JP5167482B2 - Composite porous body and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、複合多孔体、特に環境浄化や水中の有害物質除去に有用な複合多孔体、及びその製造法に関するものである。   The present invention relates to a composite porous body, particularly a composite porous body useful for environmental purification and removal of harmful substances in water, and a method for producing the same.

環境問題への関心が高まり、地球規模での環境保全が叫ばれる中、産業活動に伴い廃棄される種々の有害化学物質が問題となっている。上記有害化学物質としては、例えば、内分泌攪乱物質(以下、環境ホルモンという。)や有機塩素化合物等の難分解性物質が挙げられ、これらは河川等の水環境から検出されている。特に、環境ホルモンであるノニルフェノール等のアルキルフェノール群は、微量でも内分泌攪乱性を有するため、生態系に対する影響が懸念されている。このような状況を鑑み、廃水処理、浄化プロセスにおいて高性能な浄化を行い、これらの物質を除去することが求められている。   As interest in environmental issues increases and environmental conservation on a global scale is called out, various hazardous chemical substances that are disposed of along with industrial activities have become a problem. Examples of the harmful chemical substances include endocrine disrupting substances (hereinafter referred to as environmental hormones) and persistent substances such as organochlorine compounds, and these are detected from the water environment such as rivers. In particular, alkylphenol groups such as nonylphenol, which is an environmental hormone, have endocrine disrupting properties even in trace amounts, and there is concern about the impact on the ecosystem. In view of such a situation, it is required to perform high-performance purification in a wastewater treatment and purification process to remove these substances.

このような流れの中で、多孔体形成後に固体微粒子を付与するのでなく、多孔体の骨格が形成される前に、多孔体の原料もしくは多孔体が生成する溶液、ゾル、ゲル等の合成媒体に固体微粒子を混ぜ込んで、固体微粒子を含んだ多孔体を形成することで、良好な有機物質の吸着及び分解機能を有する複合多孔体が製造できることが報告されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−314208号公報(2005年11月10日公開)
In such a flow, the solid medium is not provided after the porous body is formed, but before the porous skeleton is formed, the raw material of the porous body or a synthetic medium such as a solution, sol, or gel that forms the porous body It is reported that a composite porous body having a good organic substance adsorption and decomposition function can be produced by mixing solid fine particles into a solid body to form a porous body containing solid fine particles (see, for example, Patent Document 1). ).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-314208 (published on November 10, 2005)

しかしながら、上記特許文献1に記載の製造方法で得られる複合多孔体は、酸化チタンに通じていない細孔が多数あり、選択性が十分でないという問題点があった。従って、より高い分子選択性を有する複合多孔体が要望されている。   However, the composite porous body obtained by the production method described in Patent Document 1 has a problem in that it has a large number of pores that do not communicate with titanium oxide and the selectivity is not sufficient. Therefore, a composite porous body having higher molecular selectivity is desired.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い分子選択性を有する複合多孔体及びその製造方法を実現することにある。   This invention is made | formed in view of said problem, The objective is to implement | achieve the composite porous body which has high molecular selectivity, and its manufacturing method.

本発明に係る複合多孔体の製造方法は、上記課題を解決するために、界面活性剤水溶液中で複合多孔体を形成する複合多孔体の製造方法において、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中に固体微粒子を混合分散させる工程と、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させる工程と、固体微粒子が分散した該水溶液中で、多孔体の骨格を生成させることにより多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる工程とを含むことを特徴としている。   In order to solve the above problems, the method for producing a composite porous body according to the present invention, in the method for producing a composite porous body forming a composite porous body in an aqueous surfactant solution, before the skeleton of the porous body is generated, A step of mixing and dispersing solid fine particles in an aqueous surfactant solution, a step of mixing ethanol in an aqueous surfactant solution before the porous skeleton is formed, and an aqueous solution in which solid fine particles are dispersed; And a step of forming a composite porous body in which the porous body and the solid fine particles are composited by generating a skeleton.

上記方法によれば、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させ、また、固体微粒子を混合分散させることにより、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる。このため、3次元細孔を持つ、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を製造することができる。よって、高い分子選択性を有する複合多孔体を製造することができるという効果を奏する。   According to the above method, before the porous skeleton is formed, ethanol is mixed in the surfactant aqueous solution, and the solid fine particles are mixed and dispersed so that the porous material and the solid fine particles are combined. Form the body. For this reason, a composite porous body having three-dimensional pores and a composite of a porous body and solid fine particles can be manufactured. Therefore, the composite porous body having high molecular selectivity can be produced.

本発明に係る複合多孔体の製造方法では、複合多孔体を形成させる工程を上記界面活性剤のクラフト点以下の温度で行うことが好ましい。   In the manufacturing method of the composite porous body which concerns on this invention, it is preferable to perform the process of forming a composite porous body at the temperature below the Kraft point of the said surfactant.

上記方法によれば、界面活性剤のミセルからの遊離や、ミセルの再構築を抑制することができ、界面活性剤水溶液中で形成されるミセルをより規則正しく配列させることができる。また、界面活性剤水溶液中で形成した複合多孔体の劣化が起こり難い。これにより、より均一な構造を有する複合多孔体を製造することができる。よって、有機物質に対してより高い分子選択性及び分解速度を有する複合多孔体を製造することができるという更なる効果を奏する。   According to the above method, it is possible to suppress the release of the surfactant from the micelles and the reconstruction of the micelles, and the micelles formed in the surfactant aqueous solution can be more regularly arranged. In addition, the composite porous body formed in the surfactant aqueous solution hardly deteriorates. Thereby, the composite porous body which has a more uniform structure can be manufactured. Therefore, the composite porous body having higher molecular selectivity and decomposition rate with respect to the organic substance can be produced.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記固体微粒子が、二酸化チタンであることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the solid fine particles are preferably titanium dioxide.

上記方法によれば、より高い分解速度を有する複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, a composite porous body having a higher decomposition rate can be produced.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記エタノールを、体積比で水1に対して0.05以上0.5以下の範囲内で上記水溶液中に混合することが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the composite porous body which concerns on this invention, it is preferable to mix the said ethanol in the said aqueous solution within the range of 0.05-0.5 with respect to the water 1 by volume ratio.

上記方法によれば、より高い比率で3次元細孔を持つ、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, it is possible to produce a composite porous body having a higher ratio of three-dimensional pores and a composite of a porous body and solid fine particles.

本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記界面活性剤は、カチオン性界面活性剤であることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the surfactant is preferably a cationic surfactant.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記カチオン性界面活性剤は、CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)であることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the composite porous body which concerns on this invention, it is preferable that the said cationic surfactant is CTAB (cetyl trimethyl ammonium bromide).

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記多孔体が、多孔質シリカ、ゼオライト、多孔質アルミナ、多孔質シリカアルミナから選ばれる少なくとも1つの多孔体であることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the porous body is preferably at least one porous body selected from porous silica, zeolite, porous alumina, and porous silica alumina.

上記方法によれば、環境浄化や水中の有害物質除去に対する、更に高い分子選択性及び分解速度を有する複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, a composite porous body having higher molecular selectivity and decomposition rate for environmental purification and removal of harmful substances in water can be produced.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記多孔体が、メソポーラスシリカであることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the porous body is preferably mesoporous silica.

上記方法によれば、環境浄化や水中の有害物質除去に対する、更に高い分子選択性及び分解速度を有する複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, a composite porous body having higher molecular selectivity and decomposition rate for environmental purification and removal of harmful substances in water can be produced.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記多孔体が、MCM−48タイプのメソポーラスシリカであることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the porous body is preferably MCM-48 type mesoporous silica.

上記方法によれば、環境浄化や水中の有害物質除去に対する、更に高い分子選択性及び分解速度を有する複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, a composite porous body having higher molecular selectivity and decomposition rate for environmental purification and removal of harmful substances in water can be produced.

また、本発明に係る複合多孔体の製造方法では、上記固体微粒子は、有機化合物により修飾されていることが好ましい。   In the method for producing a composite porous body according to the present invention, the solid fine particles are preferably modified with an organic compound.

上記方法によれば、固体微粒子は多孔体により均一に含有されるため、より高い比率で3次元細孔を持つ、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を製造することができる。   According to the above method, since the solid fine particles are uniformly contained in the porous body, it is possible to produce a composite porous body in which the porous body and the solid fine particles are complexed with a higher ratio of three-dimensional pores.

本発明に係る複合多孔体は、上記課題を解決するために、上記本発明に係る複合多孔体の製造方法により製造されたことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a composite porous body according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a composite porous body according to the present invention.

上記構成によれば、多孔体の骨格が生成する前に界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させ、また、固体微粒子を混合分散させることにより、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる。このため、3次元細孔を持つ、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体となる。よって、高い分子選択性を有する複合多孔体を提供することができるという効果を奏する。   According to the above configuration, the composite porous body in which the porous body and the solid microparticles are combined by mixing ethanol in the surfactant aqueous solution before the porous body skeleton is generated and mixing and dispersing the solid microparticles. To form. For this reason, it becomes a composite porous body in which the porous body and the solid fine particles have a composite structure with three-dimensional pores. Therefore, the composite porous body having high molecular selectivity can be provided.

本発明に係る複合多孔体の製造方法は、以上のように、界面活性剤水溶液中で複合多孔体を形成する複合多孔体の製造方法において、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中に固体微粒子を混合分散させる工程と、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させる工程と、固体微粒子が分散した該水溶液中で、多孔体の骨格を生成させることにより多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる工程とを含むことを特徴としている。   As described above, the method for producing a composite porous body according to the present invention is the method for producing a composite porous body that forms a composite porous body in an aqueous surfactant solution. The step of mixing and dispersing the solid fine particles in the aqueous solution, the step of mixing ethanol in the surfactant aqueous solution before the porous skeleton is formed, and the porous skeleton in the aqueous solution in which the solid fine particles are dispersed. And a step of forming a composite porous body in which the porous body and solid fine particles are combined to form a composite porous body.

このため、高い分子選択性を有する複合多孔体を製造することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that the composite porous body which has high molecular selectivity can be manufactured.

本発明に係る複合多孔体は、上記課題を解決するために、上記本発明に係る複合多孔体の製造方法により製造されたことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a composite porous body according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a composite porous body according to the present invention.

このため、高い分子選択性を有する複合多孔体を提供することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that the composite porous body which has high molecular selectivity can be provided.

以下、本発明について詳しく説明する。尚、本明細書では、「重量」は「質量」と同義語として扱い、「重量%」は「質量%」と同義語として扱う。また、範囲を示す「A〜B」は、A以上B以下であることを示す。   The present invention will be described in detail below. In this specification, “weight” is treated as a synonym for “mass”, and “weight%” is treated as a synonym for “mass%”. In addition, “A to B” indicating a range indicates that the range is A or more and B or less.

