JP4284407B2 - Method for producing organic group-substituted phosphate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機基置換リン酸塩及びその製造方法並びに当該有機基置換リン酸塩を焼成して得られるリン酸塩に関する。
【0002】
【従来の技術】
層状構造を有するリン酸塩の合成及びその応用については古くから研究され、各種文献において報告されている。例えば、特許文献1には、層間にシリカ、アルミナ又はジルコニアがピラーとして介在する層状リン酸スズ化合物が開示されている。特許文献2には、ビス(リン酸一水和物)チタン(IV)二水和物Ti(HPO4)2・2H2Oにβ−メルカプトエチルアミン(β−MEA)がインターカレートされている層間化合物が開示されている。
【0003】
また、層状構造を有するリン酸塩の層間に有機基を含有するリン酸塩化合物も知られている。例えば、特許文献3には、層状構造を有するリン酸ジルコニウムの層間に種々の有機化合物がインターカレートしたリン酸塩化合物が開示されている。
【0004】
上記のような、既存の有機基を含有するリン酸塩化合物は、一旦無機成分のみを調製後、有機基を導入する方法で製造されている。非特許文献1及び2には、当該方法により製造される有機基を含有するリン酸塩化合物の全てが、リン酸塩部分に孔径2nmを超えるメソ細孔を有することが報告されている。即ち、リン酸塩部分に孔径2nm以下のミクロ細孔を有するものは知られていない。
【0005】
リン酸塩部分に孔径2nm以下のミクロ細孔を有する、有機基を含有するリン酸塩化合物が開発されれば、ファインケミカルズ等の高付加価値を有する有機化合物を合成するための触媒、分離剤等に応用できるため非常に有利である。
【0006】
ミクロ細孔を有する、有機基を含有するリン酸塩化合物の開発に際しては、従来の製造方法を見直す必要がある。従来の製造方法は、リン酸と金属塩とを混合後、HFを加えて一度完全な均一溶液(沈殿等のない溶液)を調製した後、オートクレーブ等で水熱処理するものである。しかし、この方法では収率が40%程度と低く、しかも毒性の高いHFを使用する必要がある。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−165110号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2001−064003号公報
【0009】
【特許文献3】
特開平10−251168号公報
【0010】
【非特許文献1】
エー.クリアフィールド(A. Clearfield)ら、ジャーナル オブ ケミカル ササイエティー(J. Chem. Soc)、ダルトン トランス(Dalton Trans)、イギリス、2002年、第2938頁
【0011】
【非特許文献2】
イー.ダブリュー.ステイン(E.W.Stein)ら、「ソリッド ステート イオニクス(Solid State Ionics)」、オランダ、1996年、第83号、第113頁
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、リン酸塩部分に孔径2nm以下のミクロ細孔を有する有機基置換リン酸塩を、有害なHFを使用することなく、有機基置換リン酸と金属ハロゲン化物とから高収率で得られる製造方法を提供することを主な目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の製造方法が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0014】
即ち、本発明は、下記の有機基置換リン酸塩の製造方法に係る。
1.有機基置換リン酸及び原子価数4以上の金属を含む金属ハロゲン化物の混合溶液を撹拌した後、アニオン性界面活性剤を添加して更に撹拌することにより沈殿を得、生じた沈殿を水熱処理することを特徴とする有機基置換リン酸塩の製造方法。
【0015】
【発明の実施の形態】
有機基置換リン酸塩
本発明の有機基置換リン酸塩は、層状構造を有する有機基置換リン酸塩であって、リン酸塩部分に2nm以下のミクロ細孔を有することを特徴とする。このような本発明の有機基置換リン酸塩は、リン酸塩部分に孔径2nmを超えるメソ細孔を有する既存の有機基置換リン酸塩よりも細孔径が小さく、かつ比表面積が大きいことが特徴である。
【0016】
本発明の有機基置換リン酸塩の一例として、有機基としてフェニル基を導入したフェニル基置換リン酸塩の構造を図1に示す。その概略については次の通りである。
【0017】
図1のフェニル基置換リン酸塩では、フェニル基はリン酸塩中のリン原子と結合しており、ジルコニウム、スズ等の金属元素を含む平面が層状構造(シート状)を形成している。Lは面間隔を示し、概ね1.47nm程度である。層間で対向するフェニル基どうしは静電的に結合しているものと考えられる。シート状のフェニル基置換リン酸塩部分は、2nm以下のミクロ細孔を有し、多孔質な構造である。つまり、フェニル基置換リン酸塩は、シート状の規則的な構造を有するが、微視的には結晶構造に欠陥(欠落)を含むラメラー構造であり、この欠陥がミクロ細孔の形成に関与していると考えられる。
【0018】
本発明の有機基置換リン酸塩は、フェニル基置換リン酸塩の例で説明した通り、層状構造を有するとともに、微視的には結晶構造に欠陥を含むラメラー構造を有している。そして、結晶構造の欠陥がミクロ細孔の形成に関与して多孔質な構造を有すると考えられる。
【0019】
多孔性の程度は、細孔容積、比表面積等で表される。細孔容積は、通常0.03〜0.7cm3/g、好ましくは0.04〜0.5cm3/g程度、より好ましくは0.05〜0.1cm3/g程度である。比表面積は、通常40〜400m2/g、好ましくは100〜400cm3/g程度である。なお比表面積は、窒素の吸着に基づくBET法により測定した値である。
【0020】
本発明の有機基置換リン酸塩は、細孔径が小さいため、ファインケミカルズの合成に有効な触媒、特に形状選択的触媒として有用である。厳密には反応基質の種類にもよるが、芳香族化合物の反応に用いる場合には、特に0.5〜1nm程度の細孔径を有するものが優れた形状選択的反応性を示す。
【0021】
本発明の有機基置換リン酸塩の面間隔としては、通常1.2〜3nmであり、好ましくは1.4〜2.5nm程度である。
【0022】
本発明の有機基置換リン酸塩は、その多孔質な特性を活かして、各種分野で使用できる。例えば、種々のガス又は化合物を気相、液相等から吸着する吸着剤としての使用、酸化反応等における触媒又は触媒担体としての使用が挙げられる。またイオン交換能を活かした固体電解質としての使用も考えられる。
【0023】
上記の中でも、特に触媒又は触媒担体としての用途は有用であり、有機基としてスルホン酸基を導入した場合には、酸触媒として非常に有用である。また有機基を適切な官能基に変換することにより、種々の触媒担体として適用できる。例えば、リン、アミン等の官能基に変換することにより、遷移金属を担持する単体として有用となる。
