JP2020189765A - Titanosilicate and production method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a method for producing titanosilicate by which the titanosilicate can be produced more efficiently than when aluminosilicate MCM-68 is used as a basic skeleton.SOLUTION: A method for producing titanosilicate by replacing a portion of aluminum in a skeleton of aluminosilicate with titanium comprises, in order, the steps of: preparing a mixture of a first silica source, an alkali source, water and a structure-defining agent while stirring; heating the mixture while stirring; cooling the mixture; adding a second silica source and an alumina source to the mixture and re-preparing the mixture while stirring; heating the mixture; washing and filtering the mixture followed by drying; heating an obtained organic composite to remove an enclosed organic substance to obtain aluminosilicate YNU-5; baking the YNU-5; treating the YNU-5 with an acid; and heating the YNU-5 together with titanium chloride or titanium alkoxide in a gas phase.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、アルミノシリケートYNU−5の骨格内のアルミニウムの一部を、チタンに置き換えてなるチタノシリケートと、その製造方法に関する。 The present invention relates to titanosilicate obtained by replacing a part of aluminum in the skeleton of aluminosilicate YNU-5 with titanium, and a method for producing the same.

アルミノシリケートMCM−68は、Mobil社により最初に合成された比較的新しいゼオライトである(特許文献1)。このゼオライトは、大細孔(12員環細孔)や中細孔(10員環細孔)が三次元的に交わった構造を有している。このタイプのゼオライトは、一般に広い表面積と大きな内部空間を有するので、石油精製や石油化学プロセスにおける触媒として、また、比較的嵩高い有機分子を基質とする触媒として、有用とされている。 Aluminosilicate MCM-68 is a relatively new zeolite first synthesized by Mobil (Patent Document 1). This zeolite has a structure in which large pores (12-membered ring pores) and medium pores (10-membered ring pores) are three-dimensionally intersected. Since this type of zeolite generally has a large surface area and a large internal space, it is considered to be useful as a catalyst in petroleum refining and petroleum chemical processes, and as a catalyst using a relatively bulky organic molecule as a substrate.

MCM−68は、Si/Al比が9〜12であることから、Al含有量、つまり活性点が比較的多く、さらに安定であるため、酸触媒として検討されている。また、MCM−68は、炭化水素の吸着能力が高く、それが関与する反応、例えば芳香族炭化水素のアルキル化やアルキル芳香族炭化水素のトランスアルキル化、異性化、不均化、脱アルキル化などにおいて高い活性を示す。そのため、MCM−68は、炭化水素転換反応用触媒の基盤材料として期待されている。 Since MCM-68 has a Si / Al ratio of 9 to 12, it has a relatively large Al content, that is, an active site, and is more stable, so that it is being studied as an acid catalyst. In addition, MCM-68 has a high ability to adsorb hydrocarbons, and reactions involving it, such as alkylation of aromatic hydrocarbons and transalkylation of alkyl aromatic hydrocarbons, isomerization, disproportionation, and dealkylation. It shows high activity in such cases. Therefore, MCM-68 is expected as a base material for a catalyst for a hydrocarbon conversion reaction.

一方、チタニウムシリカライト−1(TS−1)は、チタノシリケート系ゼオライトの代表であり、有機化合物の酸化反応等の触媒として、高い活性と選択率を示すことが知られている(特許文献2)。TS−1のような高い触媒活性を有するゼオライトを合成するための手法として、例えば、脱アルミニウムモルデナイトを高温のTiClの蒸気で処理することにより、ゼオライトにチタンを導入する技術が知られている(非特許文献1)。また、MCM−68を構成するアルミニウムをチタンに置き換えることにより、TS−1と同等またはそれ以上の触媒性能を有するチタノシリケートの製造方法も知られている(特許文献3)。 On the other hand, titanium silicalite-1 (TS-1) is a representative of titanium silicate-based zeolite, and is known to exhibit high activity and selectivity as a catalyst for oxidation reaction of organic compounds (Patent Documents). 2). As a method for synthesizing a zeolite having a high catalytic activity such as TS-1, for example, a technique for introducing titanium into a zeolite by treating dealuminum mordenite with a steam of high temperature TiCl 4 is known. (Non-Patent Document 1). Further, a method for producing titanosilicate having a catalytic performance equal to or higher than that of TS-1 by replacing the aluminum constituting MCM-68 with titanium is also known (Patent Document 3).

特表2002−535227号公報Special Table 2002-535227 特開2004−175801号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-175801 特許第4923248号公報Japanese Patent No. 4923248

J.Phys.Chem.1996,100,10316−10322J. Phys. Chem. 1996, 100, 10316-10322

しかしながら、特許文献3の製造方法において、チタノシリケートの原料であるMCM−68は、その合成にN,N,N’,N’-tetraethylbicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:5,6-dipyrrolidinium〔あるいはN,N,N’,N’−テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3:5,6−ジピロリジニウム〕(TEBOP2+)イオンを含む有機化合物を構造規定剤として用いる必要がある。TEBOP2+は複雑な構造を有しており、製造コストが高い材料であるため、これを用いたMCM−68の製造効率、ひいては、MCM−68を原料とするチタノシリケートの製造効率を上げることは難しい。 However, in the production method of Patent Document 3, MCM-68, which is a raw material of titanosilicate, is used for the synthesis of N, N, N', N'-tetraethylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3. : 5,6-dipyrrolidinium [or contains N, N, N', N'-tetraethylbicyclo [2.2.2] octo-7-en-2, 3: 5,6-dipyrrolidinium] (TEBOP 2+ ) ions It is necessary to use an organic compound as a structure defining agent. Since TEBOP 2+ has a complicated structure and is a material with a high manufacturing cost, it is necessary to improve the manufacturing efficiency of MCM-68 using this material, and by extension, the manufacturing efficiency of titanosilicate using MCM-68 as a raw material. Is difficult.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、アルミノシリケートMCM−68を基本骨格として用いる場合よりも、チタノシリケートを効率よく製造することを可能とする、チタノシリケートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing titanosilicate, which enables more efficient production of titanosilicate than when aluminosilicate MCM-68 is used as a basic skeleton. The purpose is to provide.

また、本発明は、当該製造方法を用いて得られるチタノシリケートであって、MCM−68を基本骨格として用いる場合と、同等の触媒性能を有するチタノシリケートを提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a titanosilicate obtained by using the production method, which has the same catalytic performance as that when MCM-68 is used as a basic skeleton.

YNU−5を基本骨格とするアルミノシリケートは、MCM−68を基本骨格とするものに比べて粒径が10倍程度大きくなる。一般的には、粒径が大きくなるほど、触媒としての活性率が低下すると考えられており、YNU−5を基本骨格としてチタノシリケートを製造することについては、阻害要因が存在していた。 The aluminosilicate having YNU-5 as a basic skeleton has a particle size about 10 times larger than that having MCM-68 as a basic skeleton. Generally, it is considered that the larger the particle size, the lower the activity rate as a catalyst, and there is an inhibitory factor in producing titanosilicate using YNU-5 as a basic skeleton.

そうした状況下において本発明者が鋭意検討を重ねた結果、YNU−5を用いることにより、MCM―68を用いた場合に匹敵するフェノール酸化活性、パラ選択性が得られることが見出された。 As a result of diligent studies by the present inventor under such circumstances, it was found that the use of YNU-5 provides phenolic oxidation activity and paraselectivity comparable to those of the use of MCM-68.

本発明は、以下の手段を提供する。
[1]アルミノシリケートの骨格内のアルミニウムの一部を、チタンに置き換えてなるチタノシリケートの製造方法であって、第一シリカ源、アルカリ源、水、および構造規定剤の混合物を、攪拌しながら調製する第一工程と、調製した前記混合物を、攪拌しながら加熱する第二工程と、加熱した前記混合物を冷却する第三工程と、冷却した前記混合物に、第二シリカ源およびアルミナ源を加えて攪拌しながら再調製する第四工程と、再調製した前記混合物を加熱する第五工程と、加熱した前記混合物を、洗浄およびろ過した上で乾燥させる第六工程と、前記第六工程を経て得た有機複合体を加熱し、包接されている有機物を取り除き、アルミノシリケートYNU−5を得る第七工程と、前記アルミノシリケートYNU−5を焼成する第八工程と、焼成した前記アルミノシリケートYNU−5を酸処理する第九工程と、酸処理した前記アルミノシリケートYNU−5を、気相の塩化チタンまたはチタンアルコキシドとともに加熱する第十工程と、を順に有することを特徴とするチタノシリケートの製造方法。
[2]前記第一シリカ源としてコロイダルシリカを用い、前記第二シリカ源および前記アルミナ源としてY型ゼオライトを用い、前記構造規定剤として、ジメチルジプロピルアンモニウムを用いることを特徴とする[1]に記載のチタノシリケートの製造方法。
[3]前記酸処理を、前記アルミノシリケートYNU−5に含まれるシリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)が、300以上となるように行うことを特徴とする[1]または[2]のいずれかに記載のチタノシリケートの製造方法。
[4]前記第九工程において、前記アルミノシリケートYNU−5を、硝酸(HNO)が60重量%以上含まれる水溶液に浸漬することを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一つに記載のチタノシリケートの製造方法。
[5]前記第九工程において、前記アルミノシリケートYNU−5を、100℃以上の温度で加熱することを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一つにチタノシリケートの製造方法。
[6]前記第一工程において、前記混合物にアルコールを添加することを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一つに記載のチタノシリケートの製造方法。
[7]前記第一シリカ源に対する前記水のモル比を、6以上8以下とすることを特徴とする請求項[1]〜[6]のいずれか一つに記載のチタノシリケートの製造方法。
[8]前記第十工程後に、さらに焼成を行うことを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一つに記載のチタノシリケートの製造方法。
[9]アルミノシリケートYNU−5の骨格内のアルミニウムの一部が、チタンに置き換えられてなり、粒径が1000nm以上2000nm以下であることを特徴とするチタノシリケート。
[10]アルミノシリケートYNU−5の骨格内に含まれるシリコンとチタンのモル比(Si/Ti)が、60以上であることを特徴とする[9]に記載のチタノシリケート。
The present invention provides the following means.
[1] A method for producing titanosilicate in which a part of aluminum in the aluminosilicate skeleton is replaced with titanium, in which a mixture of a primary silica source, an alkali source, water, and a structure defining agent is stirred. A second step of preparing the mixture while stirring, a second step of heating the prepared mixture with stirring, a third step of cooling the heated mixture, and adding a second silica source and an alumina source to the cooled mixture. In addition, the fourth step of re-preparing with stirring, the fifth step of heating the re-prepared mixture, the sixth step of washing, filtering and drying the heated mixture, and the sixth step are performed. The seventh step of heating the organic composite obtained through the process to remove the encapsulated organic matter to obtain the aluminosilicate YNU-5, the eighth step of firing the aluminosilicate YNU-5, and the fired aluminosilicate. A titanosilicate having, in order, a ninth step of acid-treating YNU-5 and a tenth step of heating the acid-treated aluminosilicate YNU-5 together with a gas phase titanium chloride or titanium alkoxide. Manufacturing method.
[2] Colloidal silica is used as the first silica source, Y-type zeolite is used as the second silica source and the alumina source, and dimethyldipropylammonium is used as the structure-determining agent [1]. The method for producing titanosilicate according to.
[3] The acid treatment of [1] or [2] is characterized in that the molar ratio (Si / Al) of silicon and aluminum contained in the aluminosilicate YNU-5 is 300 or more. The method for producing titanosilicate according to any one.
[4] In the ninth step, any one of [1] to [3], wherein the aluminosilicate YNU-5 is immersed in an aqueous solution containing 60% by weight or more of nitric acid (HNO 3 ). The method for producing titanosilicate according to.
[5] A method for producing titanosilicate according to any one of [1] to [4], wherein in the ninth step, the aluminosilicate YNU-5 is heated at a temperature of 100 ° C. or higher.
[6] The method for producing titanosilicate according to any one of [1] to [5], which comprises adding alcohol to the mixture in the first step.
[7] The method for producing titanosilicate according to any one of claims [1] to [6], wherein the molar ratio of the water to the first silica source is 6 or more and 8 or less. ..
[8] The method for producing titanosilicate according to any one of [1] to [7], which comprises further firing after the tenth step.
[9] Aluminosilicate A titanosilicate characterized in that a part of aluminum in the skeleton of YNU-5 is replaced with titanium and the particle size is 1000 nm or more and 2000 nm or less.
[10] The titanosilicate according to [9], wherein the molar ratio (Si / Ti) of silicon and titanium contained in the skeleton of the aluminosilicate YNU-5 is 60 or more.

