JP5115947B2 - Novel layered silicate PLS-3 by solid phase reaction method, method for producing the same, and method for producing FER type zeolite using the same as a precursor - Google Patents

Novel layered silicate PLS-3 by solid phase reaction method, method for producing the same, and method for producing FER type zeolite using the same as a precursor Download PDF

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本発明は、新規結晶性層状珪酸塩PLS−3の合成法と、それを前駆体に用いて合成した高シリカゼオライトCDS−3とその製造方法に関するものである。本発明は、例えば、分離剤、吸着剤、形状選択性固体触媒、イオン交換剤、クロマトグラフィー充填剤、化学反応場、建築材などに用いることのできる、耐熱性に優れた高シリカゼオライトを得るための前駆体化合物となる新規な結晶性層状珪酸塩を、既存の結晶性層状珪酸塩を用いて、固相から固相への相転移反応により迅速に製造し、それを前駆体に用いて高シリカゼオライトを合成することを可能とする、それらの合成方法及びその製品を提供するものである。   The present invention relates to a method for synthesizing a novel crystalline layered silicate PLS-3, a high silica zeolite CDS-3 synthesized using it as a precursor, and a method for producing the same. The present invention provides a high-silica zeolite excellent in heat resistance that can be used, for example, as a separating agent, an adsorbent, a shape-selective solid catalyst, an ion exchange agent, a chromatography filler, a chemical reaction field, and a building material. A novel crystalline layered silicate, which is a precursor compound for the production, is rapidly produced by a phase transition reaction from a solid phase to a solid phase using an existing crystalline layered silicate, and is used as a precursor. The present invention provides a synthesis method and a product thereof that make it possible to synthesize high silica zeolite.

ゼオライトは、原子レベルで規則的に配列したマイクロ孔(3−20Å)を有し、骨格構造の構成元素が、Si、Al、Oからなるアルミノシリケート型、Si、Oのみからなるハイシリカ(ピュアシリカ)型に主に分類することができる。ゼオライトは、形状選択的な、あるいは骨格構造に起因した化学的・物理的吸着作用を持つことから、例えば、モレキュラーシーブ(分子ふるい)、分離吸着剤、イオン交換体、触媒反応としての機能を有する。天然及び合成ゼオライトとして、160種類以上の構造が知られ、それと骨格元素の組成を組み合わせることで、目的に合わせた化学的性質や構造安定性、耐熱性を兼ね備えた多孔質材料として、石油化学を中心とする幅広い産業分野で用いられている。   Zeolite has micropores (3-20Å) regularly arranged at the atomic level, and the framework element is aluminosilicate type consisting of Si, Al, O, high silica (Pure Silica) consisting only of Si, O. ) Mainly can be classified into types. Zeolite has a chemical / physical adsorption action that is either shape-selective or due to its skeletal structure, so it has functions as, for example, molecular sieves, separated adsorbents, ion exchangers, and catalytic reactions. . More than 160 types of structures are known as natural and synthetic zeolites, and by combining them with the composition of skeletal elements, petrochemistry can be used as a porous material that combines chemical properties, structural stability, and heat resistance according to the purpose. Used in a wide range of industrial fields.

それぞれのゼオライトは、規則的な細孔を形成する幾何学的な骨格構造により区別され、一義的なX線回折パターンを与えることから、実験的に区別することができる。すなわち、骨格構造(結晶構造)は、ゼオライトの細孔の形や大きさを規定している。各ゼオライトの吸着特性や機械的強度、固体酸の性能は、部分的にはその細孔の形や大きさ、骨格を構成する組成で決まる。従って、特定の応用を考えた場合、ある特定のゼオライトの有用性は、少なくとも部分的には、その結晶構造や組成に依存する。   Each zeolite can be distinguished experimentally because it is distinguished by a geometric framework structure that forms regular pores and gives a unique X-ray diffraction pattern. That is, the skeletal structure (crystal structure) defines the shape and size of the pores of the zeolite. The adsorption characteristics, mechanical strength, and solid acid performance of each zeolite are determined in part by the shape and size of the pores and the composition of the skeleton. Thus, when considering a particular application, the usefulness of a particular zeolite depends at least in part on its crystal structure and composition.

高シリカ組成のゼオライトは、耐熱性、疎水性という2つの点で低シリカ組成のゼオライトよりも優れており、一般に、充分な機械的強度を備えている。これらの性質は、例えば、ゼオライトを分離剤や触媒として使用する場合に重要である。ゼオライト合成研究の初期の段階では、シリカ/アルミナ比の低い生成物しか得られていなかったが、シリカ源からなる出発ゲル中に有機構造規定剤(Organic Structure Directing Agent:OSDA)を加えることで、シリカ/アルミナ比が非常に高い組成を持つゼオライトの合成が可能になった(非特許文献1)。   A zeolite with a high silica composition is superior to a zeolite with a low silica composition in two points of heat resistance and hydrophobicity, and generally has sufficient mechanical strength. These properties are important when, for example, zeolite is used as a separating agent or a catalyst. In the initial stage of zeolite synthesis research, only a product with a low silica / alumina ratio was obtained, but by adding an organic structure directing agent (OSDA) to the starting gel consisting of a silica source, It has become possible to synthesize zeolite having a composition with a very high silica / alumina ratio (Non-patent Document 1).

ゼオライトは、一般に、水熱合成法、すなわち、大量の水とシリカ源、アルミニウム源、アルカリ金属及びアミン類などのOSDAを所望の化学組成になるように調合し、オートクレーブ等の圧力容器にそれらを封じ込め加熱することにより、自己圧下で製造されている。ここで、OSDAは、生成するゼオライトの細孔を形成するための鋳型剤として機能し、主にアミン分子が用いられている。近年、触媒・材料分野では、より大孔径の高シリカゼオライトへの要望が高まっており、多くの研究がなされているが、製造コストやOSDAの設計・合成が容易ではないため、実用化が困難となっており、実際に使われている高シリカゼオライトの種類は、非常に少なく、細孔径もケイ素12員環以下に制限されている。   Zeolite is generally hydrothermally synthesized, that is, a large amount of water and a silica source, an aluminum source, an alkali metal, and amines such as OSDA are blended to have a desired chemical composition, and they are placed in a pressure vessel such as an autoclave. Manufactured under self-pressure by containment heating. Here, OSDA functions as a templating agent for forming pores of the generated zeolite, and amine molecules are mainly used. In recent years, in the field of catalysts and materials, there is an increasing demand for a high-silica zeolite having a larger pore diameter, and many studies have been made, but it is difficult to put it to practical use because the manufacturing cost and the design and synthesis of OSDA are not easy. Thus, the types of high silica zeolite actually used are very few, and the pore diameter is limited to a silicon 12-membered ring or less.

一方、多量の水を用いず、固相から固相への相転移に似た反応を使って、層状珪酸塩からゼオライトもしくはマイクロポーラス構造体へ構造変化させる技術が報告されている。研究例は少ないものの、合成可能な既知構造のゼオライトとして、MFI型(シリカライト−1)とMEL型ゼオライト(シリカライト−2)が報告されている(特許文献1、2、非特許文献2〜6)。   On the other hand, a technique for changing the structure from a layered silicate to a zeolite or a microporous structure using a reaction similar to a phase transition from a solid phase to a solid phase without using a large amount of water has been reported. Although there are few research examples, MFI type (silicalite-1) and MEL type zeolite (silicalite-2) have been reported as zeolites having a known structure that can be synthesized (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Documents 2 to 2). 6).

これらによれば、上記生成物は、固相反応では、原料に層状珪酸塩の粉末結晶と有機アミン分子、更に、水を加え、オートクレーブを用いて加熱するだけで得られるとされている。また、固相反応は、反応時間が数時間から24時間程度と、水熱合成法に比べ迅速な合成法であることが大きな特徴である。また、固相反応は、水熱合成法に比べ、必要な原料を最小限に減らすことができることから、合成プロセスの低コスト化が期待される。しかしながら、生成物の構造と出発物質である層状珪酸塩の構造に類似性や共通性がないものが多いため、どのようなメカニズムで相転移しているのかが明らかではないという問題も指摘されている。   According to these, in the solid-phase reaction, the product is said to be obtained simply by adding layered silicate powder crystals, organic amine molecules and water to the raw material and heating using an autoclave. In addition, the solid phase reaction is characterized in that the reaction time is several hours to 24 hours, which is a rapid synthesis method compared to the hydrothermal synthesis method. In addition, since solid phase reaction can reduce necessary raw materials to a minimum as compared with hydrothermal synthesis method, cost reduction of the synthesis process is expected. However, since many of the products have no similarity or commonality between the structure of the product and the layered silicate starting material, it is pointed out that the mechanism of phase transition is not clear. Yes.

また、近年、新しい手法として、結晶性層状珪酸塩の層状構造を脱水重縮合反応により架橋することで、高シリカゼオライトを得る方法が報告されている。例えば、結晶性層状珪酸塩PLS−1は、CDO型高シリカゼオライトの前駆体として最近見いだされ、このPLS−1を焼成するだけで、CDO型高シリカゼオライトが得られる。従来、PLS−1の製造法では、シリカ、TMAOHのほか、最終生成物であるPLS−1に殆ど含まれないが、結晶化のために、アルカリ源や1,4−dioxaneを必要とし、合成時間も10日程度必要であった(特許文献3〜6、非特許文献7)。   In recent years, a new method has been reported in which a layered structure of crystalline layered silicate is crosslinked by a dehydration polycondensation reaction to obtain a high silica zeolite. For example, crystalline layered silicate PLS-1 has recently been found as a precursor of CDO-type high silica zeolite, and CDO-type high silica zeolite can be obtained simply by calcining this PLS-1. Conventionally, the production method of PLS-1 is hardly contained in PLS-1, which is the final product, in addition to silica and TMAOH, but requires an alkali source and 1,4-dioxane for crystallization, and is synthesized. The time was also required for about 10 days (Patent Documents 3 to 6, Non-Patent Document 7).

