtration) thus obtained is redispersed in 1 L of water to obtain a dispersion, and then the solid content (residue after filtration) is recovered again by filtration, and the obtained solid content is obtained. The (residue) was dried in an oven at 45 ° C. to obtain a powdery porous body precursor (dry powder: silica / surfactant composite).

このようにして得られた粉末状の多孔体前駆体(乾燥粉末)10gを、濃塩酸(濃度:36.8質量%)10mLとエタノール(残部)とからなる酸性溶液1L中に分散した分散液を得た後、該分散液を60℃で3時間撹拌することにより、前記粉末状の多孔体前駆体中からヘキサデシルトリメチルアンモニウムを除去した。次いで、前記分散液から固形分を濾過により回収し、得られた固形分を45℃のオーブンで乾燥させた。次に、乾燥後の前記固形分3.5gを、10mLの濃アンモニア水溶液(濃度:28質量%)とメタノール(残部)とからなる塩基性溶液200mL中に分散して分散液を得た後、室温(25℃)で8時間撹拌した。その後、前記撹拌後の分散液から固形分を濾過により回収し、得られた固形分を45℃のオーブンで乾燥させることにより、有機シリカ系多孔体を得た。   A dispersion obtained by dispersing 10 g of the powdered porous precursor (dry powder) thus obtained in 1 L of an acidic solution composed of 10 mL of concentrated hydrochloric acid (concentration: 36.8% by mass) and ethanol (remainder). Then, the dispersion was stirred at 60 ° C. for 3 hours to remove hexadecyltrimethylammonium from the powdery porous precursor. Subsequently, solid content was collect | recovered by filtration from the said dispersion liquid, and the obtained solid content was dried in 45 degreeC oven. Next, 3.5 g of the solid content after drying was dispersed in 200 mL of a basic solution composed of 10 mL of concentrated aqueous ammonia (concentration: 28% by mass) and methanol (remainder) to obtain a dispersion. Stir at room temperature (25 ° C.) for 8 hours. Then, solid content was collect | recovered by filtration from the dispersion liquid after the said stirring, and the organic silica type porous body was obtained by drying the obtained solid content in 45 degreeC oven.

〈有機シリカ系多孔体の比表面積の測定〉
前記有機シリカ系多孔体の比表面積は以下のようにして測定した。すなわち、先ず、前記有機シリカ系多孔体50mgを真空条件(1Pa以下の条件)下において80℃で2時間加熱処理して、前記有機シリカ系多孔体の測定用の試料(乾燥させた有機シリカ系多孔体)を準備した。次に、得られた測定用の試料を用い、測定装置としてQuantachrome社製の商品名「Autosorb−1」を用いて、液体窒素温度(−196℃)でガス吸着法(定容量法を採用)により窒素ガスの吸着量を求め、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させて各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより、前記有機シリカ系多孔体の窒素吸着等温線を求めた。次に、前記有機シリカ系多孔体の窒素吸着等温線を利用してBET法により算出することにより前記有機シリカ系多孔体の比表面積を求めた。
<Measurement of specific surface area of organosilica-based porous material>
The specific surface area of the organic silica based porous material was measured as follows. That is, first, 50 mg of the organic silica-based porous material was heat-treated at 80 ° C. for 2 hours under vacuum conditions (1 Pa or less), and a sample for measurement of the organic silica-based porous material (dried organic silica-based material) A porous body) was prepared. Next, using the obtained sample for measurement, using a product name “Autosorb-1” manufactured by Quantachrome as a measuring device, a gas adsorption method (adopting a constant volume method) at a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) The nitrogen adsorption isotherm of the organosilica-based porous material was determined by determining the nitrogen gas adsorption amount by gradually increasing the nitrogen gas pressure introduced and plotting the nitrogen gas adsorption amount for each equilibrium pressure. . Next, the specific surface area of the organic silica-based porous material was determined by calculating by the BET method using the nitrogen adsorption isotherm of the organic silica-based porous material.

このような測定の結果、実施例1で得られた多孔体は、その比表面積(BET)が8.2m/gであることが確認された。 As a result of such measurement, it was confirmed that the porous body obtained in Example 1 had a specific surface area (BET) of 8.2 m 2 / g.

〈試料の平均細孔径の測定〉
先ず、前記有機シリカ系多孔体100mgを550℃で6時間加熱処理して試料を準備した。その後、前記試料50mgを用いて、測定装置としてQuantachrome社製の商品名「Autosorb−1」を用いて、液体窒素温度(−196℃)でガス吸着法(定容量法を採用)により窒素ガスの吸着量を求め、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させて各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより、前記試料の窒素吸着等温線を求めた。そして、かかる試料(焼成品)の窒素吸着等温線を利用してBET法により算出することにより前記試料の比表面積(S)を求めた。次いで、前記試料の前記窒素吸着等温線を利用して、P/P(相対圧)=0.95における窒素の吸着量を標準状態に換算することにより窒素ガス吸着容量を求めた。そして、かかる窒素ガス吸着容量の値を前記試料の細孔容積(V)として利用し、かつ、前記試料(焼成品)の窒素吸着等温線を利用してBET法により算出した前記試料の比表面積(S)を利用して、下記式:
D=4V/S
[式中、Dは前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)を示し、Vは前記試料の細孔容積(全細孔容積)を示し、Sは前記試料の比表面積を示す。]
を計算することにより、前記試料の平均細孔径(D)を求めた。
<Measurement of average pore diameter of sample>
First, 100 mg of the organosilica-based porous material was heat-treated at 550 ° C. for 6 hours to prepare a sample. Then, using 50 mg of the sample, the product name “Autosorb-1” manufactured by Quantachrome was used as a measuring device, and the nitrogen gas was absorbed by a gas adsorption method (adopting a constant volume method) at a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.). The adsorption amount was determined, and the nitrogen adsorption isotherm of the sample was determined by gradually increasing the pressure of the introduced nitrogen gas and plotting the adsorption amount of the nitrogen gas against each equilibrium pressure. And the specific surface area (S) of the said sample was calculated | required by calculating by BET method using the nitrogen adsorption isotherm of this sample (baking goods). Next, by using the nitrogen adsorption isotherm of the sample, the nitrogen adsorption amount at P / P 0 (relative pressure) = 0.95 was converted to the standard state to obtain the nitrogen gas adsorption capacity. The specific surface area of the sample calculated by the BET method using the value of the nitrogen gas adsorption capacity as the pore volume (V) of the sample and using the nitrogen adsorption isotherm of the sample (baked product) Using (S), the following formula:
D = 4V / S
[In the formula, D represents the average pore diameter (average pore diameter) of the sample, V represents the pore volume (total pore volume) of the sample, and S represents the specific surface area of the sample. ]
Was calculated to obtain the average pore diameter (D) of the sample.