【0024】
有機基置換リン酸塩の製造方法
本発明の有機基置換リン酸塩の製造方法は特に限定されないが、例えば、アニオン性界面活性剤の存在下、有機基置換リン酸と原子価数4以上の金属を含む金属ハロゲン化物(以下、「金属ハロゲン化物」と称する)とを反応させた後、生じた沈殿を水熱処理することにより好適に製造できる。
【0025】
このような本製造方法は、有害なHFを使用せず、しかも高収率で目的の有機基置換リン酸塩が得られる点で好ましい。以下、本製造方法について説明する。
【0026】
有機基置換リン酸としては特に限定されないが、リン−有機基間のリン−炭素結合が加水分解反応に対して強いものが好ましい。有機基としては、例えば、フェニル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、t−ブチル基、キシリル基、ベンジル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基等が好ましい。
【0027】
即ち、有機基置換リン酸としては、例えば、フェニルリン酸、メチルリン酸、エチルリン酸、n−プロピルリン酸、t−ブチルリン酸、3,4−キシリルリン酸、ベンジルリン酸、クロロフェニルリン酸、ブロモフェニルリン酸等が好ましい。これらの有機基置換リン酸は単独又は2種以上を混合して使用できる。使用する有機基置換リン酸の純度は特に限定されないが、通常80%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
【0028】
金属ハロゲン化物としては、原子価数が4以上の金属を有するものであれば特に限定されない。このような金属としては、例えば、スズ、ジルコニウム、ニオブ、チタン等が挙げられる。
【0029】
即ち、金属ハロゲン化物としては、例えば、四塩化スズ・5水和物、四塩化ジルコニウム、四塩化チタン、五塩化ニオブ、ヨウ化スズ、ヨウ化ジルコニウム、ヨウ化ニオブ、ヨウ化チタン、臭化スズ、臭化ジルコニウム、臭化ニオブ、臭化チタン等が好ましい。これらの金属ハロゲン化物は単独又は2種以上を混合して使用できる。使用する金属ハロゲン化物の純度は特に限定されないが、通常95%以上が好ましく、98%以上がより好ましい。
【0030】
アニオン性界面活性剤としては特に限定されないが、長鎖アルキル基を有するスルホン酸のアルカリ金属塩が好ましい。長鎖アルキル基の炭素数としては、通常8〜20、特に12〜18が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサデシル硫酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム等が好ましい。これらのアニオン性界面活性剤は単独又は2種以上を混合して使用できる。
【0031】
有機基置換リン酸塩の製造過程では、リン酸塩部分が正電荷を帯びる傾向があり、それにより稠密なリン酸塩の形成が阻害されることも考えられる。従って、対アニオンとしてアニオン性界面活性剤を用いてリン酸塩の電荷を安定化させることが有効であると考えられる。
【0032】
本発明の製造方法では、先ず、アニオン性界面活性剤の存在下、有機基置換リン酸と金属ハロゲン化物とを反応させる。反応溶媒としては、例えば、水、アルコール、水−アルコール混合溶液等が使用できる。アルコールとしては、メタノール、2−プロパノール等が挙げられる。特に、金属成分がチタンである場合には、反応溶媒は2−プロパノールが好ましい。
【0033】
原料の配合割合は特に限定されないが、有機基置換リン酸:金属ハロゲン化物=(1〜3):1、好ましくは(2〜2.1):1(モル比)である。また、有機基置換リン酸:アニオン性界面活性剤=1:(0.2〜0.7)、好ましくは1:(0.25〜0.6)(モル比)である。
【0034】
各原料の濃度(溶媒量)も特に限定されず、有機基置換リン酸の濃度は0.3〜0.7mol/L程度、好ましくは0.4〜0.6mol/Lである。また、金属ハロゲン化物の濃度は0.2〜0.5mol/L程度、好ましくは0.3〜0.4mol/Lである。
【0035】
本発明の製造方法では、先ず、有機基置換リン酸及び金属ハロゲン化物の混合溶液を十分に撹拌(3〜10分程度)した後、アニオン性界面活性剤を添加して更に撹拌(10〜60分程度)することが好ましい。これにより、反応生成物として沈殿(ゲル)が得られる。
【0036】
このように、加水分解反応に強いリン−炭素結合を有する有機基置換リン酸を直接に金属ハロゲン化物と反応させることが、リン酸塩部分にメソ細孔ではなくミクロ細孔を有する有機基置換リン酸塩を選択的に得るために重要となる。
【0037】
次いで、沈殿を水熱処理する。水熱処理は、例えば、沈殿を入れた耐熱容器をオートクレーブ等に収容して行うことができる。水熱処理の温度としては、通常120〜180℃程度、特に140〜160℃が好ましい。処理時間は温度に応じて調整できるが、通常1〜3日程度、特に1.5〜2日が好ましい。水熱処理の雰囲気は特に限定されず、大気雰囲気、酸化性雰囲気等でよい。圧力条件は特に限定されず、密閉容器内で生じる自生圧程度でよい。
【0038】
水熱処理により有機基置換リン酸塩が得られる。かかる有機基置換リン酸塩では、界面活性剤は層間に挟まれているのではなく、リン酸塩の外部に静電的に吸着してリン酸塩の正電荷を安定化させているものと考えられる。
【0039】
当該界面活性剤は、例えば、塩酸のエタノール溶液(好ましくは、50gの乾燥エタノールと3mLの1mol/L塩酸との混合液)を用いて洗浄することにより容易に除去できる。除去条件は特に限定されないが、20〜100℃の温度下で1〜5時間洗浄することが好ましい。
【0040】
なお、水熱処理後又は界面活性剤の除去後に、乾燥工程を設けてもよい。乾燥温度及び乾燥時間は特に限定されないが、例えば、120℃で1日間程度乾燥させればよい。
【0041】
このようにして得られた有機基置換リン酸塩は、リン酸塩部分に孔径2nm以下のミクロ細孔を有する。リン酸塩部分の有機基の存在量は、例えば、熱分析測定装置(TG−DTA)を用いて重量減少量を測定することにより容易に確認できる。
【0042】
本発明の製造方法では、稠密な構造を持った、ミクロ細孔を有する有機基置換リン酸塩を、通常条件下において95%以上、最適条件下において97%以上の収率で製造できる。
【0043】
本発明の製造方法では、有機基の加水分解を引き起こすHFを用いないことも、メソ細孔を形成させずミクロ細孔を形成するために有効と考えられる。またHFによる毒性がない点でも有用である。
【0044】
ちなみに、従来の有機基置換リン酸塩の製造方法では、リン酸、金属塩化物及びHFからなる均一水溶液を水熱処理して、先ずリン酸塩を合成し、次いで当該リン酸塩と反応性の高い有機基(例えば、エポキシド)を反応させて有機基を導入していた。従って、先ずHFによる高い酸性条件下でのリン酸塩生成によりメソ細孔が形成され、次いで有機基導入の際にリン酸部分が遊離等を起こし、更にメソ細孔を形成することにより、ミクロ細孔のみを有する有機基置換リン酸塩が得られなかったものと考えられる。