本実施の形態に係る複合多孔体の製造方法は、界面活性剤水溶液中で複合多孔体を形成する複合多孔体の製造方法であり、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中に固体微粒子を混合分散させる工程(以下、単に「混合分散工程」と記する場合がある)と、多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させる工程(以下、単に「エタノール混合工程」と記する場合がある)と、固体微粒子が分散した該水溶液中で、多孔体の骨格を生成させることにより多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる工程(以下、単に「形成工程」と記する場合がある)とを含む。   The method for producing a composite porous body according to the present embodiment is a method for producing a composite porous body that forms a composite porous body in a surfactant aqueous solution, and before the skeleton of the porous body is generated, in the surfactant aqueous solution. A step of mixing and dispersing solid fine particles (hereinafter sometimes simply referred to as “mixing and dispersing step”), and a step of mixing ethanol in an aqueous surfactant solution (hereinafter, referred to as “mixing and dispersing step”). In some cases, simply referred to as “ethanol mixing step”), a porous body and a solid fine particle are combined to form a composite porous body by forming a porous skeleton in the aqueous solution in which the solid fine particles are dispersed. Process (hereinafter may be simply referred to as “formation process”).

(1)混合分散工程
上記混合分散工程では、界面活性剤水溶液中に、固体微粒子を混合分散する。上記多孔体と複合多孔体を形成する固体微粒子としては、マグネシア、アルミナ、シリカ、リン酸アルミニウム、ホウ素、炭素、窒化シリコン、窒化アルミニウム等無機の酸化物、塩化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、硫化物等のほか、ポリエチレン等の樹脂の粒子等、有機物等が挙げられ、特に光触媒機能を有する微粒子が好ましい。
(1) Mixing and dispersing step In the mixing and dispersing step, solid fine particles are mixed and dispersed in a surfactant aqueous solution. Solid fine particles forming the porous body and the composite porous body include magnesia, alumina, silica, aluminum phosphate, boron, carbon, silicon nitride, aluminum nitride and other inorganic oxides, chlorides, nitrides, borides, carbides. In addition to sulfides, organic particles such as resin particles such as polyethylene can be used, and fine particles having a photocatalytic function are particularly preferable.

光触媒機能を有する微粒子(以下、「光触媒微粒子」と記する場合がある)としては、半導体としての特性を有し光触媒特性を持つ物質であれば、あらゆる物質が使用可能である。中でも、金属硫化物や金属酸化物が好ましく、チタニア、ジルコニア、酸化ニオブ、酸化タングステン等の金属酸化物が最も好ましい。具体的には、TiO、SrTiO、WO、Fe、Bi、MoS、CdS、CdSe、GaP、GaAs、MoSe、CdTe、Nb、Ta、NbとTaの複合酸化物の他、HPW1240やHPMo1240等のヘテロポリ酸及びこれらの塩等が挙げられる。中でも、光触媒活性が高いことが知られているTiO(二酸化チタン)がより好ましい。尚、光触媒粒子としては、凝集していない細かい粒子状のTiO(例えば、独デグサ社製のP−25)を用いることがより好ましい。 As the fine particles having a photocatalytic function (hereinafter sometimes referred to as “photocatalyst fine particles”), any substance having a characteristic as a semiconductor and having a photocatalytic characteristic can be used. Among these, metal sulfides and metal oxides are preferable, and metal oxides such as titania, zirconia, niobium oxide, and tungsten oxide are most preferable. Specifically, TiO 2 , SrTiO 3 , WO 3 , Fe 2 O 3 , Bi 2 O 3 , MoS 2 , CdS, CdSe, GaP, GaAs, MoSe 2 , CdTe, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , In addition to complex oxides of Nb and Ta, heteropolyacids such as H 3 PW 12 O 40 and H 3 PMo 12 O 40 and salts thereof can be used. Among these, TiO 2 (titanium dioxide), which is known to have high photocatalytic activity, is more preferable. In addition, as photocatalyst particles, it is more preferable to use fine particulate TiO 2 that is not aggregated (for example, P-25 manufactured by Degussa, Germany).

固体微粒子としては、平均粒径が2nm以上50,000nm以下の細孔を形成するものであることが好ましい。下限としては、5nm以上がより好ましく、10nm以上が更に好ましい。上限としては、5,000nm以下がより好ましく、1,000nm以下が更に好ましい。   The solid fine particles preferably form pores having an average particle diameter of 2 nm or more and 50,000 nm or less. As a minimum, 5 nm or more is more preferable, and 10 nm or more is still more preferable. As an upper limit, 5,000 nm or less is more preferable, and 1,000 nm or less is still more preferable.

固体微粒子の平均直径が上記範囲より小さいと微粒子の結晶性が悪くなり、光触媒活性が低くなる。固体微粒子の平均直径が上記範囲より大きいと微粒子の表面積が小さくなるため、触媒活性が低くなる。   If the average diameter of the solid fine particles is smaller than the above range, the crystallinity of the fine particles is deteriorated and the photocatalytic activity is lowered. When the average diameter of the solid fine particles is larger than the above range, the surface area of the fine particles becomes small, so that the catalytic activity becomes low.

固体微粒子の添加割合は、多孔体の原料と固体微粒子との合計量に対して、10重量%以上であることが好ましく、20重量%以上とすることがより好ましく、50重量%以上とすることが更に好ましい。上限としては98重量%以下にすることがより好ましく、95重量%以下にすることが更に好ましい。固体微粒子の添加割合を上記範囲内とすることにより、固体微粒子が良好かつ効果的に機能を発揮する。   The addition ratio of the solid fine particles is preferably 10% by weight or more, more preferably 20% by weight or more, and more preferably 50% by weight or more based on the total amount of the porous material and the solid fine particles. Is more preferable. As an upper limit, it is more preferable to set it as 98 weight% or less, and it is still more preferable to set it as 95 weight% or less. By setting the addition ratio of the solid fine particles within the above range, the solid fine particles exhibit a good and effective function.

固体微粒子が光触媒粒子である場合、含有量が10重量%以下であると、複合多孔体の有機物質を変換する能力が十分でなく、有害な有機物質の除去や有用物質の合成が十分に行えない。また、光触媒粒子は上記範囲より多く含ませても、効果をそれ以上に向上させることはできないので、コストの面から上記上限より小さくすることがより好ましい。   When the solid fine particles are photocatalyst particles, if the content is 10% by weight or less, the ability to convert the organic material of the composite porous body is not sufficient, and the removal of harmful organic materials and the synthesis of useful materials can be sufficiently performed. Absent. Moreover, even if it contains more photocatalyst particles than the said range, since an effect cannot be improved more than it, it is more preferable to make it smaller than the said upper limit from the surface of cost.

また、上記固体微粒子は、有機化合物により修飾されていることがより好ましい。本明細書中において、「有機化合物」は、触媒活性を有する化合物であっても、触媒活性を有さない化合物であってもよい。また、本実施形態において、有機化合物は、無機触媒成分と協同して作用し得る官能基を有することが好ましく、固体微粒子上に共有結合していることがより好ましい。   The solid fine particles are more preferably modified with an organic compound. In the present specification, the “organic compound” may be a compound having catalytic activity or a compound having no catalytic activity. In the present embodiment, the organic compound preferably has a functional group that can act in cooperation with the inorganic catalyst component, and more preferably covalently bonded onto the solid fine particles.

有機化合物を固体微粒子上に共有結合させる方法としては、特には限定されないが、例えば、シランカップリングが挙げられる。シランカップリングには、特開2006−198503号公報に記載されているような公知のシランカップリング剤を用いればよい。   The method for covalently bonding the organic compound onto the solid fine particles is not particularly limited, and examples thereof include silane coupling. For the silane coupling, a known silane coupling agent as described in JP-A-2006-198503 may be used.

上記シランカップリング剤としては、例えば、n−ドデシルトリエトキシシラン(CH(CH11Si(OC)、n−オクタデシルトリエトキシシラン(CH(CH17Si(OC)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(NH(CHSi(OC)、3−クロロプロピルトリエトキシシラン(Cl(CHSi(OC)、3−ブロモブチルトリエトキシシラン(Br(CHSi(OC)等が挙げられる。 As the silane coupling agent, for example, n- dodecyl triethoxy silane (CH 3 (CH 2) 11 Si (OC 2 H 5) 3), n- octadecyl triethoxysilane (CH 3 (CH 2) 17 Si ( OC 2 H 5) 3), 3- aminopropyltriethoxysilane (NH 2 (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3), 3- chloropropyltriethoxysilane (Cl (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3), 3- bromo-butyl triethoxysilane (Br (CH 2) 4 Si (OC 2 H 5) 3) , and the like.

上記シランカップリング剤の中で、n−ドデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン等のように長鎖アルキル基を有する化合物は、疎水基を有する反応分子を分子認識的に吸着し、その吸着配向性と反応選択性を変化させる。クロル又はアミノ基を有する有機基の場合、固体微粒子に電子供与的又は電子吸引的に作用して、固体微粒子の触媒活性等の活性及び/又は選択性を変化させる。フェノール性水酸基又はアミノ基を有する有機基の場合、反応分子中のカルボニル基と相互作用してその反応性を変化させる。   Among the silane coupling agents, compounds having a long chain alkyl group such as n-dodecyltriethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, etc. adsorb reactive molecules having a hydrophobic group in a molecular recognition manner. Change adsorption orientation and reaction selectivity. In the case of an organic group having a chloro or amino group, the solid fine particles act as an electron donating or electron withdrawing to change the activity and / or selectivity of the solid fine particles such as catalytic activity. In the case of an organic group having a phenolic hydroxyl group or amino group, it interacts with a carbonyl group in the reaction molecule to change its reactivity.

上記界面活性剤の種類としては、特には限定されず、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤等の何れの種類の界面活性剤を用いてもかまわず、メソポーラスシリカの合成に用いられている種々の界面活性剤を用いることができる。これには、アルキルベンゼンスルホン酸塩のようなアニオン性界面活性剤や、ブロックコポリマー系の界面活性剤(例えば、SBA−15とよばれるメソポーラスシリカの合成に頻用されるBASF社製P123)等も含まれるが、カチオン界面活性剤を用いることがより好ましい。カチオン界面活性剤としては、直鎖アルキル基の炭素数を変えると細孔径を変化させることができるので,目的の細孔径によって直鎖アルキル基の炭素数を選ぶことができ、特に限定されないが、より規則的な細孔構造を得るためには、直鎖アルキル基の炭素数が概ね2〜24であるカチオン界面活性剤がより好ましく、直鎖アルキル基の炭素数が8〜18であるカチオン界面活性剤が更に好ましく、CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)が特に好ましい。   The type of the surfactant is not particularly limited, and any type of surfactant such as a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant may be used, and synthesis of mesoporous silica. Various surfactants used in the above can be used. This includes anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates and block copolymer surfactants (for example, BASF P123 frequently used in the synthesis of mesoporous silica called SBA-15). However, it is more preferable to use a cationic surfactant. As the cationic surfactant, since the pore diameter can be changed by changing the carbon number of the linear alkyl group, the carbon number of the linear alkyl group can be selected according to the target pore diameter, and is not particularly limited. In order to obtain a more regular pore structure, a cationic surfactant in which the linear alkyl group has approximately 2 to 24 carbon atoms is more preferable, and a cationic interface in which the linear alkyl group has 8 to 18 carbon atoms. Activators are more preferred, with CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) being particularly preferred.

上記界面活性剤水溶液中における界面活性剤の濃度は、特には限定されず、好ましくは0.5〜30重量%の範囲内であり、より好ましくは2〜10重量%の範囲内である。   The concentration of the surfactant in the aqueous surfactant solution is not particularly limited, and is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight, more preferably in the range of 2 to 10% by weight.