本発明のチタノシリケートの製造方法では、アルミノシリケートYNU−5を基本骨格として用いる。YNU−5は、その合成における構造規定剤として、MCM−68を基本骨格とする場合に用いるTEBOPに比べて、よりシンプルな構造のものを用いることができる。したがって、本発明では、基本骨格のアルミノシリケートを容易に合成することができ、その分のチタノシリケートを製造する上での低コスト化、省エネルギー化が可能となる。 In the method for producing titanosilicate of the present invention, aluminosilicate YNU-5 is used as a basic skeleton. As the structure-determining agent in the synthesis of YNU-5, one having a simpler structure than TEBOP used when MCM-68 is used as a basic skeleton can be used. Therefore, in the present invention, the aluminosilicate of the basic skeleton can be easily synthesized, and the cost and energy saving in producing the titanosilicate by that amount can be reduced.

このように、本発明のチタノシリケートの製造方法によれば、MCM−68を基本骨格として用いる場合に比べて、チタノシリケートを効率よく製造することが可能となる。本発明のチタノシリケートの製造方法によって合成されるチタノシリケートは、粒径が1000nm以上2000nm以下であり、MCM−68を基本骨格として用いて得られたチタノシリケートより大きいが、これと同等の触媒性能を発揮することができる。 As described above, according to the method for producing titanosilicate of the present invention, it is possible to efficiently produce titanosilicate as compared with the case where MCM-68 is used as the basic skeleton. The titanosilicate synthesized by the method for producing titanosilicate of the present invention has a particle size of 1000 nm or more and 2000 nm or less, and is larger than or equivalent to the titanosilicate obtained by using MCM-68 as a basic skeleton. Can demonstrate the catalytic performance of.

アルミノシリケートYNU−5に対し、チタン処理を行う装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the apparatus which performs titanium treatment with respect to aluminosilicate YNU-5. 製造したチタノシリケートについて、X線回折による分析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the analysis by X-ray diffraction about the manufactured titanosilicate. 製造したチタノシリケートに対する、DR/UV−vis測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the DR / UV-vis measurement result with respect to the manufactured titanosilicate. (a)〜(d)チタノシリケートの製造過程におけるSEM像である。(A) to (d) SEM images in the manufacturing process of titanosilicate.

以下、本発明を適用した実施形態であるチタノシリケートとその製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, titanosilicate, which is an embodiment to which the present invention is applied, and a method for producing the same will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the featured parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratio of each component may not be the same as the actual one. Absent. Further, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.

[第一実施形態]
第一実施形態に係るチタノシリケートの製造方法は、アルミノシリケートYNU−5を構成するAlの一部をTiに同型置換して、チタノシリケート[Ti]−YNU−5を調製するものである。各製造工程の処理について、以下に説明する。
[First Embodiment]
The method for producing titanosilicate according to the first embodiment is to prepare titanosilicate [Ti] -YNU-5 by substituting a part of Al constituting the aluminosilicate YNU-5 with Ti in the same type. .. The processing of each manufacturing process will be described below.

<第一工程(第一調製工程)>
まず、アルミノシリケートYNU−5の原料として、第一シリカ源、アルカリ源、水、および構造規定剤を容器に入れて攪拌しながら、それらの混合物(ゲル)を調製する。アルミノシリケートYNU−5の原料として、さらにエタノール、メタノール、イソプロピルアルコール等のアルコールを添加してもよい。この場合には、粒子径を制御することができる等の効果が得られる。
<First step (first preparation step)>
First, as a raw material for aluminosilicate YNU-5, a first silica source, an alkali source, water, and a structure-defining agent are placed in a container and stirred to prepare a mixture (gel) thereof. Alcohols such as ethanol, methanol and isopropyl alcohol may be further added as a raw material for the aluminosilicate YNU-5. In this case, an effect such as being able to control the particle size can be obtained.

第一シリカ源としては、例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲルなどのうち、1種又は2種以上等が挙げられる。本実施形態においては、コロイダルシリカ((SiOLudox、LUDOX(登録商標))を用いることが好ましい。 Examples of the first silica source include one or more of colloidal silica, amorphous silica, sodium silicate, tetraethyl orthosilicate, and aluminosilicate gel. In this embodiment, it is preferable to use colloidal silica ((SiO 2 ) Ludox , LUDOX (registered trademark)).

アルカリ源としては、特に限定は無いが、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)などのうち、1種、または2種以上を用いるのが好ましく、この中でも水酸化ナトリウム(NaOH)および水酸化カリウム(KOH)を用いるのがより好ましい。 The alkali source is not particularly limited, but for example, one or two of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), and the like. It is preferable to use the above, and among them, sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH) are more preferable.

構造規定剤としては、例えば、ジメチルジプロピルアンモニウム塩(化合物)が好ましく、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド(MePrNOH)がより好ましい。Me、Prは、それぞれメチル基(CH)、プロピル基(CHCHCH)を示している。MePrNOHの製造方法については、製造例として後述する。 As the structure defining agent, for example, a dimethyldipropylammonium salt (compound) is preferable, and dimethyldipropylammonium hydroxide (Me 2 Pr 2 NOW) is more preferable. Me and Pr represent a methyl group (CH 3 ) and a propyl group (CH 3 CH 2 CH 2 ), respectively. The method for producing Me 2 Pr 2 NOH will be described later as a production example.

混合物中の全ての第一シリカ源に対する水の含有比率(モル比)は、6以上8以下とすることが好ましい。水の含有比率をこのように低くすることにより、有機物濃度が高く、細孔容積が大きいゼオライトが得られることになる。 The water content ratio (molar ratio) to all the primary silica sources in the mixture is preferably 6 or more and 8 or less. By lowering the water content ratio in this way, a zeolite having a high organic matter concentration and a large pore volume can be obtained.

<第二工程(第一加熱工程)>
次に、第一工程で調製した混合物を、攪拌しながら加熱する。具体的には、60℃以上に加熱されたホットプレート上で混合物を攪拌しながら、混合物を所定の量まで濃縮するために水を一部蒸発させる。
<Second step (first heating step)>
Next, the mixture prepared in the first step is heated with stirring. Specifically, while stirring the mixture on a hot plate heated to 60 ° C. or higher, a part of water is evaporated in order to concentrate the mixture to a predetermined amount.

<第三工程(冷却工程)>
次に、第一加熱工程で加熱した混合物を、室温程度まで冷却する。なお、第二工程と第三工程とは、セットで省略することも可能である。
<Third process (cooling process)>
Next, the mixture heated in the first heating step is cooled to about room temperature. The second step and the third step can be omitted as a set.

<第四工程(第二調製工程)>
次に、第三工程で冷却した混合物を、必要に応じて、第二シリカ源およびアルミナ源を加えて再調製する。第二シリカ源およびアルミナ源としては、Y型ゼオライト(SiOFAU、(AlOFAU)を用いる。Y型ゼオライト中のシリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)は、通常、2.5以上50以下であるが、3以上20以下が好ましく、3.5以上10以下がより好ましく、4以上6以下がさらに好ましく、約5.3が最も好ましい。アルミナ源としては、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミノシリケートゲル、金属アルミニウム等のうち、1種又は2種以上を用いることもできる。
<Fourth step (second preparation step)>
The mixture cooled in the third step is then reprepared by adding a second silica source and an alumina source, if necessary. As the second silica source and the alumina source, Y-type zeolite (SiO 2 ) FAU , (AlO 3 ) FAU ) is used. The molar ratio (Si / Al) of silicon to aluminum in the Y-type zeolite is usually 2.5 or more and 50 or less, preferably 3 or more and 20 or less, more preferably 3.5 or more and 10 or less, and 4 or more and 6 or less. The following is more preferable, and about 5.3 is the most preferable. As the alumina source, for example, one or more of aluminum sulfate, sodium aluminate, aluminum hydroxide, aluminum chloride, aluminosilicate gel, metallic aluminum and the like can be used.