【0045】
リン酸塩
本発明の有機基置換リン酸塩は、焼成処理することにより、メソ細孔(2nmを超える細孔径)を有するリン酸塩が得られる。
【0046】
焼成温度は特に限定されないが、通常200〜400℃、特に350〜400℃程度が好ましい。焼成時間は焼成温度に応じて適宜調整できるが、通常2〜10時間、特に4〜6時間が好ましい。焼成雰囲気は特に限定されないが、大気雰囲気、酸化性雰囲気等でよい。
【0047】
得られたリン酸塩はメソポーラスな構造を有している。メソ細孔の直径は、通常2〜14nmであるが、細孔径が揃ったものでは2〜12nm程度であり、直径のピークは5〜7nm程度の範囲である。
【0048】
リン酸塩の多孔性の程度としては、細孔容積は、通常0.05〜0.5cm3/g程度、好ましくは0.1〜0.3cm3/gである。比表面積は、通常100〜500m2/g程度、好ましくは100〜300m2/gである。
【0049】
当該リン酸塩は、焼成により層状構造は失われている。メソ細孔は、焼成により有機基がなくなり層状構造が失われる際に、面間隔を反映した細孔として生じるものと考えられる。生じた細孔は比較的によく揃ったものであり、リン酸塩自体はアモルファスな構造となっている。
【0050】
当該リン酸塩はその多孔質な特性を活かして各種分野で使用できる。例えば、種々のガス又は化合物を気相、液相等から吸着する吸着剤として有用である。酸化反応等における触媒及び触媒担体としても有用である。またイオン交換能を活かした固体電解質としても有用である。
【0051】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0052】
実施例1
3.33g(20mmol)のフェニルリン酸(95%)を40gの水に溶かした水溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加えて更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0053】
ゲルをテフロン(登録商標)製のビーカーに移し、ステンレスオートクレーブに入れ、大気雰囲気下、150℃で2日間静置して反応させた。反応後、固体を蒸留水で十分に洗浄し、120℃で1日間乾燥させた。
【0054】
ここで、得られた固体は界面活性剤とリン酸塩の複合体であるが、固体1gを50gの乾燥エタノールと3mLの1mol/L塩酸との混合液に加えて60℃で2時間撹拌することにより界面活性剤を除去した。
【0055】
次いで、固体を濾別、エタノール洗浄後、120℃で1日乾燥させてフェニル基置換リン酸スズを得た。
【0056】
得られたフェニル基置換リン酸スズは、X線回折パターンから面間隔が1.45nmの層状構造を有することが分かった。X線回折においては、次の2シータ値(面間隔値)が観測された。6.08(1.42nm)、12.02(0.74nm)、17.88(0.5nm)、21.32(0.42nm)、35.84(0.25nm)。
【0057】
また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。
【0058】
界面活性剤を完全に除去した後、熱分析測定装置(TG−DTA)を用いて重量減少量を測定することによりリン酸塩部分の有機基の存在量を調べた。フェニル基の消失による重量減少は、熱分析測定より31.5%であり、理論値(28.3%)とほぼ一致していた。細孔容積は0.08cm3/gであり、比表面積は255m2/gであった。
【0059】
実施例2
3.33g(20mmol)のフェニルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、2.33g(10mmol)の四塩化ジルコニウムの水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0060】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、フェニル基含有ミクロ細孔層状リン酸ジルコニウムを得た。
【0061】
得られたフェニル基含有ミクロ細孔層状リン酸ジルコニウムの面間隔は、X線回折パターンより1.47nmであった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示し、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。フェニル基の消失による重量減少は、熱分析測定より32.7%であり、理論値(30.3%)とほぼ一致していた。細孔容積は0.07cm3/gであり、比表面積は232m2/gであった。
【0062】
実施例3
3.33g(20mmol)のフェニルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、1.90g(10mmol)の四塩化チタンの水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0063】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、フェニル基置換リン酸チタンを得た。
【0064】
得られたフェニル基置換リン酸チタンは、X線回折パターンより面間隔が1.43nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。フェニル基の消失による重量減少は、熱分析測定より33.8%であり、理論値(33.9%)とほぼ一致していた。細孔容積は0.08cm3/gであり、比表面積は252m2/gであった。
【0065】
実施例4
3.33g(20mmol)のフェニルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、2.70g(10mmol)の五塩化ニオブの水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0066】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、フェニル基置換リン酸ニオブを得た。
【0067】
得られたフェニル基置換リン酸ニオブは、X線回折パターンより面間隔1.48nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。フェニル基の消失による重量減少は、熱分析測定より30.5%であり、理論値(30.1%)とほぼ一致していた。細孔容積は0.07cm3/gであり、比表面積は226m2/gであった。
【0068】
実施例5
1.92g(20mmol)のメチルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0069】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、メチル基置換リン酸スズを得た。
【0070】
得られたメチル基置換リン酸スズは、X線回折パターンより面間隔0.78nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。細孔容積は0.05cm3/gであり、比表面積は312m2/gであった。