このような計算の結果、実施例1で得られた多孔体の焼成後の試料(550℃で6時間加熱処理した焼成品)の平均細孔径(平均細孔直径)は2.18nmであった。   As a result of such calculation, the average pore diameter (average pore diameter) of the sample after baking of the porous body obtained in Example 1 (baked product heat-treated at 550 ° C. for 6 hours) was 2.18 nm. .

〈多孔体中の有機成分の質量比の測定〉
前記有機シリカ系多孔体の有機成分の質量比(有機成分率:多孔体中の有機成分の質量基準の含有割合)を以下のようにして測定した。すなわち、先ず、有機シリカ系多孔体10mgを測定試料として用い、測定装置として熱重量測定装置(リガク社製の熱重量分析装置:商品名「Thermo Plus」)を利用して、大気中において、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から800℃までの温度域で熱重量曲線を測定し、かかる熱重量曲線から150℃における重量分率(W1:150℃での重量の残分率、単位:wt%)と、600℃における重量分率(W2:600℃での重量の残分率、単位:wt%)とを求めて、下記計算式(I):
[有機成分の質量比]=(W1−W2)/W1 (I)
(計算式(I)中、W1は熱重量曲線における150℃における重量分率を示し、W2は熱重量曲線における600℃における重量分率を示す。)
を算出することにより、有機成分の質量比(有機成分率)を求めた。
<Measurement of mass ratio of organic components in porous body>
The mass ratio of the organic components of the organic silica-based porous body (organic component ratio: content ratio based on mass of the organic components in the porous body) was measured as follows. That is, first, 10 mg of an organic silica-based porous material is used as a measurement sample, and a thermogravimetry apparatus (a thermogravimetric analyzer manufactured by Rigaku Corporation: trade name “Thermo Plus”) is used as a measurement apparatus. A thermogravimetric curve was measured in the temperature range from room temperature (25 ° C) to 800 ° C at a rate of temperature increase of ° C / min, and the weight fraction at 150 ° C from the thermogravimetric curve (W1: residual weight at 150 ° C) Rate, unit: wt%) and weight fraction at 600 ° C. (W2: residual fraction of weight at 600 ° C., unit: wt%), and the following calculation formula (I):
[Mass ratio of organic components] = (W1-W2) / W1 (I)
(In formula (I), W1 represents the weight fraction at 150 ° C. in the thermogravimetric curve, and W2 represents the weight fraction at 600 ° C. in the thermogravimetric curve.)
Was calculated to obtain the mass ratio (organic component ratio) of the organic components.

このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(実施例1)中の有機成分の質量比は0.216(21.6質量%)であることが確認された。また、このようにして求められた有機成分の質量比の値と、上記試料の平均細孔径(平均細孔直径)の測定結果とから、多孔体中の有機成分の質量比を前記試料の平均細孔径で除することにより、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値を求めたところ、0.099/nmであることが確認された。   As a result of such measurement, it was confirmed that the mass ratio of the organic component in the organic silica-based porous material (Example 1) was 0.216 (21.6 mass%). Further, from the value of the mass ratio of the organic component thus obtained and the measurement result of the average pore diameter (average pore diameter) of the sample, the mass ratio of the organic component in the porous body is determined as the average of the sample. By dividing by the pore diameter, the value of the organic component ratio per average pore diameter (mass ratio of organic components per average pore diameter: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was obtained. , 0.099 / nm was confirmed.

〈NMR測定〉
前記有機シリカ系多孔体に対して測定装置として日立ハイテクノロジーズ社製の商品名「AVANCE 400」を用いて、Si−NMR測定を行なった。
<NMR measurement>
Si-NMR measurement was performed on the organosilica porous body using a trade name “AVANCE 400” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation as a measuring device.

このようなNMR測定の結果とから、Si−NMRスペクトルのグラフにおいて−70ppm付近にピークが確認された。ここで、このような−70ppm付近のピークはSi−C結合に基づくものである。このような結果と用いたシリカ原料の種類から、Si−NMRスペクトルのグラフにおいて確認されたSi−C結合はケイ素とアミノプロピル基との結合であることが明らかであり、前記有機シリカ系多孔体(実施例1)は、アミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。   From the NMR measurement results, a peak was confirmed in the vicinity of -70 ppm in the graph of the Si-NMR spectrum. Here, such a peak in the vicinity of -70 ppm is based on the Si-C bond. From these results and the type of silica raw material used, it is clear that the Si—C bond confirmed in the graph of the Si-NMR spectrum is a bond between silicon and an aminopropyl group, and the organic silica-based porous material (Example 1) was confirmed to have a structure in which an aminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si).

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、40℃、60℃、80℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図1に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organic silica-based porous material was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device at each temperature of 0 ° C., 40 ° C., 60 ° C., and 80 ° C. , CO 2 adsorption isotherms were measured respectively. The obtained results are shown in FIG.

図1に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた有機シリカ系多孔体は、0℃のCO吸着等温線と、温度が40℃以上の温度域(40℃、60℃、80℃の温度域)のCO吸着等温線とを比較すると、温度が40℃以上の温度域において、COの吸着量が増大していた。 As is clear from the results shown in FIG. 1, the organic silica-based porous material obtained in Example 1 has a 0 ° C. CO 2 adsorption isotherm and a temperature range of 40 ° C. or higher (40 ° C., 60 ° C. , comparing the CO 2 adsorption isotherms of 80 temperature range ° C.), the temperature is in the temperature range of not lower than 40 ° C., the adsorption amount of CO 2 was increased.