なお、再調製した混合物中において、全シリカ源((SiOLudox、(SiO)FAU)に対する(SiOLudoxの含有比率(mol%)は、通常、30から90%であり、50から80%であれば好ましく、より好ましくは60から75%であればより好ましく、74%程度であれば最も好ましい。また、同じ混合物中の全シリカ源に対するアルカリ源(NaOH等)の含有比率(mol%)は、通常、0.05〜0.6%であり、好ましくは0.1〜0.5%、より好ましくは0.2〜0.4%である。NaOHとKOHを両方用いる場合は、NaOH、KOHの含有比率は、いずれも0.15%程度とすることが好ましい。また、同じ混合物中の全シリカ源に対する構造規定剤の含有比率は、通常、0.05〜0.5%、好ましくは0.1〜0.4%、さらに好ましくは、0.15〜0.3%であり、0.17%程度とすることが最も好ましい。また、同じ混合物中の全シリカ源に対する(SiOFAUの含有比率(モル比)は、通常、10〜70%であり、15〜50%であれば好ましく、20〜35%であればより好ましく、25%程度であれば最も好ましい。 In the reprepared mixture, the content ratio (mol%) of (SiO 2 ) Ludox to the total silica source ((SiO 2 ) Ludox , (SiO 2 ) FAU) is usually 30 to 90%, which is 50. From 80% is preferable, more preferably 60 to 75% is more preferable, and about 74% is most preferable. The content ratio (mol%) of the alkali source (NaOH or the like) to the total silica source in the same mixture is usually 0.05 to 0.6%, preferably 0.1 to 0.5%, and more. It is preferably 0.2 to 0.4%. When both NaOH and KOH are used, the content ratio of NaOH and KOH is preferably about 0.15%. The content ratio of the structure defining agent to the total silica source in the same mixture is usually 0.05 to 0.5%, preferably 0.1 to 0.4%, more preferably 0.15 to 0. It is 3%, most preferably about 0.17%. The content ratio (molar ratio) of (SiO 2 ) FAU to the total silica source in the same mixture is usually 10 to 70%, preferably 15 to 50%, more preferably 20 to 35%. It is preferable, and most preferably about 25%.

上述した組成になるように、(SiOLudox、NaOH、KOH、HOについては、上述した含有比率となるように、第一工程で混合する量を調整する。また、(SiOFAU、(AlOFAUについては、上述した含有比率となるように、第四工程で混合する量を調整するのが好ましい。 So that the above-mentioned composition, (SiO 2) Ludox, NaOH , KOH, for H 2 O is such that the content ratios mentioned above, to adjust the amount of mixing in the first step. Further, for (SiO 2 ) FAU and (AlO 3 ) FAU, it is preferable to adjust the amount of mixing in the fourth step so as to have the above-mentioned content ratio.

さらに、再調製した混合物中において、全シリカ源に対する水(HO)の含有比率(モル比)は、通常、4〜50であり、5〜30であれば好ましく、5.5〜12であればより好ましく、6〜8であればさらに好ましく、約7であれば最も好ましい。混合物中のHOの含有比率をこのように低くすることにより、有機物濃度が高く、細孔容積が大きいゼオライトが得られることになる。 Furthermore, in the mixture which was again prepared, the content ratio of water (H 2 O) to the total silica source (molar ratio) is usually 4-50, preferably if 5 to 30, with 5.5 to 12 Is more preferable, 6 to 8 is more preferable, and about 7 is most preferable. By of H 2 O content ratio in the mixture is such low, high concentration of organic substances, so that the zeolite pore volume is large is obtained.

<第五工程(第二加熱工程)>
第四工程で再調製した混合物(原料)を、通常、室温で攪拌した上で加熱する。ここでの加熱は、室温の混合物を、オートクレーブに収容した状態で、通常、100〜200℃、好ましくは、120〜190℃、より好ましくは、140〜180℃、さらに好ましくは、150〜170℃であり、約160℃が最も好ましい。オーブン中に通常、12時間から10日間程度、好ましくは1日から7日間程度、静置、あるいは撹拌状態で行う。
<Fifth process (second heating process)>
The mixture (raw material) reprepared in the fourth step is usually stirred at room temperature and then heated. The heating here is usually 100 to 200 ° C., preferably 120 to 190 ° C., more preferably 140 to 180 ° C., still more preferably 150 to 170 ° C., with the mixture at room temperature housed in an autoclave. The temperature is most preferably about 160 ° C. It is usually carried out in an oven for about 12 hours to 10 days, preferably about 1 to 7 days, in a standing or stirring state.

<第六工程(乾燥工程)>
次に、第2の加熱工程で加熱した混合物を、洗浄およびろ過した上で、さらに乾燥させる。ここでの乾燥の方法には、例えば、洗浄およびろ過した混合物を、約80℃のオーブン中に一晩静置して行う方法、天日で干して行う方法等がある。
<Sixth process (drying process)>
The mixture heated in the second heating step is then washed, filtered and further dried. Examples of the drying method here include a method in which the washed and filtered mixture is allowed to stand overnight in an oven at about 80 ° C., a method in which the mixture is dried in the sun, and the like.

以上の工程を経て、ゼオライトの結晶性固体を含有する有機複合体(粉末)を得る。 Through the above steps, an organic composite (powder) containing a crystalline solid of zeolite is obtained.

(第七工程(第三加熱工程))
乾燥工程を経て得た有機複合体に対して、さらに加熱(焼成)を行うことにより、包接されている有機物(構造規定剤として用いたMePrNOH)を除去することができる。ここでの加熱は、得られた結晶性固体を、マッフル炉に収容した状態で約550℃の加熱を行う。具体的には、約1.5℃/minで室温から550℃程度まで昇温し、この温度を約6時間保持し、最後に放冷する。
(7th step (3rd heating step))
By further heating (calcining) the organic composite obtained through the drying step, the included organic matter (Me 2 Pr 2 NOH used as a structure defining agent) can be removed. For heating here, the obtained crystalline solid is heated at about 550 ° C. in a state of being housed in a muffle furnace. Specifically, the temperature is raised from room temperature to about 550 ° C. at about 1.5 ° C./min, this temperature is maintained for about 6 hours, and finally allowed to cool.

第一工程から第七工程を経ることにより、アルミニウムを多く含有し、結晶化したゼオライト(アルミノシリケートYNU−5)を得ることができる。 By going through the first step to the seventh step, a crystallized zeolite (aluminosilicate YNU-5) containing a large amount of aluminum can be obtained.

アルミノシリケートYNU−5の構造は、X線回折(XRD)による分析結果から、一義的に特定することができる。後述する実施例おいて、アルミノシリケートYNU−5に対するX線回折の分析結果が得られており、当業者であれば、この分析結果に基づいて、アルミノシリケートYNU−5の実際の構造を推定することができる。 The structure of the aluminosilicate YNU-5 can be uniquely identified from the analysis results by X-ray diffraction (XRD). In the examples described later, the analysis result of X-ray diffraction with respect to the aluminosilicate YNU-5 has been obtained, and a person skilled in the art will estimate the actual structure of the aluminosilicate YNU-5 based on this analysis result. be able to.

すなわち、本実施形態に係るアルミノシリケートYNU−5は、粉末X線回折法による測定で、少なくとも、表1に示す格子面間隔d(d−spacing)(Å)が検出されるゼオライトである。より具体的には、アルミノシリケートYNU−5は、粉末X線回折法による測定で、少なくとも、表1に示す格子面間隔d(Å)および相対強度を含むX線回折パターンを有するゼオライトである。相対強度は、X線回折パターンに含まれるピークのうち最大のピークの強度を100とし、これに対する他のピークの強度の比率を示している。ここでは、格子面間隔d(Å)が3.43±0.10に対応するピークの強度が最大となっている。 That is, the aluminosilicate YNU-5 according to the present embodiment is a zeolite in which at least the lattice plane spacing d (d-spacing) (Å) shown in Table 1 is detected by the measurement by the powder X-ray diffraction method. More specifically, aluminosilicate YNU-5 is a zeolite having an X-ray diffraction pattern including at least the lattice spacing d (Å) and relative intensity shown in Table 1 as measured by powder X-ray diffraction. As for the relative intensity, the intensity of the maximum peak among the peaks included in the X-ray diffraction pattern is set to 100, and the ratio of the intensities of other peaks to this is shown. Here, the intensity of the peak corresponding to the lattice plane spacing d (Å) of 3.43 ± 0.10. Is the maximum.

アルミノシリケートYNU−5は、単純な構造を有する構造規定剤としてジメチルジプロピルアンモニウム化合物を用い、さらに、原料として用いる水の比率を、同じく原料に用いるシリカ源の約6〜8倍程度とすることによって得られる。これにより、アルミノシリケートYNU−5は、水の比率を高くして製造する従来のゼオライトに比べて、容易かつ確実に、高純度で製造することができ、大量生産を実現しやすくなる。また、構造規定剤の合成が簡略化される分、合成プロセスに要するエネルギーを低減することができ、製造コストを大幅に下げることができる。 Aluminosilicate YNU-5 uses a dimethyldipropylammonium compound as a structure-determining agent having a simple structure, and further, the ratio of water used as a raw material is about 6 to 8 times that of a silica source also used as a raw material. Obtained by. As a result, the aluminosilicate YNU-5 can be easily and surely produced with high purity as compared with the conventional zeolite produced by increasing the ratio of water, and it becomes easy to realize mass production. In addition, since the synthesis of the structure-defining agent is simplified, the energy required for the synthesis process can be reduced, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

(第八工程)
次に、結晶化したYNU−5の粉末を焼成する。焼成温度は、400℃以上900℃以下の範囲であれば好ましく、500℃程度であればより好ましい。焼成時間は、3時間以上24時間以下の範囲であれば好ましく、10時間であればより好ましい。
(8th process)
Next, the crystallized YNU-5 powder is calcined. The firing temperature is preferably in the range of 400 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and more preferably about 500 ° C. The firing time is preferably in the range of 3 hours or more and 24 hours or less, and more preferably 10 hours.

(第九工程)
焼成したYNU−5の粉末(結晶)に対して、硝酸、塩酸、硫酸などの酸性溶液を用いて酸処理(脱アルミ処理)を行う。具体的には、YNU−5の粉末を酸性溶液に混合し、一定時間の攪拌の後に、加熱して乾燥させる。これにより、YNU−5の骨格から、一部のアルミニウムを除去(脱アルミ)することができる。この酸処理に用いる酸性溶液とその濃度、乾燥温度、乾燥時間については、脱アルミ後のYNU−5に含まれるシリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)が、結晶構造の安定性を考慮し、300以上となるように調整して決定する。実際には、酸性溶液として、例えば硝酸、硫酸等の酸処理剤を、約55重量%以上65重量%以下、好ましくは約60重量%の濃度で含む溶液が用いられる。酸処理は、約100℃以上150℃以下の温度で、1〜24時間程度行う。これより弱い条件で酸処理を行うと、アルミニウムを十分に除去しきれず、チタンを取り込めないため、アルミニウムのチタンへの置き換え効率が低くなってしまう。また、これより強い条件で酸処理を行うと、アルミニウムが過剰に除去されてしまうため、残った結晶粒子同士のバランスが崩れ、YNU−5の結晶構造が壊れてしまう。
(Ninth step)
The calcined YNU-5 powder (crystal) is subjected to acid treatment (dealumination treatment) using an acidic solution such as nitric acid, hydrochloric acid, or sulfuric acid. Specifically, the YNU-5 powder is mixed with an acidic solution, stirred for a certain period of time, and then heated to dry. As a result, a part of aluminum can be removed (dealuminum) from the skeleton of YNU-5. Regarding the acidic solution used for this acid treatment, its concentration, drying temperature, and drying time, the molar ratio of silicon to aluminum (Si / Al) contained in YNU-5 after dealumination takes into consideration the stability of the crystal structure. , 300 or more is adjusted and determined. Actually, as the acidic solution, a solution containing an acid treatment agent such as nitric acid or sulfuric acid at a concentration of about 55% by weight or more and 65% by weight or less, preferably about 60% by weight is used. The acid treatment is carried out at a temperature of about 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower for about 1 to 24 hours. If the acid treatment is performed under conditions weaker than this, aluminum cannot be sufficiently removed and titanium cannot be taken in, so that the efficiency of replacing aluminum with titanium becomes low. Further, if the acid treatment is performed under conditions stronger than this, aluminum is excessively removed, so that the balance between the remaining crystal particles is lost and the crystal structure of YNU-5 is broken.