本発明で得られる、新規結晶性層状珪酸塩は、FER型高シリカゼオライトの前駆体に相当し、先のPLS−1と同様に、焼成するだけで、層間が脱水重縮合反応によって架橋し、そこに、新たに細孔が形成されることで、FER型高シリカゼオライトへと構造変化する。FER型ゼオライトは、産業利用においても重要なゼオライトとされ、非常に多くの応用例が報告されている(特許文献7〜15)。   The novel crystalline layered silicate obtained in the present invention corresponds to a precursor of FER type high silica zeolite, and, just like PLS-1, the layers are crosslinked by dehydration polycondensation reaction just by firing, As a result of newly forming fine pores there, the structure changes to FER type high silica zeolite. FER type zeolite is regarded as an important zeolite in industrial use, and a great number of application examples have been reported (Patent Documents 7 to 15).

また、FER型ゼオライトの合成法そのものも、様々な研究がなされている(特許文献16〜21、非特許文献8〜10)。また、FER型ゼオライトに変換可能な結晶性層状珪酸塩PREFERがSchreyeckらによって報告されている(非特許文献11、12)。しかしながら、この方法は、このPREFERの合成には、4−amino−2,2,6,6−tetramethylpiperidineという高価なアミン分子だけでなく、毒性の極めて高いフッ化水素が必要であり、合成時間も15日かかることから、産業利用には適していない。   In addition, various studies have been conducted on the synthesis method of FER type zeolite itself (Patent Documents 16 to 21, Non-Patent Documents 8 to 10). Further, a crystalline layered silicate PREFER that can be converted into FER type zeolite has been reported by Schreyeck et al. (Non-patent Documents 11 and 12). However, this method requires not only the expensive amine molecule 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine but also extremely toxic hydrogen fluoride for the synthesis of PREFER, and the synthesis time is also long. Since it takes 15 days, it is not suitable for industrial use.

これまでの水熱合成法によるゼオライト合成では、骨格にAl元素を含むアルミノシリケート型では、FER型も含め、多数報告されている。高シリカゼオライトの場合、合成時間は、一般的に、5−14日程度かかり、それ以上の合成時間がかかることも珍しくはない。高シリカFER型ゼオライトにおいては、8週間もかかる合成例が報告されている(非特許文献13)。   In the zeolite synthesis by the hydrothermal synthesis method so far, many aluminosilicate types including Al element in the skeleton, including the FER type, have been reported. In the case of high silica zeolite, the synthesis time generally takes about 5-14 days, and it is not uncommon for it to take a longer synthesis time. In the high silica FER type zeolite, a synthesis example that takes 8 weeks has been reported (Non-patent Document 13).

また、従来からの水熱合成法では、生成物には含まれないにもかかわらず、合成条件として添加物や有機溶剤、水などを多量に必要とする場合があった。産業利用を目指した高シリカゼオライトの合成においては、原料や熱エネルギーの消費を可能な限り減らし、且つ環境に配慮した合成手法の開発が大きな課題となっている。このことは、FER型ゼオライトの合成についても同様である。   In addition, conventional hydrothermal synthesis methods sometimes require a large amount of additives, organic solvents, water and the like as synthesis conditions, although they are not included in the product. In the synthesis of high-silica zeolite aimed at industrial use, development of synthetic methods that reduce the consumption of raw materials and thermal energy as much as possible and consider the environment has become a major issue. The same applies to the synthesis of FER type zeolite.

特開2003−073115号公報JP 2003-073115 A 特開平8−319112号公報JP-A-8-319112 特開2005−041763号公報JP 2005-041763 A 特開2005−194113号公報JP 2005-194113 A 特開2004−339044号公報JP 2004-339044 A 特開2004−175661号公報JP 2004-175661 A 特開平5−49935号公報JP-A-5-49935 特開平6−198189号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-198189 特開平6−262039号公報JP-A-6-262039 特開平7−185326号公報JP-A-7-185326 特開平8−141368号公報JP-A-8-141368 特開平11−216359号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-216359 特開2000−237561号公報JP 2000-237561 A 特開2001−286752号公報JP 2001-286752 A 特開2000−237561号公報JP 2000-237561 A 特開平8−188414号公報JP-A-8-188414 特開平10−15401号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-15401 ヨーロッパ特許55,529 B(1985)European Patent 55,529 B (1985) 米国特許4,578,259(1986)US Pat. No. 4,578,259 (1986) ヨーロッパ特許103,981 A(1984)European Patent 103,981 A (1984) 米国特許4,016,245(1977)US Patent 4,016,245 (1977) R. M. Barrer, Hydrothermal Chemistry of Zeolites, New York: Academic Press, Inc. pp. 157-170 (1982)R. M. Barrer, Hydrothermal Chemistry of Zeolites, New York: Academic Press, Inc. pp. 157-170 (1982) M. Salou, Y. Kiyozumi, F. Mizukami, P. Nair, K. Maeda and S. Niwa J. Mater. Chem., 8(9), 2125-2132 (1998)M. Salou, Y. Kiyozumi, F. Mizukami, P. Nair, K. Maeda and S. Niwa J. Mater. Chem., 8 (9), 2125-2132 (1998) F. Kooli, Y. Kiyozumi and F. Mizukami, New J. Chem., 25, 1613-1620 (2001)F. Kooli, Y. Kiyozumi and F. Mizukami, New J. Chem., 25, 1613-1620 (2001) F. Kooli, Y. Kiyozumi, V. Rives, and F. Mizukami, Langmuir, 18, 4103-4110 (2002)F. Kooli, Y. Kiyozumi, V. Rives, and F. Mizukami, Langmuir, 18, 4103-4110 (2002) F. Kooli, F. Mizukami, Y. Kiyozumia and Y. Akiyama, J. Mater. Chem., 11, 1946-1950 (2001)F. Kooli, F. Mizukami, Y. Kiyozumia and Y. Akiyama, J. Mater. Chem., 11, 1946-1950 (2001) F. Kooli, J. Mater. Chem., 12, 1374-1380 (2002)F. Kooli, J. Mater. Chem., 12, 1374-1380 (2002) T. Ikeda Y. Akiyama, Y. Oumi, A. Kawai, F. Mizukami, Angew. Chem. Int. Ed., 43, 4892-4895 (2004)T. Ikeda Y. Akiyama, Y. Oumi, A. Kawai, F. Mizukami, Angew. Chem. Int. Ed., 43, 4892-4895 (2004) Barrer, R .M. and Marshall, D. J., J. Chem. Soc., 2296-2305 (1964)Barrer, R.M. and Marshall, D. J., J. Chem. Soc., 2296-2305 (1964) Morris, R. E., Weigel, S. J., Henson, N. J., Bull, L. M., Janicke, M. T., Chmelka, B. F. and Cheetham, A. K. J. Am. Chem. Soc., 116, 11849-11855 (1994)Morris, R. E., Weigel, S. J., Henson, N. J., Bull, L. M., Janicke, M. T., Chmelka, B. F. and Cheetham, A. K. J. Am. Chem. Soc., 116, 11849-11855 (1994) Gies, H. and Gunawardane, R. P., Zeolites, 7, 442-445 (1987)Gies, H. and Gunawardane, R. P., Zeolites, 7, 442-445 (1987) L. Schreyeck, P. Caullet, J. C. Mougenel, J. L. Guth, B. Marler, Microporous Mater., 6, 259 (1996)L. Schreyeck, P. Caullet, J. C. Mougenel, J. L. Guth, B. Marler, Microporous Mater., 6, 259 (1996) L. Schreyeck, P. Caullet, J. C. Mougenel, J. L. Guth, B. Marler, Stud. Surf. Sci. Catal., 105, 1949 (1997)L. Schreyeck, P. Caullet, J. C. Mougenel, J. L. Guth, B. Marler, Stud. Surf. Sci. Catal., 105, 1949 (1997) Gies, H. and Gunawardane, R. P. Zeolites, 7, 442-445 (1987)Gies, H. and Gunawardane, R. P. Zeolites, 7, 442-445 (1987)

