JP4083463B2 - Method for crystallizing pore walls of non-silica mesoporous oxides using a pore-filled template - Google Patents

Method for crystallizing pore walls of non-silica mesoporous oxides using a pore-filled template Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メソ多孔体の孔壁の結晶性を、メソ多孔体の細孔形状、構造を保持して、改善した細孔壁を有するメソ多孔体の形成方法に関する。
本明細書において、メソ多孔体の前駆体とは、アモルファス乃至結晶性の進んでいない細孔壁からなるメソ多孔体を意味する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、シリカをはじめとして、2〜50nmというナノスケ−ルの細孔を有する結晶構造を有するメソポ−ラス物質が種々合成されてきた。該細孔構造を持つ無機材料の合成に利用されている技術の1つにゾル−ゲル法がある。該方法は、ゾル−ゲル法による無機材料の合成方法と該合成系に添加した界面活性剤の形成するミセル集合体により形成される細孔構造鋳型を利用して無機材料の多孔性物質を合成するものである。そしてこのようにして合成された多孔質材料は触媒をはじめ様々な機能性を持つ材料として期待されている。
しかし、これまで合成される非シリカ系メソポ−ラス物質は、ほとんどが非晶質乃至結晶性が低いものであるので、その構造安定性が良くないなどの点から、利用分野が制限されるという問題があった。このような事情の中で、本発明者らは、この問題を取り除く技術の開発、すなわち、メソポ−ラスを形作る細孔壁を構成する材料を結晶構造とする技術の開発に取り組んで来た。その中で単結晶が発達した孔壁を持つメソ細孔を持つ、特に一次粒子全体に亘って結晶構造が保持されているメソポーラス遷移金属酸化物、特に結晶性メソポ−ラスNbTa酸化物などの合成に成功した(特願2000-175306号:平成12年6月12日、セラミックス,36(2001)No.12,p913-916)。しかし、細孔壁の結晶性が充分でない点や、結晶化度が充分高くなるように高温で結晶化処理をすると細孔がつぶれたり、細孔の周期構造が崩れるなどの問題があった。すなわち、メソ多孔体の細孔壁を充分な結晶性、例えば原子スケ−ルの結晶性などを有するものに熱処理により改質する際、結晶化前の細孔、細孔の周期性を維持することが困難であった。
【0003】
本発明者らは、メソ多孔体の細孔構造は、合成時の環境から大きな影響を受けることから、均一な細孔径及び周期的な細孔構造を有する遷移金属酸化物、例えばNbTa酸化物を合成する技術の開発にも取り組み、細孔の構造およびその均一性並びに該細孔構造の周期の一様性などを同時に満たすメソ多孔体の合成方法の確立に成功している(特願2002-61591、平成14年3月7日出願)。
しかしながら、前記改善した方法などにより得られたメソ多孔体の細孔壁の結晶性を改善するために加熱処理をしようとすると、前記細孔の維持、および細孔構造やその均一性を維持するのが難しいという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、結晶化熱処理後において、前記熱処理前の細孔の維持、および細孔構造やその均一性をできる限り維持できる細孔壁の結晶性を改善する方法を提供することである。前記課題を解決するために、結晶化熱処理前のメソ多孔体の前駆体の細孔、および細孔構造やその均一性をできる限り維持するための手段を検討した。該検討の中で、前記細孔内に充填可能であり、結晶化熱処理時に形状を維持できる耐熱性を有し、かつ、前記結晶化熱処理の完了、またはその後に前記細孔内から除去可能な細孔充填材料(以下、充填鋳型という場合もある。)を用いることを発想し、前記充填鋳型として有用なものの発見に種々の試行錯誤をした。その中で、前記細孔内に、炭化処理により部分炭化ないし完全炭化を受ける有機物を充填し、該有機物を炭化処理することにより、又は炭化処理により部分炭化乃至完全炭化させたものを前記細孔内に充填することにより、耐熱性の部分炭化ないし完全炭化物の充填鋳型を細孔内に形成することができること、前記メソ多孔体の前駆体をテトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液と室温で混合し、該溶液を細孔内に充填後80〜100℃でゲル化させることにより充填鋳型を細孔内に形成することができること、前記メソ多孔体の前駆体とBaCl或いはNaClの飽和水溶液を室温で混合し、該溶液を細孔内に充填後80〜100℃で蒸発乾固させると細孔内にBaCl或いはNaClの充填鋳型が形成することができることを発見し、前記充填鋳型を形成する手段により、メソ多孔体の前駆体の細孔内に前記充填鋳型の形成、結晶化熱処理、次いで、前記充填鋳型を、前記部分炭化ないし完全炭化の場合は焼成により、他の場合は酸またはアルカリ溶液または水により洗浄除去することにより、細孔壁の結晶性を改善したメソ多孔体が得られることを見出し、前記課題を解決した。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に前記細孔壁の結晶化熱処理時に形状を維持し、前記熱処理後に焼成、水、または酸またはアルカリを添加した水により除去可能な充填鋳型を形成させ、該充填鋳型の存在下で、前記結晶化熱処理をし、次いで前記充填鋳型を焼成、水、酸またはアルカリを添加した水により除去して結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法である。好ましくは、メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に充填鋳型を形成させる手段が、炭化処理により部分炭化乃至完全炭化する有機物を前記細孔内に形成、前記有機物を炭化処理により前記細孔内に部分炭化乃至完全炭化からなる充填鋳型を形成させる工程又は炭化処理により部分炭化乃至完全炭化させたものを前記細孔内に充填して充填鋳型を形成させ工程を含むものであることを特徴とする前記結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法であり、より好ましくは、炭化処理により部分炭化乃至完全炭化する有機物がフルフリルアルコールの重合物、−グルコース、フルクトース、またはこの誘導体であり、また炭化処理により部分炭化乃至完全炭化させたものを前記細孔内に充填して充填鋳型を形成させる工程で使用される炭化処理される化合物が炭化水素であり、炭化処理が熱分解処理または/および濃硫酸の脱水分解処理であることを特徴とする前記結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法であり、更に好ましくは、メソ多孔体の前駆体が、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することにより得られたものであり、結晶化熱処理が、酸素不存在の不活性下において、前記焼成温度より高い温度で実施するものであることを特徴とする前記各結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法である。