多孔体の原料は、固体微粒子を混合する前に界面活性剤水溶液に添加してもよく、固体微粒子混合後に添加していても構わない。   The raw material of the porous body may be added to the surfactant aqueous solution before mixing the solid fine particles, or may be added after mixing the solid fine particles.

上記多孔体の原料としては、多孔体を形成するものであれば特に限定はされず、テトラエトキシシランのような金属アルコキシドやケイ酸ナトリウムのような金属塩、その他金属酢酸塩やアセチルアセトン錯体等の有機金属化合物や、これらを含むゾルやゲルが挙げられる。   The raw material of the porous body is not particularly limited as long as it forms a porous body, such as a metal alkoxide such as tetraethoxysilane, a metal salt such as sodium silicate, and other metal acetates and acetylacetone complexes. Examples thereof include organometallic compounds and sols and gels containing these.

また、金属酸化物等の固体微粒子を多孔体原料として用いることもできる。この微粒子は、複合化する微粒子とは異なり、界面活性剤水溶液中でいったん溶解し、多孔体の骨格を形成する原料となる。   Also, solid fine particles such as metal oxides can be used as the porous material. Unlike fine particles to be combined, these fine particles are once dissolved in an aqueous surfactant solution and become a raw material for forming a porous skeleton.

また、この多孔体の原料としては、金属酸化物からなる多孔体、多孔質シリカ、ゼオライト、多孔質アルミナ、シリカアルミナ等からなる多孔体、あるいは、これらの混合物からなる、多孔体を形成できる材料が挙げられ、特にシリカアルミナの多孔体を形成するものが好ましい。中でも、メソ多孔体が、特に好ましい。その理由は、細孔径が均質となり、特定の分子を吸着する分子選択性が発現し易いからである。   In addition, as a raw material of the porous body, a porous body made of a metal oxide, a porous body made of porous silica, zeolite, porous alumina, silica alumina, etc., or a material that can form a porous body made of a mixture thereof In particular, those that form a porous body of silica alumina are preferred. Among these, a mesoporous material is particularly preferable. The reason is that the pore diameter is uniform and the molecular selectivity for adsorbing specific molecules is easily developed.

尚、混合工程では、この他に他の溶媒や、pHを調節するための酸及び塩基等を加えてもよい。   In addition, in a mixing process, you may add another solvent, the acid for adjusting pH, a base, etc. in addition to this.

界面活性剤水溶液中に上記固体微粒子を混合分散する方法としては、特には限定されないが、例えば、固体微粒子を界面活性剤水溶液に添加した後に、十分攪拌するか、該界面活性剤水溶液に超音波をかけて混合分散する方法等が挙げられる。   The method of mixing and dispersing the solid fine particles in the surfactant aqueous solution is not particularly limited. For example, the solid fine particles are added to the surfactant aqueous solution and then sufficiently stirred, or ultrasonic waves are added to the surfactant aqueous solution. And a method of mixing and dispersing.

(2)エタノール混合工程
本実施の形態におけうエタノール混合工程では、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させる。この場合、エタノールに加えて、メタノールやプロパノール等の他のアルコール類を含んでいてもかまわない。但し、実施例にて後述するように、プロパノールのように疎水性が大きいアルコールの場合、アルコール分子がミセルの構造を破壊してしまうと考えられ、プロパノールを加えた場合の生成物は、エタノールのみの生成物と比べてラメラ構造の割合が多くなる。
(2) Ethanol mixing step In the ethanol mixing step in the present embodiment, ethanol is mixed in the surfactant aqueous solution. In this case, in addition to ethanol, other alcohols such as methanol and propanol may be contained. However, as described later in Examples, in the case of alcohol having a large hydrophobicity such as propanol, it is considered that alcohol molecules destroy the structure of micelles, and the product when propanol is added is only ethanol. The proportion of lamellar structure is increased compared to the product of

メタノールを加えた場合には、メタノールはエタノールと比べて疎水性が小さいため、界面活性剤の疎水部と親水部との間にアルコール分子が効率良く入ることができないが、ラメラ構造の形成は抑制される。   When methanol is added, since methanol is less hydrophobic than ethanol, alcohol molecules cannot efficiently enter between the hydrophobic and hydrophilic parts of the surfactant, but the formation of lamellar structures is suppressed. Is done.

従って、上記界面活性剤水溶液に混合するアルコールとしては、エタノール及びメタノール、又はエタノールのみがより好ましい。但し、メタノールはエタノールと比べて毒性が高いため、合成操作の安全性の観点から、エタノールのみを用いることが更に好ましい。   Therefore, as alcohol mixed with the surfactant aqueous solution, ethanol and methanol, or ethanol alone is more preferable. However, since methanol is more toxic than ethanol, it is more preferable to use only ethanol from the viewpoint of the safety of the synthesis operation.

上記界面活性剤水溶液中に混合するエタノールの割合は、特には限定されないが、体積比で水1に対して0.05以上0.5以下の範囲内であることがより好ましく、0.149以上0.189以下の範囲内であることが更に好ましい。これにより、より高い比率で3次元細孔を持つ、多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を製造することができる。   The ratio of ethanol mixed in the surfactant aqueous solution is not particularly limited, but is more preferably in the range of 0.05 or more and 0.5 or less with respect to water 1 by volume ratio, and 0.149 or more. More preferably, it is within the range of 0.189 or less. As a result, a composite porous body in which a porous body and solid fine particles are combined with a higher ratio of three-dimensional pores can be manufactured.

尚、上記エタノール混合工程は、上述した混合分散工程の前に行ってもよいし、後に行ってもよいし、また同時に行ってもよい。   In addition, the said ethanol mixing process may be performed before the mixing dispersion process mentioned above, may be performed after it, and may be performed simultaneously.

(3)形成工程
形成工程は、固体微粒子が分散した界面活性剤水溶液中で、多孔体の骨格を生成させることにより多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる工程である。
(3) Formation step The formation step is a step of forming a composite porous body in which the porous body and the solid fine particles are combined by generating a skeleton of the porous body in an aqueous surfactant solution in which the solid fine particles are dispersed.

複合多孔体の形成方法としては、特には限定されないが、例えば、(i)多孔体原料を界面活性剤水溶液に添加混合する方法、(ii)多孔体原料を界面活性剤水溶液に添加混合した後、オートクレーブ等を用い水熱処理を行う方法、(iii)多孔体原料を界面活性剤水溶液に添加混合する方法により、TiOの周囲を多孔体が球状に包み込むように複合多孔体を形成(第一段階)させた後、更に多孔体原料を該界面活性剤水溶液に添加混合後、オートクレーブ等を用い水熱処理を行う方法、等が挙げられる。これらの中でも、(i)の方法が、均一な構造を有する複合多孔体を製造することができるためより好ましい。 The method for forming the composite porous body is not particularly limited. For example, (i) a method of adding and mixing the porous material to the surfactant aqueous solution, (ii) after adding and mixing the porous material to the surfactant aqueous solution , A method of performing hydrothermal treatment using an autoclave, etc., and (iii) forming a composite porous body so that the porous body wraps around the TiO 2 in a spherical shape by adding and mixing the porous body material to the surfactant aqueous solution (first And the like, and a method of performing hydrothermal treatment using an autoclave or the like after further adding and mixing the porous material to the aqueous surfactant solution. Among these, the method (i) is more preferable because a composite porous body having a uniform structure can be produced.

上記(i)の方法、及び(iii)の方法における第一段階における溶液温度は、特には限定されないが、好ましくは、用いる界面活性剤のクラフト点以下の温度である。これにより、界面活性剤のミセルからの遊離や、ミセルの再構築を抑制することができ、界面活性剤水溶液中で形成されるミセルをより規則正しく配列させることができると考えられる。よって、より均一な構造を有する複合多孔体が得られる。上記溶液温度の下限については、溶解物の析出等が生じなければ特には限定されないが、より好ましくは、クラフト点より10℃低い温度以上である。   The solution temperature in the first step in the above method (i) and (iii) is not particularly limited, but is preferably a temperature below the Kraft point of the surfactant to be used. Thereby, it is considered that the release of the surfactant from the micelles and the remodeling of the micelles can be suppressed, and the micelles formed in the surfactant aqueous solution can be more regularly arranged. Therefore, a composite porous body having a more uniform structure can be obtained. The lower limit of the solution temperature is not particularly limited as long as no dissolution of the dissolved matter occurs, but it is more preferably at least 10 ° C. lower than the Kraft point.

上記(ii)の方法、及び(iii)の方法における第二段階の水熱処理における処理温度は、溶液温度が60℃以上であり、より好ましくは、80〜150℃の範囲内である。   The treatment temperature in the second stage hydrothermal treatment in the method (ii) and the method (iii) is such that the solution temperature is 60 ° C. or higher, and more preferably in the range of 80 to 150 ° C.

得られた複合多孔体は、有機物や鋳型剤を取り除くために焼成することがより好ましい。このとき、加熱焼成の時間や温度は、多孔体が良好に形成できるように適宜設定すればよい。例えば、温度は、多孔体材料が150℃以上、より好ましくは250℃以上となるようにすればよい。また、上限としては1,000℃以下、より好ましくは800℃以下とすればよい。焼成の時間としては、1時間から10時間程度が好ましい。   The obtained composite porous body is more preferably baked to remove organic substances and templating agents. At this time, the time and temperature for heating and firing may be appropriately set so that the porous body can be formed satisfactorily. For example, the temperature of the porous material may be 150 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher. Further, the upper limit may be 1,000 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower. The firing time is preferably about 1 to 10 hours.

(4)複合多孔体
上述した製造方法により製造された複合多孔体は、3次元化された細孔を含んでいる。また、固体微粒子の含有割合が多くても、多孔体の細孔が保たれており、固体微粒子の結晶も崩れていない。従って、効果的に有機物質の変換等の機能を発揮するのみならず、高い分子選択性を有する複合多孔体となる。しかも、多孔体の細孔構造が崩れていないので、有機物質を良好に吸着する機能を有する。
(4) Composite porous body The composite porous body manufactured by the manufacturing method described above includes three-dimensional pores. Moreover, even if the content ratio of the solid fine particles is large, the pores of the porous body are maintained, and the crystals of the solid fine particles are not broken. Accordingly, the composite porous body not only exhibits functions such as conversion of organic substances but also has high molecular selectivity. Moreover, since the pore structure of the porous body is not broken, it has a function of adsorbing organic substances satisfactorily.

上記複合多孔体としては、平均細孔直径が0.5nm以上100nm以下であることが好ましい。下限としては、1nm以上がより好ましく、1.5nm以上が更に好ましい。上限としては、50nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましい。多孔体の細孔の平均直径が上記範囲より小さくても、大きくても、有機物質の吸着を良好に行うことができない。   The composite porous body preferably has an average pore diameter of 0.5 nm to 100 nm. As a minimum, 1 nm or more is more preferable, and 1.5 nm or more is still more preferable. As an upper limit, 50 nm or less is more preferable, and 10 nm or less is still more preferable. Even if the average diameter of the pores of the porous body is smaller or larger than the above range, the organic substance cannot be favorably adsorbed.