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、従来の固相反応技術を拡張して、様々な結晶性層状珪酸塩とアミン分子とを組み合わせて検討し、合成と分析・解析を行っていく過程で、固相反応により、FER型ゼオライトの前駆体結晶性層状珪酸塩をより簡便で短時間で合成できること、それを加熱するだけで、高シリカFER型ゼオライトを得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   Under such circumstances, the present inventors have expanded the conventional solid-phase reaction technology in view of the above-described conventional technology, and studied various combinations of crystalline layered silicates and amine molecules for synthesis. In the process of analysis and analysis, it is possible to synthesize FER type zeolite precursor crystalline layered silicate more easily and in a short time by solid phase reaction, and by heating it, high silica FER type zeolite can be synthesized. The present invention has been found, and the present invention has been completed.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)結晶性層状珪酸塩カネマイト(kanemite)を酸処理したH型カネマイト(H−kanemite)に、有機結晶化調整剤として、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAOH)水溶液を、モル比がTEAOH/Si=0.10−0.35、H O/Si=2.26−11.36の範囲となるように加えて、該原料を、圧力容器(オートクレーブ)中で、水蒸気雰囲気下で固相反応させて、表2に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を有する結晶性層状珪酸塩PLS−3を合成することを特徴とする結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。
(2)上記原料に、Al源として、アルミン酸塩結晶を加えて、圧力容器(オートクレーブ)中で、水蒸気雰囲気下で固相反応させて、Al含有結晶性層状珪酸塩を合成する、前記(1)記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。
(3)結晶性層状珪酸塩カネマイト(kanemite)を酸処理したH−kanemiteに、上記有機結晶化調整剤をテトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAOH)水溶液を、モル比がTEAOH/Si=0.10−0.35、HO/Si=2.26−11.36の範囲となるように加えて、圧力容器(オートクレーブ)中で、160−180℃の温度範囲、24−72時間での加熱条件にて、水蒸気雰囲気下で固相反応させる、前記(1)記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。
(4)Al源として、アルミン酸ナトリウム結晶を、Si/Al比が25−50の範囲で、原料に加える、前記(2)記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。
(5)前記(1)から(4)のいずれかに記載の方法で合成した結晶性層状珪酸塩PLS−3であって、表2に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を有することを特徴とする結晶性層状珪酸塩PLS−3。
(6)イ素5員環を有するSi−Oの共有結合からなることを特徴とする層状の骨格構造からなる、前記(5)記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3。
(7)前記(5)又は(6)に記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3を、脱水重縮合させることを特徴とするフェリエライト(FER)型ゼオライトの製造方法。
(8)上記結晶性層状珪酸塩PLS−3を、大気中又は減圧真空下にて250℃以上で加熱し、脱水重縮合させる、前記(7)記載のフェリエライト(FER)型ゼオライトの製造方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) the crystalline layered silicate kanemite (Kanemite) the acid-treated H-type kanemite (H-Kanemite), as organic crystallization modifier, a tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) aqueous solution, the molar ratio TEAOH / Si = 0.10-0.35, H 2 O / Si = 2.26-11.36, and the raw material is subjected to a solid phase reaction in a water vapor atmosphere in a pressure vessel (autoclave). A method for producing a crystalline layered silicate PLS-3, comprising synthesizing a crystalline layered silicate PLS-3 having a relationship between a diffraction peak position shown in Table 2 and a relative intensity .
(2) An aluminate crystal is added to the raw material as an Al source, and a solid phase reaction is performed in a water vapor atmosphere in a pressure vessel (autoclave) to synthesize an Al-containing crystalline layered silicate. 1) The method for producing the crystalline layered silicate PLS-3 according to the above .
(3) H-kanemite obtained by acid-treating crystalline layered silicate kanemite , tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) aqueous solution as the organic crystallization modifier, and a molar ratio of TEAOH / Si = 0.10-0 .35, H 2 O / Si = 2.26-11.36, and in a pressure vessel (autoclave) at a temperature range of 160-180 ° C. for heating conditions at 24-72 hours. The method for producing the crystalline layered silicate PLS-3 according to (1), wherein a solid phase reaction is performed in a water vapor atmosphere.
(4) The method for producing crystalline layered silicate PLS-3 according to (2), wherein sodium aluminate crystals are added to the raw material as the Al source in a Si / Al ratio of 25-50.
(5) (1) to (4) a crystalline layered silicate PLS-3 was synthesized by the method described in any one of, having a relationship of diffraction peak positions and relative intensities shown in Table 2 Crystalline layered silicate PLS-3 characterized by
(6) Ke consisting skeletal structure of layered, characterized in that it consists covalent bond Si-O having a Lee-containing 5-membered ring, wherein the (5) crystalline layered silicate PLS-3 description.
(7) the (5) or a crystalline layered silicate PLS-3 according to (6), the manufacturing method of the full Erieraito (FER) type zeolite you characterized by causing dehydration polycondensation.
(8) the crystalline layered silicate PLS-3, was heated at 250 ° C. or higher at or reduced under vacuum atmosphere, dehydration polycondensation to the (7) The method of producing full Erieraito (FER) type zeolite according .

次に、本発明について更に詳細に説明する。
以下、本発明を図面を参照して説明する。はじめに、本発明で用いる結晶性層状珪酸塩カネマイト(kanemite)について述べる。カネマイトの単位格子内における化学組成は、それぞれSi16(OH)・[Na(HO)で定義され、図1の結晶構造モデルに代表されるような結晶構造をしている。Si−Oの4面体配位の繰り返し単位をシリケート基本構造に持ち、層間には、Naイオンと水分子を規則的に挟んだ構造を有している(文献:S. Vortmann, J. Rius, B. Marler and H. Gies, European Journal of Mineralogy, 11, 125-134 (1999))。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention will be described below with reference to the drawings. First, the crystalline layered silicate kanemite used in the present invention will be described. The chemical composition in the unit cell of Kanemite is defined by Si 8 O 16 (OH) 4. [Na (H 2 O) 3 ] 8 and has a crystal structure represented by the crystal structure model of FIG. ing. The Si—O tetrahedral coordination repeating unit has a silicate basic structure, and a structure in which Na ions and water molecules are regularly sandwiched between layers (reference: S. Vortmann, J. Rius, B. Marler and H. Gies, European Journal of Mineralogy, 11, 125-134 (1999)).

本発明の方法で用いるカネマイトは、いかなる方法で合成されたものでも構わないが、上記の化学組成と文献で定義された結晶構造を有していることが必要条件である。本発明では、カネマイトの合成は、市販される結晶性層状珪酸ソーダ、具体的には、例えば、一例として、SKS−6(株式会社トクヤマシルテック製)30gを蒸留水500mlに室温にて3時間浸した後、遠心分離により分離した沈殿物のみを取りだし、乾燥機で50℃、12時間乾燥させることで得られる。   The kanemite used in the method of the present invention may be synthesized by any method, but it is a necessary condition that it has the above chemical composition and the crystal structure defined in the literature. In the present invention, kanemite is synthesized by commercially available crystalline layered sodium silicate, specifically, for example, as an example, 30 g of SKS-6 (manufactured by Tokuyama Siltech Co., Ltd.) in 500 ml of distilled water at room temperature for 3 hours. After soaking, only the precipitate separated by centrifugation is taken out and dried by a dryer at 50 ° C. for 12 hours.

固相反応で用いる有機アミンは、構造規定剤としての役割を果たすと考えられる。この有機アミンとしては、出発源に層状珪酸塩を用いることから、層間内にアクセスでき、層間を広げられるもの、また、シリケート骨格構造を形成する鋳型としての作用を有するものであれば、従来公知のものが全て使用できる。上記有機アミンとして、例えば、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩などの四級アルキルアンモニウム塩が挙げられる。本発明で好ましく使用される有機結晶化調整剤は、テトラエチルアンモニウム塩である。次に、本発明で目的とする各生成物の製造について、具体的に説明する。   The organic amine used in the solid phase reaction is considered to play a role as a structure-directing agent. As this organic amine, a layered silicate is used as a starting source, so that it can be accessed between layers and can be expanded, and any organic amine can be used as a template for forming a silicate skeleton structure. Anything can be used. Examples of the organic amine include quaternary alkyl ammonium salts such as tetramethyl ammonium salt, tetraethyl ammonium salt, tetrapropyl ammonium salt, and tetrabutyl ammonium salt. The organic crystallization regulator preferably used in the present invention is a tetraethylammonium salt. Next, production of each target product in the present invention will be specifically described.

新規結晶性層状珪酸塩:
カネマイトの酸処理は、例えば、カネマイトの結晶を塩酸水溶液中で攪拌するだけで実施される。酸処理後のH型カネマイトは、化学組成がSi16(OH)となり、層間からナトリウムイオン及び水分子が抜けた構造になっている。この粉末X線回折パターンは、図2のH−kanemiteの粉末X線回折パターンに示されるような回折線位置と回折強度を与える。カネマイトの酸処理は、好適には、例えば、塩酸、硝酸等の強酸が使用されるが、強い脱水作用を持ち酸処理後にカネマイト中に残存しないものであれば、これらに制限されるものではない。
New crystalline layered silicate:
The acid treatment of kanemite is performed, for example, simply by stirring the kanemite crystals in an aqueous hydrochloric acid solution. The acid-treated H-type kanemite has a chemical composition of Si 8 O 16 (OH) 4 and has a structure in which sodium ions and water molecules are removed from the interlayer. This powder X-ray diffraction pattern gives a diffraction line position and diffraction intensity as shown in the H-kanemite powder X-ray diffraction pattern of FIG. The acid treatment of kanemite is preferably a strong acid such as hydrochloric acid or nitric acid, but is not limited to this as long as it has a strong dehydrating action and does not remain in kanemite after acid treatment. .

次に、このH型カネマイトに有機結晶化調整剤を加え、圧力容器(オートクレーブ)中で、水蒸気雰囲気下で固相反応させる。例えば、一例として、このH型カネマイト粉末0.5gと20wt%濃度のテトラエチルアンモニウム(TEAOH)水溶液(SIGMA−ALDRICH Corp.SIGMA−ALDRICH Japan K.K.社製)0.799g(TEAOH/Si=0.15)を、PEFEテフロン(登録商標)内筒容器を持った内容量23mlのオートクレーブ(Parr社製)に加える。固相反応におけるオートクレーブ内の状態を模式的に表したものが図3である。   Next, an organic crystallization modifier is added to the H-type kanemite, and a solid phase reaction is performed in a water vapor atmosphere in a pressure vessel (autoclave). For example, as an example, 0.5 g of this H-type kanemite powder and 20 wt% concentration of tetraethylammonium (TEAOH) aqueous solution (SIGMA-ALDRICH Corp. manufactured by SIGMA-ALDRICH Japan K.K.) 0.799 g (TEAOH / Si = 0) 15) is added to a 23 ml autoclave (manufactured by Parr) having a PEFE Teflon (registered trademark) inner cylinder container. FIG. 3 schematically shows the state in the autoclave in the solid phase reaction.

なお、用いたTEAOH試薬が水溶液であることから、その濃度からTEAOHに付随してHOが0.639g(モル比換算してHO/Si=4.87)含まれていることになる。このようにして準備したオートクレーブをオーブンにて170℃、24時間の加熱を行うことで、水蒸気雰囲気下で固相反応させる。加熱終了後、十分に冷却し、オートクレーブ内の生成物を吸引濾過により分離し、それを60℃で乾燥させることで、粉末状の最終生成物を得る。収率は、シリカ源に対し、ほぼ100%で、生成物の色は白色である。この生成物の粉末X線回折パターンは、表3に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を持ち、図4(固相反応(Run No.2)により得られた生成物のX線回折パターン)のように与えられる。 Since the TEAOH reagent used is an aqueous solution, 0.639 g of H 2 O (concentrated in terms of molar ratio: H 2 O / Si = 4.87) is included in association with TEAOH from the concentration. Become. The autoclave thus prepared is heated in an oven at 170 ° C. for 24 hours to cause a solid phase reaction in a steam atmosphere. After completion of the heating, the product is sufficiently cooled, and the product in the autoclave is separated by suction filtration and dried at 60 ° C. to obtain a powdery final product. The yield is almost 100% with respect to the silica source, and the product color is white. The powder X-ray diffraction pattern of this product has a relationship between the diffraction peak position shown in Table 3 and the relative intensity, and FIG. 4 (X-ray diffraction pattern of the product obtained by solid phase reaction (Run No. 2)). ).

