JP2771269B2 - 新規な結晶性(メタロ)シリケートおよびゲルマネート - Google Patents
新規な結晶性(メタロ)シリケートおよびゲルマネートInfo
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Description
メタロシリケートおよびメタロゲルマネート、並びにこ
れらの製造方法に関するものである。
であり、Xはアルミニウム、硼素、ガリウム、亜鉛、鉄
およびチタンから選択される原子価xの金属であり、z
はxが奇数である場合は2であり、かつzはxが偶数で
ある場合は1であり、yは少なくとも5であり、かつY
は珪素もしくはゲルマニウムである] を有し、かつ焼成水素型にて実質的に第I表に示した有
意のピークを含むX線回折パターンを有することを特徴
とする結晶性物質を提供する。
質はメタロシリケートもしくはメタロゲルマネートと考
えることができ、或いはyが極めて大きい場合はシリケ
ートもしくはゲルマネートと考えることができる。
ある。好ましくはYは珪素である。この物質は2種もし
くはそれ以上の異なる金属Xおよび/または珪素とゲル
マニウムとの両者を含有することができる。Xがアルミ
ニウムでありかつYが珪素である場合、この物質はアル
ミノシリケート、すなわちゼオライトである。
加え、この物質はMが水素である場合に存在する他の水
によって水和しうると了解すべきである。さらに、この
物質はたとえば合成混合物中に最初から存在する或いは
最初に存在した物質の反応から生ずるアルコールもしく
は含窒素物質のような吸蔵もしくは吸着物質をも含むこ
とができる。さらに、この物質は金属Xに関する電荷に
均衡するのに必要とされるよりも多量の陽イオンMを有
することができる。この現象は、たとえばジャーナル・
ケミカル・ソサエティ・ケミカル・コミューニケーショ
ン(1985)、第289〜290頁に記載されている。この種の
全ての物質が本発明の範囲内にあると了解すべきであ
る。
属陽イオン、アルカリ土類金属陽イオン、有機窒素含有
の陽イオン、アルミニウム陽イオン、ガリウム陽イオン
およびその混合物から選択することができる。最初に製
造された物質に存在する陽イオンMは、勿論、合成ゲル
中に存在する物質に存在する。一般に、アルカリ金属
(特にナトリウムおよび/またはカリウム)が、恐らく
有機窒素含有物質の陽イオンと共に存在する。最初に存
在するこれらの陽イオンは、所望に応じ他の陽イオン
(たとえば水素イオンもしくは金属陽イオン)により慣
用のイオン交換技術を用いて全体的に或いは部分的に交
換することができる。水素型(すなわちM=H+)は、た
とえば酸交換もしくはアンモニウム交換に続く熱処理ま
たはこれら両者の組合せなどの公知方法により製造する
ことができる。多くの用途については、SUZ−4を焼成
水素型で製造するのが有利である。
たは化学技術によって除去することができる。
化もしくはハロゲン化テトラエチルアンモニウムまたは
その先駆体または反応生成物と所望に応じ酸化物XzO
xz/2の原料およびM(OH)aの原料とを水性アルカリ条
件下に反応させ、得られる混合物は次のモル比:YO2/XzO
xz/2=少なくとも5、好ましくは5〜80、特に好ましく
は10〜30;H2O/YO2=4〜500、好ましくは5〜200、特に
好ましくは7〜100;OH-/H2O=0.04未満、好ましくは0.0
2未満、特に好ましくは10-4〜0.02;テトラエチルアンモ
ニウム化合物/YO2=0.005〜2.0、好ましくは0.01〜1.