【0006】
また、前記メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に充填鋳型を形成させる手段が、前記前駆体をテトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液と室温で混合し、テトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液を細孔内に充填後80〜100℃でゲル化させる工程を含むものであることを特徴とする、又は前記前駆体をBaCl或いはNaClの飽和水溶液と室温で混合し、BaCl或いはNaClの飽和水溶液を細孔内に充填後、80〜100℃で蒸発乾固させると細孔内にBaCl或いはNaClの充填鋳型を細孔内に形成する工程を含むものであることを特徴とする前記結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法である。
より好ましくは、メソ多孔体の前駆体が、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することにより得られたものであり、結晶化熱処理が、酸素存在下において、前記焼成温度より高い温度で実施するものであることを特徴とする前記各結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法である。
【0007】
【本発明の実施の態様】
本発明をより詳細に説明する。
A.本発明の特徴を、前記炭素材からなる鋳型を用いて非晶質細孔壁の結晶性を向上させる場合の概念図1により説明する。
図1において、(A)はアモルファスの非晶質細孔壁を示す。細孔内に炭素源を導入後炭化処理した状態を(B)に示す。炭素が充填された非晶質細孔壁を熱処理して結晶化した状態を(C)に示す。結晶化を完了した後炭素源を酸化して除去した状態を(D)に示す。これから理解されるように炭素は熱処理により結晶化する際の細孔の形状維持の機能を発揮する。
前記(A)および(B)からなる工程は、以下の1,〜3,ような態様がある。
1,フルフリルアルコ−ル蒸気を結晶化前駆体に流通し、少なくとも細孔内フルフリルアルコ−ルを堆積させ、該堆積したフルフリルアルコ−ルを加熱または固体酸、p-トルエンスルホン酸等の酸触媒により重合させ、その重合物を炭化(乾留)することにより、炭素からなる充填鋳型をを形成する。
2,ショ糖、D(+)-グルコ−ス等の濃硫酸の脱水作用により炭素まで分解される有機物を希硫酸溶液とし、該溶液をメソ多孔体の前駆体と室温で混合し、少なくとも細孔内に該溶液を充填し、次いで、100℃に加熱されたオ−ブン中で希硫酸を濃縮し濃硫酸として、前記有機物を脱水作用により部分炭化し、必要に応じて、その後160℃に温度を上げて乾燥させる。この操作を繰り返すことにより、少なくとも細孔内に炭素(質)からなる充填鋳型が形成される。必要に応じて乾留により十分に炭素に分解させる。
3,炭化水素蒸気を熱分解しながらメソ多孔体の前駆体に流通し、少なくとも細孔内に炭素(質)を堆積させる。
いずれの場合も、細孔壁の結晶化後において細孔内に存在する炭素の除去は空気雰囲気下の電気炉などの加熱手段中で加熱することによりCOとして除去される〔図1、(C)、(D)〕。
【0008】
B.充填鋳型として、シリカを用いる場合。
メソ多孔体の前駆体とテトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液とを室温で混合し、少なくとも細孔内に前記溶液を充填し、次いで、80〜100℃でゲル化させる。次に、空気雰囲気下電気炉焼成により結晶化させる。その後、アルカリによる洗浄でシリカを除去することにより結晶性を向上させたメソ多孔質を形成できる。
C.BaCl或いはNaClを充填鋳型として用いる場合。
メソ多孔体の前駆体とBaCl或いはNaCl飽和水溶液とを室温で混合し、少なくとも細孔内に前記溶液を充填し、次いで、80〜100℃で蒸発乾固させ、BaCl或いはNaClの充填鋳型を形成させる。次に、酸素が存在する雰囲気下、例えば空気雰囲気下の電気炉焼成により結晶化させる。その後、水洗浄でBaCl或いはNaClの充填鋳型を除去する。
【0009】
D.メソ多孔体の前駆体としては、従来公知の方法により形成されたものを使用できるが、本発明者らが開発した遷移金属酸化物からなるメソ多孔体を製造する方法により得られたもを好ましいものとして挙げることができる。
前記メソ多孔体の前駆体の製造方法としては、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することからなるもの、特に、TaCl、NbClまたはこれら混合物並びにAlイソプロポキシドを脂肪族直鎖アルコール10gおよびテンプレート化合物1gからなる溶液当たり0.003−0.01mol配合してゾル溶液形成用混合物を調製し、該混合物に水または無機酸水溶液を前記金属化合物に対して5〜35モル倍加えて加水分解および重縮合させゾル溶液を形成し、該ゾルを酸素が存する雰囲気中に移し40℃〜100℃の温度で熟成してゲルを形成し、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することからなるメソポーラス酸化物の製造方法を挙げることができる。
遷移金属酸化物のメソ多孔体は、前駆体化合物として、La、Ta、Nb、Ti、Zr、Mg、Alなどの塩化物、アルコキシドなどから選択されるものを、少なくとも1つ用いて製造される。
【0010】
E.メソ多孔体を製造するのに使用されるテンプレート材料は、従来使用されていた界面活性剤を使用可能であるが、ポリエチレンオキシド鎖(CHCHO)とポリプロピレンオキシド鎖〔CHCH(CH)O〕とから構成されるブロックコポリマーからなるノニオン界面活性剤(ここで、mおよびnは10〜70であり、該ポリマーの末端はH、アルコールやフェノールでエーテル化されている)、例えば商品名;P123等(BASF社製)、および商品名;P85、P103〔(HO(CHCHO)56(CHCH(CH)O)17(CHCHO)56)H〕等(旭電化工業社製)などを、所望の自己組織化ゾル、該ゾルからの安定なゲルの形成の観点から好ましい。前記ゾルを形成するのに有用な有機溶媒としては、脂肪族アルコールを挙げることができ、具体的には、メタノール、ブタノール、プロパノール、ヘキサノールまたはこれらの2種以上の混合物を好ましいものとして挙げることができる。