また、図1に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の高温の温度域(60℃、80℃の温度域)において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が12cm(STP)/g以上となっており、高温の温度域でCOの吸着量が十分に高いものとなることが分かった。 Further, as is apparent from the results shown in FIG. 1, the organic silica porous material obtained in Example 1 is CO 2 in a high temperature range of 60 ° C. or higher (temperature range of 60 ° C. and 80 ° C.). When the pressure (partial pressure) of CO 2 is 15 kPa (assuming an approximate partial pressure of CO 2 in the exhaust gas from the power plant), the adsorption amount of CO 2 is 12 cm 3 (STP) / g or more, It was found that the adsorption amount of CO 2 was sufficiently high in the high temperature range.

ここで、COの圧力(分圧)が15kPaである排ガス中のCOを吸着させる場合を仮定すると、0℃では吸着量が3cm(STP)/g、60℃では吸着量が13.8cm(STP)/g、80℃では吸着量が12cm(STP)/gとなることが分かった。このような結果から、実施例1で得られた有機シリカ系多孔体は、例えば、発電所からの排ガス(一般にCOの含有割合が15〜16容量%程度であり、排ガス温度が50〜75℃程度でありかつ圧力が100kPa(1Bar)程度である)中のCOの吸着に特に有効であることが分かった。 Here, the pressure of CO 2 (partial pressure) is assumed when adsorbing CO 2 in the flue gas is 15 kPa, 0 ° C. the adsorption amount 3cm 3 (STP) / g, 60 adsorption at ° C. 13. 8cm 3 (STP) / g, 80 adsorption at ℃ was found to be 12cm 3 (STP) / g. From these results, the organosilica-based porous material obtained in Example 1 is, for example, exhaust gas from a power plant (generally, the content ratio of CO 2 is about 15 to 16% by volume, and the exhaust gas temperature is 50 to 75%. It has been found to be particularly effective for adsorption of CO 2 in the order of 100 ° C. and pressure of about 100 kPa (1 Bar).

(実施例2)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン5.8g(0.026モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Example 2)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material composed of 5.8 g (0.026 mol) of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(実施例2)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(実施例2)は、比表面積が16.9m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.3nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(実施例2)は、有機成分の質量比は0.257(25.7質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.112/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(実施例2)は、アミノエチルアミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica porous material thus obtained (Example 2), the specific surface area of the organic silica porous material, the average pore diameter (average pore diameter) of the sample, and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organosilica porous body (Example 2) has a specific surface area of 16.9 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous body at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (fired product) was 2.3 nm. The organic silica-based porous body (Example 2) has an organic component mass ratio of 0.257 (25.7 mass%), and an organic component ratio per average pore diameter (organic component per average pore diameter). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.112 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Example 2) has a structure in which an aminoethylaminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). It was confirmed that there was.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(実施例2)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、40℃、60℃、80℃、100℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図2に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organosilica-based porous material (Example 2) was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, and 0 ° C., 40 ° C., 60 ° C., 80 The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C and 100 ° C. The obtained results are shown in FIG.

図2に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた有機シリカ系多孔体は、0℃のCO吸着等温線と、温度が40℃以上の温度域(40℃、60℃、80℃、100℃の温度域)のCO吸着等温線とを比較すると、温度が40℃以上の温度域において、COの吸着量が増大していた。また、図2に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の高温の温度域(60℃、80℃、100℃の温度域)において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が10.6cm(STP)/g以上となっており、高温の温度域(より好ましくは60〜100℃)でCOの吸着量が十分に高いものとなることが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 2, the organic silica-based porous material obtained in Example 2 has a CO 2 adsorption isotherm of 0 ° C. and a temperature range of 40 ° C. or higher (40 ° C., 60 ° C. , 80 ° C., 100 ° C.) CO 2 adsorption isotherm, the amount of CO 2 adsorption increased in the temperature range of 40 ° C. or higher. Further, as is clear from the results shown in FIG. 2, the organic silica porous material obtained in Example 2 is in a high temperature range of 60 ° C. or higher (temperature range of 60 ° C., 80 ° C., 100 ° C.). , the amount of adsorption of CO 2 when the pressure of CO 2 (partial pressure) is 15 kPa (assuming an approximate partial pressure of CO 2 in the flue gas from power plants) of 10.6cm 3 (STP) / g or more It was found that the amount of CO 2 adsorbed was sufficiently high in a high temperature range (more preferably 60 to 100 ° C.).

ここで、図2に示す結果から、実施例2で得られた有機シリカ系多孔体は、COの圧力(分圧)が15kPaである排ガス中のCOを吸着させる場合を仮定すると、0℃では吸着量が2.7cm(STP)/g、40℃では吸着量が6.8cm(STP)/g、60℃では吸着量が11.8cm(STP)/g、80℃では吸着量が13.2cm(STP)/g、100℃では吸着量が10.6cm(STP)/gとなることが分かった。このような結果から、実施例2で得られた有機シリカ系多孔体は、例えば、発電所からの排ガス(一般にCOの含有割合が15〜16容量%程度であり、排ガス温度が50〜75℃程度でありかつ圧力が100kPa(1Bar)程度である)中のCOの吸着に特に有効であることが分かった。 Here, from the results shown in FIG. 2, the resulting organic silica-based porous body in Example 2, the pressure of CO 2 (partial pressure) is assumed when adsorbing CO 2 in the flue gas is 15 kPa, 0 In adsorption amount at ° C. is 2.7cm 3 (STP) / g, 40 ℃ the amount of adsorption 6.8cm 3 (STP) / g, 60 adsorption at ° C. is 11.8cm 3 (STP) / g, 80 ℃ It was found that the adsorption amount was 13.2 cm 3 (STP) / g, and at 100 ° C., the adsorption amount was 10.6 cm 3 (STP) / g. From these results, the organosilica-based porous material obtained in Example 2 is, for example, exhaust gas from a power plant (generally, the content ratio of CO 2 is about 15 to 16% by volume, and the exhaust gas temperature is 50 to 75%. It has been found to be particularly effective for adsorption of CO 2 in the order of 100 ° C. and pressure of about 100 kPa (1 Bar).