尚、後述する実施例で用いられているような比較的小さい分子が吸着対象であれば、直径0.5nm〜500nm、更に好ましくは1nm〜50nmの範囲にある細孔を有する多孔体が通常用いられる。また、溶液の拡散を促進したり流路を確保する観点からは、上記より大きな細孔を含んでいた方が有利であり、上記のような細孔に加えて直径1μm以上の大きな細孔を含む多孔体を用いることもできる。   If relatively small molecules such as those used in the examples described later are to be adsorbed, a porous body having pores having a diameter in the range of 0.5 nm to 500 nm, more preferably 1 nm to 50 nm is usually used. It is done. From the viewpoint of promoting the diffusion of the solution and securing the flow path, it is advantageous to include a larger pore than the above. In addition to the above-mentioned pore, a large pore having a diameter of 1 μm or more is advantageous. A porous body can also be used.

また、上記製造方法により製造された複合多孔体は、通常、多孔体と、多孔体の細孔径よりも大きい固体微粒子と、を含んでいるため、固体微粒子の多孔体との接触面積が小さくても、より多くの固体微粒子を多孔体に担持できる。また、固体微粒子が多孔体の細孔径よりも大きい場合、従来の、多孔体の細孔より小さい粒径の固体微粒子が、多孔体細孔内にコーティングされている場合と比べ、固体微粒子の結晶構造に与える影響が少ないので、固体微粒子の機能が良好に発揮することができる。   In addition, since the composite porous body manufactured by the above manufacturing method usually includes a porous body and solid fine particles larger than the pore diameter of the porous body, the contact area of the solid fine particles with the porous body is small. However, more solid fine particles can be supported on the porous body. Further, when the solid fine particles are larger than the pore diameter of the porous body, the solid fine particle crystals are smaller than the conventional case where the solid fine particles having a particle size smaller than the pores of the porous body are coated in the pores of the porous body. Since the effect on the structure is small, the function of the solid fine particles can be exhibited well.

この場合、多孔体細孔の直径が平均直径0.5nm以上100nm以下であり、かつ、固体微粒子の平均粒径が2nm以上50,000nm以下であることが好ましく、多孔体細孔の直径が平均直径1nm以上100nm以下であり、かつ、固体微粒子の平均粒径が10nm以上500nm以下であることがより好ましい。これにより、固体微粒子を良好に担持できる。   In this case, the diameter of the porous pores is preferably 0.5 nm to 100 nm in average diameter, and the average particle size of the solid fine particles is preferably 2 nm to 50,000 nm. More preferably, the diameter is from 1 nm to 100 nm, and the average particle size of the solid fine particles is from 10 nm to 500 nm. Thereby, solid fine particles can be favorably supported.

そして、上記複合多孔体は、試料液に接触させながら、固体微粒子を活性化する波長領域の光を照射されることで、試料液中の有機物質を変換できる。これにより、試料液中に含まれる有害な有機物質を除去することや、試料液中に含まれる有機物質から有用物質を合成することができる。   And the said composite porous body can convert the organic substance in a sample liquid by irradiating the light of the wavelength range which activates a solid fine particle, contacting a sample liquid. Thereby, harmful organic substances contained in the sample liquid can be removed, and useful substances can be synthesized from the organic substances contained in the sample liquid.

更に、多孔体表面に、特定の有機物質と選択的に結合したり、親和性の高い有機基を付与することで、多孔体の選択的吸着能力を高めてもよい。   Furthermore, the selective adsorption ability of the porous body may be enhanced by selectively binding to a specific organic substance or imparting an organic group with high affinity to the surface of the porous body.

尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、実施例で使用したアンモニア水の濃度は28体積%であり、エタノールは99.5体積%である。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example. In addition, the density | concentration of the ammonia water used in the Example is 28 volume%, and ethanol is 99.5 volume%.

また、本実施例では、便宜上、下記略称を用いて説明する場合がある。
TEOS:テトラエチルオルトシリケート(Tetra Ethyl Ortho Silicate Si(OC2H5)4
CTAB:セチルトリメチルアンモニウムブロミド(Cetyl trimethyl ammonium bromide)
PH :フェノール
NPP :n−プロピルフェノール
NHP :n−ヘキシルフェノール
NP :ノニルフェノール
PT :パラトルイジン
NBA :n−ブチルアニリン
NHA :n−ヘプチルアニリン
<複合多孔体による分解実験>
複合多孔体についてフェノール系、アニリン系、色素系での分解実験を行い、各試料の触媒機能を検討した。
In this embodiment, the following abbreviations may be used for convenience.
TEOS: Tetraethyl Ortho Silicate (Tetra Ethyl Ortho Silicate Si (OC 2 H 5 ) 4 )
CTAB: Cetyl trimethyl ammonium bromide
PH: phenol NPP: n-propylphenol NHP: n-hexylphenol NP: nonylphenol PT: paratoluidine NBA: n-butylaniline NHA: n-heptylaniline <Decomposition experiment with composite porous body>
The composite porous body was subjected to decomposition experiments in phenol, aniline, and dye systems, and the catalytic function of each sample was examined.

(1)フェノール系分解実験
PH、NPP、NHP、NPをそれぞれ1.5×10-5mol/L含む水溶液を調整し、300mLをメスシリンダーで量りとってビーカー(300mL)に注いだ。30分ごとに液体クロマトグラフィー(LC)により分析を行い、測定値がほぼ一定になることを確認した。複合多孔体を30mgとり、溶液の入ったビーカーに加えた。30分ごとにLCによる分析を行い、複合多孔体への有機物の吸着が一定となることを確認した。紫外線を照射(キセノンランプ)し、一定時間毎に溶液をサンプリングし、LCにより分析を行い、溶液中の有機物濃度の経時変化をトレースした。
(1) Phenol-based decomposition experiment An aqueous solution containing 1.5 × 10 −5 mol / L of PH, NPP, NHP, and NP was prepared, and 300 mL was weighed with a graduated cylinder and poured into a beaker (300 mL). Analysis was performed by liquid chromatography (LC) every 30 minutes, and it was confirmed that the measured values were almost constant. 30 mg of the composite porous material was taken and added to a beaker containing the solution. Analysis by LC was performed every 30 minutes, and it was confirmed that the adsorption of organic matter to the composite porous body was constant. Ultraviolet rays were irradiated (xenon lamp), the solution was sampled at regular intervals, analyzed by LC, and the change with time of the organic substance concentration in the solution was traced.

(2)アニリン系分解実験
PT、NBA、NHAをそれぞれ2.5×10-5mol/L含む水溶液を調整し、上記「フェノール系分解実験」と同様の実験を行った。
(2) Aniline-based decomposition experiment An aqueous solution containing 2.5 × 10 −5 mol / L of PT, NBA, and NHA was prepared, and an experiment similar to the above “phenol-based decomposition experiment” was performed.

(3)色素系分解実験
ローダミンB、メチレンブルーをそれぞれ2.6×10-6mol/L含む水溶液を調整し、300mLをメスシリンダーで量りとってビーカー(300mL)に注いだ。複合多孔体を30mgとり、溶液の入ったビーカーに加えた。紫外線を照射(キセノンランプ)し、一定時間毎に溶液をサンプリングし、UV/Vis分光光度計により最大吸収波長のピークをトレースすることで経時変化を調べた。尚、分解速度は反応開始時及び反応開始後10分後の分析値の差から算出した。
(3) Dye-based decomposition experiment An aqueous solution containing 2.6 × 10 −6 mol / L of rhodamine B and methylene blue was prepared, and 300 mL was weighed with a graduated cylinder and poured into a beaker (300 mL). 30 mg of the composite porous material was taken and added to a beaker containing the solution. Ultraviolet rays were irradiated (xenon lamp), the solution was sampled at regular intervals, and the change with time was examined by tracing the peak of the maximum absorption wavelength with a UV / Vis spectrophotometer. The decomposition rate was calculated from the difference between the analysis values at the start of the reaction and 10 minutes after the start of the reaction.

〔粉末エックス線回折測定(XRD)〕
粉末状の複合多孔体をガラスキャビティーにのせて下記条件で測定した。
<使用機器>
株式会社マックサイエンス製 粉末エックス線回折測定装置 M18XHF−SRA
<測定条件>
測定方法 :連続スキャン法
回転陰極 :Cu Kα1 λ=1.5405Å
測定範囲 :2θ 1.5〜10
サンプリング間隔 :0.0060degree
スキャン速度 :1.5000deg/min
エックス線管球電圧 :40kV
エックス線管球電圧 :150mA
発散スリット :0.50deg
散乱スリット :0.50deg
受光スリット :0.15mm
グラファイトモノクロメーター
〔窒素吸着測定〕
複合多孔体を約30mgとり、真空加熱(200℃)排気を行った後、窒素吸着測定装置(日本ベル株式会社 高精度ガス吸着装置BELSORP−mini)により、複合多孔体の比表面積、細孔容積、及び細孔径を求めた。
<測定条件>
測定方式 :定容量型ガス吸着法
吸着ガス :窒素
前処理条件 :200℃で2時間真空排気
測定プログラム :吸脱着等温線測定
解析プログラム :吸脱着等温線測定
BET法による比表面積
DH,BJH法による細孔径分布
初期導入量 :1.5cm・g−1
測定相耐圧範囲 :0〜1.0
サンプル量 :約30mg
〔液体クロマトグラフ測定〕
液体クロマトグラフ測定は、下記条件で行った。
<使用機器>
島津製作所 液体クロマトグラフ LC−10AD
<測定条件>
移動相 :アセトニトリル/水混合溶液
移動相流量 :1cc/min
吸収検出波長 :220nm
カラム温度 :40℃
〔UV/Vis吸収スペクトル分析〕
UV/Vis吸収スペクトルは、下記条件で測定を行った。
<使用機器>
PERKIN ELMER製 Lambda 900
<測定条件>
スリット :2nm
Integration Time :0.20sec
Scanspeed :500nm/min
Gain :1
測定範囲 :800〜270nm
〔SEM像観察〕
複合多孔体の外表面の観察を行うため走査型電子顕微鏡(PERKIN ELMER製 Lambda 900)を用いた。下準備として複合多孔体を、試料台に貼り付けたカーボンテープ上に付着させ、白金蒸着後観察を行った。
[Powder X-ray diffraction measurement (XRD)]
The powdery composite porous body was placed on a glass cavity and measured under the following conditions.
<Devices used>
Powder X-ray diffractometer M18XHF-SRA manufactured by Mac Science Co., Ltd.
<Measurement conditions>
Measurement method: Continuous scan method
Rotating cathode: Cu Kα1 λ = 1.5405Å
Measurement range: 2θ 1.5-10
Sampling interval: 0.0060 degree
Scan speed: 1.5000 deg / min
X-ray tube voltage: 40 kV
X-ray tube voltage: 150 mA
Divergence slit: 0.50deg
Scattering slit: 0.50 deg
Light receiving slit: 0.15 mm
Graphite monochromator (nitrogen adsorption measurement)
About 30 mg of the composite porous body was taken, vacuum-heated (200 ° C.) and exhausted, and then the specific surface area and pore volume of the composite porous body were measured by a nitrogen adsorption measurement device (Nippon Bell Co., Ltd. high-precision gas adsorption device BELSORP-mini). And the pore diameter were determined.
<Measurement conditions>
Measurement method: Constant volume gas adsorption method Adsorption gas: Nitrogen pretreatment conditions: Vacuum exhaust measurement program at 200 ° C for 2 hours: Adsorption / desorption isotherm measurement analysis program: Adsorption / desorption isotherm measurement
Specific surface area by BET method
Initial introduction amount of pore size distribution by DH, BJH method: 1.5 cm 3 · g −1
Measurement phase pressure range: 0 to 1.0
Sample amount: about 30mg
[Liquid chromatograph measurement]
The liquid chromatograph measurement was performed under the following conditions.
<Devices used>
Shimadzu Liquid Chromatograph LC-10AD
<Measurement conditions>
Mobile phase: acetonitrile / water mixed solution mobile phase flow rate: 1 cc / min
Absorption detection wavelength: 220 nm
Column temperature: 40 ° C
[UV / Vis absorption spectrum analysis]
The UV / Vis absorption spectrum was measured under the following conditions.
<Devices used>
Lambda 900 made by PERKIN ELMER
<Measurement conditions>
Slit: 2nm
Integration Time: 0.20sec
Scanspeed: 500nm / min
Gain: 1
Measurement range: 800-270 nm
[SEM image observation]
In order to observe the outer surface of the composite porous body, a scanning electron microscope (Lambda 900 manufactured by PERKIN ELMER) was used. As a preparatory preparation, the composite porous body was adhered on a carbon tape affixed to a sample stage and observed after platinum deposition.