【0011】
F.得られたメソポーラス酸化物の特性は以下の方法により測定された。
1,XRD(Rigaku社製 RINT 2100、CuKa線)法:X線回折法:低角度(1〜6°)ピークパターンによりメソ細孔の周期構造が観察される。
2,窒素吸着等温線(Coulter 社製 SA3100):窒素吸着量(Y軸/容積(mL/g))の急激に増加する相対圧(P/P)(X軸)領域と細孔径とが対応するする。立ち上がりの程度は細孔容積と関連する。
3,TEM:透過型電子顕微鏡(JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV):メゾポーラスNbTa酸化物の六方配列構造のTEM象が観察された。
4,電子線回折像(JEOL 社製 JEM 2010F、加速電圧200 kV):細孔に対して垂直に、一つのスポットの周りに等距離に六つのスポットが規則的に配列した像から細孔の六方配列構造が観察された。
【0012】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、この例示により本発明が限定的に解釈されるものではない。
実施例1、
メソポ−ラスNbTa酸化物、(NbTa)の結晶化。
界面活性剤として、P123〔商品名、BASF社製:(HO(CHCHO)20(CHCH(CH)O)70(CHCHO)20)H〕1gをビーカー内に仕込み、これに10gのエタノール(関東化学製)を加え、撹拌して前記界面活性剤を溶解させた。これに塩化ニオブ(NbCl)と塩化タンタル(TaCl)の混合物の合計0.003〜0.01モルを加え、20分間撹拌溶解させた。次いで加水分解のために水を0.32〜6.00g(モル数では0.018〜0.333モル)を加えて更に10分間撹拌した。得られた透明ゾル溶液をシャーレーに移し、空気中で40℃〜80℃の温度に保たれたオーブン中で3〜7日熟成しゲルを形成する。次いで、得られた透明ゲルを空気雰囲気下の電気炉中で400〜550℃5時間焼成により、細孔構造の鋳型成分である前記界面活性剤(P123)が除去され、塩化ニオブ(NbCl)と塩化タンタル(TaCl)の混合物の配合量および加える水の量に応じた制御された細孔構造をもつ白色のNbTa酸化物が合成された。
【0013】
前記細孔構造をもつ白色のNbTa酸化物をメソ多孔体の前駆体として用い、以下の細孔壁の結晶化熱処理をした。
結晶化熱処理;200℃のフルフリルアルコ−ル蒸気を、キャリヤ−ガスとして窒素ガスを用い、前記メソ多孔体の前駆体に3時間供給した。これにより、フルフリルアルコ−ル重合反応により細孔内にも重合物が堆積充填された。次に、重合物を、酸素不在下で、400℃〜600℃で熱処理して熱分解(乾留)した。このとき細孔壁の結晶化は進行していなかった。続いて、充填鋳型の炭素(質)が除去されるのを防ぐため酸素不在下、650℃で、1〜10時間処理することにより、非晶質の細孔壁の結晶化が進行した。その後、空気中において焼成することにより炭素(質)が除去され、原子スケ−ルでの結晶構造を持った結晶性メソポ−ラスのNbTa酸化物が得られた。前記NbTa酸化物の低角度X線回折(XRD)および高角度X線回折をそれぞれ図2および3に示す。図2から細孔の周期性の維持特性が、図3から細孔壁の結晶化の改善の特性が理解できた。
また、図4の窒素吸着等温線のY軸の窒素吸着量(容量/g;mL/g)の増加している相対圧P/P(X軸)領域と細孔径は対応し、また、立ち上がりの程度は細孔容積と関係することから、結晶加熱処理後も細孔の開口部、および細孔の空孔はつぶれずに維持されていることが確認できた。
因みに、炭素からなる充填鋳型が存在しない場合には、図2および3の特性は観察されなかった。
TEM(透過型電子顕微鏡像)観察から、粒子が結晶化していることを示す電子線回折パタ−ン、細孔壁の結晶化を示す格子縞が見られ、細孔の開口のヘキサゴナル構造、および細孔の周期性が維持されていることが確認された。
【0014】
実施例2;メソポ−ラスMgTa酸化物の結晶化処理。
金属源に塩化マグネシウムと塩化タンタルの混合物を用い、実施例1と同様の方法でメソ多孔体の前駆体を調製した。このとき金属源として用いているMgClとTaClとはMg:Ta=1:2になるように配合した。
結晶化方法も実施例1と同様の手順で行った。ただ、条件としては、酸素不在下で850℃で1時間の焼成という方法をで行った。
実施例1と同様に、図5〜図7のに低角度パタ−ンおよび高角度パターンおよび窒素吸着等温線から実施例1の場合より特性は悪いが細孔の維持、構造および周期性の維持を確認できる。
【0015】
実施例3;メソポ−ラスなアナターゼ型TiO酸化物の結晶化。
非イオン性界面活性剤として、P85〔商品名、旭電化工業社製:(HO(CHCHO)39(CHCH(CH)O)26(CHCHO)39)H〕をノルマルアルコ−ルであるプロパノ−ル中に撹拌溶解後、金属源としてのチタンテトライソプロポキシドを導入する。その中に、反応の触媒として37%塩酸を添加して透明のゾル溶液が得られる。その後、熟成、焼成による鋳型除去を行いメソ多孔体の前駆体を得た。
結晶化方法は、実施例1と同様の手順で行った。条件としては、400℃で10時間、酸素不在下という比較的緩和な条件での熱処理により結晶化を進行させた。炭素(質)除去は空気中350℃で15時間行った。図8〜図10に実施例1と同様に低角度パタ−ンおよび高角度パターンおよび窒素吸着等温線から実施例1の場合より特性は悪いが細孔の維持、構造および周期性の維持を確認できる。
【0016】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を利用すること、すなわち、細孔内に充填鋳型を充填した状態で、細孔壁の結晶化熱処理をすることにより、細孔開口、細孔の周期性、および細孔空孔を維持して細孔壁の結晶性を改善できたという、従来得られ難かった高結晶性の細孔壁を持ったメソ多孔体が得られものであり、本発明は、今後のメソ多孔体技術の発展にに極めて貢献することは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一態様の炭素材からなる鋳型を用いて非晶質細孔壁の結晶性を向上させる場合の概念図を示す
【図2】 実施例1の結晶性メソポ−ラスNbTa酸化物の低角度X線回折パターンを示す
【図3】 実施例1の結晶性メソポ−ラスNbTa酸化物の高角度X線回折パターンを示す
【図4】 実施例1の結晶性メソポ−ラスNbTa酸化物の窒素吸着等温線を示す
【図5】 実施例2の結晶性メソポ−ラスMgTa酸化物の低角度X線回折パターンを示す
【図6】 実施例2の結晶性メソポ−ラスMgTa酸化物の高角度X線回折パターンを示す
【図7】 実施例2の結晶性メソポ−ラスMgTa酸化物の窒素吸着等温線を示す
【図8】 実施例3の結晶性メソポ−ラスアナターゼ型TiO酸化物の低角度X線回折パターンを示す
【図9】 実施例3の結晶性メソポ−ラスアナターゼ型TiO酸化物の高角度X線回折パターンを示す