(第十工程)
酸処理したYNU−5の粉末に対して、チタン処理、すなわち、YNU−5の骨格のうちアルミニウムが除去されたサイトに、チタンを導入する処理を行う。具体的には、酸処理したYNU−5を、気相の塩化チタンまたはチタンアルコキシドとともに加熱する。図1は、チタン処理装置10の構成例を示す図である。
(10th process)
The acid-treated YNU-5 powder is treated with titanium, that is, a treatment for introducing titanium into the site from which aluminum has been removed from the skeleton of YNU-5 is performed. Specifically, the acid-treated YNU-5 is heated together with the vapor phase titanium chloride or titanium alkoxide. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the titanium processing apparatus 10.

チタン処理装置10は、主に、ガラス管11と、ガラス管11の周囲に配された加熱器(ヒーター)12と、加熱器12に接続された温度コントローラー13と、チタン源を収容した容器14と、不活性ガスの供給源15とを備えている。ガラス管11、チタン源の容器14、不活性ガスの供給源15は、四方バルブ16を介して互いにチューブで接続されており、不活性ガスに対し、直接ガラス管11に向かう流路と、チタン源の容器14を経由してガラス管11に向かう流路と、が随時切り替わるように構成されている。 The titanium processing apparatus 10 mainly contains a glass tube 11, a heater (heater) 12 arranged around the glass tube 11, a temperature controller 13 connected to the heater 12, and a container 14 containing a titanium source. And a supply source 15 for an inert gas. The glass tube 11, the titanium source container 14, and the inert gas supply source 15 are connected to each other by a tube via a four-way valve 16, and the flow path directly directed to the glass tube 11 and titanium for the inert gas. The flow path to the glass tube 11 via the source container 14 is configured to be switched at any time.

チタン処理の手順について、図1を用いて説明する。まず、酸処理したYNU−5の結晶Sを、石英ウール等の繊維材料(不図示)で囲み、この繊維材料を介してガラス管11の内部に固定する。 The procedure for titanium treatment will be described with reference to FIG. First, the acid-treated YNU-5 crystal S is surrounded by a fiber material (not shown) such as quartz wool, and fixed inside the glass tube 11 via the fiber material.

続いて、不活性ガスが直接ガラス管11に向かうように流路を切り換え、ガラス管11内にアルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスを流通させた状態で、YNU−5結晶Sの加熱を行う。加熱温度は、300℃以上800℃以下であることが好ましく、500℃程度であればより好ましい。加熱時間は、1時間以上12時間以下であることが好ましく、4時間程度であればより好ましい。 Subsequently, the flow path is switched so that the inert gas goes directly to the glass tube 11, and the YNU-5 crystal S is heated with the inert gas such as argon, nitrogen, and helium flowing through the glass tube 11. Do. The heating temperature is preferably 300 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably about 500 ° C. or lower. The heating time is preferably 1 hour or more and 12 hours or less, and more preferably about 4 hours.

続いて、不活性ガスがチタン源の容器14を経由してガラス管11に向かう流路に切り替え、ガラス管11内に、不活性ガスおよびチタン源となる気相の塩化チタンまたはチタンアルコキシドを流通させた状態で、YNU−5結晶Sの加熱を行う。加熱温度は、300℃以上800℃以下であることが好ましく、600℃程度であればより好ましい。加熱時間は、0.5時間以上6時間以下であることが好ましく、1時間程度であればより好ましい。 Subsequently, the inert gas is switched to a flow path toward the glass tube 11 via the titanium source container 14, and the inert gas and the vapor phase titanium chloride or titanium alkoxide serving as the titanium source are circulated in the glass tube 11. In this state, the YNU-5 crystal S is heated. The heating temperature is preferably 300 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably about 600 ° C. or lower. The heating time is preferably 0.5 hours or more and 6 hours or less, and more preferably about 1 hour.

ここで用いる塩化チタンとしては、例えば、TiCl、TiClなどが挙げられる。また、ここで用いるチタンアルコキシドとしては、例えば、Ti(OMe)、Ti(OEt)、Ti(OPr)、Ti(OPr−i)、Ti(OBu)などが挙げられる。 Examples of titanium chloride used here include TiCl 4 , TiCl 3, and the like. Further, examples of the titanium alkoxide used here include Ti (OMe) 4 , Ti (OEt) 4 , Ti (OPr) 4 , Ti (OPr-i) 4 , Ti (OBu) 4, and the like.

続いて、不活性ガスが直接ガラス管11に向かうように流路を切り換え、加熱温度、加熱時間は変えずに、再びガラス管11内に不活性ガスを流通させることにより、YNU−5の結晶S中に残存する未反応のチタン源を除去する。 Subsequently, the flow path is switched so that the inert gas goes directly to the glass tube 11, and the inert gas is circulated again in the glass tube 11 without changing the heating temperature and heating time, whereby the crystals of YNU-5 are crystallized. The unreacted titanium source remaining in S is removed.

最後に、チタン処理されたYNU−5の結晶Sを室温まで放冷し、蒸留水で洗浄し、約80℃のオーブン中で乾燥させる。 Finally, the titanium-treated YNU-5 crystals S are allowed to cool to room temperature, washed with distilled water and dried in an oven at about 80 ° C.

上述した工程処理によって、アルミノシリケートYNU−5の基本骨格を有し、Alの一部がTiに置き換わったチタノシリケート[Ti]−YNU−5を合成することができる。合成されたチタノシリケートの骨格内において、シリコンとチタンのモル比(Si/Ti)は60以上となる。 By the above-mentioned process treatment, titanosilicate [Ti] -YNU-5 having a basic skeleton of aluminosilicate YNU-5 and having a part of Al replaced with Ti can be synthesized. In the skeleton of the synthesized titanosilicate, the molar ratio (Si / Ti) of silicon to titanium is 60 or more.

触媒機能を向上させる観点から、合成した[Ti]−YNU−5に対しては、さらに焼成を行うことが好ましい(第十一工程)。焼成温度は、300℃以上800℃以下の範囲であれば好ましく、650℃程度であればより好ましい。焼成時間は、1時間以上12時間以下の範囲であれば好ましく、4時間程度であればより好ましい。 From the viewpoint of improving the catalytic function, it is preferable to further calcin the synthesized [Ti] -YNU-5 (step 11). The firing temperature is preferably in the range of 300 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably about 650 ° C. The firing time is preferably in the range of 1 hour or more and 12 hours or less, and more preferably about 4 hours.

第十工程後または第十一工程後のチタノシリケートは、粒径が1000nm以上2000nm以下であり、MCM−68を基本骨格として用いて得られたチタノシリケートより大きいが、実施例として後述するように、これと同等の触媒性能を発揮することができる。得られたチタノシリケートの粒径は、例えば、日本工業規格JIS Z8827−1によって定義される、画像解析法等を用いて測定することができる。 The titanosilicate after the tenth step or the eleventh step has a particle size of 1000 nm or more and 2000 nm or less, which is larger than the titanosilicate obtained by using MCM-68 as a basic skeleton, but will be described later as an example. As described above, the catalytic performance equivalent to this can be exhibited. The particle size of the obtained titanosilicate can be measured by using, for example, an image analysis method defined by Japanese Industrial Standards JIS Z8827-1.

以上説明したように、本実施形態に係るチタノシリケートの製造方法では、アルミノシリケートYNU−5を基本骨格として用いる。YNU−5は、その合成における構造規定剤として、MCM−68を基本骨格とする場合に用いるTEBOPに比べて、よりシンプルな構造のものを用いることができる。したがって、本実施形態では、基本骨格のアルミノシリケートを容易に合成することができ、その分のチタノシリケートを製造する上での低コスト化、省エネルギー化が可能となる。 As described above, in the method for producing titanosilicate according to the present embodiment, aluminosilicate YNU-5 is used as a basic skeleton. As the structure-determining agent in the synthesis of YNU-5, one having a simpler structure than TEBOP used when MCM-68 is used as a basic skeleton can be used. Therefore, in the present embodiment, the aluminosilicate of the basic skeleton can be easily synthesized, and the cost and energy saving in producing the titanosilicate by that amount can be reduced.

このように、本実施形態に係るチタノシリケートの製造方法によれば、MCM−68を基本骨格として用いる場合に比べて、チタノシリケートを効率よく製造することが可能となる。 As described above, according to the method for producing titanosilicate according to the present embodiment, it is possible to efficiently produce titanosilicate as compared with the case where MCM-68 is used as the basic skeleton.

以下、実施例により、本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by Examples. The present invention is not limited to the following examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.

(構造規定剤の製造例)
本発明のゼオライト([Ti]−YNU−5cal)の構造規定剤として用いる、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドの製造例を示す。
(Manufacturing example of structural regulator)
An example of production of dimethyldipropylammonium hydroxide used as a structure-determining agent for the zeolite of the present invention ([Ti] -YNU-5cal) is shown.

[ステップ1]
まず、次式で示すように、ジプロピルジメチルアンモニウムを合成した。
[Step 1]
First, dipropyldimethylammonium was synthesized as shown by the following formula.