【0071】
実施例6
2.02g(20mmol)のエチルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0072】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、エチル基置換リン酸スズを得た。
【0073】
得られたエチル基置換リン酸スズは、X線回折パターンより面間隔0.9nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。重量減少8.1%はであり、理論値7.8%とほぼ同じであった。細孔容積は0.05cm3/gであり、比表面積は305m2/gであった。
【0074】
実施例7
2.48g(20mmol)のn−プロピルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0075】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、n−プロピル基置換リン酸スズを得た。
【0076】
得られたn−プロピル基置換リン酸スズは、X線回折パターンより面間隔1.06nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。重量減少は15.4%であり、理論値14.9%とほぼ同じであった。細孔容積は0.06cm3/gであり、比表面積は298m2/gであった。
【0077】
実施例8
2.76g(20mmol)のt−ブチルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0078】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、t−ブチル基置換リン酸スズを得た。
【0079】
得られたt−ブチル基置換リン酸スズは、X線回折パターンより面間隔0.88nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。重量減少は21.4%であり、理論値21%とほぼ同じであった。細孔容積は0.06cm3/gであり、比表面積は278m2/gであった。
【0080】
実施例9
3.72g(20mmol)の3,4−キシリルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、3.58g(10mmol)の四塩化スズ・5水和物の水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0081】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、3,4−キシリル基置換リン酸スズを得た。
【0082】
得られた3,4−キシリル基置換リン酸スズは、X線回折パターンより面間隔1.48nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。重量減少は38.5%であり、理論値37.1%とほぼ同じであった。細孔容積は0.08cm3/gであり、比表面積は325m2/gであった。
【0083】
実施例10
1.92g(20mmol)のメチルリン酸(95%)を40gの水に溶解させた溶液を、2.33g(10mmol)の四塩化ジルコニウムの水溶液(水の重量30g)に約5分かけて激しく撹拌しながら加えた。次に1.52g(5mmol)のドデシル硫酸ナトリウムを加え、更に約30分撹拌してゲルを得た。
【0084】
ゲルを実施例1と同様の方法により処理し、メチル基置換リン酸ジルコニウムを得た。
【0085】
得られたメチル基置換リン酸ジルコニウムは、X線回折パターンより面間隔0.8nmの層状構造を有することが分かった。また、窒素の吸脱着等温線は典型的なI型(IUPAC選定)を示しており、リン酸塩部分がミクロ細孔を有するラメラー構造であることが分かった。細孔容積は0.05cm3/gであり、比表面積は318m2/gであった。
【0086】
実施例11
実施例1で得たフェニル基置換リン酸スズを、電気炉を用いて、空気中350℃で2時間焼成した。
【0087】
得られたリン酸スズは、層状構造は壊れていた。X線回折結果よりアモルファスであることが分かった。
【0088】
リン酸スズの細孔径は2〜12nmであり、7nmにピークがあるメソポーラスな状態であった。細孔容積は0.17cm3/gであり、比表面積は235m2/gであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機基置換リン酸塩の一例であるフェニル基置換リン酸塩の層状構造及び面間隔Lを示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic group-substituted phosphate, a method for producing the same, and a phosphate obtained by firing the organic group-substituted phosphate.
[0002]
[Prior art]
The synthesis and application of phosphates having a layered structure have been studied for a long time and reported in various literatures. For example, Patent Document 1 discloses a layered tin phosphate compound in which silica, alumina, or zirconia is interposed as a pillar between layers. Patent Document 2 discloses bis (phosphate monohydrate) titanium (IV) dihydrate Ti (HPO).Four) 2.2H2An intercalation compound in which β-mercaptoethylamine (β-MEA) is intercalated with O is disclosed.
[0003]
A phosphate compound containing an organic group between layers of a phosphate having a layered structure is also known. For example, Patent Document 3 discloses a phosphate compound in which various organic compounds are intercalated between layers of zirconium phosphate having a layered structure.