このようにして作り出した化合物が層状であることの証明は、29Si DDMAS NMR及び粉末XRDからの構造解析により行った。なお、以下の解析データは、後述する実施例1の試料で解析し、得たものである。Siとその周りのOから構成される局所構造を示す29Si DDMAS NMRスペクトルを、図5(新規層状珪酸塩PLS−3(Run No.2)及びそれを焼成して得られた高シリカFER型ゼオライトCDS−3の29Si DDMAS NMRスペクトル)に示す。スペクトル中には、Q3構造に帰属されるピーク(−102.4ppm)とQ4構造に帰属されるピーク(−108.6、−112.1、−116.4ppm)が観測された。これは、Q3構造では、1個のSiのまわりに3個のSi−Oが存在し、Q4構造では、4個のSi−Oが存在していることを表す。 The proof that the compound produced in this way is layered was performed by structural analysis from 29 Si DDMAS NMR and powder XRD. The following analysis data was obtained by analyzing with the sample of Example 1 described later. 29 Si DDDMA NMR spectrum showing a local structure composed of Si and surrounding O is shown in FIG. 5 (new layered silicate PLS-3 (Run No. 2) and high silica FER type obtained by firing it. 29 Si DDDMA NMR spectrum of zeolite CDS-3). In the spectrum, peaks (−102.4 ppm) attributed to the Q3 structure and peaks (−108.6, −112.1, −116.4 ppm) attributed to the Q4 structure were observed. This means that in the Q3 structure, there are three Si-Os around one Si, and in the Q4 structure, there are four Si-Os.

Siは4官能性であるため、Q3構造の残り1つの官能基はSi−Oではない。この場合は、OがOもしくはOHとなっている。通常、ゼオライトは、完全に閉じたSi−Oネットワークであるので、全てがQ4構造となる。Q3構造が含まれていることは、部分的にネットワークが途切れていること示し、シリケートが層状構造であることを意味する。また、粉末XRDデータに基づく結晶構造解析から、図6の新規層状珪酸塩PLS−3の結晶構造を表す概略図に示される概念構造に類似した結晶構造を得たことによって、ケイ素5員環構造からなる層状構造であることが明らかとなった。また、指数付け解析から、格子常数はa=13.994Å、b=7.417Å、c=23.337Åとなることが分かった。この新規な結晶性層状珪酸塩化合物を、PLS−3と呼ぶ。 Since Si is tetrafunctional, the remaining one functional group of the Q3 structure is not Si—O. In this case, O is O - or OH. Normally, zeolite is a completely closed Si—O network, so all have a Q4 structure. The inclusion of the Q3 structure indicates that the network is partially interrupted and means that the silicate has a layered structure. Further, from the crystal structure analysis based on the powder XRD data, a crystal structure similar to the conceptual structure shown in the schematic diagram showing the crystal structure of the novel layered silicate PLS-3 in FIG. It became clear that it was a layered structure consisting of Further, from the indexing analysis, it was found that the lattice constants were a = 13.99499, b = 7.417Å, and c = 23.337Å. This novel crystalline layered silicate compound is referred to as PLS-3.

更に、このPLS−3について、13C CPMAS及び13C DDMAS NMR測定によるスペクトルを図7に示す。TEAOH分子のエチル基に由来するピークが51.4ppmに、また、8.7ppmにメチル基に由来するピークが観測される。このことから、生成物であるPLS−3の結晶内には、TEAOH分子が内包されていることが明らかとなった。 In addition, this PLS-3, shows a spectrum by 13 C CPMAS and 13 C DDMAS NMR measurement in FIG. A peak derived from the ethyl group of the TEAOH molecule is observed at 51.4 ppm, and a peak derived from the methyl group is observed at 8.7 ppm. From this, it became clear that TEAOH molecules were included in the crystal of the product PLS-3.

更に、このPLS−3について、TG−DTA測定を行ったところ、図8の新規層状珪酸塩PLS−3のTG−DTAカーブ(Run No.2)に示すように、室温から250℃にかけて、吸着水の脱離に由来する緩やかに11wt%程の重量減少が観測される。その後、250−370℃の温度領域にかけて発熱ピークが観測され、更に、約11wt%の重量減少が見られたことから、この温度領域で、TEAOH分子が燃焼・脱離しているものと理解できる。   Furthermore, when TG-DTA measurement was performed on this PLS-3, as shown in the TG-DTA curve (Run No. 2) of the novel layered silicate PLS-3 in FIG. A moderate weight loss of about 11 wt% is observed due to water desorption. Thereafter, an exothermic peak was observed over a temperature range of 250 to 370 ° C., and a weight loss of about 11 wt% was observed. Therefore, it can be understood that TEAOH molecules are burned and desorbed in this temperature range.

更に、このPLS−3について、SEM観察を行ったところ、図9のPLS−3及びそれを焼成して得られた高シリカゼオライトCDS−3のSEM像に示されるように、サブミクロンレベルの非常に小さな結晶で、かつそれらが凝集し、数ミクロン程度の高次凝集体になっていることが明らかとなった。また、合成条件を検討して、加熱温度170℃としたときのTEAOH/Si−加熱時間の合成条件マップを作成したところ、PLS−3の生成領域としては、図10に示される結果が得られた。   Further, SEM observation of this PLS-3 was conducted. As shown in the SEM image of PLS-3 in FIG. 9 and high silica zeolite CDS-3 obtained by firing the PLS-3, It was clarified that they were very small crystals and aggregated to form higher-order aggregates of several microns. Further, when the synthesis conditions were studied and a synthesis condition map of TEAOH / Si-heating time at a heating temperature of 170 ° C. was created, the results shown in FIG. 10 were obtained as the PLS-3 generation region. It was.

Al含有新規結晶性層状珪酸塩:
Al源を導入して合成したAl含有結晶性層状珪酸塩(これをAl−PLS−3と呼ぶ。)について説明する。先に述べたPLS−3の原料に、アルミン酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)をSi/Al=25−50になるよう加え、それ以外は、PLS−3の製造法と同一の操作をしたところ、PLS−3と同様な粉末X線回折パターンが得られた(実施例参照)。
Al-containing new crystalline layered silicate:
An Al-containing crystalline layered silicate synthesized by introducing an Al source (referred to as Al-PLS-3) will be described. To the raw material of PLS-3 described above, sodium aluminate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added so that Si / Al = 25-50. As a result, a powder X-ray diffraction pattern similar to that of PLS-3 was obtained (see Examples).

このAl−PLS−3の骨格にAl元素が骨格に導入されたことの証明は、図11に示すAl−CDS−3の27Al−MAS NMRスペクトルから説明できる。52.4ppmにAlの4配位構造、すなわち、AlOに起因したシグナルと、6.6ppmに6配位構造(AlO)に起因したシグナルが観測された。4配位構造に起因したシグナルが観測されたが、このことは、層状骨格内のSiサイトの一部がAlに置き換わっていることを意味する。また、6配位に帰属されるAl原子は骨格の表面に分布している可能性が高い。 The proof that Al element was introduced into the skeleton of Al-PLS-3 can be explained from the 27 Al-MAS NMR spectrum of Al-CDS-3 shown in FIG. An Al tetracoordinate structure at 52.4 ppm, that is, a signal attributed to AlO 4 and a signal attributed to a hexacoordinate structure (AlO 6 ) at 6.6 ppm were observed. A signal due to the tetracoordinate structure was observed, which means that a part of the Si site in the layered skeleton is replaced with Al. In addition, there is a high possibility that Al atoms belonging to hexacoordinate are distributed on the surface of the skeleton.

高シリカゼオライト:
得られたPLS−3を大気中で電気炉を用いて、1℃/minの昇温速度にて500℃まで昇温し、2時間保持の熱処理(焼成)を行ったところ、図12のゼオライトCDS−3の粉末X線回折パターン(上)と高シリカFER型ゼオライトのシュミレーションパターン(下)に特徴づけられる粉末X線回折パターンを示す構造に変化した。同定の結果、この物質は、既知構造であるFER型ゼオライトと同一のものであることが分かった。焼成の際には、有機物アミンの焼成を効率よく行うために,空気を流通させることが好ましい。このゼオライトを,CDS−3と呼ぶ。
High silica zeolite:
The obtained PLS-3 was heated to 500 ° C. at a rate of 1 ° C./min using an electric furnace in the atmosphere, and subjected to heat treatment (calcination) for 2 hours. The structure changed to a powder X-ray diffraction pattern characterized by a powder X-ray diffraction pattern of CDS-3 (top) and a high silica FER type zeolite simulation pattern (bottom). As a result of identification, this substance was found to be the same as FER type zeolite having a known structure. In firing, it is preferable to circulate air in order to efficiently fire the organic amine. This zeolite is called CDS-3.

このようにして作り出した化合物が細孔構造を持ったゼオライトであることの証明は、29Si DDMAS NMR及びガス吸着測定により行われる。CDS−3の29Si DDMAS NMRスペクトルを図5に示す。スペクトル中には、Q4構造に帰属されるピークが観測された。また、僅かにQ2構造に帰属されるピークも観測されたが、これは、SEM図の結晶外表面に分布するSi核からのシグナルと考えられる。 The proof that the compound thus produced is a zeolite having a pore structure is carried out by 29 Si DDMAS NMR and gas adsorption measurement. The 29 Si DDDMA NMR spectrum of CDS-3 is shown in FIG. A peak attributed to the Q4 structure was observed in the spectrum. In addition, a slight peak attributed to the Q2 structure was also observed, which is considered to be a signal from Si nuclei distributed on the crystal outer surface of the SEM diagram.