【図10】 実施例2の結晶性メソポ−ラスアナターゼ型TiO酸化物の窒素吸着等温線を示す
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a mesoporous material having an improved pore wall while maintaining the pore shape and structure of the mesoporous material.
In this specification, the precursor of a mesoporous material means a mesoporous material composed of pore walls that are not amorphous or have no crystallinity.
[0002]
[Prior art]
Until now, various mesoporous materials having a crystal structure having nanoscale pores of 2 to 50 nm, including silica, have been synthesized. One of the techniques used for the synthesis of inorganic materials having the pore structure is a sol-gel method. The method synthesizes a porous material of an inorganic material using a sol-gel method for synthesizing an inorganic material and a pore structure template formed by a micelle aggregate formed by a surfactant added to the synthesis system. To do. The porous material synthesized in this way is expected as a material having various functions including a catalyst.
However, most of the non-silica mesoporous materials synthesized so far are amorphous or low in crystallinity, so that the field of use is limited from the viewpoint of poor structural stability. There was a problem. Under such circumstances, the present inventors have been working on the development of a technique that eliminates this problem, that is, the development of a technique that makes the material constituting the pore wall forming the mesoporous a crystal structure. Among them, synthesis of mesoporous transition metal oxides having mesopores having pore walls in which single crystals have developed, in particular, crystalline structures maintained throughout the primary particles, especially crystalline mesoporous NbTa oxides, etc. (Japanese Patent Application No. 2000-175306: June 12, 2000, Ceramics, 36 (2001) No. 12, p913-916). However, there are problems that the crystallinity of the pore walls is not sufficient, and that when the crystallization treatment is performed at a high temperature so that the degree of crystallinity is sufficiently high, the pores are collapsed or the periodic structure of the pores is destroyed. That is, when the pore wall of the mesoporous material is modified by heat treatment to have sufficient crystallinity, for example, atomic scale crystallinity, the pores before crystallization and the periodicity of the pores are maintained. It was difficult.
[0003]
Since the pore structure of the mesoporous material is greatly affected by the environment at the time of synthesis, the present inventors have proposed a transition metal oxide having a uniform pore diameter and a periodic pore structure, for example, NbTa oxide. We have also worked on the development of technology to synthesize, and succeeded in establishing a method for synthesizing mesoporous materials that simultaneously satisfy the pore structure and its uniformity and the uniformity of the period of the pore structure (Japanese Patent Application 2002- 61591, filed March 7, 2002).