(実施例3)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン10.6g(0.0696モル)とアミノエチルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン4.6g(0.0173モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Example 3)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 10.6 g (0.0696 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material consisting of 4.6 g (0.0173 mol) of aminoethylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(実施例3)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(実施例3)は、比表面積が13.7m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.3nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(実施例3)は、有機成分の質量比は0.267(26.7質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.116/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(実施例3)は、アミノエチルアミノエチルアミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica porous material thus obtained (Example 3), the specific surface area of the organic silica porous material, the average pore diameter of the sample (average pore diameter), and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organic silica-based porous material (Example 3) has a specific surface area of 13.7 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous material is heated at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (fired product) was 2.3 nm. The organic silica-based porous material (Example 3) has an organic component mass ratio of 0.267 (26.7% by mass), and an organic component ratio per average pore size (organic component per average pore size). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.116 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organic silica-based porous material (Example 3) has a structure in which aminoethylaminoethylaminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). It was confirmed to be a thing.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(実施例3)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、40℃、60℃、80℃、100℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図3に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organosilica-based porous material (Example 3) was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, and 0 ° C., 40 ° C., 60 ° C., 80 The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C and 100 ° C. The obtained results are shown in FIG.

図3に示す結果からも明らかなように、実施例3で得られた有機シリカ系多孔体は、0℃のCO吸着等温線と、温度が40℃以上の温度域(40℃、60℃、80℃、100℃の温度域)のCO吸着等温線とを比較すると、温度が40℃以上の温度域において、COの吸着量が増大していた。また、図3に示す結果からも明らかなように、実施例3で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の高温の温度域(60℃、80℃、100℃の温度域)において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が7.6cm(STP)/g以上となっており、高温の温度域でCOの吸着量が十分に高いものとなることが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 3, the organic silica-based porous material obtained in Example 3 has a CO 2 adsorption isotherm of 0 ° C. and a temperature range of 40 ° C. or higher (40 ° C., 60 ° C. , 80 ° C., 100 ° C.) CO 2 adsorption isotherm, the amount of CO 2 adsorption increased in the temperature range of 40 ° C. or higher. Further, as is clear from the results shown in FIG. 3, the organic silica-based porous material obtained in Example 3 is in a high temperature range of 60 ° C. or higher (temperature range of 60 ° C., 80 ° C., 100 ° C.). , the amount of adsorption of CO 2 when the pressure of CO 2 (partial pressure) is 15 kPa (assuming an approximate partial pressure of CO 2 in the flue gas from power plants) of 7.6cm 3 (STP) / g or more It was found that the amount of CO 2 adsorbed was sufficiently high in the high temperature range.

ここで、図3に示す結果から、実施例3で得られた有機シリカ系多孔体は、COの圧力(分圧)が15kPaである排ガス中のCOを吸着させる場合を仮定すると、0℃では吸着量が3cm(STP)/g、40℃では吸着量が4.4cm(STP)/g、60℃では吸着量が7.6cm(STP)/g、80℃では吸着量が8.9cm(STP)/g、100℃では吸着量が7.6cm(STP)/gとなることが分かった。このような結果から、実施例3で得られた有機シリカ系多孔体は、例えば、発電所からの排ガス(一般にCOの含有割合が15〜16容量%程度であり、排ガス温度が50〜75℃程度でありかつ圧力が100kPa(1Bar)程度である)中のCOの吸着に特に有効であることが分かった。 Here, from the results shown in FIG. 3, the resulting organic silica-based porous body in Example 3, the pressure of CO 2 (partial pressure) is assumed when adsorbing CO 2 in the flue gas is 15 kPa, 0 ℃, adsorption amount 3cm 3 (STP) / g, 40 ℃ the amount of adsorption 4.4cm 3 (STP) / g, 60 adsorption at ° C. is 7.6cm 3 (STP) / g, at 80 ° C. adsorption Was 8.9 cm 3 (STP) / g, and at 100 ° C., the adsorption amount was 7.6 cm 3 (STP) / g. From these results, the organosilica-based porous material obtained in Example 3 is, for example, exhaust gas from a power plant (generally, the content ratio of CO 2 is about 15 to 16% by volume, and the exhaust gas temperature is 50 to 75%. It has been found to be particularly effective for adsorption of CO 2 in the order of 100 ° C. and pressure of about 100 kPa (1 Bar).

(実施例4)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン7.9g(0.0519モル)とアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン7.7g(0.0346モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Example 4)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 7.9 g (0.0519 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material consisting of 7.7 g (0.0346 mol) of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(実施例4)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(実施例4)は、比表面積が15.9m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.3nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(実施例4)は、有機成分の質量比は0.268(26.8質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.117/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(実施例4)は、アミノエチルアミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica porous body thus obtained (Example 4), the specific surface area of the organic silica porous body, the average pore diameter of the sample (average pore diameter), and the mass ratio of the organic components in the porous body And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organosilica porous body (Example 4) has a specific surface area of 15.9 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous body at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (fired product) was 2.3 nm. The organic silica based porous material (Example 4) has an organic component mass ratio of 0.268 (26.8% by mass), and an organic component ratio per average pore size (organic component per average pore size). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.117 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Example 4) has a structure in which an aminoethylaminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). It was confirmed that there was.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(実施例4)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、60℃、80℃、100℃、120℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図4に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
For each test, 100 mg of the organic silica-based porous material (Example 4) was used, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrac Bell was used as a measuring device, at 60 ° C., 80 ° C., 100 ° C., 120 The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C. The obtained results are shown in FIG.

図4に示す結果からも明らかなように、実施例4で得られた有機シリカ系多孔体は、高温の温度域(60℃、80℃、100℃、120℃の温度域)において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が9.3cm(STP)/g以上となっており、高温の温度域(より好ましくは60〜100℃の温度域)でCOの吸着量が十分に高いものとなることが分かった。 As apparent from the results shown in FIG. 4, the organic silica-based porous material obtained in Example 4 is CO 2 in a high temperature range (60 ° C., 80 ° C., 100 ° C., 120 ° C. temperature range). If the pressure of the (partial pressure) is 15kPa become adsorption amount of CO 2 (assuming an approximate partial pressure of CO 2 in the flue gas from power plants) of 9.3 cm 3 (STP) / g or more Thus, it has been found that the adsorption amount of CO 2 is sufficiently high in a high temperature range (more preferably, a temperature range of 60 to 100 ° C.).