この合成を、次の手順で行った。まず、ジプロピルアミン(東京化成工業(株)製)60mLと、メタノール(和光純薬工業(株)製)350mLを、1Lナスフラスコ中で混合し、炭酸カリウム(和光純薬工業(株)製)90gを加えて、室温で10分間撹拌した。ここに、ヨードメタン(和光純薬工業(株)製)68mLを、30分間にわたってゆっくり加え、最後に50mLのメタノールを追加した。 This synthesis was carried out in the following procedure. First, 60 mL of dipropylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 350 mL of methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed in a 1 L eggplant flask, and potassium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is mixed. ) 90 g was added, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. To this, 68 mL of iodomethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was slowly added over 30 minutes, and finally 50 mL of methanol was added.

次に、室温で72時間攪拌し、クロロホルム(和光純薬工業(株)製)200mLを加えて、室温でさらに20分間撹拌した。 Next, the mixture was stirred at room temperature for 72 hours, 200 mL of chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 20 minutes.

次に、グラスフィルター(G4)を用いて吸引濾過し、得られた固形物を150mLのクロロホルムで洗浄した。ろ液と洗浄液を合わせて1Lナスフラスコにとり、エバポレーターを用いて40℃で減圧し、乾固させた。 Next, suction filtration was performed using a glass filter (G4), and the obtained solid was washed with 150 mL of chloroform. The filtrate and the washing solution were combined and placed in a 1 L eggplant flask, which was depressurized at 40 ° C. using an evaporator and dried.

次に、200mLのクロロホルム(和光純薬工業(株)製)を加えて生成物を抽出し、不溶性の無機塩を吸引ろ過により取り除いた。ろ液は、1Lナスフラスコにとり、再度減圧して乾固させた。200mLのクロロホルムで生成物を抽出し、無機塩を吸引ろ過により取り除いて、透明なろ液を1Lナスフラスコに受けた。ろ液を減圧乾固させ、次いで100mLのベンゼン(和光純薬工業(株)製)を加えて再度乾固させた。 Next, 200 mL of chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to extract the product, and the insoluble inorganic salt was removed by suction filtration. The filtrate was placed in a 1 L eggplant flask, and the pressure was reduced again to dry it. The product was extracted with 200 mL of chloroform, inorganic salts were removed by suction filtration, and a clear filtrate was received in a 1 L eggplant flask. The filtrate was dried under reduced pressure, and then 100 mL of benzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dried again.

次に、150mLの2−プロパノール(和光純薬工業(株)製)を加え、100℃のオイルバス上で加熱し、粗結晶を溶解させた。放冷後、150mLのジエチルエーテル (和光純薬工業(株)製) をゆっくり加え、結晶を再沈殿させた。これを、グラスフィルター(G3)を用いて吸引ろ過し、固体を、ジエチルエーテル:2−プロパノール=3:2(体積比)の混合液150mLを用いて洗浄した。得られた結晶を真空乾燥した。生成物MePrNI(ジメチルジプロピルアンモニウムヨージド)の収量は、105.5g(収率90%)であった。 Next, 150 mL of 2-propanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and heated on an oil bath at 100 ° C. to dissolve the crude crystals. After allowing to cool, 150 mL of diethyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was slowly added to reprecipitate the crystals. This was suction filtered using a glass filter (G3), and the solid was washed with 150 mL of a mixed solution of diethyl ether: 2-propanol = 3: 2 (volume ratio). The obtained crystals were vacuum dried. The yield of the product Me 2 Pr 2 NI (dimethyldipropylammonium iodide) was 105.5 g (yield 90%).

生成物のNMR分析値として、H NMR(500MHz、CDCl)で測定した場合と、13C NMR(126MHz、CDCl)で測定した場合に、得られた化学シフトδを、以下に示す。 The chemical shifts δ obtained when measured by 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) and when measured by 13 C NMR (126 MHz, CDCl 3 ) are shown below as NMR analysis values of the product.

(i)H NMR(500MHz、CDCl)で測定した場合のδ:
1.07(6H、t、J=7.4Hz、CH−CH−CH
1.82(4H、m、CH−CH−CDCl
3.38(6H、s、N−CH
3.54(4H、m、N−CH−CH
(ii)13C NMR(126MHz、CDCl)で測定した場合のδ:
10.58、16.40、51.52、65.80
(I) δ when measured by 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ):
1.07 (6H, t, J = 7.4Hz, CH 2- CH 2- CH 3 )
1.82 (4H, m, CH 2- CH 2- CDCl 3 )
3.38 (6H, s, N + -CH 3 )
3.54 (4H, m, N + -CH 2- CH 2 )
(Ii) δ when measured by 13 C NMR (126 MHz, CDCl 3 ):
10.58, 16.40, 51.52, 65.80

[ステップ2]
次に、次式で示すように、ステップ1で得たMePrNIを、MePrNOH(ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド)に変換した。
[Step 2]
Next, as shown in the following formula, the Me 2 Pr 2 NI obtained in step 1 was converted to Me 2 Pr 2 NOH (dimethyldipropylammonium hydroxide).

この変換を、次の手順で行った。まず、ステップ1で合成したジメチルジプロピルアンモニウムヨージド75.22gを、1LのPPボトルに入れ、続いて強塩基性陰イオン交換樹脂(三菱化学(株)製 SA10A(OH))325.73gを加えた。次に、HO(Milli−Q)500mLを加え、容器を軽く振り混ぜたのち、120時間冷暗所に静置した。 This conversion was performed in the following procedure. First, 75.22 g of dimethyldipropylammonium iodide synthesized in step 1 is placed in a 1 L PP bottle, followed by 325.73 g of a strongly basic anion exchange resin (SA10A (OH) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). added. Then, added H 2 O (Milli-Q) 500mL, After shaking lightly vessel was allowed to stand in a cool, dark place for 120 hours.

次に、グラスフィルター(G4)により吸引濾過し、フィルター上の樹脂をHO(Milli−Q)300mLでよく洗浄し、ろ液と洗浄液を合わせて減圧濃縮した。得られた溶液の重量は133.37gであり、0.05Mの塩酸滴定により求めたMePrNOHの濃度は、2.097mmol/g(イオン交換率96%)であった。MePrNIからMePrNOHへの変換は、単なるイオン交換であり、MePrNOHのNMRスペクトルは、MePrNIに対するものと同様である。 Then suction filtered through a glass filter (G4), the resin on the filter is washed well with H 2 O (Milli-Q) 300mL, and concentrated under reduced pressure the combined filtrates and washings. The weight of the obtained solution was 133.37 g, and the concentration of Me 2 Pr 2 NOH determined by 0.05 M hydrochloric acid titration was 2.097 mmol / g (ion exchange rate 96%). The conversion of Me 2 Pr 2 NI to Me 2 Pr 2 NOH is merely ion exchange, and the NMR spectrum of Me 2 Pr 2 NOH is similar to that for Me 2 Pr 2 NI.

(実施例1)
製造例1で得たMePrNOHを構造規定剤として用い、ゼオライト(アルミノシリケートYNU−5)の合成を行った。この合成を、次の手順で行った。まず、内容積150mLのフッ素樹脂(PFA)製容器に、製造例1で得たMePrNOH水溶液(2.097mmol/g)を16.21gとり、9.37gのNaOH水溶液(3.200mmol/g)、9.53gのKOH水溶液(3.153mmol/g)、21.39gのLudox AS−40(アルドリッチ社製)を順次加えた(第一工程)。
(Example 1)
Zeolite (aluminosilicate YNU-5) was synthesized using Me 2 Pr 2 NOH obtained in Production Example 1 as a structure-determining agent. This synthesis was carried out in the following procedure. First, 16.21 g of the Me 2 Pr 2 NOW aqueous solution (2.097 mmol / g) obtained in Production Example 1 was placed in a fluororesin (PFA) container having an internal volume of 150 mL, and 9.37 g of the NaOH aqueous solution (3.20 mmol) was taken. / G), 9.53 g of an aqueous KOH solution (3.153 mmol / g), and 21.39 g of Fluorox AS-40 (manufactured by Aldrich) were sequentially added (first step).

次に、80℃以上のホットプレート上で3時間撹拌することにより、20.26gの水を蒸発させた(第二工程)。得られた混合物を室温まで冷やしたのち(第三工程)、4.99gのY型ゼオライト(H30.5Al30.5Si161.5384、東ソー(株)製、HSZ−350HUA)を加え(第四工程)、室温で10分間撹拌した。得られた混合物の組成は、1.0SiO−0.025Al−0.17MePrNOH−0.15NaOH−0.15KOH−7HOとなった。 Next, 20.26 g of water was evaporated by stirring on a hot plate at 80 ° C. or higher for 3 hours (second step). After cooling the obtained mixture to room temperature (third step), 4.99 g of Y-zeolite (H 30.5 Al 30.5 Si 161.5 O 384 , manufactured by Tosoh Corporation, HSZ-350HUA) was added. In addition (fourth step), the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. The composition of the resulting mixture became a 1.0SiO 2 -0.025Al 2 O 3 -0.17Me 2 Pr 2 NOH-0.15NaOH-0.15KOH-7H 2 O.

この混合物を、内容積125mLのフッ素樹脂(PTFE)製内筒つきオートクレーブに移し、これを160℃のオーブン中に165時間静置した(第五工程)。得られた固体生成物は、ろ過で回収し、80℃のオーブン中で一晩乾燥させた(第六工程)。得られた白色粉末の重量は6.84gであった。 The mixture was transferred to an autoclave with an inner cylinder made of fluororesin (PTFE) having an internal volume of 125 mL, and this was allowed to stand in an oven at 160 ° C. for 165 hours (fifth step). The obtained solid product was collected by filtration and dried overnight in an oven at 80 ° C. (sixth step). The weight of the obtained white powder was 6.84 g.

このうち5.02gをアルミナ製のシャーレにとり、マッフル炉中の空気雰囲気下で室温から毎分1.5℃の速度で昇温し、550℃で6時間保持し、その後放冷した(第七工程(焼成工程))。こうして白色粉末(焼成後)4.90gを得た。 Of this, 5.02 g was taken in an alumina petri dish, heated from room temperature at a rate of 1.5 ° C. per minute under the air atmosphere in the muffle furnace, held at 550 ° C. for 6 hours, and then allowed to cool (7th). Process (firing process)). In this way, 4.90 g of white powder (after firing) was obtained.