However, when heat treatment is attempted to improve the crystallinity of the pore walls of the mesoporous material obtained by the improved method, the pores are maintained and the pore structure and uniformity thereof are maintained. There was a problem that it was difficult.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for improving the crystallinity of the pore wall that can maintain the pore structure and the uniformity thereof as much as possible after the crystallization heat treatment, and maintaining the pores before the heat treatment. . In order to solve the above-mentioned problems, the means for maintaining the pores of the precursor of the mesoporous material before the crystallization heat treatment, the pore structure and the uniformity thereof as much as possible were examined. In the examination, the pores can be filled, have heat resistance capable of maintaining the shape during the crystallization heat treatment, and can be removed from the pores after the completion of the crystallization heat treatment or afterwards. Based on the idea of using a pore-filling material (hereinafter sometimes referred to as a filling mold), various trials and errors were made in finding one useful as the filling mold. Among them, the pores are filled with an organic substance that undergoes partial carbonization or complete carbonization by carbonization, and the organic substance is carbonized or partially carbonized or completely carbonized by carbonization. It is possible to form a heat-resistant partially carbonized or completely carbide filled template in the pores by filling the inside, and the precursor of the mesoporous material is tetraethylorthosilicate (TEOS) or sodium silicate solution. And filling the solution into the pores and then gelling at 80 to 100 ° C. to form a filling template in the pores, the precursor of the mesoporous material and BaCl 2 or NaCl A saturated casting solution of BaCl 2 or NaCl is formed in the pores when the saturated aqueous solution of is mixed at room temperature and the solution is filled in the pores and then evaporated to dryness at 80 to 100 ° C. The means for forming the filled mold is found to be capable of forming the filled mold in the pores of the precursor of the mesoporous material, crystallization heat treatment, and then transforming the filled mold into the partially carbonized or fully carbonized. In this case, it was found that a mesoporous material with improved crystallinity of the pore wall was obtained by calcination, and in other cases by washing and removing with an acid or alkali solution or water.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, at least the pores of the precursor of the mesoporous material maintain the shape during the crystallization heat treatment of the pore walls, and can be removed by firing, water, or water added with an acid or alkali after the heat treatment. Forming a mold, and performing the crystallization heat treatment in the presence of the filling mold, and then firing the filling mold and removing the filling mold with water to which water, an acid or an alkali is added to improve the crystallinity. It is a method of forming. Preferably, the means for forming a filling template in at least the pores of the precursor of the mesoporous material forms an organic substance in the pores that is partially or completely carbonized by carbonization, and the organic substance is carbonized to form the pores. The method includes a step of forming a filling mold made of partially carbonized or completely carbonized therein, or a step of filling the pores with partially carbonized or completely carbonized by carbonization to form a filled mold. More preferably, the organic material partially carbonized or completely carbonized by carbonization treatment is a polymer of furfuryl alcohol, -glucose, fructose, or a derivative thereof. Carbonization treatment used in the step of filling the pores with partially or completely carbonized carbonization treatment to form a filling mold. The method for forming a mesoporous material with improved crystallinity is characterized in that the compound to be produced is a hydrocarbon, and the carbonization treatment is thermal decomposition treatment or / and dehydration decomposition treatment of concentrated sulfuric acid. Is obtained by adding a transition metal salt or / and metal alkoxide, which is a precursor of a transition metal oxide, to a solution in which a precursor of a mesoporous material is dissolved in a polymer surfactant in an organic solvent, and dissolving the transition metal. A salt or / and metal alkoxide is hydrolyzed, polymerized and self-assembled into a sol solution, a gel having a stabilized tissue is obtained from the sol solution, and the gel is baked at 350 ° C. to 550 ° C. in an atmosphere containing oxygen. The crystallization heat treatment is performed at a temperature higher than the firing temperature in the absence of oxygen. That said is a method of forming a mesoporous having improved the crystallinity.
[0006]
Further, the means for forming a filling template in at least the pores of the precursor of the mesoporous material comprises mixing the precursor with tetraethylorthosilicate (TEOS) or sodium silicate solution at room temperature, and tetraethylorthosilicate. -A step of gelling at 80 to 100 ° C after filling the pores with TEOS or sodium silicate solution, or mixing the precursor with a saturated aqueous solution of BaCl 2 or NaCl at room temperature and, after filling a saturated aqueous solution of BaCl 2 or NaCl in the pores, it is intended to include the step of forming the pores filling mold BaCl 2 or NaCl in and evaporated to dryness at 80 to 100 ° C. pore A method for forming a mesoporous film with improved crystallinity.
More preferably, the transition metal salt or / and metal alkoxide, which is the precursor of the transition metal oxide, is added to the solution in which the precursor of the mesoporous material is dissolved in the polymer surfactant in the organic solvent, and the transition is performed. A metal salt or / and metal alkoxide is hydrolyzed, polymerized and self-assembled into a sol solution, and a tissue-stabilized gel is obtained from the sol solution, and the gel is 350 ° C. to 550 ° C. in an atmosphere in which oxygen exists. The mesoporous material with improved crystallinity is obtained by firing at a temperature higher than the firing temperature in the presence of oxygen. It is a method of forming.
[0007]
[Embodiments of the present invention]
The present invention will be described in more detail.
A. The features of the present invention will be described with reference to FIG. 1 in the case of improving the crystallinity of the amorphous pore walls using the mold made of the carbon material.
In FIG. 1, (A) shows an amorphous amorphous pore wall. The state of carbonization treatment after introducing the carbon source into the pore is shown in (B). A state in which the amorphous pore wall filled with carbon is crystallized by heat treatment is shown in FIG. A state in which the carbon source is oxidized and removed after the crystallization is completed is shown in (D). As understood from this, carbon exhibits the function of maintaining the shape of the pores when crystallized by heat treatment.
The process consisting of (A) and (B) has the following aspects 1 to 3.
1, furfuryl alcohol vapor is passed through the crystallization precursor, and at least the furfuryl alcohol in the pores is deposited, and the deposited furfuryl alcohol is heated or solid acid, p-toluenesulfonic acid, etc. The polymer is polymerized with an acid catalyst, and the polymerized product is carbonized (dry distillation) to form a filled mold made of carbon.
The organic matter that is decomposed to carbon by dehydration of concentrated sulfuric acid such as 2, sucrose and D (+)-glucose is made into a dilute sulfuric acid solution, and this solution is mixed with the precursor of the mesoporous material at room temperature. The solution is filled in the pores, and then dilute sulfuric acid is concentrated in an oven heated to 100 ° C. to form concentrated sulfuric acid, and the organic matter is partially carbonized by dehydration. Increase the temperature to dry. By repeating this operation, a filled mold made of carbon (quality) is formed at least in the pores. If necessary, it is fully decomposed into carbon by dry distillation.
3. The hydrocarbon vapor is passed through the precursor of the mesoporous material while thermally decomposing, and carbon (quality) is deposited at least in the pores.
In any case, after the crystallization of the pore walls, the carbon present in the pores is removed as CO 2 by heating in a heating means such as an electric furnace in an air atmosphere [FIG. C), (D)].
[0008]
B. When silica is used as the filling mold.
A precursor of a mesoporous material and a tetraethylorthosilicate (TEOS) or sodium silicate solution are mixed at room temperature, at least the pores are filled with the solution, and then gelled at 80 to 100 ° C. Next, it is crystallized by firing in an electric furnace in an air atmosphere. Then, mesoporous material with improved crystallinity can be formed by removing silica by washing with alkali.