0、特に好ましくは0.02〜0.5にて各成分を有し;反応条
件をSUZ−4の結晶を生成するよう選択しかつ維持する
ことにより製造することができる。OH-は次のように定
義されると理解すべきである: a[(M(OH)aのモル数) −(XzOxz/2と結合したM(OH)aのモル数)]。
料を反応混合物に故意に添加しないとしても、得られる
物質は必らず少量の元素Xもしくは金属陽イオンM、特
にアルミニウムおよびナトリウムを反応体における不純
物として或いは使用した装置の汚染物として含有するこ
とを理解すべきである。
ことができる。たとえばyは酸、四塩化珪素、ヘキサフ
ルオロ珪酸アンモニウムでの処理により或いは水蒸気処
理とアンモニウムイオン交換との組合せにより増大させ
ることができる。これらの処置は全て、元素Xを骨格か
ら除去する傾向を有する。yは、たとえばナトリウムの
アルミン酸塩、ガリウム酸塩、亜鉛酸塩もしはチタン酸
塩での処理により或いはXを骨格中へ導入する同様な処
理により減少させることができる。
沈降シリカ、コロイド性シリカまたはゲルマニウム均等
物とすることができる。
塩、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムまたは金属
アルミン酸塩或いは他の金属Xの均等物とすることがで
きる。金属アルミン酸塩、特にアルミン酸ナトリウムが
好適である。
ルカリ土類金属の水酸化物、たとえば水酸化ナトリウ
ム、カリウム、マグネシウムもしくはカルシウムとする
ことができる。たとえば水酸化ナトリウムと水酸化カリ
ウムとのような異なる物質の混合物も使用することがで
きる。
ばメタノール)を含有することもできる。メタノールは
或る場合にSUZ−4の合成において有利であることが判
明した。アルコールを存在させる場合、好ましくはモル
比はアルコール/YO2=200まで、特に100まで、最も好ま
しくは50までとする。
化テトラエチルアンモニウムもしくはその先駆体または
反応生成物を雛型として必要とする。所望に応じ、反応
混合物には或る種の他の含窒素物質も存在させることが
できる。
れるまで結晶化条件の下に維持される。一般に、自生圧
力下における100〜250℃の反応温度が適しており、かつ
最適反応時間は反応経過を監視して決定することができ
る。
孔内に吸蔵して含有することが判明した。存在しうる物
質はメタノールおよび水酸化テトラエチルアンモニウム
またはその反応生成物を包含する。
行なう正確な方法は最終生成物に影響を及ぼす。SUZ−
4の収率を最適化するには、各パラメータの特定組合せ
を使用することができる。この種の最適化は、ゼオライ
ト合成における通常の作業である。新規な生成物SUZ−
4は、或る種の環境下で他の結晶性物質と一緒に生成す
ることができる。たとえば、これはしばしばモルデナイ
トと混合して生成される。反応混合物のアルカリ度が特
に重要なパラメータである。一定のSi/Al比を有する混
合物については、より高いアルカリ度はより低いSi/Al
比を有する生成物をもたらすと思われる。生成物のSi/A
l比は、いずれの場合にも反応混合物のSi/Al比よりも低
いか或いは等しい。SUZ−4の生成をもたらす特定の反
応条件については後記実施例に示す。
もしくは吸着剤としての用途を有する。ゼオライトおよ
びゼオライト型物質の分野にて一般的であるように、こ
れは多数の精製もしくは分離、並びに多数の接触変換、
たとえば炭化水素および酸素化物から他の生成物への変
換に使用することができる。その多孔質結晶構造により
付与される固有の活性に加え、これはさらに特定種類の
触媒活性を付与するのに適した元素で交換し或いは含浸
することができる。イオン交換および/または含浸に使
用しうる金属または非金属化合物は、たとえば次の元
素、すなわちメンデレーフの元素周期律表における第I
B、II A、II B、III A、III B、IV A、IV B、V A、VI
B、VII BおよびVIII族に属する元素のいずれか1種の化
合物とすることができる。特に銅、銀、亜鉛、アルミニ
ウム、ガリウム、インジウム、タリウム、鉛、アンチモ
ン、ビスマス、クロム、モリブデン、タングステン、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、イリジウム、白金、レニウムおよび燐
の化合物が好適である。
明は銅k−α線を用いる慣用の固定スリットX線回折計
にて得られる粉末回折パターンを示すと了解すべきであ
る。第1表は水素型における完全焼成SUZ−4のXRDに存
在する有意ピークの位置を示している。完成XRDは、表
中に示したピークの他にもピークを持ちうることを了解
すべきである。さらに、ピークが互いに近接している場
合、2個もしくはそれ以上のピークは分解力が欠如する
ため単一ピークとして出現することがある。特に第I表
におけるピークのうち、3.58および3.55のピークは単一