〔TEM像観察〕
複合多孔体の内部の観察を行うため、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社 ELECTRON MICROSCOPE JEM−2010)を用いた。下準備として複合多孔体をアセトンに分散させ、グリッドメッシュ上に滴下した。
[TEM image observation]
In order to observe the inside of the composite porous body, a transmission electron microscope (ELECTRON MICROSCOPE JEM-2010, JEOL Ltd.) was used. As a preparatory preparation, the composite porous material was dispersed in acetone and dropped onto the grid mesh.

〔参考例1〜43〕
MCM48タイプのメソポーラスシリカ(以下、単に「MCM48」と略する場合がある)とTiOとの複合多孔体を合成するためには、TiOとの複合化が可能な方法でMCM48を合成することが必要である。
[Reference Examples 1-43]
In order to synthesize a composite porous body of MCM48 type mesoporous silica (hereinafter sometimes simply referred to as “MCM48”) and TiO 2 , synthesize MCM48 by a method that can be combined with TiO 2. is necessary.

MCM48の常温合成法は文献(D.Kumar et al,Coll. Surf. A, 187-188, 109-116 (2001))に記載されており、この方法で複合多孔体を合成することができる。しかし、該文献に記載の実験条件では、MCM48を得ることができなかった。そこで、MCM48の合成条件の最適化を行った。   A normal temperature synthesis method of MCM48 is described in literature (D. Kumar et al, Coll. Surf. A, 187-188, 109-116 (2001)), and a composite porous body can be synthesized by this method. However, MCM48 could not be obtained under the experimental conditions described in this document. Therefore, the synthesis conditions of MCM48 were optimized.

上記文献には、MCM48は以下のような手順で合成が可能であると報告されている。   In the above document, it is reported that MCM48 can be synthesized by the following procedure.

CTAB2.4g(6.6mmol)を脱イオン水50mLに溶かし、エタノール50mL(0.87mol)を加える。その後12mLのアンモニア水(32重量%,0.2molNH)を加えた後10分間攪拌を行い、TEOSを3.4g(16mmol)加える。2時間の攪拌後、得られた固形物をろ過、洗浄する。風乾した後823Kで6時間焼成する(HO:EtOH:NHOH:CTAB:TEOS=174:54:12.5:0.4:1)。 2.4 g (6.6 mmol) of CTAB is dissolved in 50 mL of deionized water and 50 mL (0.87 mol) of ethanol is added. Thereafter, 12 mL of aqueous ammonia (32 wt%, 0.2 mol NH 3 ) is added, followed by stirring for 10 minutes, and 3.4 g (16 mmol) of TEOS is added. After stirring for 2 hours, the resulting solid is filtered and washed. After air drying, it is fired at 823 K for 6 hours (H 2 O: EtOH: NH 4 OH: CTAB: TEOS = 174: 54: 12.5: 0.4: 1).

(1)エタノール−水の混合比の影響(参考例1〜5)
MCM41タイプのメソポーラスシリカ(以下、単に「MCM41」と略する場合がある)の合成法とMCM48の合成法との大きな違いは、後者の合成法では反応溶液にエタノールを加える点である。エタノールはミセルを形成する界面活性剤の親水基の部分に配位し、曲率を増加させることでMCM48生成に有利となるとされる。
(1) Effect of ethanol-water mixing ratio (Reference Examples 1 to 5)
A major difference between the synthesis method of MCM41 type mesoporous silica (hereinafter sometimes simply referred to as “MCM41”) and the synthesis method of MCM48 is that ethanol is added to the reaction solution in the latter synthesis method. Ethanol is coordinated to the hydrophilic group portion of the surfactant that forms micelles, and is said to be advantageous for MCM48 production by increasing the curvature.

このようにエタノールの働きはMCM48の常温合成法にとって重要な役割を果たしている。このため、下記表1、2に示すようにエタノールと水との混合比を変えてMCM48の合成を行った(室温)。   Thus, the function of ethanol plays an important role in the normal temperature synthesis method of MCM48. For this reason, as shown in Tables 1 and 2 below, MCM48 was synthesized by changing the mixing ratio of ethanol and water (room temperature).

各条件で得られた生成物のXRD測定の結果、エタノールが水1に対して0.18のときMCM48のパターンが現れた。しかし、そのパターンは完全にはMCM48のパターンとは一致せず、MCM41のパターンを含んでいた。この比よりもエタノールが少ないとMCM41のパターン、多いとメインピークが幅広く、サブピークがはっきりとしない規則性の悪い構造を示すパターンが生じた。   As a result of XRD measurement of the product obtained under each condition, a pattern of MCM48 appeared when ethanol was 0.18 with respect to water 1. However, the pattern did not completely match the pattern of MCM48 and included the pattern of MCM41. When there was less ethanol than this ratio, the pattern of MCM41 was produced, and when it was more, the main peak was wide and a pattern showing a structure with poor regularity in which the sub-peaks were not clear was generated.

エタノールが界面活性剤の親水基と疎水基との境界部分に入り込んだ場合はMCM48のミセルが形成されるが、そうでない場合は曲率の変化はなく、MCM41のミセルが形成されると考えられる。   When ethanol enters the boundary between the hydrophilic group and the hydrophobic group of the surfactant, micelles of MCM48 are formed. Otherwise, there is no change in curvature, and micelles of MCM41 are considered to be formed.

(2)アルコールの種類による影響(参考例6〜11)
界面活性剤が形成するミセルの形状を決定する要素の1つとして曲率が挙げられる。アルコールは界面活性剤の親水基と疎水基との間に入り、曲率を増加させることでMCM48のミセル形成に有利となると考えられる。
(2) Influence of alcohol type (Reference Examples 6 to 11)
One of the factors that determine the shape of the micelle formed by the surfactant is curvature. Alcohol enters between the hydrophilic group and the hydrophobic group of the surfactant, and is considered to be advantageous for micelle formation of MCM48 by increasing the curvature.

異なる疎水性のアルコールによる生成物への影響をみるため、エタノールより炭素数が1つ少ないメタノール(表3、4)と、炭素数が1つ多いプロパノール(表5、6)について、それぞれを含む溶液において多孔体の合成を行った(室温)。   In order to see the effect of different hydrophobic alcohols on the product, methanol (Tables 3 and 4) with one less carbon than ethanol and propanol (Tables 5 and 6) with one carbon are included. The porous body was synthesized in the solution (room temperature).

メタノールを用いた合成ではMCM41を示すXRDパターン、プロパノールでは不規則な構造を示すXRDパターンが現れた。このことから溶媒に加えるアルコールとしてはエタノールが最も適していると考えられる。   In the synthesis using methanol, an XRD pattern showing MCM41 appeared, and in propanol, an XRD pattern showing an irregular structure appeared. From this, it is considered that ethanol is most suitable as an alcohol added to the solvent.

メタノールのように疎水性が小さいアルコールの場合、界面活性剤の疎水部と親水部との間にアルコール分子が入ることができず、また、プロパノールのように疎水性が大きいアルコールの場合、アルコール分子がミセルの構造を破壊してしまうと考えられる。   In the case of alcohol with low hydrophobicity such as methanol, alcohol molecules cannot enter between the hydrophobic part and hydrophilic part of the surfactant, and in the case of alcohol with high hydrophobicity such as propanol, alcohol molecules Would destroy the micelle structure.

(3)pHの影響(参考例12〜14)
pHはTEOSの加水分解速度に関与している。通常の合成ではpHを約11.8に調整しているが、pHを約11.0に下げて合成を行い(室温)、生成物への影響を確認した(表7,8)。
(3) Effect of pH (Reference Examples 12 to 14)
The pH is involved in the rate of hydrolysis of TEOS. In normal synthesis, the pH was adjusted to about 11.8, but the synthesis was carried out with the pH lowered to about 11.0 (room temperature), and the effect on the product was confirmed (Tables 7 and 8).

XRD測定の結果より、アルコールとしてメタノール、エタノール、プロパノールのどのアルコールを用いても不規則構造を示すXRDパターンが現れた。   From the results of the XRD measurement, an XRD pattern showing an irregular structure appeared regardless of which alcohol, methanol, ethanol or propanol, was used.

このことより加水分解速度が遅すぎると、構造が崩れる時間的な余裕が生じるせいか規則性のよい構造の形成には不利となると考えられる。   From this fact, it is considered that if the hydrolysis rate is too slow, it may be disadvantageous for the formation of a structure with good regularity because of the time allowance for the structure to collapse.

(4)エタノール−水混合比の影響(詳細)(参考例15〜22)
参考例1〜5の結果により、エタノールと水との比が0.18:1のときにMCM48が得られることがわかった。更に詳細な混合比の影響を確認するため、表9、10の条件で同様の合成を行った(室温)。
(4) Influence of ethanol-water mixing ratio (details) (Reference Examples 15 to 22)
From the results of Reference Examples 1 to 5, it was found that MCM48 was obtained when the ratio of ethanol to water was 0.18: 1. Furthermore, in order to confirm the influence of a detailed mixing ratio, the same synthesis was performed under the conditions of Tables 9 and 10 (room temperature).

XRD測定の結果より、エタノールと水との混合比が0.183〜0.158:1の範囲でMCM48のパターンが認められた。しかし、ピークはブロードであり、ピークの現れ方にはむらがあった。尚、このむらは合成温度による影響であると考えられる。   As a result of XRD measurement, a pattern of MCM48 was recognized when the mixing ratio of ethanol and water was in the range of 0.183 to 0.158: 1. However, the peak was broad, and the way the peak appeared was uneven. This unevenness is considered to be due to the effect of the synthesis temperature.

(5)合成温度の影響(参考例23〜25)
界面活性剤はクラフト点を有し、そのミセル形成は温度により影響を受けると考えられる。そこで形成工程における温度を変化させて、表11,12の条件で合成を行った。
(5) Effect of synthesis temperature (Reference Examples 23 to 25)
Surfactants have a Kraft point and their micelle formation is thought to be affected by temperature. Therefore, synthesis was performed under the conditions shown in Tables 11 and 12 by changing the temperature in the forming process.