通常、ゼオライトは、結晶外表面を除き、完全に閉じたSi−Oネットワーク構造であるので、Q4構造のみしか表れない。このことからも、局所構造がゼオライトに特有な細孔構造に起因したものであることが分かる。このゼオライトのアルゴンガスの等温吸着性を調べた結果を、図13の高シリカゼオライトCDS−3のArガス吸着等温曲線(左)及びNLDFT解析により求めた細孔分布を示す図(右)に示す。   Normally, zeolite has a completely closed Si—O network structure except for the outer surface of the crystal, so that only Q4 structure appears. This also shows that the local structure is due to the pore structure unique to zeolite. The results of examining the isothermal adsorptivity of argon gas of this zeolite are shown in the Ar gas adsorption isotherm curve (left) of FIG. 13 and the pore distribution obtained by NLDFT analysis (right). .

本発明で得られたゼオライトは、気体の吸着性能が高いことを示しており、アルゴンガス吸着からはBET比表面積は460m/g(STP)、及びNLDFT(非線形密度汎関数法)による解析から、5.1Åにシャープな細孔分布があることが見積もられた。また、PLS−3を任意の温度で加熱し段階的にゼオライト化したものについて窒素ガス吸着測定を行ったところ、図14のPLS−3の任意の温度で加熱処理した後の窒素ガス等温曲線に示されるように、250℃以上で脱水重縮合反応が進み、ゼオライト化していることが分かった。また、BET比表面積は300℃の加熱処理のとき、最も大きな値を示し、580m/g(STP)にも達した。 The zeolite obtained in the present invention shows that the gas adsorption performance is high. From the analysis by argon gas adsorption, the BET specific surface area is 460 m 2 / g (STP) and NLDFT (nonlinear density functional method). It was estimated that there was a sharp pore distribution at 5.1 mm. In addition, when nitrogen gas adsorption measurement was performed on the PLS-3 heated at an arbitrary temperature and stepped into a zeolite, the nitrogen gas isotherm after the heat treatment at an arbitrary temperature of the PLS-3 in FIG. As shown, it was found that the dehydration polycondensation reaction proceeded at 250 ° C. or higher, resulting in zeolitic formation. Further, the BET specific surface area showed the largest value during the heat treatment at 300 ° C., and reached 580 m 2 / g (STP).

更に、このCDS−3について、SEM観察を行ったところ、モルフォロジーは、図9のSEM像に示されるように、サブミクロンレベルの非常に小さな結晶で、かつそれらが凝集し、数ミクロン程度の高次凝集体になっていて、焼成前のPLS−3のモルフォロジーと基本的に同一であった。   Further, when SEM observation was performed on this CDS-3, the morphology was very small crystals at the submicron level as shown in the SEM image of FIG. It was the next agglomerate and was basically the same as the morphology of PLS-3 before firing.

Al含有ゼオライト:
Al源を導入したPLS−3についても、同様に焼成してみたところ、その粉末XRDパターンから、FER型ゼオライトと識別できるが化合物Al−CDS−3に変化していることが分かった。図15に、新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3(Run No.15)を焼成して得られたAl−CDS−3の粉末X線回折パターンを示す。Al−CDS−3の骨格にAl元素が骨格に導入されたことの証明は、Al−PLS−3の場合と同様であり、図11に示す27Al−MAS NMRスペクトルから57.7ppmにAlの4配位に起因したシグナルが観測され、Al原子が抜け出すことなく骨格内にとどまっていることで確認された。また、−1.0ppmに6配位に起因したピークも観測されているが、Al−PLS−3に比べて、4配位ピークに対し、相対強度は減少している。
Al-containing zeolite:
When PLS-3 into which an Al source was introduced was calcined in the same manner, it was found from the powder XRD pattern that it could be distinguished from FER type zeolite but changed to compound Al-CDS-3. FIG. 15 shows a powder X-ray diffraction pattern of Al-CDS-3 obtained by firing novel crystalline layered silicate Al-PLS-3 (Run No. 15). The proof that Al element is introduced into the skeleton of Al-CDS-3 is the same as that of Al-PLS-3, and the Al content is 57.7 ppm from the 27 Al-MAS NMR spectrum shown in FIG. A signal due to tetracoordination was observed, which was confirmed by Al atoms remaining in the skeleton without escape. Moreover, although the peak resulting from 6-coordination is observed at -1.0 ppm, the relative intensity is decreased with respect to the 4-coordinate peak as compared with Al-PLS-3.

本発明により、次のような効果が奏される。
(1)本発明の結晶性層状珪酸塩は、ケイ素5員環構造を持った、新規な結晶構造を有し、シリカ含有量が高く、例えば、金属担持用固体、分離・吸着剤、形状選択性固体触媒、イオン交換剤、クロマトグラフィー充填剤材料及び化学反応場など、広範な用途に利用可能である。
(2)この結晶性層状珪酸塩を脱水重縮合反応させることで、容易に産業利用に適した、しかも高比表面積を有する、FER型ゼオライトが得られる。
(3)本発明の方法は、従来の水熱合成法による一段合成による高シリカ型FER型ゼオライトの製造法に比べ、合成が容易で、実質的に48時間以内で結晶が得られることから、効率的かつ低コストな製造技術として高い優位性を有する。
(4)吸着等温曲線において、相対圧力(P/P>0.9)が高い領域で、通常のゼオライトでは発現しない著しい吸着量の増大が観測されたことから、ガス吸着能の圧力効果が非常に大きく、ガス吸着量の圧力制御に有利な特性を持つ。
(5)FER型ゼオライトへの構造変化を、一般的な焼成温度(500−600℃)よりかなり低い温度(250℃以上)で起こすことが可能で、低温で焼成した場合でも、十分な比表面積を有したFER型ゼオライトが得られる。
The present invention has the following effects.
(1) The crystalline layered silicate of the present invention has a novel crystal structure having a silicon 5-membered ring structure and a high silica content. For example, solid for metal support, separation / adsorbent, shape selection It can be used for a wide range of applications such as conductive solid catalysts, ion exchangers, chromatographic filler materials and chemical reaction fields.
(2) By subjecting this crystalline layered silicate to a dehydration polycondensation reaction, a FER type zeolite that is easily suitable for industrial use and has a high specific surface area can be obtained.
(3) The method of the present invention is easier to synthesize than the conventional method of producing a high silica type FER type zeolite by one-step synthesis by hydrothermal synthesis, and crystals can be obtained within 48 hours. Highly superior as an efficient and low-cost manufacturing technology.
(4) In the adsorption isotherm curve, in the region where the relative pressure (P / P 0 > 0.9) is high, a significant increase in the amount of adsorption not observed in ordinary zeolite was observed. Very large and advantageous for pressure control of gas adsorption.
(5) The structural change to FER type zeolite can occur at a temperature (250 ° C. or higher) that is considerably lower than the general calcining temperature (500-600 ° C.). A FER-type zeolite having

次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

以下、粉末X線回折(XRD)パターンは、マックサイエンス社M21Xを使用し、Cu Kα線を用いて、2θ=3−60゜の範囲を0.02゜間隔のステップスキャン法で測定した。SEM像観察には、HITACH S−800を用い、あらかじめ試料をイオンコートした後、加速電圧15kVで観察した。29Si DDMAS NMR、13C CPMAS NMR、13C DDMAS NMRの測定には、ブルカーバイオスピン社ANANCE400WBを使用した。Arガス吸着測定及び窒素ガス吸着測定には、カンタクローム社製のAutoSorb 1−MPを用い、液体アルゴン温度87K及び液体窒素温度77Kでそれぞれ測定を行った。熱分析には、ブルカーエイエックスエス社製のTG−DTA2000を用いた。 Hereinafter, the powder X-ray diffraction (XRD) pattern was measured using a Mac Science M21X and using Cu Kα rays in a range of 2θ = 3-60 ° by a step scan method with an interval of 0.02 °. For SEM image observation, HITACH S-800 was used, and the sample was previously ion-coated and then observed at an acceleration voltage of 15 kV. Bruker BioSpin Corporation ANANCE400WB was used for the measurement of 29 Si DDMAS NMR, 13 C CPMAS NMR, and 13 C DDMAS NMR. For Ar gas adsorption measurement and nitrogen gas adsorption measurement, Autosorb 1-MP manufactured by Cantachrome Co., Ltd. was used, and measurement was performed at a liquid argon temperature of 87K and a liquid nitrogen temperature of 77K, respectively. For thermal analysis, TG-DTA2000 manufactured by Bruker AXS was used.

(新規結晶性層状珪酸塩PLS−3の合成)
本実施例では、カネマイトの合成は、市販される結晶性層状珪酸ソーダ、具体的には、SKS−6(株式会社トクヤマシルテック製)30gを、蒸留水500mlに室温にて3時間浸した後、遠心分離により分離した沈殿物のみを取りだし、乾燥機で50℃、12時間乾燥させることで得た。
(Synthesis of novel crystalline layered silicate PLS-3)
In this example, the synthesis of kanemite was performed by immersing 30 g of commercially available crystalline layered sodium silicate, specifically SKS-6 (manufactured by Tokuyama Siltech Co., Ltd.) in 500 ml of distilled water at room temperature for 3 hours. Only the precipitate separated by centrifugation was taken out and dried by a dryer at 50 ° C. for 12 hours.

カネマイトの酸処理は、カネマイトの粉末結晶10gを1.0M濃度の塩酸水溶液300ml中で2時間攪拌を行って実施した。酸処理後のH型カネマイト(H−kanemite)は、化学組成がSi16(OH)となり、層間からナトリウムイオン及び水分子が抜けた構造になっている。このカネマイトの粉末X線回折パターンは、図2に示されるような回折ピーク位置と回折強度を与えた。 The acid treatment of kanemite was carried out by stirring 10 g of kanemite powder crystals in 300 ml of 1.0 M hydrochloric acid aqueous solution for 2 hours. The H-kanemite after acid treatment has a chemical composition of Si 8 O 16 (OH) 4 and has a structure in which sodium ions and water molecules are removed from the interlayer. The powder X-ray diffraction pattern of this kanemite gave a diffraction peak position and a diffraction intensity as shown in FIG.