C. When using BaCl 2 or NaCl as a filling mold.
A precursor of a mesoporous material and a saturated aqueous solution of BaCl 2 or NaCl are mixed at room temperature, and at least the pores are filled with the solution, then evaporated to dryness at 80 to 100 ° C., and filled with BaCl 2 or NaCl. To form. Next, crystallization is performed by firing in an electric furnace in an atmosphere in which oxygen is present, for example, in an air atmosphere. Thereafter, the BaCl 2 or NaCl filling mold is removed by washing with water.
[0009]
D. As the precursor of the mesoporous material, those formed by a conventionally known method can be used, but those obtained by the method for producing a mesoporous material composed of a transition metal oxide developed by the present inventors are preferable. Can be cited as a thing.
As a method for producing the precursor of the mesoporous material, a transition metal salt or / and a metal alkoxide that is a precursor of a transition metal oxide is added to and dissolved in a solution in which a polymer surfactant is dissolved in an organic solvent. A transition metal salt or / and metal alkoxide is hydrolyzed, polymerized and self-assembled into a sol solution, and a stabilized tissue gel is obtained from the sol solution, and the gel is heated at 350 ° C. to 550 in an atmosphere containing oxygen. In particular, a sol containing 0.003 to 0.01 mol of TaCl 5 , NbCl 5 or a mixture thereof and Al isopropoxide mixed with 10 g of an aliphatic linear alcohol and 1 g of a template compound. A solution-forming mixture is prepared, and water or an inorganic acid aqueous solution is added to the mixture in an amount of 5 to 3 with respect to the metal compound. Mole-fold addition is carried out to form a sol solution by hydrolysis and polycondensation, and the sol is transferred to an atmosphere in which oxygen exists and aged at a temperature of 40 ° C. to 100 ° C. to form a gel. And a method for producing a mesoporous oxide comprising firing at 350 ° C to 550 ° C.
The transition metal oxide mesoporous material is produced using at least one selected from the group consisting of chlorides such as La, Ta, Nb, Ti, Zr, Mg, Al, and alkoxides as precursor compounds. .
[0010]
E. As the template material used for producing the mesoporous material, a conventionally used surfactant can be used, but a polyethylene oxide chain (CH 2 CH 2 O) m and a polypropylene oxide chain [CH 2 CH ( CH 3 ) O] n , a nonionic surfactant composed of a block copolymer (wherein m and n are 10 to 70, and the ends of the polymer are etherified with H, alcohol or phenol) For example, trade name: P123 and the like (manufactured by BASF) and trade name: P85, P103 [(HO (CH 2 CH 2 O) 56 (CH 2 CH (CH 3 ) O) 17 (CH 2 CH 2 O) 56 H] and the like (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) are preferable from the viewpoint of forming a desired self-assembled sol and a stable gel from the sol. Examples of the organic solvent useful for forming the sol include aliphatic alcohols. Specifically, methanol, butanol, propanol, hexanol, or a mixture of two or more of these may be mentioned as preferable ones. it can.
[0011]
F. The characteristics of the obtained mesoporous oxide were measured by the following method.
1, XRD (Rigaku RINT 2100, CuKa line) method: X-ray diffraction method: A periodic structure of mesopores is observed by a low angle (1-6 °) peak pattern.
2, Nitrogen adsorption isotherm (Coulter SA3100): The relative pressure (P / P 0 ) (X axis) region and the pore diameter of the nitrogen adsorption amount (Y axis / volume (mL / g)) increase rapidly Correspond. The degree of rise is related to the pore volume.
3, TEM: Transmission electron microscope (JEMOL JEM 2010F, acceleration voltage 200 kV): A TEM image of a hexagonal array structure of mesoporous NbTa oxide was observed.
4. Electron diffraction image (JEOL JEM 2010F, acceleration voltage 200 kV): An image of six pores regularly arranged at equal distances around one spot perpendicular to the pore. A hexagonal array structure was observed.
[0012]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not interpreted limitedly by this illustration.
Example 1,
Crystallization of mesoporous NbTa oxide, (NbTa) 2 O 5 .
As the surfactant, P123 [trade name, BASF Corp.: (HO (CH 2 CH 2 O) 20 (CH 2 CH (CH 3) O) 70 (CH 2 CH 2 O) 20) H ] 1g of the beaker Into this, 10 g of ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added and stirred to dissolve the surfactant. A total of 0.003 to 0.01 mol of a mixture of niobium chloride (NbCl 5 ) and tantalum chloride (TaCl 5 ) was added thereto, and dissolved with stirring for 20 minutes. Next, 0.32 to 6.00 g (0.018 to 0.333 mol in terms of mole) of water was added for hydrolysis, and the mixture was further stirred for 10 minutes. The obtained transparent sol solution is transferred to a petri dish and aged for 3 to 7 days in an oven kept at a temperature of 40 ° C. to 80 ° C. in air to form a gel. Next, the obtained transparent gel was baked in an electric furnace in an air atmosphere at 400 to 550 ° C. for 5 hours to remove the surfactant (P123), which is a template component having a pore structure, and niobium chloride (NbCl 5 ). A white NbTa oxide having a controlled pore structure according to the amount of the mixture of tantalum chloride and tantalum chloride (TaCl 5 ) and the amount of added water was synthesized.
[0013]
Using the white NbTa oxide having the pore structure as the precursor of the mesoporous material, the following pore wall crystallization heat treatment was performed.