[0004]
The phosphate compound containing the existing organic group as described above is manufactured by a method in which only an inorganic component is prepared and then an organic group is introduced. Non-Patent Documents 1 and 2 report that all of the phosphate compounds containing an organic group produced by the method have mesopores having a pore diameter exceeding 2 nm in the phosphate portion. In other words, those having micropores with a pore diameter of 2 nm or less in the phosphate portion are not known.
[0005]
If a phosphate compound containing organic groups having micropores with a pore size of 2 nm or less in the phosphate portion is developed, a catalyst, a separating agent, etc. for synthesizing high added value organic compounds such as fine chemicals It is very advantageous because it can be applied to.
[0006]
In developing a phosphate compound having an organic group and having micropores, it is necessary to review the conventional production method. In the conventional production method, phosphoric acid and a metal salt are mixed, and then HF is added to prepare a complete homogeneous solution (solution without precipitation), followed by hydrothermal treatment with an autoclave or the like. However, in this method, it is necessary to use HF having a low yield of about 40% and high toxicity.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-165110
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2001-064003 A
[0009]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-251168
[0010]
[Non-Patent Document 1]
A. A. Clearfield et al., Journal of Chemical Society, J. Chem. Soc, Dalton Trans, United Kingdom, 2002, 2938
[0011]
[Non-Patent Document 2]
E. W. Stein et al., “Solid State Ionics”, Netherlands, 1996, 83, p. 113.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, an organic group-substituted phosphate having a micropore having a pore diameter of 2 nm or less in a phosphate portion can be obtained in a high yield from an organic group-substituted phosphoric acid and a metal halide without using harmful HF. The main purpose is to provide the resulting manufacturing method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that a specific production method can achieve the above object, and has completed the present invention.
[0014]
That is, the present invention provides the following organic group-substituted phosphoric acidSaltyManufacturing methodTo the lawRelated.
1.After stirring a mixed solution of an organic group-substituted phosphoric acid and a metal halide containing a metal having a valence of 4 or more, a precipitate is obtained by adding an anionic surfactant and further stirring, and the resulting precipitate is hydrothermally treated. And a method for producing an organic group-substituted phosphate.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Organic group-substituted phosphate
The organic group-substituted phosphate of the present invention is an organic group-substituted phosphate having a layered structure and is characterized by having micropores of 2 nm or less in the phosphate portion. Such an organic group-substituted phosphate of the present invention has a smaller pore size and a larger specific surface area than existing organic group-substituted phosphates having mesopores with a pore diameter exceeding 2 nm in the phosphate portion. It is a feature.
[0016]
As an example of the organic group-substituted phosphate of the present invention, the structure of a phenyl group-substituted phosphate in which a phenyl group is introduced as an organic group is shown in FIG. The outline is as follows.
[0017]
In the phenyl group-substituted phosphate of FIG. 1, the phenyl group is bonded to the phosphorus atom in the phosphate, and the plane containing a metal element such as zirconium or tin forms a layered structure (sheet shape). L represents a surface interval and is about 1.47 nm. The phenyl groups facing each other are considered to be electrostatically bonded to each other. The sheet-like phenyl group-substituted phosphate portion has a micropore of 2 nm or less and has a porous structure. In other words, the phenyl group-substituted phosphate has a sheet-like regular structure, but microscopically, it has a lamellar structure including defects (missing) in the crystal structure, and these defects are involved in the formation of micropores. it seems to do.
[0018]
As described in the example of the phenyl group-substituted phosphate, the organic group-substituted phosphate of the present invention has a lamellar structure and microscopically has a lamellar structure including defects in the crystal structure. And it is thought that the defect of a crystal structure participates in formation of a micropore, and has a porous structure.
[0019]
The degree of porosity is represented by pore volume, specific surface area, and the like. The pore volume is usually 0.03 to 0.7 cmThree/ G, preferably 0.04 to 0.5 cmThree/ G, more preferably 0.05 to 0.1 cmThree/ G or so. Specific surface area is usually 40-400m2/ G, preferably 100-400 cmThree/ G or so. The specific surface area is a value measured by the BET method based on nitrogen adsorption.
[0020]
Since the organic group-substituted phosphate of the present invention has a small pore size, it is useful as a catalyst effective for the synthesis of fine chemicals, particularly as a shape-selective catalyst. Strictly speaking, depending on the type of reaction substrate, when used for the reaction of an aromatic compound, those having a pore diameter of about 0.5 to 1 nm exhibit excellent shape-selective reactivity.
[0021]
The surface spacing of the organic group-substituted phosphate of the present invention is usually 1.2 to 3 nm, preferably about 1.4 to 2.5 nm.
[0022]
The organic group-substituted phosphate of the present invention can be used in various fields by taking advantage of its porous properties. Examples thereof include use as an adsorbent for adsorbing various gases or compounds from the gas phase, liquid phase, etc., and use as a catalyst or catalyst support in oxidation reactions and the like. It can also be used as a solid electrolyte utilizing the ion exchange ability.
[0023]
Among them, the use as a catalyst or a catalyst carrier is particularly useful, and when a sulfonic acid group is introduced as an organic group, it is very useful as an acid catalyst. Moreover, it can apply as a various catalyst support | carrier by converting an organic group into a suitable functional group. For example, conversion to a functional group such as phosphorus or amine makes it useful as a simple substance carrying a transition metal.
[0024]
Method for producing organic group-substituted phosphate
The method for producing the organic group-substituted phosphate of the present invention is not particularly limited. For example, in the presence of an anionic surfactant, a metal halide containing an organic group-substituted phosphoric acid and a metal having a valence of 4 or more (hereinafter, The resulting precipitate can be suitably produced by hydrothermal treatment.