ここで、図4に示す結果から、実施例4で得られた有機シリカ系多孔体は、COの圧力(分圧)が15kPaである排ガス中のCOを吸着させる場合を仮定すると、60℃では吸着量が12.3cm(STP)/g、80℃では吸着量が14cm(STP)/g、100℃では吸着量が13.7cm(STP)/g、120℃では吸着量が9.3cm(STP)/gとなることが分かった。このような結果から、実施例4で得られた有機シリカ系多孔体は、例えば、発電所からの排ガス(一般にCOの含有割合が15〜16容量%程度であり、排ガス温度が50〜75℃程度でありかつ圧力が100kPa(1Bar)程度である)中のCOの吸着に特に有効であることが分かった。 Here, from the results shown in FIG. 4, the resulting organic silica-based porous body in Example 4, the pressure of CO 2 (partial pressure) is assumed when adsorbing CO 2 in the flue gas is 15 kPa, 60 The adsorption amount is 12.3 cm 3 (STP) / g at 80 ° C., the adsorption amount is 14 cm 3 (STP) / g at 80 ° C., the adsorption amount is 13.7 cm 3 (STP) / g at 100 ° C., and the adsorption amount at 120 ° C. Was found to be 9.3 cm 3 (STP) / g. From such results, the organic silica-based porous material obtained in Example 4 is, for example, exhaust gas from a power plant (generally, the content ratio of CO 2 is about 15 to 16% by volume, and the exhaust gas temperature is 50 to 75%. It has been found to be particularly effective for adsorption of CO 2 in the order of 100 ° C. and pressure of about 100 kPa (1 Bar).

(実施例5)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノエチルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン6.9g(0.026モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Example 5)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material consisting of 6.9 g (0.026 mol) of aminoethylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(実施例5)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(実施例5)は、比表面積が22.8m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.5nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(実施例5)は、有機成分の質量比は0.283(28.3質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.113/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(実施例5)は、アミノエチルアミノエチルアミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica porous material thus obtained (Example 5), the specific surface area of the organic silica porous material, the average pore diameter of the sample (average pore diameter), and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organosilica-based porous material (Example 5) has a specific surface area of 22.8 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous material is heated at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (baked product) was 2.5 nm. The organic silica based porous material (Example 5) has a mass ratio of organic components of 0.283 (28.3 mass%), and an organic component ratio per average pore size (organic components per average pore size). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.113 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Example 5) has a structure in which aminoethylaminoethylaminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). It was confirmed to be a thing.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(実施例5)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、60℃、80℃、100℃、120℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図5に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
For each test, 100 mg of the organosilica-based porous material (Example 5) was used, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, at 60 ° C, 80 ° C, 100 ° C, 120 ° C. The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C. The obtained results are shown in FIG.

図5に示す結果からも明らかなように、実施例5で得られた有機シリカ系多孔体は、高温の温度域(60℃、80℃、100℃、120℃の温度域)において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が6.8cm(STP)/g以上となっており、高温の温度域(より好ましくは60〜100℃の温度域)でCOの吸着量が十分に高いものとなることが分かった。 As is clear from the results shown in FIG. 5, the organic silica-based porous material obtained in Example 5 is CO 2 in a high temperature range (60 ° C., 80 ° C., 100 ° C., 120 ° C. temperature range). When the pressure (partial pressure) of CO 2 is 15 kPa (assuming an approximate partial pressure of CO 2 in the exhaust gas from the power plant), the amount of adsorption of CO 2 becomes 6.8 cm 3 (STP) / g or more. Thus, it has been found that the adsorption amount of CO 2 is sufficiently high in a high temperature range (more preferably, a temperature range of 60 to 100 ° C.).

ここで、図5に示す結果から、実施例5で得られた有機シリカ系多孔体は、COの圧力(分圧)が15kPaである排ガス中のCOを吸着させる場合を仮定すると、60℃では吸着量が8.2cm(STP)/g、80℃では吸着量が9.8cm(STP)/g、100℃では吸着量が9.7cm(STP)/g、120℃では吸着量が6.8cm(STP)/gとなることが分かった。このような結果から、実施例5で得られた有機シリカ系多孔体は、例えば、発電所からの排ガス(一般にCOの含有割合が15〜16容量%程度であり、排ガス温度が50〜75℃程度でありかつ圧力が100kPa(1Bar)程度である)中のCOの吸着に特に有効であることが分かった。 Here, from the results shown in FIG. 5, the resulting organic silica-based porous body in Example 5, the pressure of CO 2 (partial pressure) is assumed when adsorbing CO 2 in the flue gas is 15 kPa, 60 In adsorption amount at ° C. is 8.2cm 3 (STP) / g, at 80 ° C. adsorption amount 9.8cm 3 (STP) / g, at 100 ° C. adsorption amount 9.7cm 3 (STP) / g, 120 ℃ It was found that the amount of adsorption was 6.8 cm 3 (STP) / g. From these results, the organic silica porous material obtained in Example 5 is, for example, exhaust gas from a power plant (generally, the content ratio of CO 2 is about 15 to 16% by volume, and the exhaust gas temperature is 50 to 75%. It has been found to be particularly effective for adsorption of CO 2 in the order of 100 ° C. and pressure of about 100 kPa (1 Bar).

(比較例1)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン11.9g(0.0782モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン1.6g(0.0089モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Comparative Example 1)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 11.9 g (0.0782 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material composed of 1.6 g (0.0089 mol) of aminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(比較例1)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(比較例1)は、比表面積が850m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.0nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(比較例1)は、有機成分の質量比は0.108(10.8質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.054/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(比較例1)は、アミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica porous material thus obtained (Comparative Example 1), the specific surface area of the organic silica porous material, the average pore diameter of the sample (average pore diameter), and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organosilica porous body (Comparative Example 1) has a specific surface area of 850 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous body is heated at 550 ° C. for 6 hours). Sample (baked product)) had an average pore diameter (average pore diameter) of 2.0 nm. The organic silica-based porous body (Comparative Example 1) has an organic component mass ratio of 0.108 (10.8 mass%), and an organic component ratio per average pore diameter (organic component per average pore diameter). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.054 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Comparative Example 1) has a structure in which an aminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). Was confirmed.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(比較例1)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、40℃、60℃、80℃、100℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図6に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organic silica-based porous material (Comparative Example 1) was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, and 0 ° C, 40 ° C, 60 ° C, 80 ° C. The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C and 100 ° C. The obtained result is shown in FIG.