このH型カネマイト粉末0.5gと20wt%濃度のテトラエチルアンモニウム(TEAOH)水溶液(SIGMA−ALDRICH Corp.SIGMA−ALDRICH Japan K.K.社製)0.799g(TEAOH/Si=0.15)を、PEFEテフロン(登録商標)内筒容器を持った内容量23mlのオートクレーブ(Parr社製)に加えた。固相反応におけるオートクレーブ内の状態を模式的に表したものが図3である。   0.5 g of this H-shaped kanemite powder and 0.799 g (TEAOH / Si = 0.15) of a 20 wt% concentration tetraethylammonium (TEAOH) aqueous solution (SIGMA-ALDRICH Corp. SIGMA-ALDRICH Japan K.K.) The sample was added to an autoclave (manufactured by Parr) having an inner volume of 23 ml having a PEFE Teflon (registered trademark) inner cylinder container. FIG. 3 schematically shows the state in the autoclave in the solid phase reaction.

なお、用いたTEAOH試薬が水溶液であることから、その濃度からTEAOHに付随してHOが0.639g(モル比換算してHO/Si=4.87)が含まれていることになる。このようにして準備したオートクレーブを、オーブンにて、170℃、24時間の加熱を行った。加熱終了後、十分に冷却し、オートクレーブ内の生成物を吸引濾過により分離し、それを60℃で乾燥させることで、粉末状の最終生成物を得た。収率は、シリカ源に対し、ほぼ100%で、生成物の色は白色であった。この固相反応により得られた生成物の粉末X線回折パターンは、表4に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を持ち、図4のように与えられた。 In addition, since the TEAOH reagent used was an aqueous solution, 0.639 g of H 2 O (molar ratio converted H 2 O / Si = 4.87) was included in association with TEAOH from its concentration. become. The autoclave thus prepared was heated in an oven at 170 ° C. for 24 hours. After completion of the heating, the product was sufficiently cooled, the product in the autoclave was separated by suction filtration, and dried at 60 ° C. to obtain a powdery final product. The yield was almost 100% based on the silica source, and the product color was white. The powder X-ray diffraction pattern of the product obtained by this solid-phase reaction has a relationship between the diffraction peak position shown in Table 4 and the relative intensity, and is given as shown in FIG.

なお、この実施例は、表5のRun No.2に対応している。この他の条件として、表5のRun No.1及びNo.3から、No.9で示される条件で合成を試みたところ、Run No.1からNo.8の条件で、生成物としてPLS−3が得られた。このときの、No.1からNo.9の一連の粉末X線回折パターンを、図16に示す。   In this example, the Run No. in Table 5 was used. 2 is supported. As other conditions, the Run No. in Table 5 was used. 1 and no. No. 3, no. When synthesis was attempted under the conditions indicated by Run 9, run no. 1 to No. Under the condition of 8, PLS-3 was obtained as a product. At this time, no. 1 to No. A series of 9 powder X-ray diffraction patterns is shown in FIG.

このようにして作り出した化合物PLS−3が層状であることの証明は、29Si DDMAS NMR及び粉末XRDで行った。なお、以下の解析データは、後述する実施例1の試料で解析し、得たものである。新規層状珪酸塩PLS−3(Run No.2)及びそれを焼成して得られた高シリカFER型ゼオライトCDS−3の、Siとその周りのOから構成される局所構造を示す29Si DDMAS NMRスペクトルを図5に示す。PLS−3のスペクトル中には、Q3に帰属されるピーク(−102.4ppm)とQ4構造に帰属されるピーク(−108.6、−112.1、−116.4ppm)が観測された。 The proof that the compound PLS-3 produced in this way is lamellar was performed with 29 Si DDMAS NMR and powder XRD. The following analysis data was obtained by analyzing with the sample of Example 1 described later. 29 Si DDMAS NMR showing a local structure composed of Si and surrounding O of novel layered silicate PLS-3 (Run No. 2) and high silica FER type zeolite CDS-3 obtained by calcining it The spectrum is shown in FIG. In the spectrum of PLS-3, a peak attributed to Q3 (−102.4 ppm) and a peak attributed to the Q4 structure (−108.6, −112.1, −116.4 ppm) were observed.

通常、ゼオライトは、完全に閉じたSi−Oネットワークであるので、全てがQ4となる。Q3が含まれていることは、部分的にネットワークが途切れていることを示し、シリケートが層状構造であることを意味する。更に、粉末XRDデータに基づく結晶構造解析から、図6(新規層状珪酸塩PLS−3の結晶構造を表す概略図)に示される概念構造に類似した結晶構造を得たことによって、ケイ素5員環構造からなる層状構造であることが明らかとなった。また、解析から、格子常数がa=13.994Å、b=7.417Å、c=23.337Åとなることが分かった。ここで、格子常数の決定は、指数付けソフトDICVOL91を用いて行った。また、PLS−3の構造解析は、FER型ゼオライトの構造モデルを初期値に用い、リートベルト法による構造精密化を多目的パターンフィッティングソフトウェアRIETAN−2000を使って行った。   Normally, zeolite is a completely closed Si-O network, so all are Q4. The inclusion of Q3 indicates that the network is partially interrupted and means that the silicate has a layered structure. Furthermore, from a crystal structure analysis based on the powder XRD data, a crystal structure similar to the conceptual structure shown in FIG. 6 (schematic diagram showing the crystal structure of the novel layered silicate PLS-3) was obtained. It became clear that it was a layered structure consisting of structures. From the analysis, it was found that the lattice constants were a = 13.994Å, b = 7.417Å, and c = 23.337Å. Here, the lattice constant was determined using indexing software DICVOL91. In addition, the structural analysis of PLS-3 was performed using the structural model of FER type zeolite as an initial value, and refined the structure by the Rietveld method using multipurpose pattern fitting software RIETRAN-2000.

更に、このPLS−3について、13C−CPMAS及び13C−DDMAS NMR測定により得られるスペクトルを図7に示す。TEAOH分子のエチル基に由来するピークが51.4ppmに、また、8.7ppmにメチル基に由来するピークが観測された。このことから、生成物であるPLS−3の結晶内には、TEAOH分子が内包されていることが明らかとなった。 In addition, this PLS-3, shows a spectrum obtained by 13 C-CPMAS and 13 C-DDMAS NMR measurement in FIG. A peak derived from the ethyl group of the TEAOH molecule was observed at 51.4 ppm, and a peak derived from the methyl group was observed at 8.7 ppm. From this, it became clear that TEAOH molecules were included in the crystal of the product PLS-3.

更に、このPLS−3について、TG−DTA測定を行ったところ、図8に示すように、室温から250℃にかけて、吸着水の脱離に由来する緩やかに11wt%程の重量減少が観測された。その後、250−370℃の温度領域にかけて発熱ピークが観測され、更に、約11wt%の重量減少が見られたことから、この温度領域で、TEAOH分子が燃焼・脱離しているものと理解できる。   Further, when TG-DTA measurement was performed on this PLS-3, as shown in FIG. 8, a moderate weight loss of about 11 wt% was observed from room temperature to 250 ° C. due to desorption of adsorbed water. . Thereafter, an exothermic peak was observed over a temperature range of 250 to 370 ° C., and a weight loss of about 11 wt% was observed. Therefore, it can be understood that TEAOH molecules are burned and desorbed in this temperature range.

更に、このPLS−3について、SEM観察を行ったところ、モルフォロジーは、図9(新規層状珪酸塩PLS−3及びそれを焼成して得られた高シリカゼオライトCDS−3のSEM像)に示されるように、サブミクロンレベルの非常に小さな結晶で、かつそれらが凝集し、数ミクロン程度の高次凝集体になっていることが明らかとなった。また、合成条件を検討し、加熱温度170℃としたときのTEAOH/Si−加熱時間の合成条件マップを作成したところ、PLS−3の生成領域としては、図10に示される結果が得られた。図中、○:結晶性が良、△:結晶性が低、×:アモルファス、を示す。   Further, when SEM observation was performed on this PLS-3, the morphology is shown in FIG. 9 (SEM image of the novel layered silicate PLS-3 and the high silica zeolite CDS-3 obtained by firing it). Thus, it was clarified that the crystals were very small at the submicron level, and they were agglomerated to form higher-order aggregates of about several microns. Further, when the synthesis conditions were examined and a synthesis condition map of TEAOH / Si-heating time at a heating temperature of 170 ° C. was created, the results shown in FIG. 10 were obtained as the PLS-3 generation region. . In the figure, ◯: good crystallinity, Δ: low crystallinity, x: amorphous.

(新規結晶性層状珪酸塩PLS−3の合成)
実施例1で示される製造法において、35wt%濃度のテトラエチルアンモニウム(TEAOH)水溶液(SIGMA−ALDRICH Corp.SIGMA−ALDRICH Japan K.K.社製)を用い、表5に記載のRun No.10からNo.13に記載した以外は、実施例1の製造法と同一の条件にして、合成を行った。その結果、Run No.10の条件にて、PLS−3が得られた。このときのNo.10からNo.13の一連の粉末X線回折パターンを、図17に示す。
(Synthesis of novel crystalline layered silicate PLS-3)
In the production method shown in Example 1, a 35 wt% concentration of tetraethylammonium (TEAOH) aqueous solution (SIGMA-ALDRICH Corp., SIGMA-ALDRICH Japan K.K.) was used, and Run No. described in Table 5 was used. 10 to No. Except as described in 13, the synthesis was carried out under the same conditions as in the production method of Example 1. As a result, Run No. PLS-3 was obtained under 10 conditions. No. at this time. 10 to No. A series of 13 powder X-ray diffraction patterns are shown in FIG.

(新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3の合成)
実施例1で示される製造法において、Al源としてアルミン酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)をSi/Al=25になるよう加えた。具体的には、表5に記載のRun No.17に記載した以外は、実施例1の製造法と同一の条件にして合成を行ったところ、すべての条件において、生成物として、Al−PLS−3が得られた。これを焼成して得られたAl−CDS−3の粉末X線回折パターンを、図15に示す。
(Synthesis of novel crystalline layered silicate Al-PLS-3)
In the production method shown in Example 1, sodium aluminate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an Al source so that Si / Al = 25. Specifically, the Run No. described in Table 5 is shown. The synthesis was carried out under the same conditions as in the production method of Example 1 except that described in 17, and Al-PLS-3 was obtained as a product under all conditions. FIG. 15 shows a powder X-ray diffraction pattern of Al—CDS-3 obtained by firing this.