[0025]
Such a production method is preferable in that no harmful HF is used and the target organic group-substituted phosphate is obtained in high yield. Hereinafter, this manufacturing method will be described.
[0026]
Although it does not specifically limit as organic group substituted phosphoric acid, The thing with a strong phosphorus-carbon bond between phosphorus-organic groups with respect to a hydrolysis reaction is preferable. As the organic group, for example, phenyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, t-butyl group, xylyl group, benzyl group, chlorophenyl group, bromophenyl group and the like are preferable.
[0027]
That is, as the organic group-substituted phosphoric acid, for example, phenyl phosphoric acid, methyl phosphoric acid, ethyl phosphoric acid, n-propyl phosphoric acid, t-butyl phosphoric acid, 3,4-xylyl phosphoric acid, benzyl phosphoric acid, chlorophenyl phosphoric acid, bromophenyl Phosphoric acid and the like are preferable. These organic group-substituted phosphoric acids can be used alone or in admixture of two or more. The purity of the organic group-substituted phosphoric acid to be used is not particularly limited, but is usually preferably 80% or more, more preferably 95% or more.
[0028]
The metal halide is not particularly limited as long as it has a metal having a valence number of 4 or more. Examples of such a metal include tin, zirconium, niobium, and titanium.
[0029]
That is, examples of metal halides include tin tetrachloride pentahydrate, zirconium tetrachloride, titanium tetrachloride, niobium pentachloride, tin iodide, zirconium iodide, niobium iodide, titanium iodide, tin bromide. Zirconium bromide, niobium bromide, titanium bromide and the like are preferable. These metal halides can be used alone or in admixture of two or more. The purity of the metal halide to be used is not particularly limited, but is usually preferably 95% or more, and more preferably 98% or more.
[0030]
Although it does not specifically limit as an anionic surfactant, The alkali metal salt of the sulfonic acid which has a long-chain alkyl group is preferable. As carbon number of a long-chain alkyl group, 8-20 are preferable normally, and 12-18 are preferable. As the anionic surfactant, for example, sodium dodecyl sulfate, sodium hexadecyl sulfate, sodium octadecyl sulfate and the like are preferable. These anionic surfactants can be used alone or in admixture of two or more.
[0031]
In the production process of the organic group-substituted phosphate, the phosphate portion tends to be positively charged, which may inhibit the formation of dense phosphate. Therefore, it is considered effective to stabilize the phosphate charge using an anionic surfactant as a counter anion.
[0032]
In the production method of the present invention, first, an organic group-substituted phosphoric acid and a metal halide are reacted in the presence of an anionic surfactant. As the reaction solvent, for example, water, alcohol, water-alcohol mixed solution or the like can be used. Examples of the alcohol include methanol and 2-propanol. In particular, when the metal component is titanium, the reaction solvent is preferably 2-propanol.
[0033]
The blending ratio of the raw materials is not particularly limited, but is organic group-substituted phosphoric acid: metal halide = (1-3): 1, preferably (2-2.1): 1 (molar ratio). Moreover, it is organic group substituted phosphoric acid: anionic surfactant = 1: (0.2-0.7), Preferably it is 1: (0.25-0.6) (molar ratio).
[0034]
The concentration (solvent amount) of each raw material is not particularly limited, and the concentration of the organic group-substituted phosphoric acid is about 0.3 to 0.7 mol / L, preferably 0.4 to 0.6 mol / L. The concentration of the metal halide is about 0.2 to 0.5 mol / L, preferably 0.3 to 0.4 mol / L.
[0035]
In the production method of the present invention, first, the mixed solution of the organic group-substituted phosphoric acid and the metal halide is sufficiently stirred (about 3 to 10 minutes), and then an anionic surfactant is added and further stirred (10 to 60). About a minute). Thereby, precipitation (gel) is obtained as a reaction product.
[0036]
In this way, organic group substitution phosphoric acid having a strong phosphorus-carbon bond to hydrolysis reaction can be reacted directly with metal halide, so that the organic group substitution has micropores instead of mesopores in the phosphate part. This is important for obtaining phosphate selectively.
[0037]
The precipitate is then hydrothermally treated. The hydrothermal treatment can be performed, for example, by storing a heat-resistant container containing a precipitate in an autoclave or the like. The temperature of the hydrothermal treatment is usually about 120 to 180 ° C, and particularly preferably 140 to 160 ° C. The treatment time can be adjusted according to the temperature, but is usually about 1 to 3 days, particularly preferably 1.5 to 2 days. The atmosphere of the hydrothermal treatment is not particularly limited, and may be an air atmosphere, an oxidizing atmosphere, or the like. The pressure condition is not particularly limited, and may be about the self-generated pressure generated in the sealed container.
[0038]
An organic group-substituted phosphate is obtained by hydrothermal treatment. In such an organic group-substituted phosphate, the surfactant is not sandwiched between layers, but is electrostatically adsorbed to the outside of the phosphate to stabilize the positive charge of the phosphate. Conceivable.
[0039]
The surfactant can be easily removed by washing with, for example, an ethanol solution of hydrochloric acid (preferably, a mixed solution of 50 g of dry ethanol and 3 mL of 1 mol / L hydrochloric acid). The removal conditions are not particularly limited, but it is preferable to wash at a temperature of 20 to 100 ° C. for 1 to 5 hours.
[0040]
Note that a drying step may be provided after hydrothermal treatment or after removal of the surfactant. Although a drying temperature and drying time are not specifically limited, For example, what is necessary is just to dry about 120 days at 120 degreeC.