ピークとして出現し、さらに3.49および3.48におけるピ
ークも単位ピークとして出現することがあり、すなわち
3.55および3.48におけるピークは存在しないこともあ
る。XRDは実験試料から得られることは勿論である。
質から生ずる未知のピークは第2の物質に基因する同じ
位置のピークの下に隠されることがある。さらに、ピー
クの強度は多くの因子(特に非骨格物質の存在)に存在
して広範囲に変化しうることも了解すべきである。最初
の合成ゲルに存在する或いはそれから生ずる水、アルコ
ールもしくは含窒素物質の存在は、種々異なるd−間隔
におけるピークの相対強度を変化させる。XRDの詳細デ
ータに影響を与えうる他の因子はX対Yのモル比および
粒子寸法、並びに試料の形態を包含する。後記実施例に
示したXRDパターンは、焼成および未焼成のSUZ−4の各
試料から実際に得られたものであることが了解されよ
う。これらデータは、入射光線における固定末広スリッ
ト(1/4゜)と回折光線におけるグラファイトモノクロ
メータとを装着したフィリップPW1050型ゴニオメータで
収集された。θはブラッグ角度であり、Iはピークの強
度でありかつ、I0は最強ピークの強度である。フィリッ
プAPD1700型演算ソフトウェアを用いて、d−間隔(Å
単位)および相対強度100×I/I0)を測定し、銅照射線
の銅k−αの1波長は1.54056Åである。
においては次の試薬を使用した: アルミン酸ナトリウム:BDH社、40重量%のAl2O3と30重
量%のNa2Oと30重量%のH2Oとを含有する工業級; 水酸化カリウム:FSAラボラトリー・サプライズ社; 蒸溜水; キヌクリジン:アルドリッチ社; 水酸化テトラエチルアンモニウム溶液:フルカAG社、水
中40重量%: ルドックスAS40(登録商標):デュポン社、H2O中40重
量%のシリカを含有する; メタノール:BDHアナラー; アルミニウムトリイソプロポキシド(工業級):BDH。
ウムとを200gの蒸溜水中に溶解させた。10gのキヌクリ
ジンと30gの水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水
中40重量%)とを前記溶液に添加し、かつ約5分間にわ
たり撹拌を行なった。100gのルドックスAS40(登録商
標)を撹拌しながら添加した。生成したビドロゲルを撹
拌して、均質混合物を確保した。このビドロゲルは次の
モル組成を有した: 1.23 Na2O:3.41 K2O:2.9 Q:2.6 TEAOH:1.0 Al2O3:21.
2 SiO2:496 H2O [式中、Q=キヌクリジン、TEAOH=水酸化テトラエチ
ルアンモニウム] このヒドロゲルを4つの部分に分割し、かつ約150cm3
の圧力容器に充填した。これら容器を回転させながら18
0℃にて加熱した。次いで圧力容器を17時間、24時間、4
0時間および48時間の後に冷却した。固体生成物を洗浄
し、かつ100℃で乾燥させた。乾燥した生成物は全て、
X線粉末回分析により純粋なSUZ−4であることが示さ
れた。17時間の加熱による乾燥生成物のX線粉末回折パ
ターンは第1表に示す通りであった。さらに、この試料
はX線蛍光分光光度法により6.0のSi/Al原子比を有する
ことが示された。
にて180℃で17時間加熱した後に得られたものとした。
約5gのこの生成物をシリカトレー(寸法156×95×24m
m)内に浅い床として入れた。トレーをマッフル炉に入
れ、かつ、1℃/minの速度にて550℃まで加熱し、この
温度に24時間保った。500ml/min以上の公称空気流を炉
全体に通過させた。
て2回NH4 +交換し、その際ゼオライトを250gの1M NH4
NO3溶液中で30分間撹拌した。
同様に550℃で焼成して、ゼオライトをその安全焼成水
素型として得た。この生成物の粉末回折パターンを第1
(b)表に示す。
た試薬および重量は表Aに示した通りである。このヒド
ロゲルは次のモル組成を有した: 1.23 Na2O:2.84 K2O:1.0 Al2O3;2.9 Q:2.6 TEAOH::2
1.2 SiO2:496 H2O。
乾燥の後の固体生成物は、X線粉末回折によりSUZ−4
であることが判明しかつ少量のモルデナイトが存在し
た。XRDパターンを第2表に示す。この生成物は、X線
蛍光分光光度法により7.3のSi/Al原子比を有することが
判明した。
とを50gの水に溶解させた。2.5gのキヌクリジンと15gの
水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40重量%)
とを添加し、かつ溶液を約5分間撹拌した。25gのルド
ックスAS40(登録商標)を添加してヒドロゲルを生成さ
せ、かつ撹拌を持続して均質混合物を確保した。このヒ
ドロゲルは次のモル組成を有した: 1.23 Na2O;2.84 K2O:2.9 Q:5.2 TEAOH:1.0 Al2O3:21.