Crystallization heat treatment: Furfuryl alcohol vapor at 200 ° C. was supplied to the precursor of the mesoporous material for 3 hours using nitrogen gas as a carrier gas. As a result, the polymer was deposited and filled in the pores by the furfuryl alcohol polymerization reaction. Next, the polymer was thermally decomposed (dry distillation) by heat treatment at 400 ° C. to 600 ° C. in the absence of oxygen. At this time, crystallization of the pore walls did not proceed. Subsequently, crystallization of the amorphous pore walls proceeded by treatment at 650 ° C. for 1 to 10 hours in the absence of oxygen to prevent removal of carbon (quality) of the filling mold. Thereafter, the carbon (quality) was removed by firing in air, and a crystalline mesoporous NbTa oxide having a crystal structure at an atomic scale was obtained. Low angle X-ray diffraction (XRD) and high angle X-ray diffraction of the NbTa oxide are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. From FIG. 2, it was possible to understand the characteristic of maintaining the periodicity of the pores, and from FIG.
Further, the relative pressure P / P 0 (X axis) region in which the nitrogen adsorption amount (volume / g; mL / g) on the Y axis of the nitrogen adsorption isotherm in FIG. 4 increases corresponds to the pore diameter, Since the degree of the rise is related to the pore volume, it was confirmed that the opening of the pores and the pores of the pores were maintained without being collapsed even after the crystal heat treatment.
Incidentally, in the absence of a filling mold made of carbon, the characteristics of FIGS. 2 and 3 were not observed.
From TEM (transmission electron microscope image) observation, an electron diffraction pattern indicating that the particles are crystallized, a lattice pattern indicating crystallization of the pore wall, a hexagonal structure of the pore opening, and a fine structure are observed. It was confirmed that the periodicity of the holes was maintained.
[0014]
Example 2: Crystallization treatment of mesoporous MgTa oxide.
A precursor of mesoporous material was prepared in the same manner as in Example 1 using a mixture of magnesium chloride and tantalum chloride as the metal source. At this time, MgCl 2 and TaCl 5 used as a metal source were mixed so that Mg: Ta = 1: 2.
The crystallization method was performed in the same procedure as in Example 1. However, as a condition, a method of firing at 850 ° C. for 1 hour in the absence of oxygen was performed.
As in Example 1, the low-angle pattern, high-angle pattern, and nitrogen adsorption isotherm shown in FIGS. 5 to 7 are worse than those in Example 1, but the pores are maintained, the structure and the periodicity are maintained. Can be confirmed.
[0015]
Example 3 Crystallization of mesoporous anatase TiO 2 oxide.
As a nonionic surfactant, P85 [trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd .: (HO (CH 2 CH 2 O) 39 (CH 2 CH (CH 3 ) O) 26 (CH 2 CH 2 O) 39 ) H ] Is stirred and dissolved in a normal alcohol, followed by introduction of titanium tetraisopropoxide as a metal source. Into this, 37% hydrochloric acid is added as a reaction catalyst to obtain a transparent sol solution. Thereafter, the template was removed by aging and baking to obtain a precursor of a mesoporous material.
The crystallization method was performed in the same procedure as in Example 1. As conditions, crystallization was advanced by heat treatment under relatively mild conditions of 400 ° C. for 10 hours in the absence of oxygen. Carbon (quality) removal was performed in air at 350 ° C. for 15 hours. 8 to 10 confirm the maintenance of the pores, the maintenance of the structure and the periodicity, although the characteristics are worse than in the case of Example 1 from the low angle pattern, the high angle pattern and the nitrogen adsorption isotherm as in Example 1. it can.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, by utilizing the present invention, that is, by subjecting the pore wall to crystallization heat treatment in a state where the pore is filled with the filling template, pore opening, pore periodicity, and A mesoporous material having a highly crystalline pore wall, which has been difficult to obtain in the past, was obtained by maintaining the pore vacancies and improving the crystallinity of the pore wall. It is clear that it will contribute greatly to the development of mesoporous materials technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a conceptual diagram in the case of improving the crystallinity of an amorphous pore wall using a template made of a carbon material of one embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the crystalline mesoporous NbTa of Example 1. 3 shows a low angle X-ray diffraction pattern of the oxide. FIG. 3 shows a high angle X-ray diffraction pattern of the crystalline mesoporous NbTa oxide of Example 1. FIG. 4 shows the crystalline mesoporous NbTa of Example 1. FIG. 5 shows a low angle X-ray diffraction pattern of the crystalline mesoporous MgTa oxide of Example 2. FIG. 6 shows the crystalline mesoporous MgTa oxide of Example 2. FIG. 7 shows the nitrogen adsorption isotherm of the crystalline mesoporous MgTa oxide of Example 2. FIG. 8 shows the crystalline mesoporous anatase TiO 2 oxidation of Example 3. Shows low-angle X-ray diffraction pattern of objects Crystalline Mesopo of Example 3 - Las anatase showing a high angle X-ray diffraction pattern of TiO 2 oxides [10] crystalline Example 2 Mesopo - nitrogen adsorption isotherm Las anatase TiO 2 oxide Show

Claims (8)

メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に前記細孔壁の結晶化熱処理時に形状を維持し、前記熱処理後に焼成、水、または酸またはアルカリを添加した水により除去可能な充填鋳型を形成させ、該充填鋳型の存在下で、前記結晶化熱処理をし、次いで前記充填鋳型を焼成、水、または酸またはアルカリを添加した水により除去して結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。At least the pores of the precursor of the mesoporous material are maintained in shape during the crystallization heat treatment of the pore walls, and after the heat treatment, a filling mold that can be removed by baking, water, or water added with acid or alkali is formed. A method of forming a mesoporous material having improved crystallinity by performing the crystallization heat treatment in the presence of the filling mold and then removing the filling mold by baking, water, or water added with an acid or an alkali. . メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に充填鋳型を形成させる手段が、炭化処理により部分炭化乃至完全炭化する有機物を前記細孔内に形成、細孔内に形成された前記有機物を酸化分解して前記細孔内に部分炭化乃至完全炭化からなる充填鋳型を形成させる工程又は炭化処理により部分炭化乃至完全炭化させたものを前記細孔内に充填して充填鋳型を形成させ工程を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。The means for forming a filling template in at least the pores of the precursor of the mesoporous material forms an organic substance that is partially or completely carbonized by carbonization treatment, and oxidatively decomposes the organic substance formed in the pores. And a step of forming a filling mold consisting of partial carbonization or complete carbonization in the pores, or a step of filling the pores with partial carbonization or complete carbonization by carbonization to form a filling template. The method for forming a mesoporous material with improved crystallinity according to claim 1. 炭化処理により部分炭化乃至完全炭化する有機物がフルフリルアルコールの重合物、−グルコース、フルクトース、またはこの誘導体であり、また炭化処理により部分炭化乃至完全炭化させたものを前記細孔内に充填して充填鋳型を形成させる工程で使用される化合物が炭化水素であり、前記炭化処理が熱分解処理または/および濃硫酸の脱水分解処理であることを特徴とする請求項2に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。The organic substance partially carbonized or completely carbonized by the carbonization treatment is a polymer of furfuryl alcohol, -glucose, fructose, or a derivative thereof. The compound used in the step of forming a filling mold is a hydrocarbon, and the carbonization treatment is thermal decomposition treatment and / or dehydration decomposition treatment of concentrated sulfuric acid. Forming a mesoporous material. メソ多孔体の前駆体が、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することにより得られたものであり、結晶化熱処理が、酸素不存在の不活性下において、前記焼成温度より高い温度で実施するものであることを特徴とする請求項1、2または3に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。A transition metal salt or / and metal alkoxide, which is a precursor of a transition metal oxide, is added to and dissolved in a solution in which a precursor of a mesoporous material is dissolved in a polymer surfactant in an organic solvent, and the transition metal salt or / And forming a sol solution obtained by hydrolyzing, polymerizing and self-organizing metal alkoxide, obtaining a gel having a stabilized structure from the sol solution, and baking the gel at 350 ° C. to 550 ° C. in an atmosphere containing oxygen. The crystal according to claim 1, 2 or 3, wherein the crystallization heat treatment is performed at a temperature higher than the firing temperature in the absence of oxygen. Of forming mesoporous materials with improved properties. メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に充填鋳型を形成させる手段が、前記前駆体をテトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液と室温で混合し、テトラエチルオルトシリケ−ト(TEOS)或いは珪酸ナトリウム溶液を細孔内に充填後80〜100℃でゲル化させる工程を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。Means for forming a filling template in at least the pores of the precursor of the mesoporous material is obtained by mixing the precursor with tetraethylorthosilicate (TEOS) or sodium silicate solution at room temperature, and tetraethylorthosilicate ( 2. The method for forming a mesoporous material with improved crystallinity according to claim 1, comprising a step of gelling at 80 to 100 ° C. after filling TEOS) or a sodium silicate solution into pores. 3. メソ多孔体の前駆体が、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することにより得られたものであり、結晶化熱処理が、酸素存在下において、前記焼成温度より高い温度で実施するものであることを特徴とする請求項5に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。A transition metal salt or / and metal alkoxide, which is a precursor of a transition metal oxide, is added to and dissolved in a solution in which a precursor of a mesoporous material is dissolved in a polymer surfactant in an organic solvent, and the transition metal salt or / And forming a sol solution obtained by hydrolyzing, polymerizing and self-organizing metal alkoxide, obtaining a gel having a stabilized structure from the sol solution, and baking the gel at 350 ° C. to 550 ° C. in an atmosphere containing oxygen. The mesoporous film with improved crystallinity according to claim 5, wherein the crystallization heat treatment is performed at a temperature higher than the firing temperature in the presence of oxygen. How to form. メソ多孔体の前駆体の少なくとも細孔内に充填鋳型を形成させる手段が、前記前駆体をBaCl或いはNaClの飽和水溶液と室温で混合し、BaCl或いはNaClの飽和水溶液を細孔内に充填後、80〜100℃で蒸発乾固させると細孔内にBaCl或いはNaClの充填鋳型を細孔内に形成する工程を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。Means for forming a filled mold into at least the pores of the precursor of the mesoporous material is filled with the precursor BaCl 2 or mixed with a saturated aqueous solution at room temperature of NaCl, BaCl 2 or a saturated aqueous solution of NaCl in the pores 2. The method according to claim 1, further comprising a step of forming a BaCl 2 or NaCl filling template in the pores when evaporated to dryness at 80 to 100 ° C. A method of forming a mesoporous material. メソ多孔体の前駆体が、有機溶媒に高分子界面活性剤を溶解した溶液に、遷移金属酸化物の前駆体である遷移金属塩または/および金属アルコキシドを加え溶解させ、該遷移金属の塩または/および金属アルコキシドを加水分解、ポリマー化および自己組織化したゾル溶液とし、前記ゾル溶液から組織の安定化したゲルを得、該ゲルを酸素が存する雰囲気中において350℃〜550℃で焼成することにより得られたものであり、結晶化熱処理が、酸素存在下において、前記焼成温度より高い温度で実施するものであることを特徴とする請求項7に記載の結晶性を向上させたメソ多孔質を形成する方法。A transition metal salt or / and metal alkoxide, which is a precursor of a transition metal oxide, is added to and dissolved in a solution in which a precursor of a mesoporous material is dissolved in a polymer surfactant in an organic solvent, and the transition metal salt or / And forming a sol solution obtained by hydrolyzing, polymerizing and self-organizing metal alkoxide, obtaining a gel having a stabilized structure from the sol solution, and baking the gel at 350 ° C. to 550 ° C. in an atmosphere containing oxygen. The mesoporous film with improved crystallinity according to claim 7, wherein the crystallization heat treatment is performed at a temperature higher than the firing temperature in the presence of oxygen. How to form.
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