各温度において得られた多孔体のXRD測定の結果、15℃の条件において、MCM48を示すXRDパターンを確認することができた。常温(25℃)ではラメラ構造を示すパターンが確認され、40℃になると不規則構造を示すパターンが確認された。   As a result of XRD measurement of the porous body obtained at each temperature, an XRD pattern showing MCM48 could be confirmed under the condition of 15 ° C. A pattern showing a lamellar structure was confirmed at room temperature (25 ° C.), and a pattern showing an irregular structure was confirmed at 40 ° C.

溶液温度が高くなると界面活性剤のミセルからの遊離、再構築が頻繁になり、溶液の攪拌とあいまって規則正しく配列したミセルの形成に不利となると考えられる。   When the solution temperature becomes high, the surfactant is liberated from the micelles and reconstituted frequently, which is considered to be disadvantageous for the formation of regularly arranged micelles in combination with the stirring of the solution.

15℃という温度は本実験で界面活性剤として用いたCTABのクラフト点(25℃)よりも低い温度である。ミセルが形成されるのはクラフト点以上のはずであるが、本合成ではクラフト点以下の温度でも多孔体が生成した。これは界面活性剤とTEOSとが協奏的にミセルを形成しているため、界面活性剤の性質だけでは一概に状態は決まらないと考えられる。また、溶液温度を15℃未満に下げるとCTABの析出が起こってしまう。従って、界面活性剤としてCTABを用いる場合には、上記溶液温度を15℃以上25℃以下の範囲内とすることが好ましい。   The temperature of 15 ° C. is lower than the Kratab point (25 ° C.) of CTAB used as the surfactant in this experiment. Micelle should be formed above the Kraft point, but in this synthesis, a porous material was formed even at a temperature below the Kraft point. Since the surfactant and TEOS form micelles in concert, it is considered that the state is not determined by the nature of the surfactant alone. Moreover, when the solution temperature is lowered to less than 15 ° C., CTAB is precipitated. Therefore, when CTAB is used as the surfactant, the solution temperature is preferably within the range of 15 ° C. or more and 25 ° C. or less.

(6)CTAB濃度の影響(参考例26〜28)
CTABは溶液中でTEOSと協奏的にミセルを形成し、シリカ多孔体の鋳型となる。界面活性剤の溶液において形成されるミセルの形状はCTAB濃度と温度とに依存する。また他成分(Si等)と協奏的にミセルを形成する場合、その比も重要である。このような背景より、CTAB濃度を変えて合成を行い(表13,14)、その影響を検討した。
(6) Influence of CTAB concentration (Reference Examples 26 to 28)
CTAB forms micelles in concert with TEOS in a solution and becomes a template for porous silica. The shape of the micelles formed in the surfactant solution depends on the CTAB concentration and temperature. Further, when forming micelles in concert with other components (such as Si), the ratio is also important. Against this background, synthesis was carried out by changing the CTAB concentration (Tables 13 and 14), and the effect was examined.

各CTAB濃度において得られた多孔体のXRD測定の結果、それぞれの多孔体のXRDパターンには大きな違いはなかった。   As a result of XRD measurement of the porous body obtained at each CTAB concentration, there was no significant difference in the XRD pattern of each porous body.

界面活性剤の濃度がcmcを下回る程低くても多孔体は形成されるという報告もある。協奏的にミセルを形成するがゆえに、必要とされる界面活性剤の量が少なく、そのため界面活性剤量の変化が多孔体の生成に対して大きく影響しなかったと考えられる。   There is also a report that a porous body is formed even if the concentration of the surfactant is lower than the cmc. Since the micelles are formed in concert, it is considered that the amount of the required surfactant is small, and therefore the change in the amount of the surfactant does not greatly affect the formation of the porous body.

(7)攪拌時間の影響(参考例29〜32)
参考例1〜5に示す実験操作においてTEOSを加えると数分後に溶液が白く濁り、シリカの形成が確認できる。この状態のシリカはまだ完全に構造が固定しておらず、他の処理(水熱処理,焼成等)により変化する柔軟な構造である。攪拌中に構造が変化している可能性も考えられるため、攪拌時間の違いによる生成物への影響を確認した。
(7) Effect of stirring time (Reference Examples 29 to 32)
When TEOS is added in the experimental operations shown in Reference Examples 1 to 5, the solution becomes cloudy after a few minutes, and the formation of silica can be confirmed. Silica in this state is not yet completely fixed in structure, and has a flexible structure that changes due to other treatments (hydrothermal treatment, firing, etc.). The possibility of the structure changing during stirring is also considered, so the effect on the product due to the difference in stirring time was confirmed.

XRD測定の結果、各多孔体のXRDパターンには大きな違いは見られなかった。柔軟な構造の多孔体は後の処理によりその構造を変え得るが、常温における攪拌程度ではその構造を大きく変えないことが確認された。   As a result of XRD measurement, no significant difference was observed in the XRD pattern of each porous body. It was confirmed that the porous body having a flexible structure can be changed in its structure by subsequent treatment, but the structure is not greatly changed by stirring at room temperature.

(8)エタノールと水との混合比の影響(15℃)(参考例33〜40)
参考例23〜25の結果を受け、15℃の条件において再度エタノールと水との混合比が与える影響について検討を行った。
(8) Effect of mixing ratio of ethanol and water (15 ° C.) (Reference Examples 33 to 40)
Based on the results of Reference Examples 23 to 25, the influence of the mixing ratio of ethanol and water was examined again at 15 ° C.

15℃の条件で各混合比において得られた多孔体のXRD測定の結果、エタノールと水との混合比が0.189〜0.149:1の範囲でMCM48のパターンが認められた。   As a result of XRD measurement of the porous body obtained at each mixing ratio under the condition of 15 ° C., a pattern of MCM48 was observed when the mixing ratio of ethanol and water was in the range of 0.189 to 0.149: 1.

今後のRT合成ではMCM48の生成が確認できた混合比のうち、中間的な値である0.17を選ぶことにした。   In the future RT synthesis, it was decided to select an intermediate value of 0.17 out of the mixing ratios in which the production of MCM48 could be confirmed.

(9)アルコールの混合による影響(参考例41〜43)
エタノールをべースとしてメタノール又はプロパノールを加えることで、曲率をよりMCM48形成に適した値へと調節することを試みた。
(9) Effects of mixing alcohol (Reference Examples 41 to 43)
An attempt was made to adjust the curvature to a value more suitable for MCM48 formation by adding methanol or propanol based on ethanol.

各混合割合において得られた生成物のXRD測定の結果、プロパノールを加えた場合の生成物は、エタノールのみの生成物と比べてラメラ構造の割合が多くなってる。メタノールを加えて得られた生成物はラメラ構造の形成が少ない。メタノールを加えることによりラメラ構造の形成を抑制できることがわかったが、大きな改善とはならず、またメタノールの使用に特別な注意(毒性等)が必要であるため、アルコールとしてエタノールのみを使用することがより好ましい。   As a result of XRD measurement of the product obtained at each mixing ratio, the product obtained by adding propanol has a higher ratio of lamellar structure than the product containing only ethanol. The product obtained by adding methanol has little formation of lamellar structure. It was found that the formation of lamellar structure can be suppressed by adding methanol, but this is not a big improvement, and since special attention (toxicity, etc.) is required for the use of methanol, only ethanol is used as alcohol. Is more preferable.

上述した参考例1〜43の結果より、合成法を以下のように見直した。   From the results of Reference Examples 1 to 43 described above, the synthesis method was reviewed as follows.

CTAB2.4g(6.6mmol)を脱イオン水60mLに溶かし、エタノール40mL(0.70mol)を加える。その後15mLのアンモニア水(28重量%,0.2molNH)を加え、pHを約11.8にする。溶液の温度を15℃に調節し、攪拌しながらTEOS3.4g(16mmol)を一度に加える。2時間の攪拌後、得られた固形物をろ過、洗浄する。風乾した後約3時間かけて電気炉を813Kにし、6時間焼成する(HO:EtOH:NH:CTAB:TEOS=240:42:14:0.4:1、HO/EtOH=5.3〜6.7)。尚、この合成法で得られた生成物を「RT」、上記合成方法を「RT法」と呼ぶ。 2.4 g (6.6 mmol) of CTAB is dissolved in 60 mL of deionized water and 40 mL (0.70 mol) of ethanol is added. Thereafter, 15 mL of aqueous ammonia (28 wt%, 0.2 mol NH 3 ) is added to bring the pH to about 11.8. The temperature of the solution is adjusted to 15 ° C. and 3.4 g (16 mmol) of TEOS is added all at once with stirring. After stirring for 2 hours, the resulting solid is filtered and washed. After air drying, the electric furnace is set to 813K over about 3 hours and fired for 6 hours (H 2 O: EtOH: NH 3 : CTAB: TEOS = 240: 42: 14: 0.4: 1, H 2 O / EtOH = 5.3-6.7). The product obtained by this synthesis method is called “RT”, and the synthesis method is called “RT method”.

〔参考例44〜54〕<水熱処理によるMCM48−TiO複合多孔体の合成>
MCM41を合成した後、オートクレーブを用いて水熱処理を行うことでMCM48へと相変化させることができるという報告がある(例えば、Karl W. Gallis and Christopher C. Landry Chem. Mater. 9, 2035-2038 (1997)参照)。そこでMCM41複合多孔体を合成し、その後水熱処理を行い、多孔体部をMCM48とすることでMCM48−TiO複合多孔体を合成することを試みた。上記報告では、以下のような方法でMCM41をMCM48へと相変化させることができると報告されている。
[Reference Examples 44 to 54] <Synthesis of MCM48-TiO 2 Composite Porous Material by Hydrothermal Treatment>
There is a report that, after synthesizing MCM41, it can be changed into MCM48 by hydrothermal treatment using an autoclave (for example, Karl W. Gallis and Christopher C. Landry Chem. Mater. 9, 2035-2038). (1997)). Therefore, an attempt was made to synthesize an MCM48-TiO 2 composite porous body by synthesizing an MCM41 composite porous body and then performing hydrothermal treatment to make the porous body portion MCM48. In the above report, it is reported that the phase of MCM 41 can be changed to MCM 48 by the following method.

CTABを2mol/LのNaOH水溶液に入れ、35〜40℃に加熱して界面活性剤を溶かす。TEOSを加えると約5分後に析出が起こる。攪拌を行いながら室温に戻した後、オートクレーブを用い150℃で水熱処理を行う。析出が起こってからの攪拌は2時間、水熱処理は4時間が適当である(SiO:NaO:CTAB:HO=8.4:2.1:1.0:1108.9、HO:NaOH:CTAB:TEOS=132:0.5:0.12:1)。 CTAB is put into a 2 mol / L NaOH aqueous solution and heated to 35 to 40 ° C. to dissolve the surfactant. When TEOS is added, precipitation occurs after about 5 minutes. After returning to room temperature while stirring, hydrothermal treatment is performed at 150 ° C. using an autoclave. Stirring after the precipitation has occurred is suitably 2 hours, and hydrothermal treatment is suitably 4 hours (SiO 2 : Na 2 O: CTAB: H 2 O = 8.4: 2.1: 1.0: 1108.9, H 2 O: NaOH: CTAB: TEOS = 132: 0.5: 0.12: 1).

上記方法ではMCM48への転移は見られなかった。そこで水熱時間を変えて条件の検討を行った(表21、22参照)。   No metastasis to MCM48 was observed with the above method. Therefore, the conditions were examined by changing the hydrothermal time (see Tables 21 and 22).