2 SiO2:528 H2O:40 CH3OH。
つ自生圧力下に180℃にて5日間回転させた。この期間
の終了後、圧力容器を室温まで冷却し、かつ内容物を濾
過した。固体生成物を蒸溜水で洗浄し、かつ100℃乾燥
させた。固体をX線粉末回折により検査し、微量のモル
デナイトを有するSUZ−4を含有することが判明した。
この生成物のXRDパターンを第3(a)表に示す。この
生成物をX線蛍光分光光度法により分析して6.5のSi/Al
原子比を有することが判明した。
ー(寸法156×95×24mm)内に浅い床として入れた。こ
のトレーをマッフル炉に入れ、かつ1℃/minの速度にて
550℃まで加熱し、この温度に24時間保った。500ml/min
以上の公称空気流を炉全体に通過させた。
より検査した。このX線粉末回折パターンを第3(b)
表に示す。
成したが、ただし用いた試薬および重量は表Aに示した
通りである。このヒドロゲルは次のモル組成を有した: 1.23 Na2O;3.41 K2O:2.9 Q:2.7 TEAOH:1.0 Al2O3:21.
2 SiO2:498 H2O:40 CH3OH。
および乾燥の後の固体生成物は、XRDによりSUZ−4とモ
ルデナイトとの混合物であることが判明した。XRDパタ
ーンを第4表に示す。この生成物は、X線蛍光分光光度
法により7.0のSi/Al原子比を有することが示された。
酸化カリウムとを57.8gの蒸溜水に溶解させた。7.7gの
水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40重量%)
を溶液に添加し、かつ約5分間にわたり撹拌した。26g
のルドックスAS40を撹拌しながら添加して、生成ヒドロ
ゲルが均質混合されるよう確保した。このヒドロゲルは
次のモル組成を有した: 3.0 K2O:1.8 TEAOH:1.0 Al2O3:15.0 SiO2:375 H2O。
させながら180℃にて4日間加熱した。この期間の終了
後、圧力容器を室温まで冷却しかつ内容物を濾過した。
固体生成物を蒸溜水で洗浄し、100℃で乾燥し、かつX
線粉末回折により検査した。XRDパターンを第5(a)
表に示す。生成物はSUZ−4の良好な試料であった。こ
の生成物におけるシリカ/アルミナのモル比はX線蛍光
分光光度法により12.5であると判明した。
時間焼成し、各1(1モル/dm3)の硝酸アンモニウム
溶液にて1時間の還流処理に3回かけた。ゼオライトを
濾過し、蒸溜水で洗浄し、100℃で乾燥し、かつ空気中
で550℃にて16時間焼成した。X線回折パターンを第5
(b)表に示す。
とを60gの蒸溜水に溶解させた。
重量%)を溶液に添加し、かつ約5分間にわたり撹拌し
た。25gのルドックスAS40を撹拌しながら添加して、生
成ヒドロゲルが均質混合されるよう確保した。このヒド
ロゲルは次のモル組成を有した: 1.2 Na2O;3.2 K2O:2.4 TEAOH:1.0 Al2O3:20.2 SiO2:500
H2O。
させながら180℃にて4日間加熱した。この期間の終了
後、圧力容器を室温まで冷却し、かつ内容物を濾過し
た。固体生成物を蒸溜水で洗浄し、100℃にて脱水し、
かつX線粉末回折により検査した。XRDを第6表に示
す。この生成物はSUZ−4の良好な試料であった。
液体容積であり、かつGHSVは触媒の容積当り1時間の気
体容積である。
中で1時間還流させた。ゼオライトを濾過し、蒸溜水で
充分洗浄し、100℃にて乾燥させ、かつ空気中で550℃に
て16時間焼成した。このゼオライトを、さらに0.5の1
0重量%硝酸溶液中で1時間の還流処理に2回かけた。