[0041]
The organic group-substituted phosphate thus obtained has micropores having a pore diameter of 2 nm or less in the phosphate portion. The abundance of the organic group in the phosphate portion can be easily confirmed by measuring the weight loss using, for example, a thermal analysis measuring device (TG-DTA).
[0042]
In the production method of the present invention, an organic group-substituted phosphate having a dense structure and having micropores can be produced in a yield of 95% or more under normal conditions and 97% or more under optimum conditions.
[0043]
In the production method of the present invention, it is considered effective not to use HF that causes hydrolysis of organic groups in order to form micropores without forming mesopores. It is also useful in that there is no toxicity due to HF.
[0044]
By the way, in the conventional method for producing an organic group-substituted phosphate, a homogeneous aqueous solution composed of phosphoric acid, metal chloride and HF is hydrothermally treated to first synthesize phosphate, and then reactive with the phosphate. A high organic group (for example, epoxide) was reacted to introduce an organic group. Accordingly, mesopores are first formed by phosphate formation under highly acidic conditions with HF, and then the phosphate portion is liberated during the introduction of the organic group, and further, mesopores are formed. It is considered that an organic group-substituted phosphate having only pores was not obtained.
[0045]
Phosphate
By subjecting the organic group-substituted phosphate of the present invention to baking treatment, a phosphate having mesopores (pore diameter exceeding 2 nm) can be obtained.
[0046]
Although a calcination temperature is not specifically limited, Usually, about 200-400 degreeC and especially about 350-400 degreeC are preferable. The firing time can be appropriately adjusted according to the firing temperature, but is usually 2 to 10 hours, and particularly preferably 4 to 6 hours. The firing atmosphere is not particularly limited, but may be an air atmosphere, an oxidizing atmosphere, or the like.
[0047]
The obtained phosphate has a mesoporous structure. The diameter of the mesopores is usually 2 to 14 nm, but is about 2 to 12 nm when the pore diameters are uniform, and the diameter peak is in the range of about 5 to 7 nm.
[0048]
As the degree of porosity of phosphate, the pore volume is usually 0.05 to 0.5 cm.Three/ G, preferably 0.1 to 0.3 cmThree/ G. Specific surface area is usually 100-500m2/ G, preferably 100 to 300 m2/ G.
[0049]
The phosphate has a layered structure lost by firing. The mesopores are considered to be generated as pores reflecting the interplanar spacing when the organic group disappears and the layered structure is lost by firing. The generated pores are relatively well aligned, and the phosphate itself has an amorphous structure.
[0050]
The phosphate can be used in various fields by taking advantage of its porous properties. For example, it is useful as an adsorbent that adsorbs various gases or compounds from the gas phase, liquid phase, and the like. It is also useful as a catalyst and catalyst support in oxidation reactions and the like. It is also useful as a solid electrolyte utilizing the ion exchange ability.
[0051]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.
[0052]
Example 1
An aqueous solution obtained by dissolving 3.33 g (20 mmol) of phenylphosphoric acid (95%) in 40 g of water was added to 3.58 g (10 mmol) of an aqueous solution of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). Added over a minute with vigorous stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added and stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0053]
The gel was transferred to a Teflon (registered trademark) beaker, placed in a stainless steel autoclave, and allowed to react at 150 ° C. for 2 days in an air atmosphere. After the reaction, the solid was thoroughly washed with distilled water and dried at 120 ° C. for 1 day.
[0054]
Here, although the obtained solid is a complex of surfactant and phosphate, 1 g of the solid is added to a mixed solution of 50 g of dry ethanol and 3 mL of 1 mol / L hydrochloric acid, and the mixture is stirred at 60 ° C. for 2 hours. This removed the surfactant.
[0055]
Next, the solid was separated by filtration, washed with ethanol, and dried at 120 ° C. for 1 day to obtain phenyl group-substituted tin phosphate.
[0056]
It was found from the X-ray diffraction pattern that the obtained phenyl group-substituted tin phosphate had a layered structure with a surface spacing of 1.45 nm. In X-ray diffraction, the following two theta values (plane spacing values) were observed. 6.08 (1.42 nm), 12.02 (0.74 nm), 17.88 (0.5 nm), 21.32 (0.42 nm), 35.84 (0.25 nm).
[0057]
Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores.
[0058]
After completely removing the surfactant, the amount of organic groups present in the phosphate portion was examined by measuring the weight loss using a thermal analyzer (TG-DTA). The weight loss due to the disappearance of the phenyl group was 31.5% from the thermal analysis measurement, which almost coincided with the theoretical value (28.3%). The pore volume is 0.08cmThree/ G and the specific surface area is 255 m.2/ G.
[0059]
Example 2
A solution obtained by dissolving 3.33 g (20 mmol) of phenylphosphoric acid (95%) in 40 g of water was vigorously added to 2.33 g (10 mmol) of an aqueous solution of zirconium tetrachloride (water weight: 30 g) over about 5 minutes. Added with stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0060]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a phenyl group-containing microporous layered zirconium phosphate.
[0061]
The interplanar spacing of the obtained phenyl group-containing microporous layered zirconium phosphate was 1.47 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen showed a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss due to the disappearance of the phenyl group was 32.7% based on the thermal analysis measurement, which almost coincided with the theoretical value (30.3%). The pore volume is 0.07cmThree/ G and specific surface area of 232 m2/ G.
[0062]
Example 3
A solution obtained by dissolving 3.33 g (20 mmol) of phenylphosphoric acid (95%) in 40 g of water was vigorously added to 1.90 g (10 mmol) of an aqueous solution of titanium tetrachloride (water weight: 30 g) over about 5 minutes. Added with stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0063]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain phenyl group-substituted titanium phosphate.