図6に示す結果からも明らかなように、比較例1で得られた有機シリカ系多孔体は、より低温になるほどCOの吸着量が増加していた。なお、比較例1で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の温度域において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が3cm(STP)/g以下(温度が60℃以上の場合)となっており、60℃以上の高温の温度域ではCOの吸着量は十分なものではなかった。 As is apparent from the results shown in FIG. 6, the organic silica porous material obtained in Comparative Example 1 had an increased amount of CO 2 adsorbed at lower temperatures. The organosilica-based porous material obtained in Comparative Example 1 has a CO 2 pressure (partial pressure) of 15 kPa in the temperature range of 60 ° C. or higher (an approximate fraction of CO 2 in the exhaust gas from the power plant). (When pressure is assumed), the adsorption amount of CO 2 is 3 cm 3 (STP) / g or less (when the temperature is 60 ° C. or more), and in the high temperature range of 60 ° C. or more, the adsorption amount of CO 2 is It was not enough.

(比較例2)
テトラメトキシシラン9.2g(0.0604モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン4.7g(0.0262モル)とからなるシラン原料を用いる代わりに、テトラメトキシシラン6.6g(0.0434モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン7.7g(0.0429モル)とからなるシラン原料を用いた以外は実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Comparative Example 2)
Instead of using a silane raw material consisting of 9.2 g (0.0604 mol) of tetramethoxysilane and 4.7 g (0.0262 mol) of aminopropyltrimethoxysilane, 6.6 g (0.0434 mol) of tetramethoxysilane and An organic silica-based porous material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane raw material consisting of 7.7 g (0.0429 mol) of aminopropyltrimethoxysilane was used.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(比較例2)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(比較例2)は、比表面積が42.5m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.06nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(比較例2)は有機成分の質量比は0.202(20.2質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.098/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(比較例2)は、アミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 With respect to the organic silica-based porous material thus obtained (Comparative Example 2), the specific surface area of the organic silica-based porous material, the average pore diameter (average pore diameter) of the sample, and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organosilica-based porous body (Comparative Example 2) has a specific surface area of 42.5 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous body at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (fired product) was 2.06 nm. The organic silica based porous material (Comparative Example 2) has an organic component mass ratio of 0.202 (20.2 mass%), and the organic component ratio per average pore diameter (the mass of the organic component per pore diameter). Ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.098 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Comparative Example 2) has a structure in which an aminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). Was confirmed.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(比較例2)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、40℃、60℃、80℃、100℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図7に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organosilica-based porous material (Comparative Example 2) was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, and 0 ° C., 40 ° C., 60 ° C., 80 The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C and 100 ° C. The obtained results are shown in FIG.

図7に示す結果からも明らかなように比較例2で得られた有機シリカ系多孔体は、り低温になるほどCOの吸着量が増加していた。なお、比較例2で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の温度域において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合(発電所からの排ガスにおけるCOのおおよその分圧を想定した場合)のCOの吸着量が0.45cm(STP)/g以下(温度が60℃以上の場合)となっており、60℃以上の高温の温度域ではCOの吸着量は十分なものではなかった。 As is clear from the results shown in FIG. 7, the organic silica porous material obtained in Comparative Example 2 had an increased amount of CO 2 adsorbed as the temperature decreased. Note that the organic silica porous material obtained in Comparative Example 2 has a CO 2 pressure (partial pressure) of 15 kPa in the temperature range of 60 ° C. or higher (an approximate fraction of CO 2 in the exhaust gas from the power plant). (When pressure is assumed), the adsorption amount of CO 2 is 0.45 cm 3 (STP) / g or less (when the temperature is 60 ° C. or more), and in the high temperature range of 60 ° C. or more, the adsorption of CO 2 The amount was not enough.

(比較例3)
混合液を得る工程をデシルトリメチルアンモニウムクロリド(界面活性剤)1.54g(0.00653モル)と、1規定の水酸化ナトリウム溶液2.28mLとを、水297.7g及びメタノール100gからなる混合溶液中に添加して混合液を得る工程に変更することにより、用いる混合液の種類を変更するとともに、
シラン原料をテトラメトキシシラン11.9g(0.0782モル)とアミノプロピルトリメトキシシラン1.6g(0.0089モル)とからなるものに変更することにより、用いるシラン原料の種類を変更した以外は、実施例1と同様にして有機シリカ系多孔体を得た。
(Comparative Example 3)
The step of obtaining a mixed solution is a mixed solution of 1.54 g (0.00653 mol) of decyltrimethylammonium chloride (surfactant), 2.28 mL of 1N sodium hydroxide solution, 297.7 g of water and 100 g of methanol. By changing to the step of adding to the step to obtain a mixed solution, the type of the mixed solution to be used is changed,
Except for changing the type of silane raw material to be used by changing the silane raw material to one consisting of 11.9 g (0.0782 mol) of tetramethoxysilane and 1.6 g (0.0089 mol) of aminopropyltrimethoxysilane. In the same manner as in Example 1, an organic silica porous material was obtained.