焼成して得られた[Ti]−YNU−5結晶のサンプル2.023gを、ガラス製のナス型フラスコに入れ、ここに濃硝酸水溶液(市販品・濃度13.4M)83.33gを加えて還流し、148℃の油浴で加熱しながら24時間攪拌した(第八工程)。その後、サンプルを濾過し、濾過されてくる濾液が中性になるまで蒸留水で洗浄し、室温で乾燥して、脱アルミ状態の[Al]−YNU−5結晶(白色粉末1.551g)を得た。この時点で、結晶中の一部のアルミニウムが除去され、試料中のアルミニウムの含有比量は、0.012mmol/gとなった。 2.023 g of a sample of [Ti] -YNU-5 crystals obtained by firing was placed in a glass eggplant-shaped flask, and 83.33 g of a concentrated nitric acid aqueous solution (commercially available product, concentration 13.4 M) was added thereto. The mixture was refluxed and stirred for 24 hours while heating in an oil bath at 148 ° C. (8th step). Then, the sample is filtered, washed with distilled water until the filtered filtrate becomes neutral, dried at room temperature, and dealuminated [Al] -YNU-5 crystals (1.551 g of white powder) are obtained. Obtained. At this point, some aluminum in the crystals was removed, and the content ratio of aluminum in the sample was 0.012 mmol / g.

図1のチタン処理装置10を用いて、YNU−5の骨格のうち、アルミニウムが除去されたサイトにチタンを導入した(第九工程)。 Using the titanium processing apparatus 10 of FIG. 1, titanium was introduced into the site from which aluminum was removed from the skeleton of YNU-5 (9th step).

まず、酸処理したYNU−5の結晶Sを、石英ウールで囲み、石英ウールを介してガラス管11の内部に固定した。 First, the acid-treated YNU-5 crystal S was surrounded by quartz wool and fixed inside the glass tube 11 via the quartz wool.

続いて、アルゴンガスが直接ガラス管11に向かうように流路を切り換え、ガラス管11内にアルゴンガスを流通させた状態で、YNU−5結晶Sの加熱を行った。加熱温度を500℃とし、加熱時間を4時間とした。流通させるアルゴンガスの流速は、30mL/minとした。 Subsequently, the flow path was switched so that the argon gas directly directed to the glass tube 11, and the YNU-5 crystal S was heated with the argon gas flowing through the glass tube 11. The heating temperature was 500 ° C. and the heating time was 4 hours. The flow rate of the argon gas to be circulated was 30 mL / min.

続いて、アルゴンガスがチタン源の容器14を経由してガラス管11に向かう流路に切り替え、ガラス管11内に、アルゴンガスおよびチタン源となる気相の四塩化チタンを流通させた状態で、YNU−5結晶Sの加熱を行った。加熱温度を600℃とし、加熱時間を1時間とした。流通させるアルゴンガスの流速は、30mL/minとした。また、四塩化チタンの流速は、2.2mL/minとした。 Subsequently, the argon gas is switched to the flow path toward the glass tube 11 via the titanium source container 14, and the argon gas and the vapor phase titanium tetrachloride serving as the titanium source are circulated in the glass tube 11. , YNU-5 crystal S was heated. The heating temperature was 600 ° C. and the heating time was 1 hour. The flow rate of the argon gas to be circulated was 30 mL / min. The flow rate of titanium tetrachloride was set to 2.2 mL / min.

続いて、不活性ガスが直接ガラス管11に向かうように流路を切り換え、加熱温度、加熱時間は変えずに、再びガラス管11内に不活性ガスを流通させることにより、YNU−5結晶S中に残存する未反応のチタン源を除去した。 Subsequently, the flow path is switched so that the inert gas goes directly to the glass tube 11, and the inert gas is circulated again in the glass tube 11 without changing the heating temperature and heating time, whereby the YNU-5 crystal S The unreacted titanium source remaining therein was removed.

最後に、結晶Sを室温まで放冷し、蒸留水で洗浄し、約80℃のオーブン中で乾燥させた。 Finally, the crystals S were allowed to cool to room temperature, washed with distilled water and dried in an oven at about 80 ° C.

上述した工程処理によって、アルミノシリケートYNU−5の基本骨格を有し、Alの一部がTiに置き換わったチタノシリケート[Ti]−YNU−5を合成することができた。 By the above-mentioned process treatment, it was possible to synthesize titanosilicate [Ti] -YNU-5 having the basic skeleton of aluminosilicate YNU-5 in which a part of Al was replaced with Ti.

合成した[Ti]−YNU−5に対して、さらに焼成を行った(第十工程)。具体的には、空気雰囲気下において、室温より約1℃/minで650℃まで昇温し、650℃で4時間保持し、最後に放冷した。焼成されたチタノシリケートの骨格内において、シリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)は375、シリコンとチタンのモル比(Si/Ti)は64.9であった。 The synthesized [Ti] -YNU-5 was further calcined (10th step). Specifically, in an air atmosphere, the temperature was raised from room temperature to 650 ° C. at about 1 ° C./min, held at 650 ° C. for 4 hours, and finally allowed to cool. In the skeleton of the calcined titanosilicate, the molar ratio of silicon to aluminum (Si / Al) was 375, and the molar ratio of silicon to titanium (Si / Ti) was 64.9.

(実施例2)
本発明のチタノシリケートの製造方法において、第一工程〜第九工程を経た[Ti]−YNU−5粒子サンプルを作製した。具体的な作製手順については、実施例1の第一工程〜第九工程と同様とした。合成されたチタノシリケートの骨格内において、シリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)は370、シリコンとチタンのモル比(Si/Ti)は63.1であった。
(Example 2)
In the method for producing titanosilicate of the present invention, [Ti] -YNU-5 particle samples that had undergone the first to ninth steps were prepared. The specific manufacturing procedure was the same as in the first to ninth steps of Example 1. Within the skeleton of the synthesized titanosilicate, the molar ratio of silicon to aluminum (Si / Al) was 370, and the molar ratio of silicon to titanium (Si / Ti) was 63.1.

(比較例1)
第一実施形態のチタノシリケートの製造方法において、第一工程〜第八工程を経たYNU−5粒子サンプル(deAl−YNU−5)を作製した。具体的な作製手順については、実施例1の第一工程〜第八工程と同様とした。脱アルミ処理後のアルミノシリケートの骨格内において、シリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)は300であった。
(Comparative Example 1)
In the method for producing titanosilicate of the first embodiment, a YNU-5 particle sample (deAl-YNU-5) that had undergone the first to eighth steps was prepared. The specific manufacturing procedure was the same as in the first to eighth steps of Example 1. In the skeleton of the aluminosilicate after the dealumination treatment, the molar ratio (Si / Al) of silicon to aluminum was 300.

(比較例2)
第一実施形態のチタノシリケートの製造方法において、第一工程〜第七工程を経たYNU−5粒子サンプル([Al]−YNU−5cal)を作製した。具体的な作製手順については、実施例1の第一工程、第七工程と同様とした。焼成されたアルミノシリケートの骨格内において、シリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)は8.7であった。
(Comparative Example 2)
In the method for producing titanosilicate of the first embodiment, YNU-5 particle samples ([Al] -YNU-5cal) that had undergone the first to seventh steps were prepared. The specific manufacturing procedure was the same as in the first step and the seventh step of Example 1. In the skeleton of the calcined aluminosilicate, the molar ratio of silicon to aluminum (Si / Al) was 8.7.

(比較例3)
第一実施形態のチタノシリケートの製造方法において、第一工程〜第六工程を経たYNU−5粒子サンプル([Al]−YNU−5as)を作製した。具体的な作製手順については、実施例1の第一工程と同様とした。
(Comparative Example 3)
In the method for producing titanosilicate of the first embodiment, YNU-5 particle samples ([Al] -YNU-5as) that had undergone the first to sixth steps were prepared. The specific production procedure was the same as in the first step of Example 1.

(比較例4)
触媒学会によって、アジア参照触媒(Asia Reference Catalyst; ARC)として指定され、配布されているチタニウムシリカライト−1(TS−1)を準備した。
(Comparative Example 4)
Titanium silicalite-1 (TS-1), which has been designated and distributed by the Catalysis Society as an Asian Reference Catalyst (ARC), was prepared.

[X線回折パターンの評価]
実施例1、2、比較例1〜3のサンプルについて、X線回折(XRD)の分析を行った。分析結果を示す回折パターンを、図2のグラフに示す。グラフの横軸は回折角度を示し、縦軸は回折強度を示している。上段側から下段側に向かって順に、実施例1、2、比較例1〜3のサンプルの回折パターンが並んでいる。いずれのサンプルにおいても、同様のXRDパターンが得られており、各工程の前後で高い結晶性が維持されていることが分かる。
[Evaluation of X-ray diffraction pattern]
X-ray diffraction (XRD) analysis was performed on the samples of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. The diffraction pattern showing the analysis result is shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph shows the diffraction angle, and the vertical axis shows the diffraction intensity. The diffraction patterns of the samples of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 are arranged in order from the upper side to the lower side. Similar XRD patterns were obtained in all the samples, and it can be seen that high crystallinity was maintained before and after each step.

[Ti配位状態の評価]
実施例1、比較例4のサンプルにおけるTiの含有率は、それぞれ、0.262mmol/g、0.367mmol/gであった。これらのサンプルについて、DR/UV−vis測定を行い、Ti配位状態を評価した。測定したDR/UV−Visスペクトルを、図3のグラフに示す。グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はKubelka−Munk関数を示している。グラフ中の(a)、(b)のDR/UV−Visスペクトルは、それぞれ、実施例1、比較例4のサンプルに対応している。
[Evaluation of Ti coordination status]
The Ti contents in the samples of Example 1 and Comparative Example 4 were 0.262 mmol / g and 0.367 mmol / g, respectively. DR / UV-vis measurements were performed on these samples to evaluate the Ti coordination state. The measured DR / UV-Vis spectrum is shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph shows the wavelength (nm), and the vertical axis shows the Kubelka-Munk function. The DR / UV-Vis spectra of (a) and (b) in the graph correspond to the samples of Example 1 and Comparative Example 4, respectively.

波長が200〜230nmの領域は、骨格内の4配位Tiに相当する吸収を示す領域である。波長が250〜290nmの領域は、骨格外の5配位ないし6配位Tiに相当する吸収を示す領域である。 The region having a wavelength of 200 to 230 nm is a region showing absorption corresponding to 4-coordinated Ti in the skeleton. The region having a wavelength of 250 to 290 nm is a region showing absorption corresponding to 5-coordinated to 6-coordinated Ti outside the skeleton.

実施例1のサンプルに対応するDR/UV−Visスペクトルが、いずれも、比較例4のサンプルと同様に、波長が200〜230nmの領域にピークを有している。この結果から、YNU−5を基本骨格としてチタノシリケートを合成した場合であっても、骨格内にチタンが正しく導入されていることが分かる。 The DR / UV-Vis spectra corresponding to the sample of Example 1 all have a peak in the wavelength region of 200 to 230 nm, similarly to the sample of Comparative Example 4. From this result, it can be seen that titanium is correctly introduced into the skeleton even when titanosilicate is synthesized using YNU-5 as the basic skeleton.