その結果、水熱時間が16〜20時間のときMCM−48を示すXRDパターンが確認できた。よって、合成法を以下のように見直した。   As a result, an XRD pattern showing MCM-48 was confirmed when the hydrothermal time was 16 to 20 hours. Therefore, the synthesis method was reviewed as follows.

CTAB0.73gを0.2mol/LのNaOH水溶液40mLに入れ、35〜40℃に加熱して界面活性剤を溶かす。強く攪拌しつつTEOSを加え、析出が起きた後約2時間攪拌を続ける(この時点ではMCM41)。オートクレーブに反応溶液を移し、150℃で水熱処理を16〜20時間行う。尚、この条件によって合成した生成物を「HT」、上記合成方法を「HT法」と呼ぶ。   0.73 g of CTAB is put into 40 mL of 0.2 mol / L NaOH aqueous solution and heated to 35 to 40 ° C. to dissolve the surfactant. TEOS is added with vigorous stirring and stirring is continued for about 2 hours after precipitation has occurred (MCM 41 at this point). The reaction solution is transferred to an autoclave and subjected to hydrothermal treatment at 150 ° C. for 16 to 20 hours. The product synthesized under these conditions is called “HT”, and the synthesis method is called “HT method”.

〔参考例55〜57〕<ジェミニ型界面活性剤を用いたMCM48の合成>
下記合成により得たジェミニ型界面活性剤を用いて以下の表23、24に示す条件で多孔体の合成を行った。
[Reference Examples 55 to 57] <Synthesis of MCM48 Using Gemini Type Surfactant>
A porous material was synthesized under the conditions shown in Tables 23 and 24 below using a gemini surfactant obtained by the following synthesis.

<ジェミニ型界面活性剤の合成>
末端ジブロモアルカン(CBr)と当量で5〜10%過剰のアルキルジメチルアミン(CsN(CH)とを脱水エタノール中で48時間環流する。MCM48に適するとされるジェミニ型界面活性剤(Cm−s−m)はC22−12−22である。
<Synthesis of Gemini type surfactant>
End dibromo alkane (C m Br 2) 5-10% excess of alkyl dimethyl amine equivalents (CsN (CH 3) 2) and for 48 hours reflux in dehydrated ethanol. A gemini-type surfactant ( Cm -s-m ) that is considered suitable for MCM48 is C22-12-22 .

文献(R. Zana, M. Benrraou, and R. Rueff Languir. 7, 1072-1075 (1991))の合成法を参考に以下の方法でジェミニ型界面活性剤を合成した。   A gemini surfactant was synthesized by the following method with reference to the synthesis method in the literature (R. Zana, M. Benrraou, and R. Rueff Languir. 7, 1072-1075 (1991)).

三角フラスコにエタノールとモレキュラーシーブを入れ、蓋をした後ドライボックスに移した。ドライボックス中で1,6−ジブロモヘキサン4.3g(0.02mol)とN,N−ジメチル−n−ドデシルアミン10g(0.041mol)とをエタノール50mLの入った反応容器に入れ、環流装置を組み立てた。装置をドライボックスから出して48時間環流を行った(オイルバス温度約100℃)。反応後、エタノールを蒸発させ、冷却することでジェミニ型界面活性剤(GS)を得た。   Ethanol and molecular sieves were placed in an Erlenmeyer flask, covered, and then transferred to a dry box. In a dry box, 4.3 g (0.02 mol) of 1,6-dibromohexane and 10 g (0.041 mol) of N, N-dimethyl-n-dodecylamine are placed in a reaction vessel containing 50 mL of ethanol, and the reflux apparatus is set. Assembled. The apparatus was removed from the dry box and refluxed for 48 hours (oil bath temperature about 100 ° C.). After the reaction, ethanol was evaporated and cooled to obtain a gemini surfactant (GS).

多孔体の合成を行った結果、ジェミニ型界面活性剤/TEOS=0.4,1.2での合成では何れの場合もMCM41が生成していた。また、エタノールを加えた溶液での合成(EtOH/HO=0.17)においては規則性の悪い多孔体が生じた。 As a result of the synthesis of the porous body, MCM41 was generated in any case in the synthesis with Gemini type surfactant / TEOS = 0.4, 1.2. Further, in the synthesis with a solution to which ethanol was added (EtOH / H 2 O = 0.17), a porous body with poor regularity was generated.

今回合成したジェミニ型界面活性剤は、文献に記載の化合物とは架橋部、疎水部共に炭素数が異なり、そのためMCM48の生成には適さなかったと考えられる。   It is considered that the gemini surfactant synthesized this time was different from the compounds described in the literature in terms of the number of carbon atoms in both the bridging part and the hydrophobic part, and thus was not suitable for the production of MCM48.

〔実施例1〕<MCM48−TiO複合複合多孔体体の合成>
上記最適化後の合成法(RT法)でMCM48−TiO複合多孔体を以下の方法により合成した。
[Example 1] <Synthesis of MCM48-TiO 2 composite composite porous body>
The MCM48-TiO 2 composite porous body was synthesized by the following method by the synthesis method after optimization (RT method).

CTAB2.4g(6.6mmol)を脱イオン水60mLに溶かし、エタノール40mL(0.70mol)を加えた。その後15mLのアンモニア水(28重量%,0.2molNH)を入れ、TiO(独デグサ社製、P−25)を1.48gを加えた。20分ソニケイションを行い、TiOを分散させた。pHが約11.8であることを確認した後、溶液の温度を15℃に調節し、強く攪拌しながらTEOS3.4g(16mmol)を一度に加えた。2時間の攪拌後、得られた固形物をろ過、洗浄した。風乾した後、約3時間かけて電気炉を813Kにし、6時間焼成した(HO:EtOH:NHOH:CTAB:TEOS=240:42:14:0.4:1、EtOH:HO=0.175:1、TiO:(SiO+TiO)=0.6:1)。尚、上記合成法により得た複合多孔体を「RT−P25−60」と呼ぶ。 2.4 g (6.6 mmol) of CTAB was dissolved in 60 mL of deionized water, and 40 mL (0.70 mol) of ethanol was added. Thereafter, 15 mL of aqueous ammonia (28 wt%, 0.2 mol NH 3 ) was added, and 1.48 g of TiO 2 (manufactured by Degussa, Germany, P-25) was added. Sonication was performed for 20 minutes to disperse TiO 2 . After confirming that the pH was about 11.8, the temperature of the solution was adjusted to 15 ° C., and 3.4 g (16 mmol) of TEOS was added all at once with vigorous stirring. After stirring for 2 hours, the resulting solid was filtered and washed. After air drying, the electric furnace was brought to 813K over about 3 hours and baked for 6 hours (H 2 O: EtOH: NH 4 OH: CTAB: TEOS = 240: 42: 14: 0.4: 1, EtOH: H 2 O = 0.175: 1, TiO 2 : (SiO 2 + TiO 2) = 0.6: 1). The composite porous material obtained by the above synthesis method is referred to as “RT-P25-60”.

また、同様の操作により、TiOの割合(重量換算)を30%(「RT−P25−30」)、15%(「RT−P25−15」)に変更した複合多孔体の合成を行った。 Further, in the same manner, the ratio of TiO 2 (weight basis) 30% ( "RT-P25-30"), was synthesized by 15% ( "RT-P25-15") was changed to the composite porous body .

RT−P25−15のXRD測定結果を図1に、窒素吸着測定結果を表25にそれぞれ示す。XRD測定の結果では、焼成前後共にMCM48を示すパターンが見られなかった。窒素吸着測定結果については、MCM48多孔体と比べ、RT−P25−15複合多孔体ではやや大きい細孔直径を形成していることが確認された。しかし、RT−P25−15複合多孔体においても大きな表面積と細孔容積は保っており、複合化は問題なく起こっていると考えられる。   FIG. 1 shows the XRD measurement results of RT-P25-15, and Table 25 shows the nitrogen adsorption measurement results. As a result of XRD measurement, a pattern showing MCM48 was not observed both before and after firing. As for the nitrogen adsorption measurement result, it was confirmed that the RT-P25-15 composite porous body formed a slightly larger pore diameter than the MCM48 porous body. However, even in the RT-P25-15 composite porous body, a large surface area and pore volume are maintained, and composite formation is considered to have occurred without any problem.

また、SEM像及びTEM像の観察結果を図2,3に示す。図2,3より、TiO粒子は球状に多孔体に包まれていることがわかった。 The observation results of the SEM image and TEM image are shown in FIGS. 2 and 3, it was found that the TiO 2 particles are encapsulated in a spherical porous body.

また、RT−P25−30、RT−P25−15のXRD測定結果を図4、5に、窒素吸着測定結果を表25に示す。   4 and 5 show the XRD measurement results of RT-P25-30 and RT-P25-15, and Table 25 shows the nitrogen adsorption measurement results.

図4、5に示すように、RT−P25−15、RT−P25−30共に焼成前の複合多孔体ではMCM48のパターンが確認されたが、焼成後そのパターンは消失していた。焼成前に存在した構造が焼成によって失われることは考えにくい。TiOを含有させることによるピーク強度の減少によってXRDパターンの確認が難しくなっただけであり、MCM48の構造は焼成後も残っていると考えられる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the pattern of MCM48 was confirmed in the composite porous body before firing in both RT-P25-15 and RT-P25-30, but the pattern disappeared after firing. It is unlikely that the structure that existed before firing is lost by firing. The reduction of the peak intensity due to the inclusion of TiO 2 only makes it difficult to confirm the XRD pattern, and the structure of MCM 48 is considered to remain after firing.

細孔特性に注目すると細孔直径はRT−P25−15、RT−P25−30複合多孔体共にMCM48多孔体の直径に近く、およそ1.9nmであった。このことからMCM48の生成が強く示唆される。また、RT−P25−60、RT−P25−15、及びRT−P25−30の合成上の違いはTiOの割合だけであり、他の条件は同一であるため、RT−P25−60においてもMCM48が生成していると考えられる。 Paying attention to the pore characteristics, the pore diameter of both RT-P25-15 and RT-P25-30 composite porous bodies was close to the diameter of the MCM48 porous body, and was about 1.9 nm. This strongly suggests the production of MCM48. Also, the only difference in the synthesis of RT-P25-60, RT-P25-15, and RT-P25-30 is the proportion of TiO 2 , and other conditions are the same. It is considered that the MCM 48 is generated.

〔実施例2〕<水熱処理によるMCM48−TiO複合多孔体の合成>
参考例44〜54の結果に基づいて、以下のように複合多孔体の合成を行った。
<Synthesis of MCM48-TiO 2 composite porous body according to hydrothermal treatment> Example 2
Based on the results of Reference Examples 44 to 54, composite porous bodies were synthesized as follows.

CTAB0.73gを0.2mol/LのNaOH水溶液40mLに入れ、35〜40℃に加熱して界面活性剤を溶かした。TiO(独デグサ社製、P−25)を1.5g加えて20分間ソニケイションを行った。強く攪拌しつつTEOS3.4g(16mmol)を加え、析出が起きた後約2時間攪拌を続けた(この時点ではMCM41複合多孔体)。オートクレーブに反応溶液を移し、150℃で水熱処理を18時間行った。尚、上記の方法で得た複合多孔体を「HT−P25−60」と呼ぶ。 0.73 g of CTAB was put into 40 mL of 0.2 mol / L NaOH aqueous solution and heated to 35 to 40 ° C. to dissolve the surfactant. 1.5 g of TiO 2 (manufactured by Degussa, Germany, P-25) was added and sonication was performed for 20 minutes. While vigorously stirring, 3.4 g (16 mmol) of TEOS was added, and stirring was continued for about 2 hours after precipitation occurred (at this time, the MCM41 composite porous body). The reaction solution was transferred to an autoclave and hydrothermally treated at 150 ° C. for 18 hours. The composite porous body obtained by the above method is referred to as “HT-P25-60”.