[0064]
The obtained phenyl group-substituted titanium phosphate was found to have a layered structure with a surface spacing of 1.43 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss due to the disappearance of the phenyl group was 33.8% from the thermal analysis measurement, which almost coincided with the theoretical value (33.9%). The pore volume is 0.08cmThree/ G and the specific surface area is 252 m.2/ G.
[0065]
Example 4
A solution obtained by dissolving 3.33 g (20 mmol) of phenylphosphoric acid (95%) in 40 g of water was vigorously added to 2.70 g (10 mmol) of an aqueous solution of niobium pentachloride (water weight 30 g) over about 5 minutes. Added with stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0066]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain phenyl group-substituted niobium phosphate.
[0067]
The obtained phenyl group-substituted niobium phosphate was found to have a layered structure with an interplanar spacing of 1.48 nm from an X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss due to the disappearance of the phenyl group was 30.5% based on the thermal analysis measurement, which almost coincided with the theoretical value (30.1%). The pore volume is 0.07cmThree/ G and the specific surface area is 226 m.2/ G.
[0068]
Example 5
A solution prepared by dissolving 1.92 g (20 mmol) of methyl phosphoric acid (95%) in 40 g of water was added to 3.58 g (10 mmol) of an aqueous solution of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). Added over a minute with vigorous stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0069]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain methyl group-substituted tin phosphate.
[0070]
The obtained methyl group-substituted tin phosphate was found to have a layered structure with a surface spacing of 0.78 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The pore volume is 0.05cmThree/ G and specific surface area of 312 m2/ G.
[0071]
Example 6
A solution prepared by dissolving 2.02 g (20 mmol) of ethyl phosphoric acid (95%) in 40 g of water was added to 3.58 g (10 mmol) of an aqueous solution of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). Added over a minute with vigorous stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0072]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain an ethyl group-substituted tin phosphate.
[0073]
The obtained ethyl group-substituted tin phosphate was found to have a layered structure with an interplanar spacing of 0.9 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss was 8.1%, which was almost the same as the theoretical value of 7.8%. The pore volume is 0.05cmThree/ G, specific surface area of 305 m2/ G.
[0074]
Example 7
2.48 g (20 mmol) of n-propyl phosphoric acid (95%) dissolved in 40 g of water was dissolved in 3.58 g (10 mmol) of an aqueous solution of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). Over about 5 minutes with vigorous stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0075]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain n-propyl group-substituted tin phosphate.
[0076]
The obtained n-propyl group-substituted tin phosphate was found to have a layered structure with a surface spacing of 1.06 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss was 15.4%, almost the same as the theoretical value of 14.9%. The pore volume is 0.06cmThree/ G and the specific surface area is 298 m.2/ G.
[0077]
Example 8
A solution obtained by dissolving 2.76 g (20 mmol) of t-butyl phosphate (95%) in 40 g of water was added to 3.58 g (10 mmol) of an aqueous solution of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). Added over about 5 minutes with vigorous stirring. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0078]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain t-butyl group-substituted tin phosphate.
[0079]
The obtained t-butyl group-substituted tin phosphate was found to have a layered structure with a surface spacing of 0.88 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss was 21.4%, almost the same as the theoretical value of 21%. The pore volume is 0.06cmThree/ G and the specific surface area is 278 m.2/ G.
[0080]
Example 9
A solution prepared by dissolving 3.72 g (20 mmol) of 3,4-xylylphosphoric acid (95%) in 40 g of water was added to an aqueous solution of 3.58 g (10 mmol) of tin tetrachloride pentahydrate (weight of water: 30 g). ) With vigorous stirring over about 5 minutes. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0081]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain 3,4-xylyl group-substituted tin phosphate.
[0082]
The obtained 3,4-xylyl group-substituted tin phosphate was found to have a layered structure with an interplanar spacing of 1.48 nm from the X-ray diffraction pattern. Further, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The weight loss was 38.5%, almost the same as the theoretical value 37.1%. The pore volume is 0.08cmThree/ G and specific surface area of 325 m2/ G.
[0083]
Example 10
A solution prepared by dissolving 1.92 g (20 mmol) of methyl phosphoric acid (95%) in 40 g of water was vigorously stirred over 2.3 minutes in 2.33 g (10 mmol) of an aqueous solution of zirconium tetrachloride (water weight 30 g). Added while. Next, 1.52 g (5 mmol) of sodium dodecyl sulfate was added, and the mixture was further stirred for about 30 minutes to obtain a gel.
[0084]
The gel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain methyl group-substituted zirconium phosphate.
[0085]
The obtained methyl group-substituted zirconium phosphate was found to have a layered structure with a surface spacing of 0.8 nm from the X-ray diffraction pattern. In addition, the adsorption / desorption isotherm of nitrogen shows a typical type I (IUPAC selection), and it was found that the phosphate portion has a lamellar structure having micropores. The pore volume is 0.05cmThree/ G, specific surface area of 318 m2/ G.
[0086]
Example 11
The phenyl group-substituted tin phosphate obtained in Example 1 was calcined in air at 350 ° C. for 2 hours using an electric furnace.
[0087]
The layered structure of the obtained tin phosphate was broken. From the X-ray diffraction results, it was found to be amorphous.
[0088]
Tin phosphate had a pore diameter of 2 to 12 nm and a mesoporous state having a peak at 7 nm. Pore volume is 0.17cmThree/ G, specific surface area is 235 m2/ G.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a layered structure and an interplanar spacing L of a phenyl group-substituted phosphate which is an example of the organic group-substituted phosphate of the present invention.
Claims (1)
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