(SEM像評価)
図4(a)〜(d)は、それぞれ、比較例2、比較例1、実施例2、実施例1として得られたサンプルのSEM像である。4つのSEM像の比較から、サンプルに含まれる粒子の形状、大きさがほぼ変わらないことが分かる。つまり、YNU−5を構成するAlに対するTiによる置き換えが、YNU−5の結晶構造を崩すことなく安定して行われていることが分かる。
(SEM image evaluation)
4 (a) to 4 (d) are SEM images of samples obtained as Comparative Example 2, Comparative Example 1, Example 2, and Example 1, respectively. From the comparison of the four SEM images, it can be seen that the shape and size of the particles contained in the sample are almost the same. That is, it can be seen that the replacement of Al constituting YNU-5 with Ti is stably performed without destroying the crystal structure of YNU-5.

[フェノール酸化反応に対する触媒性能の評価]
実施例1、比較例4のサンプルを触媒とする、次の化学反応式に示すフェノール酸化反応の実験を行った。
[Evaluation of catalytic performance for phenol oxidation reaction]
An experiment of the phenol oxidation reaction shown in the following chemical reaction formula was carried out using the samples of Example 1 and Comparative Example 4 as catalysts.

実験の具体的な手順について説明する。初めに、ガラス製耐圧容器中で、触媒20mg、フェノール2.00g(21.3mmol)、過酸化水素水(30wt%)0.48g(4.25mmol)を混合し、70℃で60分間撹拌した。反応終了後、容器を氷冷しつつ、スルホラン2.0g(16.64mmol)で希釈した。内部標準物質として、アニソール0.225g(2.080mmol)を加えてよく混合した後、遠心分離(1000rpm、10分)により、反応液と触媒を分離した。 The specific procedure of the experiment will be described. First, 20 mg of catalyst, 2.00 g (21.3 mmol) of phenol, and 0.48 g (4.25 mmol) of hydrogen peroxide solution (30 wt%) were mixed in a glass pressure-resistant container, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 60 minutes. .. After completion of the reaction, the container was diluted with 2.0 g (16.64 mmol) of sulfolane while cooling with ice. 0.225 g (2.080 mmol) of anisole was added as an internal standard substance and mixed well, and then the reaction solution and the catalyst were separated by centrifugation (1000 rpm, 10 minutes).

次いで、上澄み液約100mgに過剰量の無水酢酸(約0.4g)および炭酸カリウム(約0.6g)を加え、反応液全体を約20〜30℃に保ちつつ時々振動させながら20分間置くことにより、存在するフェノール系化合物を徹底的にアセチル化した。その後クロロホルムで希釈し、ガスクロマトグラフ装置(島津製作所製GC−2014、検出器:FID、カラム:DB−1 0.25mm×30m×1.00μm)を用いて分析した。また、未反応の過酸化水素を定量するために、2.0mol/L塩酸水溶液50mLに遠心分離の上澄み液0.5gとヨウ化カリウム0.8gを加え、約0.1mol/Lの正確な濃度のチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。 Next, an excess amount of acetic anhydride (about 0.4 g) and potassium carbonate (about 0.6 g) are added to about 100 mg of the supernatant, and the whole reaction solution is left at about 20 to 30 ° C. for 20 minutes with occasional vibration. Thoroughly acetylated the existing phenolic compounds. Then, it was diluted with chloroform and analyzed using a gas chromatograph device (GC-2014 manufactured by Shimadzu Corporation, detector: FID, column: DB-1 0.25 mm × 30 m × 1.00 μm). Further, in order to quantify unreacted hydrogen peroxide, 0.5 g of the supernatant solution for centrifugation and 0.8 g of potassium iodide were added to 50 mL of a 2.0 mol / L hydrochloric acid aqueous solution, and an accurate value of about 0.1 mol / L was added. It was titrated with a concentrated aqueous solution of sodium thiosulfate.

上記分析の結果、ヒドロキノン(二価フェノールのパラ異性体)HQ、カテコール(二価フェノールのオルト異性体)CL、HQがさらに酸化されたパラベンゾキノンp−BQが検出された。 As a result of the above analysis, hydroquinone (para-isomer of dihydric phenol) HQ, catechol (ortho-isomer of dihydric phenol) CL, and parabenzoquinone p-BQ in which HQ was further oxidized were detected.

この実験における各サンプルのTiの含有量(Ti content)、触媒回転数(TON)、収率(yield)、パラ体の選択率(p−sel.(%))、Hの転化率(H(%)conv.)、Hの有効利用率(H(%)eff.)について、表1に示す。(eff.はEfficiencyの短縮形。) The content of Ti of each sample in this experiment (Ti content), catalyst turnover number (TON), yield (yield), the selectivity of paralogs (p-sel. (%) ), The conversion of H 2 O 2 (H 2 O 2 (%) conv.), the effective utilization rate of the H 2 O 2 for (H 2 O 2 (%) eff.), shown in Table 1. (Eff. Is an abbreviation for Efficiency.)

表1では、上段が実施例1のサンプルでの結果を示し、下段が比較例4のサンプルでの結果を示している。実施例1のサンプルにおいては、HQとCLが同程度の割合で生成され、さらに、HQのうち半分程度が反応してp−BQとなっていることが分かる。また、比較例4のサンプルにおいては、HQが主生成物であり、少量が過剰反応でp−BQとなっており、また、CLも少量生成されていることが分かる。 In Table 1, the upper row shows the results of the sample of Example 1, and the lower row shows the results of the sample of Comparative Example 4. It can be seen that in the sample of Example 1, HQ and CL are produced at the same ratio, and about half of HQ reacts to become p-BQ. Further, in the sample of Comparative Example 4, it can be seen that HQ is the main product, a small amount is p-BQ due to overreaction, and a small amount of CL is also produced.

HQ、p−BQ、CLの収率の和を、total(トータル収率)として示している。また、パラ体の選択率(p−sel.)を、HQとp−BQの和をtotalで割ったものとして示している。TON(触媒回転数)は、トータルの生成物の物質量(モル数)を、Ti活性点のモル数で割ったものである。つまり、TONは、反応開始から反応終了まで(ここでは10分間)に、触媒サイクルが何回回転したかの指標となるものである。 The sum of the yields of HQ, p-BQ, and CL is shown as total (total yield). Further, the para-form selectivity (p-sel.) Is shown as the sum of HQ and p-BQ divided by total. TON (catalyst rotation speed) is the total amount of substance (number of moles) of the product divided by the number of moles of the Ti active site. That is, TON is an index of how many times the catalytic cycle has rotated from the start of the reaction to the end of the reaction (here, 10 minutes).

(%)eff.(H有効利用率)は、過酸化水素の有効利用率であり、過酸化水素中の酸素が、どの程度の効率でフェノール酸化に関わったかを示す指標となるものである。 H 2 O 2 (%) eff. (H 2 O 2 effective utilization rate) is an effective utilization rate of hydrogen peroxide, and is an index showing how efficiently oxygen in hydrogen peroxide was involved in phenol oxidation.

表1の結果から、チタノシリケート[Ti]−YNU−5のサンプルは、十分なフェノール酸化活性およびパラ選択性を示しており、TONの比較から、チタニウムシリカライトTS−1を用いた比較例4のサンプルと同等の性能を有していることが分かる。 From the results in Table 1, the sample of titanium silicate [Ti] -YNU-5 showed sufficient phenol oxidation activity and paraselectivity, and from the comparison of TON, a comparative example using titanium silicalite TS-1. It can be seen that it has the same performance as the sample of 4.

フェノール酸化の触媒として、実施例1のサンプルとともに、エタノール(EtOH)、n−プロピルアルコール(1-プロパノール;n−PrOH)、イソピロピルアルコール(2-プロパノール;i−PrOH)、n−ブチルアルコール(1-ブタノール;n−BuOH)等の共溶媒を添加した場合について、分析を行った。共溶媒を添加したそれぞれの場合、および共溶媒を添加しなかった場合における、Tiの含有量、触媒回転数、収率、パラ体の選択率、Hの転化率、Hの有効利用率(H(%)eff.)について、表2に示す。 As a catalyst for phenol oxidation, ethanol (EtOH), n-propyl alcohol (1-propanol; n-PrOH), isopyrropyl alcohol (2-propanol; i-PrOH), n-butyl alcohol, along with the sample of Example 1. Analysis was performed when a co-solvent such as (1-butanol; n-BuOH) was added. Ti content, catalyst speed, yield, para-form selectivity, H 2 O 2 conversion rate, H 2 O 2 in each case with the addition of co-solvent and without the addition of co-solvent. The effective utilization rate of (H 2 O 2 (%) eff.) Is shown in Table 2.

表2の結果から、触媒[Ti]−YNU−5に対し、共溶媒を添加しない場合、あるいは共溶媒としてエタノールを添加する場合にはCLが多く生成され、n−PrOHを添加する場合には、HQとCLが同程度生成され、i−PrOH、n−BuOHを添加する場合には、HQが多く生成されることが分かる。したがって、添加する共溶媒の種類を変えることによって、生成される異性体を選択することができる。 From the results in Table 2, a large amount of CL was produced when no co-solvent was added to the catalyst [Ti] -YNU-5, or when ethanol was added as a co-solvent, and when n-PrOH was added. , HQ and CL are produced to the same extent, and it can be seen that when i-PrOH and n-BuOH are added, a large amount of HQ is produced. Therefore, the isomer to be produced can be selected by changing the type of co-solvent to be added.

[シクロヘキセン酸化反応に対する触媒性能の評価]
実施例1、比較例4のサンプルを触媒とする、次の化学反応式に示すシクロヘキセン酸化反応の実験を行った。
[Evaluation of catalytic performance for cyclohexene oxidation reaction]
An experiment of the cyclohexene oxidation reaction shown in the following chemical reaction formula was carried out using the samples of Example 1 and Comparative Example 4 as catalysts.

実験の具体的な手順について説明する。初めに、ガラス製耐圧容器中で、触媒25mg、シクロヘキセン0.4108g(5.0mmol)、過酸化水素水(30wt%)0.5486g(5.0mmol)、アセトニトリル5mlを混合し、60℃で120分間撹拌した。攪拌後の液体について分析を行った。分析の結果、エポキシド体(Epoxide)、ジオール体(Diol)、ヒドロペルオキシド体(OOH)、アルコ―ル体(1−Ol)、ケトン体(1−One)が検出された。 The specific procedure of the experiment will be described. First, 25 mg of catalyst, 0.4108 g (5.0 mmol) of cyclohexene, 0.5486 g (5.0 mmol) of hydrogen peroxide solution (30 wt%), and 5 ml of acetonitrile are mixed in a glass pressure-resistant container, and 120 at 60 ° C. Stirred for minutes. The liquid after stirring was analyzed. As a result of the analysis, an epoxide body (Epoxide), a diol body (Diol), a hydroperoxide body (OOH), an alcohol body (1-Ol), and a ketone body (1-One) were detected.