このAl−PLS−3の骨格にAl元素が骨格に導入されたことを確認するために、27Al−MAS NMRスペクトルによって調べた(図11)。52.4ppmにAlの4配位構造(AlO)に起因したピークと、6.6ppmに6配位構造(AlO)に起因したピークが観測されたことから、シリカ骨格内のSi原子が部分的にAl原子へと置き換わっていることが確認された。 In order to confirm that Al element was introduced into the skeleton of Al-PLS-3, it was examined by 27 Al-MAS NMR spectrum (FIG. 11). Since a peak attributed to the 4-coordinated structure of Al (AlO 4 ) was observed at 52.4 ppm and a peak attributed to the 6-coordinated structure (AlO 6 ) was observed at 6.6 ppm, the Si atoms in the silica skeleton were It was confirmed that it was partially replaced by Al atoms.

(新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3の合成)
実施例3で示される製造法において、Si/Al=50となるようにアルミン酸ナトリウムを加え、表5に記載のRun No.14からNo.17に記載した以外は、実施例1の製造法と同一の条件にして合成を行ったところ、すべての条件において、生成物として、Al−PLS−3が得られた。このときの粉末X線回折パターンを、図18に示す。
(Synthesis of novel crystalline layered silicate Al-PLS-3)
In the production method shown in Example 3, sodium aluminate was added so that Si / Al = 50. 14 to No. The synthesis was carried out under the same conditions as in the production method of Example 1 except that described in 17, and Al-PLS-3 was obtained as a product under all conditions. The powder X-ray diffraction pattern at this time is shown in FIG.

(高シリカゼオライトCDS−3の調製)
実施例1で示される結晶性層状珪酸塩PLS−3の粉末を大気中で電気炉を用いて、1℃/minの昇温速度にて500℃まで昇温し、2時間保持の熱処理(焼成)を行ったところ、図12に特徴づけられる、CDS−3の粉末X線回折パターンを示す構造に変化した。同定の結果、この物質は、既知構造である高シリカFER型ゼオライトと同一のものであることが分かった。焼成の際には、有機物アミンの焼成を効率よく行うために、空気を流通させることが好ましく、本実施例では、焼成中において、2L/minの流通速度で空気を炉内に導入した。
(Preparation of high silica zeolite CDS-3)
The powder of the crystalline layered silicate PLS-3 shown in Example 1 was heated to 500 ° C. at a rate of 1 ° C./min using an electric furnace in the atmosphere, and heat treatment (baking for 2 hours) ), The structure was changed to a structure showing a powder X-ray diffraction pattern of CDS-3, which is characterized in FIG. As a result of identification, it was found that this substance was the same as the high silica FER type zeolite having a known structure. In firing, it is preferable to circulate air in order to efficiently fire organic amine. In this example, air was introduced into the furnace at a flow rate of 2 L / min during firing.

このようにして作り出した化合物が細孔構造を持ったゼオライトであることの証明は、29Si DDMAS NMR及びガス吸着測定によりなされる。CDS−3の29Si DDMAS NMRスペクトルを、図5に示す。スペクトル中には、Q4構造に帰属されるピークが観測された。また、僅かにQ2構造に帰属されるピークも観測されたが、これは、SEM図の結晶外表面に分布するSi核からのシグナルと考えられる。 The proof that the compound thus produced is a zeolite with a pore structure is made by 29 Si DDMAS NMR and gas adsorption measurements. The 29 Si DDMAS NMR spectrum of CDS-3 is shown in FIG. A peak attributed to the Q4 structure was observed in the spectrum. In addition, a slight peak attributed to the Q2 structure was also observed, which is considered to be a signal from Si nuclei distributed on the crystal outer surface of the SEM diagram.

通常、ゼオライトは、結晶外表面を除き、完全に閉じたSi−Oネットワーク構造であるので、Q4構造のみしか表れない。このことからも、局所構造がゼオライトに特有な細孔構造に起因したものであることが分かる。このゼオライトのアルゴンガスの等温吸着性を調べた結果を、図13(左)に示す。その結果は、本発明で得られたゼオライトは、気体の吸着性能が高いことを示しており、アルゴンガス吸着からは、BET比表面積は460m/g(STP)、及び、NLDFT(非線形密度汎関数法)による解析から、5.1Åにシャープな細孔分布があることが見積もられた(図13(右))。 Normally, zeolite has a completely closed Si—O network structure except for the outer surface of the crystal, so that only Q4 structure appears. This also shows that the local structure is due to the pore structure unique to zeolite. FIG. 13 (left) shows the results of examining the isothermal adsorption property of the zeolite for argon gas. The results show that the zeolite obtained in the present invention has high gas adsorption performance. From the argon gas adsorption, the BET specific surface area is 460 m 2 / g (STP) and NLDFT (nonlinear density generalized). From the analysis by the functional method, it was estimated that there was a sharp pore distribution at 5.1 mm (FIG. 13 (right)).

また、PLS−3を任意の温度で加熱し、段階的にゼオライト化したものについて、窒素ガス吸着測定を行ったところ、図14の窒素ガス吸着等温曲線に示されるように、250℃以上で脱水重縮合反応が進み、ゼオライト化していることが分かった。また、BET比表面積は、300℃の加熱処理のとき、最も大きな値を示し、580m/g(STP)にも達した。 In addition, when PLS-3 was heated at an arbitrary temperature and stepped into zeolite, nitrogen gas adsorption measurement was performed. As shown by the nitrogen gas adsorption isotherm in FIG. It was found that the polycondensation reaction progressed and it was converted into zeolite. Further, the BET specific surface area showed the largest value during the heat treatment at 300 ° C., and reached 580 m 2 / g (STP).

更に、このCDS−3について、SEM観察を行ったところ、モルフォロジーは、図9に示されるように、サブミクロンレベルの非常に小さな結晶で、かつそれらが凝集し、数ミクロン程度の高次凝集体になっていて、焼成前のPLS−3のモルフォロジーと基本的に同一であった。   Furthermore, when SEM observation was performed on this CDS-3, the morphology was very small crystals at the submicron level as shown in FIG. It was basically the same as the morphology of PLS-3 before firing.

(高シリカゼオライトCDS−3の調製)
実施例1で示される結晶性層状珪酸塩PLS−3の粉末を大気中で電気炉を用いて、1℃/minの昇温速度にて、300℃及び800℃に昇温し、2時間保持の熱処理(焼成)を行った。その結果、図19の高シリカゼオライトCDS−3の粉末X線回折パターンに示すように、300℃の焼成ではFER型ゼオライトが得られたが、800℃まで加熱したものは、一部FER型ゼオライトの構造に由来するピークが残っているものの、骨格が破壊され、アモルファス化した。
(Preparation of high silica zeolite CDS-3)
The crystalline layered silicate PLS-3 powder shown in Example 1 was heated to 300 ° C. and 800 ° C. at a temperature rising rate of 1 ° C./min using an electric furnace in the atmosphere and held for 2 hours. The heat treatment (firing) was performed. As a result, as shown in the powder X-ray diffraction pattern of high silica zeolite CDS-3 in FIG. 19, FER type zeolite was obtained by calcination at 300 ° C., but some of the FER type zeolite heated to 800 ° C. Although the peak derived from the structure remains, the skeleton was destroyed and became amorphous.

(高シリカゼオライトCDS−3の調製)
実施例1で示される結晶性層状珪酸塩PLS−3の粉末0.1gを、パイレックス(登録商標)ガラス管に入れ、10−5torr程度の減圧真空下で電気炉を用いて、1℃/minの昇温速度にて、500℃まで加熱後2時間保持の熱処理を行った。この場合も、図19に示すように、高シリカゼオライトCDS−3が得られた。
(Preparation of high silica zeolite CDS-3)
0.1 g of the powder of crystalline layered silicate PLS-3 shown in Example 1 is put in a Pyrex (registered trademark) glass tube, using an electric furnace under a vacuum of about 10 −5 torr, 1 ° C. / A heat treatment was performed for 2 hours after heating to 500 ° C. at a heating rate of min. Also in this case, as shown in FIG. 19, high silica zeolite CDS-3 was obtained.

(Al含有ゼオライトCDS−3の調製)
Al源を導入したRun No.15及びNo.17のAl−PLS−3についても、同様に焼成してみたところ、その粉末XRDパターンから、FER型ゼオライトと識別できる化合物Al−CDS−3に変化していることが分かった。図20に、Al−PLS−3を焼成して得られたAl含有ゼオライトAl−CDS−3の粉末X線回折パターンを示す。Run No.17について、27Al−MAS NMRスペクトル(図11)から、57.7ppmにAlの4配位構造に起因したピークが観測されたことから、Al原子が抜け出すことなく、骨格内にAlが分布していることが確認された。
(Preparation of Al-containing zeolite CDS-3)
Run No. with an Al source introduced. 15 and no. As for Al-PLS-3 of No. 17, when calcinated in the same manner, it was found from the powder XRD pattern that the Al-PLS-3 was changed to a compound Al-CDS-3 that could be distinguished from FER type zeolite. FIG. 20 shows a powder X-ray diffraction pattern of Al-containing zeolite Al-CDS-3 obtained by firing Al-PLS-3. Run No. For No. 17, from the 27 Al-MAS NMR spectrum (FIG. 11), a peak due to the 4-coordinated structure of Al was observed at 57.7 ppm, so that Al was not distributed and Al was distributed in the skeleton. It was confirmed that

以上詳述したように、本発明は、固相反応法による新規層状珪酸塩の合成とそれを前駆体に用いて合成した高シリカゼオライト及びその製造方法に係るものであり、本発明により、従来の水熱合成法を用いた一段合成による高シリカ型のFER型ゼオライトの合成法と比較して、合成が容易で、実質的に48時間以内の短時間で、ゼオライト結晶を得ることが可能な、効率的かつ低コストの固相反応によるゼオライトの合成技術を提供することができる。本発明は、固相合成法による高シリカ型のFER型ゼオライトの新しい製造技術を提供するものとして有用である。   As described above in detail, the present invention relates to the synthesis of a novel layered silicate by a solid-phase reaction method, a high silica zeolite synthesized using it as a precursor, and a method for producing the same. Compared with the synthesis method of high silica type FER type zeolite by one-step synthesis using hydrothermal synthesis method, zeolite crystals can be obtained in a short time within 48 hours. Thus, it is possible to provide a zeolite synthesis technique by an efficient and low-cost solid phase reaction. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a new technique for producing a high silica type FER type zeolite by a solid phase synthesis method.