このようにして得られた有機シリカ系多孔体(比較例3)に関して、有機シリカ系多孔体の比表面積、前記試料の平均細孔径(平均細孔直径)、多孔体中の有機成分の質量比、及び、Si−NMRチャートを、実施例1で採用した測定方法と同様の方法を採用して測定した。このような測定の結果、前記有機シリカ系多孔体(比較例3)は、比表面積が17.1m/gであり、また、計算により求められた前記試料(多孔体を550℃で6時間加熱処理した試料(焼成品))の平均細孔径(平均細孔直径)が2.46nmであった。また、前記有機シリカ系多孔体(比較例3)は、有機成分の質量比は0.124(12.4質量%)であり、平均細孔径あたりの有機成分率(平均細孔径あたりの有機成分の質量比:[有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])の値は0.05/nmであることが確認された。さらに、測定されたSi−NMRスペクトルのグラフから、前記有機シリカ系多孔体(比較例3)は、アミノプロピル基(塩基性官能基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものであることが確認された。 Regarding the organic silica-based porous material thus obtained (Comparative Example 3), the specific surface area of the organic silica-based porous material, the average pore diameter (average pore diameter) of the sample, and the mass ratio of the organic components in the porous material And the Si-NMR chart was measured by adopting the same method as the measurement method employed in Example 1. As a result of such measurement, the organic silica-based porous material (Comparative Example 3) has a specific surface area of 17.1 m 2 / g, and the sample obtained by calculation (the porous material is heated at 550 ° C. for 6 hours). The average pore diameter (average pore diameter) of the heat-treated sample (baked product) was 2.46 nm. The organic silica based porous material (Comparative Example 3) has an organic component mass ratio of 0.124 (12.4 mass%), and an organic component ratio per average pore diameter (organic component per average pore diameter). Mass ratio: [mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was confirmed to be 0.05 / nm. Furthermore, from the graph of the measured Si-NMR spectrum, the organosilica porous body (Comparative Example 3) has a structure in which an aminopropyl group (basic functional group) is bonded to silicon (Si). Was confirmed.

〈CO吸着等温線の測定〉
試験ごとに前記有機シリカ系多孔体(比較例3)を100mg用い、測定装置としてマイクロトラック・ベル製BELSORP−MAX−12−N−T−HLを用い、0℃、60℃、80℃、100℃の各温度において、CO吸着等温線をそれぞれ測定した。得られた結果を図8に示す。
<Measurement of CO 2 adsorption isotherm>
100 mg of the organosilica-based porous material (Comparative Example 3) was used for each test, and BELSORP-MAX-12-N-T-HL manufactured by Microtrack Bell was used as a measuring device, and 0 ° C., 60 ° C., 80 ° C., 100 The CO 2 adsorption isotherm was measured at each temperature of ° C. The obtained result is shown in FIG.

図8に示す結果からも明らかなように比較例3で得られた有機シリカ系多孔体は、より低温になるほどCOの吸着量が増加していた。なお、比較例3で得られた有機シリカ系多孔体は、60℃以上の温度域において、COの圧力(分圧)が15kPaである場合のCOの吸着量が3.48cm(STP)/g以下となっており、60℃以上の温度域ではCOの吸着量は十分なものではなかった。 As is clear from the results shown in FIG. 8, the organic silica-based porous material obtained in Comparative Example 3 had an increased amount of CO 2 adsorbed at lower temperatures. Incidentally, the resulting organic silica porous material in Comparative Example 3, in a temperature range of not lower than 60 ° C., the amount of adsorption of CO 2 when the pressure of CO 2 (partial pressure) is 15kPa is 3.48cm 3 (STP ) / G or less, and the CO 2 adsorption amount was not sufficient in the temperature range of 60 ° C. or higher.

[多孔体の特性の評価]
<実施例1〜5及び比較例1〜3で得られた多孔体の構造等について>
実施例1〜5で得られた有機シリカ系多孔体は、塩基性官能基(アミノプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基又はアミノエチルアミノエチルアミノプロピル基)がケイ素(Si)に結合した構造を有し、比表面積が30m/g以下であり、多孔体中の有機成分の質量比(有機成分率)を前記平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上となるものであることが確認された。
[Evaluation of properties of porous materials]
<About the structure of the porous body obtained in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3>
The organic silica based porous materials obtained in Examples 1 to 5 have a structure in which a basic functional group (aminopropyl group, aminoethylaminopropyl group or aminoethylaminoethylaminopropyl group) is bonded to silicon (Si). The specific surface area is 30 m 2 / g or less, and the value obtained by dividing the mass ratio (organic component ratio) of the organic components in the porous body by the average pore diameter ([mass ratio of organic components] / [ It was confirmed that the average pore diameter of the sample]) was 0.06 / nm or more.

一方、比較例1及び3で得られた多孔体は、塩基性官能基(アミノプロピル基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものの、多孔体中の有機成分の質量比(有機成分率)を前記平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm未満の値となっていた。また、比較例2で得られた多孔体は、塩基性官能基(アミノプロピル基)がケイ素(Si)に結合した構造を有するものの、比表面積の値が30m/gを超える値となっていることが確認された。 On the other hand, although the porous bodies obtained in Comparative Examples 1 and 3 have a structure in which a basic functional group (aminopropyl group) is bonded to silicon (Si), the mass ratio of organic components in the porous body (organic component ratio) ) Divided by the average pore diameter ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) was less than 0.06 / nm. Moreover, although the porous body obtained in Comparative Example 2 has a structure in which a basic functional group (aminopropyl group) is bonded to silicon (Si), the value of the specific surface area exceeds 30 m 2 / g. It was confirmed that