この実験における各サンプルのTiの含有量(Ti content)、触媒回転数(TON)、収率(yield)、選択率(selectivity(%))について、表3に示す。 Table 3 shows the Ti content (Ti content), catalyst rotation speed (TON), yield (yield), and selectivity (selectivity (%)) of each sample in this experiment.

表3では、上段、中段が実施例1の条件で作製した二つのサンプルでの結果を示し、下段が比較例4の条件で作製したサンプルでの結果を示している。実施例1の二つのサンプルにおいては、Epoxideが主生成物であり、Diol、OOH、1−Olが、少量の副生成物となっていることが分かる。また、比較例4のサンプルにおいては、OOHが主生成物であり、Epoxide、Diol、1−Olが、少量の副生成物となっていることが分かる。 In Table 3, the upper and middle rows show the results of the two samples prepared under the conditions of Example 1, and the lower rows show the results of the samples prepared under the conditions of Comparative Example 4. In the two samples of Example 1, it can be seen that Epoxide is the main product and Diol, OOH, 1-Ol are small amounts of by-products. Further, in the sample of Comparative Example 4, it can be seen that OOH is the main product and Epoxide, Diol, and 1-Ol are small amounts of by-products.

表3の結果から、チタノシリケート[Ti]−YNU−5のサンプルは、十分なシクロヘキセン酸化活性および生成物選択性を示しており、TONの比較から、チタニウムシリカライトTS−1を用いた比較例4のサンプルを、はるかに上回る性能を有していることが分かる。 From the results in Table 3, the titanium silicate [Ti] -YNU-5 sample showed sufficient cyclohexene oxidation activity and product selectivity, and from the comparison of TON, the comparison using titanium silicalite TS-1. It can be seen that the performance far exceeds that of the sample of Example 4.

[1−ヘキセン酸化反応に対する触媒性能の評価]
実施例1、比較例4のサンプルを触媒とする、次の化学反応式に示すシクロヘキセン酸化反応の実験を行った。
[Evaluation of catalytic performance for 1-hexene oxidation reaction]
An experiment of the cyclohexene oxidation reaction shown in the following chemical reaction formula was carried out using the samples of Example 1 and Comparative Example 4 as catalysts.

実験の具体的な手順について説明する。初めに、ガラス製耐圧容器中で、触媒25mg、1−ヘキセン0.4208g(5.0mmol)、過酸化水素水(30wt%)0.5486g(5.0mmol)、アセトニトリル5mlを混合し、60℃で120分間撹拌した。攪拌後の液体について分析を行った。分析の結果、エポキシド(Epoxide)、ジオール(Diol)が検出された。 The specific procedure of the experiment will be described. First, 25 mg of catalyst, 0.4208 g (5.0 mmol) of 1-hexene, 0.5486 g (5.0 mmol) of hydrogen peroxide solution (30 wt%), and 5 ml of acetonitrile are mixed in a glass pressure-resistant container at 60 ° C. Was stirred for 120 minutes. The liquid after stirring was analyzed. As a result of the analysis, epoxide and diol were detected.

この実験における各サンプルのTiの含有量(Ti content)、触媒回転数(TON)、収率(yield)、選択率(selectivity(%))について、表4に示す。 Table 4 shows the Ti content (Ti content), catalyst rotation speed (TON), yield (yield), and selectivity (%) of each sample in this experiment.

表4では、上段が実施例1の条件で作製したサンプルでの結果を示し、下段が比較例4の条件で作製したサンプルでの結果を示している。実施例1のサンプルにおいては、Epoxideが主生成物であり、Diolが少量の副生成物となっていることが分かる。また、比較例4のサンプルにおいても、Epoxideが主生成物であり、Diolが少量の副生成物となっていることが分かる。 In Table 4, the upper row shows the results of the sample prepared under the conditions of Example 1, and the lower row shows the results of the sample prepared under the conditions of Comparative Example 4. It can be seen that in the sample of Example 1, Epoxide is the main product and Diol is a small amount of by-product. It can also be seen that in the sample of Comparative Example 4, Epoxide is the main product and Diol is a small amount of by-product.

表4の結果から、チタノシリケート[Ti]−YNU−5のサンプルは、十分な1−ヘキセン酸化活性および生成物選択性を示しており、TONの比較から、チタニウムシリカライトTS−1を用いた比較例4のサンプルを、上回る性能を有していることが分かる。 From the results in Table 4, the titanium silicate [Ti] -YNU-5 sample showed sufficient 1-hexene oxidation activity and product selectivity, and from the comparison of TON, titanium silicalite TS-1 was used. It can be seen that the performance is higher than that of the sample of Comparative Example 4.

本発明のチタノシリケートの製造方法は、主要な基礎化学品であるエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド・二価フェノール類などの製造プロセスにおける触媒を得る方法として、利用することができる。 The method for producing titanosilicate of the present invention can be used as a method for obtaining a catalyst in a production process for ethylene oxide, propylene oxide, divalent phenols and the like, which are major basic chemicals.

10 チタン処理装置
11 ガラス管
12 加熱器
13 温度コントローラー
14 チタン源の容器
15 不活性ガスの供給源
16 四方バルブ
10 Titanium processing device 11 Glass tube 12 Heater 13 Temperature controller 14 Titanium source container 15 Inert gas supply source 16 Four-way valve

Claims (10)

アルミノシリケートの骨格内のアルミニウムの一部を、チタンに置き換えてなるチタノシリケートの製造方法であって、
第一シリカ源、アルカリ源、水、および構造規定剤の混合物を、攪拌しながら調製する第一工程と、
調製した前記混合物を、攪拌しながら加熱する第二工程と、
加熱した前記混合物を冷却する第三工程と、
冷却した前記混合物に、第二シリカ源およびアルミナ源を加えて攪拌しながら再調製する第四工程と、
再調製した前記混合物を加熱する第五工程と、
加熱した前記混合物を、洗浄およびろ過した上で乾燥させる第六工程と、
前記第六工程を経て得た有機複合体を加熱し、包接されている有機物を取り除き、アルミノシリケートYNU−5を得る第七工程と、
前記アルミノシリケートYNU−5を焼成する第八工程と、
焼成した前記アルミノシリケートYNU−5を酸処理する第九工程と、
酸処理した前記アルミノシリケートYNU−5を、気相の塩化チタンまたはチタンアルコキシドとともに加熱する第十工程と、を順に有することを特徴とするチタノシリケートの製造方法。
A method for producing titanosilicate, in which a part of aluminum in the skeleton of aluminosilicate is replaced with titanium.
In the first step of preparing a mixture of a first silica source, an alkali source, water, and a structure defining agent with stirring,
In the second step of heating the prepared mixture with stirring,
The third step of cooling the heated mixture and
A fourth step of adding a second silica source and an alumina source to the cooled mixture and re-preparing with stirring, and
The fifth step of heating the reprepared mixture and
The sixth step of washing, filtering and drying the heated mixture,
The seventh step of heating the organic composite obtained through the sixth step to remove the included organic matter to obtain aluminosilicate YNU-5, and the seventh step.
The eighth step of firing the aluminosilicate YNU-5 and
The ninth step of acid-treating the calcined aluminosilicate YNU-5, and
A method for producing titanosilicate, which comprises, in order, a tenth step of heating the acid-treated aluminosilicate YNU-5 together with titanium chloride or titanium alkoxide in the gas phase.
前記第一シリカ源としてコロイダルシリカを用い、前記第二シリカ源および前記アルミナ源としてY型ゼオライトを用い、前記構造規定剤として、ジメチルジプロピルアンモニウムを用いることを特徴とする請求項1に記載のチタノシリケートの製造方法。 The first aspect of the present invention, wherein colloidal silica is used as the first silica source, Y-type zeolite is used as the second silica source and the alumina source, and dimethyldipropylammonium is used as the structure-determining agent. Manufacturing method of titanosilicate. 前記酸処理を、前記アルミノシリケートYNU−5に含まれるシリコンとアルミニウムのモル比(Si/Al)が、300以上となるように行うことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のチタノシリケートの製造方法。 The invention according to claim 1 or 2, wherein the acid treatment is performed so that the molar ratio (Si / Al) of silicon and aluminum contained in the aluminosilicate YNU-5 is 300 or more. Manufacturing method of titanosilicate. 前記第九工程において、前記アルミノシリケートYNU−5を、硝酸が60重量%以上含まれる水溶液に浸漬することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のチタノシリケートの製造方法。 The method for producing titanosilicate according to any one of claims 1 to 3, wherein in the ninth step, the aluminosilicate YNU-5 is immersed in an aqueous solution containing 60% by weight or more of nitric acid. .. 前記第九工程において、前記アルミノシリケートYNU−5を、100℃以上の温度で加熱することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項チタノシリケートの製造方法。 The method for producing a titanosilicate according to any one of claims 1 to 4, wherein in the ninth step, the aluminosilicate YNU-5 is heated at a temperature of 100 ° C. or higher. 前記第一工程において、前記混合物にアルコールを添加することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のチタノシリケートの製造方法。 The method for producing titanosilicate according to any one of claims 1 to 5, wherein in the first step, alcohol is added to the mixture. 前記第一シリカ源に対する前記水のモル比を、6以上8以下とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のチタノシリケートの製造方法。 The method for producing titanosilicate according to any one of claims 1 to 6, wherein the molar ratio of the water to the first silica source is 6 or more and 8 or less. 前記第十工程後に、さらに焼成を行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のチタノシリケートの製造方法。 The method for producing titanosilicate according to any one of claims 1 to 7, wherein further firing is performed after the tenth step. アルミノシリケートYNU−5の骨格内のアルミニウムの一部が、チタンに置き換えられてなり、粒径が1000nm以上2000nm以下であることを特徴とするチタノシリケート。 Aluminosilicate is a titanosilicate in which a part of aluminum in the skeleton of YNU-5 is replaced with titanium and the particle size is 1000 nm or more and 2000 nm or less. アルミノシリケートYNU−5の骨格内に含まれるシリコンとチタンのモル比(Si/Ti)が、60以上であることを特徴とする請求項9に記載のチタノシリケート。 The titanosilicate according to claim 9, wherein the molar ratio (Si / Ti) of silicon and titanium contained in the skeleton of the aluminosilicate YNU-5 is 60 or more.
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