ゼオライトを濾過し、洗浄し、乾燥させ、かつ空気中で
550℃にて16時間焼成した。
で錠剤にプレスした。この錠剤を破砕し、かつ500μm
の篩を通過するが250μmの篩を通過しないよう篩分け
した。4.3mlのこの触媒を反応器に充填し、かつ次のよ
うに活性化した:触媒の温度を10℃/minの速度で500℃
に平衡するまで上昇させ、この温度を3時間維持し、次
いで反応器を300℃まで冷却した。をこの処理全体にわ
たって水素流速(75ml/min)を維持した。この触媒をヘ
キサデカンとドデセンとの2:1(容量)混合物よりなる
供給物の変換につき300℃、1.5のLHSVかつ20bargの圧力
にて試験した。2:1の水素と一酸化炭素とよりなるガス
流を液体供給物と一緒に1248のGHSVにて供給した。1時
間流した後、ドデセンの変換率は100%であり、かつヘ
キサデカンの変換率は19.9モル%であった。5〜11の炭
素数を有する生成物に対する炭素モル選択率は78.3%で
あった。
Claims (9)
- 【請求項1】脱水型にて実験式: m(M2/aO):XzOxz/2:yYO2 (I) [式中、mは0.5〜1.5であり、Mは原子価aの陽イオン
であり、Xはアルミニウム、硼素、ガリウム、亜鉛、鉄
およびチタンから選択される原子価xの金属であり、z
はxが奇数である場合は2であり、かつzはxが偶数で
ある場合は1であり、yは少なくとも5であり、かつY
は珪素もしくはゲルマニウムである] を有し、かつ焼成水素型にて実質的に第I表に示した有
意のピークを含むX線回折パターンを有することを特徴
とする結晶性物質。 - 【請求項2】Xがアルミニウムである請求項1記載の物
質。 - 【請求項3】Yが珪素である請求項1または2記載の物
質。 - 【請求項4】焼成水素型である請求項1〜3のいずれか
一項に記載の物質。 - 【請求項5】酸化物YO2と水と水酸化もしくはハロゲン
化テトラエチルアンモニウムまたはその先駆体または反
応生成物と所望に応じ酸化物XzOxz/2の原料およびM(O
H)aの原料とを水性アルカリ条件下に反応させ、得ら
れる混合物は次のモル比: YO2/XzOxz/2=少なくとも5;H2O/YO2=4〜500;OH-/H2O
=0.04未満;テトラエチルアンモニウム化合物/YO2=0.
005〜2.0にて各成分を有し;反応条件を請求項1記載の
結晶性物質を生成するよう選択しかつ維持することを特
徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の物質の製
造方法。 - 【請求項6】反応混合物が次のモル比: YO2/X2Oxz/2=5〜80;H2O/YO2=5〜200;OH-/H2O=0.02
未満;テトラエチルアンモニウム化合物/YO2=0.01〜1.
0 にて各成分を有する請求項5記載の方法。 - 【請求項7】反応混合物が次のモル比: YO2/X2Oxz/2=10〜30;H2O/YO2=7〜100;OH-/H2O=10-4
〜0.02;テトラエチルアンモニウム化合物/YO2=0.02〜
0.5 にて各成分を有する請求項6記載の方法。 - 【請求項8】反応混合物がさらにメタノールを含む請求
項5〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】供給原料を請求項1〜4のいずれか一項に
記載の物質に対し流すことを特徴とする炭化水素もしく
は酸素化物を他の生成物まで変換する方法。
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