結晶性層状珪酸塩カネマイトのSi、O、Na(HO)で表される結晶構造モデルを示す。Si crystalline layered silicate kanemite, O, a crystal structure model represented by Na (H 2 O) 6 shown. H型カネマイトの粉末X線回折パターンを示す。The powder X-ray diffraction pattern of H-type kanemite is shown. 固相反応におけるオートクレーブ内の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state in the autoclave in a solid-phase reaction. 固相反応(表5のRun No.2)により得られた生成物の粉末X線回折パターンを示す。The powder X-ray diffraction pattern of the product obtained by the solid phase reaction (Run No. 2 in Table 5) is shown. 新規層状珪酸塩PLS−3(表5のRun No.2)及びそれを焼成して得られた高シリカFER型ゼオライトCDS−3の29Si DDMAS NMRスペクトルを示す。The 29 Si DDMAS NMR spectrum of novel layered silicate PLS-3 (Run No. 2 of Table 5) and the high silica FER type | mold zeolite CDS-3 obtained by baking it is shown. 新規層状珪酸塩PLS−3の結晶構造を表す概略図である。It is the schematic showing the crystal structure of novel layered silicate PLS-3. 新規層状珪酸塩PLS−3(Run No.2)の13C−CPMAS NMR及び13C−DDMAS NMRスペクトルを示す。The 13 C-CPMAS NMR and 13 C-DDMAS NMR spectrum of the novel layered silicate PLS-3 (Run No. 2) are shown. 新規層状珪酸塩PLS−3のTG−DTAカーブ(Run No.2)を示す。The TG-DTA curve (Run No. 2) of novel layered silicate PLS-3 is shown. 新規層状珪酸塩PLS−3及びそれを焼成して得られた高シリカゼオライトCDS−3のSEM像を示す。The SEM image of novel layered silicate PLS-3 and the high silica zeolite CDS-3 obtained by baking it is shown. 新規層状珪酸塩PLS−3の合成条件と生成物を示すマップ、○:結晶性が良、△:結晶性が低、×:アモルファス、を示す。A map showing the synthesis conditions and products of the novel layered silicate PLS-3, o: good crystallinity, Δ: low crystallinity, x: amorphous. 新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3(Run No.17)及びそれを焼成して得られたAl−CDS−3の27Al−MAS NMRスペクトルを示す。The 27 Al-MAS NMR spectrum of novel crystalline layered silicate Al-PLS-3 (Run No. 17) and Al-CDS-3 obtained by firing the same is shown. 新規結晶性層状珪酸塩PLS−3を焼成して得られたゼオライトCDS−3の粉末X線回折パターン(上)と高シリカFER型ゼオライトのシュミレーションパターン(下)、を示す。The powder X-ray diffraction pattern (upper) of zeolite CDS-3 obtained by calcining the novel crystalline layered silicate PLS-3 and the simulation pattern (lower) of high silica FER type zeolite are shown. 高シリカゼオライトCDS−3のArのガス吸着等温曲線(左)及びNLDFT解析により求めた細孔分布を示す図(右)を示す。FIG. 2 shows an Ar gas adsorption isotherm curve (left) of high silica zeolite CDS-3 and a diagram (right) showing the pore distribution determined by NLDFT analysis. 結晶性層状珪酸塩PLS−3の任意の温度で加熱処理した後の窒素ガス吸着等温曲線を示す。The nitrogen gas adsorption isotherm after heat-processing at arbitrary temperature of crystalline layered silicate PLS-3 is shown. 新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3(Run No.15)を焼成して得られたゼオライトAl−CDS−3の粉末X線回折パターンを示す。The powder X-ray-diffraction pattern of the zeolite Al-CDS-3 obtained by baking new crystalline layered silicate Al-PLS-3 (Run No. 15) is shown. 実施例1に従って、表5のRun No.1〜No.9の条件に基づいて合成した生成物の粉末X線回折パターンを示す。According to Example 1, Run No. 1-No. The powder X-ray-diffraction pattern of the product synthesize | combined based on the conditions of 9 is shown. 実施例2に従って、表5のRun No.10〜No.13の条件に基づいて合成した生成物の粉末X線回折パターンを示す。According to Example 2, Run No. 10-No. The powder X-ray-diffraction pattern of the product synthesize | combined based on 13 conditions is shown. 実施例3に従って、表5のRun No.14〜No.17の条件に基づいて合成した生成物の粉末X線回折パターンを示す。According to Example 3, the Run No. in Table 5 14-No. The powder X-ray-diffraction pattern of the product synthesize | combined based on 17 conditions is shown. 新規層状珪酸塩PLS−3を焼成して得られた高シリカゼオライトCDS−3の粉末X線回折パターンを示す。The powder X-ray-diffraction pattern of the high silica zeolite CDS-3 obtained by baking new layered silicate PLS-3 is shown. 新規結晶性層状珪酸塩Al−PLS−3を焼成して得られたAlを含むゼオライトAl−CDS−3の粉末X線回折パターンを示す。The powder X-ray-diffraction pattern of the zeolite Al-CDS-3 containing Al obtained by baking new crystalline layered silicate Al-PLS-3 is shown.

Claims (8)

結晶性層状珪酸塩カネマイト(kanemite)を酸処理したH型カネマイト(H−kanemite)に、有機結晶化調整剤として、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAOH)水溶液を、モル比がTEAOH/Si=0.10−0.35、H O/Si=2.26−11.36の範囲となるように加えて、該原料を、圧力容器(オートクレーブ)中で、水蒸気雰囲気下で固相反応させて、表1に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を有する結晶性層状珪酸塩PLS−3を合成することを特徴とする結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。
The crystalline layered silicate kanemite (kanemite) the acid-treated H-type kanemite (H-kanemite), as organic crystallization modifier, a tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) aqueous solution, the molar ratio TEAOH / Si = 0. 10-0.35, H 2 O / Si = 2.26-11.36 In addition, the raw material is subjected to a solid phase reaction in a water vapor atmosphere in a pressure vessel (autoclave), A method for producing a crystalline layered silicate PLS-3, comprising synthesizing a crystalline layered silicate PLS-3 having a relationship between a diffraction peak position shown in Table 1 and a relative intensity .
上記原料に、Al源として、アルミン酸塩結晶を加えて、圧力容器(オートクレーブ)中で、水蒸気雰囲気下で固相反応させて、Al含有結晶性層状珪酸塩を合成する、請求項1記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。 An aluminate crystal is added to the raw material as an Al source, and a solid phase reaction is performed in a water vapor atmosphere in a pressure vessel (autoclave) to synthesize an Al-containing crystalline layered silicate. Method for producing crystalline layered silicate PLS-3 . 結晶性層状珪酸塩カネマイト(kanemite)を酸処理したH−kanemiteに、上記有機結晶化調整剤をテトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAOH)水溶液を、モル比がTEAOH/Si=0.10−0.35、HO/Si=2.26−11.36の範囲となるように加えて、圧力容器(オートクレーブ)中で、160−180℃の温度範囲、24−72時間での加熱条件にて、水蒸気雰囲気下で固相反応させる、請求項1記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。 To H-kanemite obtained by acid-treating crystalline layered silicate kanemite, the organic crystallization regulator is tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) aqueous solution, and the molar ratio is TEAOH / Si = 0.10-0.35, In addition to being in the range of H 2 O / Si = 2.26-11.36, in a pressure vessel (autoclave), in a temperature range of 160-180 ° C. and heating conditions for 24-72 hours, water vapor The method for producing a crystalline layered silicate PLS-3 according to claim 1, wherein a solid phase reaction is performed in an atmosphere. Al源として、アルミン酸ナトリウム結晶を、Si/Al比が25−50の範囲で、原料に加える、請求項2記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3の製造方法。 The method for producing crystalline layered silicate PLS-3 according to claim 2, wherein sodium aluminate crystals are added to the raw material as the Al source in a Si / Al ratio range of 25-50. 請求項1から4のいずれかに記載の方法で合成した結晶性層状珪酸塩PLS−3であって、上記表1に示される回折ピーク位置と相対強度の関係を有することを特徴とする結晶性層状珪酸塩PLS−3。 A crystalline layered silicate PLS-3 was synthesized by the method described in any one of claims 1 to 4, crystals characterized by having a relationship of diffraction peak positions and relative intensities shown in Table 1 Layered silicate PLS-3. イ素5員環を有するSi−Oの共有結合からなることを特徴とする層状の骨格構造からなる、請求項5記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3。 Silicic consisting skeletal structure of layered, characterized in that it consists covalent bond Si-O having a containing 5-membered ring, according to claim 5, wherein the crystalline layered silicate PLS-3. 請求項5又は6に記載の結晶性層状珪酸塩PLS−3を、脱水重縮合させることを特徴とするフェリエライト(FER)型ゼオライトの製造方法。 The process according to claim 5 or a crystalline layered silicate PLS-3 according to 6, full Erieraito characterized by causing dehydration polycondensation (FER) type zeolite. 上記結晶性層状珪酸塩PLS−3を、大気中又は減圧真空下にて250℃以上で加熱し、脱水重縮合させる、請求項7記載のフェリエライト(FER)型ゼオライトの製造方法。 The crystalline layered silicate PLS-3, was heated at 250 ° C. or higher at or reduced under vacuum atmosphere, dehydration polycondensation to process according to claim 7, wherein the full Erieraito (FER) type zeolite.
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