<実施例1〜5及び比較例1〜3で得られた多孔体のCOの吸着特性について>
発電所からの排ガスや、自動車からの排ガス、更には工場からの排ガス等は、COの分圧が一般に10〜20kPa程度の範囲にあることから、図1〜5に基づいて、実施例1〜5で得られた多孔体について、COの圧力が10〜20kPaの領域における各多孔体のCOの吸着量を確認したところ、60℃の温度条件においてCOの吸着量がいずれも7.3cm(STP)/g以上(実施例3で得られた多孔体の10kPaの条件における値が最低値)となっており、80℃の温度条件においてCOの吸着量がいずれも8.3cm(STP)/g以上(実施例3で得られた多孔体の10kPaの条件における値が最低値)となっていることが確認された。これに対して、図6〜8に基づいて、比較例1〜3で得られた多孔体について、COの圧力が10〜20kPaの領域における各多孔体のCOの吸着量を確認したところ、60℃の温度条件においてCOの吸着量がいずれも3.3cm(STP)/g以下の値(比較例1で得られた多孔体の20kPaの条件における値が最高値)となっており、80℃の温度条件においてCOの吸着量がいずれも2.2cm(STP)/g以下の値(比較例1で得られた多孔体の20kPaの条件における値が最高値)となっていることが確認された。
<Adsorption properties of CO 2 obtained porous body in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3>
The exhaust gas from the power plant, the exhaust gas from the automobile, and further the exhaust gas from the factory, etc., in which the partial pressure of CO 2 is generally in the range of about 10 to 20 kPa. the obtained porous body by 5, where the pressure of CO 2 was confirmed adsorption amount of CO 2 in each porous body in the region of 10 to 20 kPa, both the adsorption of CO 2 at a temperature of 60 ° C. 7 .3 cm 3 (STP) / g or more (the value of the porous body obtained in Example 3 under the condition of 10 kPa is the lowest value), and the CO 2 adsorption amount is 8. It was confirmed that the value was 3 cm 3 (STP) / g or more (the value obtained under the condition of 10 kPa of the porous body obtained in Example 3 was the lowest value). On the other hand, with respect to the porous bodies obtained in Comparative Examples 1 to 3, based on FIGS. 6 to 8, the amount of CO 2 adsorption of each porous body in the region where the CO 2 pressure is 10 to 20 kPa was confirmed. The adsorption amount of CO 2 at a temperature condition of 60 ° C. is a value of 3.3 cm 3 (STP) / g or less (the value of the porous body obtained in Comparative Example 1 under the 20 kPa condition is the highest value). In the temperature condition of 80 ° C., the amount of CO 2 adsorbed becomes a value of 2.2 cm 3 (STP) / g or less (the value obtained under the condition of 20 kPa of the porous body obtained in Comparative Example 1 is the highest value). It was confirmed that

このように、図1〜8に示すグラフから、実施例1〜5で得られた有機シリカ系多孔体からなる本発明のCO吸着材はいずれも、少なくともCOの圧力が10〜20kPaの領域において、同じ温度条件で比較すると、比較例1〜3で得られた多孔体からなる吸着材よりも、60℃以上の比較的高温の温度域(より好ましくは60〜100℃、更に好ましくは60〜80℃)において、COをより高度な水準で吸着することが可能であることが明らかである。このような結果から、本発明のCO吸着材(実施例1〜5)は、60℃以上の高温の温度域(好ましくは60〜100℃、更に好ましくは60〜80℃)においてCOを十分に吸着することが可能なものであることが分かる。 Thus, from the graphs shown in FIGS. 1 to 8, any of the CO 2 adsorbents of the present invention comprising the organic silica-based porous material obtained in Examples 1 to 5 has a CO 2 pressure of 10 to 20 kPa. In the region, when compared under the same temperature conditions, a relatively high temperature range of 60 ° C. or higher (more preferably 60 to 100 ° C., and more preferably) than the adsorbent made of the porous body obtained in Comparative Examples 1 to 3. It is clear that CO 2 can be adsorbed at a higher level at 60-80 ° C.). From such a result, CO 2 adsorbent of the present invention (Examples 1 to 5) is, 60 ° C. or more hot temperature range (preferably 60 to 100 [° C., more preferably 60-80 ° C.) of CO 2 in It turns out that it can fully adsorb | suck.

以上説明したように、本発明によれば、比較的高温の温度域においてCOを十分に吸着することが可能なCO吸着材を提供することが可能となる。したがって、本発明のCO吸着材は、例えば、発電所からの排ガスや自動車の排ガス等の比較的高温の排ガスから二酸化炭素(CO)を吸着除去するための材料等として特に有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a CO 2 adsorbent capable of sufficiently adsorbing CO 2 in a relatively high temperature range. Therefore, the CO 2 adsorbent of the present invention is particularly useful as a material for adsorbing and removing carbon dioxide (CO 2 ) from a relatively high temperature exhaust gas such as exhaust gas from a power plant or automobile exhaust gas.

Claims (3)

有機シリカ系多孔体からなるCO吸着材であって、
前記有機シリカ系多孔体が、
該多孔体の骨格中のケイ素に塩基性官能基が結合した下記一般式(1):
X−Si (1)
[式(1)中、Xは式:R−NH−(CH−(式中のRは水素原子、アミノアルキル基及びアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかを示し、nは1〜6の整数を示す。)で表される塩基性官能基を示す。]
で表される構造を有するものであり、
該多孔体の窒素吸着等温線に基づいて求められる比表面積が1〜30m/gのものであり、
該多孔体中の有機成分の質量比を、該多孔体を550℃で6時間加熱処理して得られる試料の窒素吸着等温線に基づいて求められる該試料の平均細孔径で除することにより求められる値([有機成分の質量比]/[試料の平均細孔径])が0.06/nm以上のものであること、
を特徴とするCO吸着材。
A CO 2 adsorbent comprising an organic silica-based porous body,
The organosilica-based porous body is
The following general formula (1) in which a basic functional group is bonded to silicon in the skeleton of the porous body:
X-Si (1)
[In the formula (1), X represents the formula: R 1 —NH— (CH 2 ) n — (wherein R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group, and an aminoalkylaminoalkyl group. And n represents an integer of 1 to 6.) represents a basic functional group. ]
Having a structure represented by
The specific surface area determined based on the nitrogen adsorption isotherm of the porous body is 1 to 30 m 2 / g,
The mass ratio of the organic component in the porous body is obtained by dividing by the average pore diameter of the sample obtained based on the nitrogen adsorption isotherm of the sample obtained by heating the porous body at 550 ° C. for 6 hours. The obtained value ([mass ratio of organic components] / [average pore diameter of sample]) is 0.06 / nm or more,
CO 2 adsorbent characterized by this.
前記Rが水素原子、炭素数が1〜5のアミノアルキル基、及び、アミノアルキル部分の炭素数がそれぞれ1〜5であるアミノアルキルアミノアルキル基からなる群から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のCO吸着材。 R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aminoalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an aminoalkylaminoalkyl group having 1 to 5 carbon atoms in each aminoalkyl moiety. The CO 2 adsorbent according to claim 1, wherein: 上記一般式(1)中のXがアミノプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、及び、アミノエチルアミノエチルアミノプロピル基からなる群から選択されるいずれかの塩基性官能基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のCO吸着材。
X in the general formula (1) is any basic functional group selected from the group consisting of an aminopropyl group, an aminoethylaminopropyl group, and an aminoethylaminoethylaminopropyl group. The CO 2 adsorbent according to claim 1 or 2.
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