また、同様の操作により、TiOの割合(重量)を30%(「HT−P25−30」)、15%(「HT−P25−15」)に変更した複合多孔体の合成を行った。 Further, in the same manner, the ratio of TiO 2 (weight) of 30% ( "HT-P25-30"), was synthesized by 15% ( "HT-P25-15") was changed to the composite porous body.

XRD測定結果を図6に、窒素吸着測定結果を表25に示す。図6は、HT−P25−60の(a)焼成前、(b)水熱処理18h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。   The XRD measurement results are shown in FIG. 6, and the nitrogen adsorption measurement results are shown in Table 25. FIG. 6 is a graph showing XRD measurement results of (a) before firing, (b) after hydrothermal treatment 18h, and (c) after firing of HT-P25-60.

図6に示すように、焼成前後共にはっきりとしたXRDパターンは見られず、MCM48の生成は確認できなかった。細孔特性についてみると、細孔直径が2.7nmとなっており、水熱合成によって得られたMCM48多孔体の直径2.1nmと比べて大きく、MCM41と同じ値であった。以上のように本実施例の複合多孔体についてはMCM48の生成を示す分析結果が得られなかった。   As shown in FIG. 6, a clear XRD pattern was not observed before and after firing, and the production of MCM48 could not be confirmed. As for the pore characteristics, the pore diameter was 2.7 nm, which was larger than the diameter 2.1 nm of the MCM48 porous material obtained by hydrothermal synthesis, and was the same value as MCM41. As described above, an analysis result indicating the generation of MCM48 was not obtained for the composite porous body of this example.

上記複合多孔体についてのSEM像及びTEM像を図7、8に示す。SEM像からはTiO粒子(直径約25nm)の一部が複合多孔体の外へ漏れ出てしまっている様子が観察できた。TEM像にはTiO粒子が多孔体に包まれている様子が確認できた。一部多孔体の外に出てしまっている粒子が存在するが、大部分のTiOは多孔体に包まれていることが確認できた。 The SEM image and TEM image of the composite porous body are shown in FIGS. From the SEM image, it was observed that a part of TiO 2 particles (diameter of about 25 nm) leaked out of the composite porous body. In the TEM image, it was confirmed that the TiO 2 particles were encased in the porous body. Although there are particles that have partially come out of the porous body, it was confirmed that most of TiO 2 was encased in the porous body.

〔実施例3〕<二段階合成法によるMCM48−TiO複合多孔体の合成>
HT法により、多孔体のみの場合では、完全なMCM48を生成させることができた。しかしながら、実施例2に示すように、複合多孔体においてはMCM48の生成を示すはっきりとしたXRDパターンは認められなかった。両者の合成の違いはTiOの添加の有無であり、TiO粒子がMCM48の生成を阻害している可能性がある。RT合成ではTiOの周囲を多孔体が球状に包み込むように複合多孔体を形成する。そのため一段階目にRT法でTiO粒子を多孔体で覆い、二段階目にHT法を用いることによりMCM48複合多孔体の合成を試みた。
<Synthesis of MCM48-TiO 2 composite porous body according to two-step synthesis> Example 3
By the HT method, in the case of only the porous body, complete MCM48 could be generated. However, as shown in Example 2, no clear XRD pattern indicating the formation of MCM48 was observed in the composite porous body. The difference in the synthesis between the two is the presence or absence of the addition of TiO 2 , and the TiO 2 particles may inhibit the production of MCM48. In RT synthesis, a composite porous body is formed so that the porous body wraps around the TiO 2 in a spherical shape. Therefore, an attempt was made to synthesize the MCM48 composite porous material by covering the TiO 2 particles with the porous material by the RT method in the first step and using the HT method in the second step.

<第一段階>
CTAB2.4g(6.6mmol)を脱イオン水60mLに溶かし、エタノール40mL(0.70mol)を加えた。その後15mLのアンモニア水(28重量%,0.2molNH)を入れ、TiO(独デグサ社製、P−25)を1.48gを加えた。20分ソニケイションを行い、TiOを分散させた。pHが約11.8であることを確認した後、溶液の温度を15℃に調節し、強く攪拌しながらTEOS Xgを一度に加えた。2時間の攪拌後、得られた固形物をろ過、洗浄した。風乾した後約3時間かけて電気炉を813Kにし、6時間焼成した。
<First stage>
2.4 g (6.6 mmol) of CTAB was dissolved in 60 mL of deionized water, and 40 mL (0.70 mol) of ethanol was added. Thereafter, 15 mL of aqueous ammonia (28 wt%, 0.2 mol NH 3 ) was added, and 1.48 g of TiO 2 (manufactured by Degussa, Germany, P-25) was added. Sonication was performed for 20 minutes to disperse TiO 2 . After confirming that the pH was about 11.8, the temperature of the solution was adjusted to 15 ° C., and TEOS Xg was added all at once with vigorous stirring. After stirring for 2 hours, the resulting solid was filtered and washed. After air drying, the electric furnace was set to 813K over about 3 hours and baked for 6 hours.

<第二段階>
CTAB0.73gを0.2mol/LのNaOH水溶液40mLに入れ、35〜40℃に加熱して界面活性剤を溶かした。第一段階で合成した多孔体で被覆後のTiOを加えて20分間ソニケイションを行った。強く攪拌しつつTEOS Ygを加え、析出が起きた後約2時間攪拌を続けた(この時点ではMCM41複合多孔体)。オートクレーブに反応溶液を移し、150℃で水熱処理を16時間行った。尚、X+Y=3.5g、TiO/(TiO+SiO)=0.6となるように合成を行った。
<Second stage>
0.73 g of CTAB was put into 40 mL of 0.2 mol / L NaOH aqueous solution and heated to 35 to 40 ° C. to dissolve the surfactant. The coated TiO 2 was added with the porous material synthesized in the first stage and sonicated for 20 minutes. TEOS Yg was added with vigorous stirring, and stirring was continued for about 2 hours after precipitation occurred (at this time, the MCM41 composite porous body). The reaction solution was transferred to an autoclave and hydrothermally treated at 150 ° C. for 16 hours. Incidentally, X + Y = 3.5g, synthetic such that the TiO 2 / (TiO 2 + SiO 2) = 0.6 was conducted.

上記の方法で得た複合多孔体を「RTxHTy−P25−60」と呼ぶ(例えば、第一段階にTEOS1.0g、第二段階目にTEOS2.5gを用いたTiO60%複合多孔体の場合、RT1.0HT2.5−P25−60と呼ぶ。 The composite porous body obtained by the above method is called “RTxHTy-P25-60” (for example, in the case of TiO 2 60% composite porous body using TEOS 1.0 g in the first stage and TEOS 2.5 g in the second stage) RT 1.0 HT 2.5 -P25-60.

XRD測定結果を図9〜11に、RT1.5HT2.0−P25−60の窒素吸着測定結果を表25に示す。図9は、RT0.5HT3.0−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフであり、図10は、RT1.0HT2.5−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフであり、図11は、RT1.5HT2.0−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。 The XRD measurement results are shown in FIGS. 9 to 11, and the nitrogen adsorption measurement results of RT 1.5 HT 2.0 -P25-60 are shown in Table 25. FIG. 9 is a graph showing the XRD measurement results of RT 0.5 HT 3.0 -P25-60 after (a) coating by RT method, (b) after HT method hydrothermal treatment 16h, and (c) after firing. There, FIG. 10 shows after coating by RT 1.0 HT 2.5 -P25-60 of (a) RT method, after (b) HT method hydrothermal treatment 16h, the XRD measurement results in, after calcination (c) a graph, FIG. 11, RT 1.5 HT 2.0 after coating with -P25-60 of (a) RT method, (b) after HT method hydrothermal treatment 16h, XRD measurement results in, after calcination (c) It is a graph which shows.

図9〜11に示すように、何れも幅広いピークが2.5°付近に観察されるのみであり、MCM41やMCM48の生成を示す特有のパターンは得られなかった。窒素吸着測定の結果では、通常のHT合成における生成物と同じく、細孔直径は2.7nmであり、MCM41の値と等しかった。   As shown in FIGS. 9 to 11, in all cases, only a wide peak was observed in the vicinity of 2.5 °, and a peculiar pattern indicating generation of MCM41 or MCM48 was not obtained. As a result of nitrogen adsorption measurement, the pore diameter was 2.7 nm, which was the same as the value of MCM41, as in the case of the product in normal HT synthesis.

60%複合多孔体においてMCM48が生成しているかどうかを検討するため、TiOの含有量が15%、30%の複合多孔体を合成し、比較を行った。XRD測定結果を図12に示す。図12は、(a)X=15%、(b)X=30%、(c)X=60%、におけるRT0.5HT−P25−XのXRD測定結果を示すグラフである。 In order to examine whether or not MCM48 was generated in the 60% composite porous body, composite porous bodies having a TiO 2 content of 15% and 30% were synthesized and compared. The XRD measurement results are shown in FIG. FIG. 12 is a graph showing XRD measurement results of RT 0.5 HT-P25-X at (a) X = 15%, (b) X = 30%, and (c) X = 60%.

図12に示すように、15%の複合多孔体についてMCM48のピークパターンが認められた。それ以上のTiOを含む場合は生成を示すパターンは見られなかったが同様の処理を行った複合多孔体であるためMCM48の生成が起こっていると考えられる。 As shown in FIG. 12, a peak pattern of MCM48 was observed for 15% of the composite porous body. In the case of containing more TiO 2 , the pattern indicating the generation was not observed, but it is considered that the generation of MCM48 occurs because the composite porous body was subjected to the same treatment.

〔実施例4〕<有機化合物で修飾したTiOを用いた複合多孔体の合成>
有機化合物で修飾されたTiOを用いれば、TiO粒子(独デグサ社製、P−25)が多孔体にうまく包括され、より高活性の複合多孔体が得られることがわかっている。これを受け、有機化合物で修飾したTiOを用いて複合多孔体を合成した。
Example 4 Synthesis of Composite Porous Material Using TiO 2 Modified with Organic Compound
It has been found that when TiO 2 modified with an organic compound is used, TiO 2 particles (manufactured by Degussa, Germany, P-25) are well included in the porous body, and a more highly active composite porous body is obtained. In response, a composite porous body was synthesized using TiO 2 modified with an organic compound.

<有機化合物で修飾したTiOの合成>
TiO(独デグサ社製、P−25)を真空中200℃で2時間乾燥させ、水分を取り除いた。ドライボックス中で脱水トルエン60mLにTiOを3gとシランカップリング剤15gとを入れた。反応容器内をArガスで満たした状態でドライボックスから取り出し、24時間環流を行い、TiOを有機修飾した。尚、シランカップリング剤としてn−オクタデシルトリエトキシシラン(CH(CH)17Si(OC))を用いた。
<Synthesis of TiO 2 modified with organic compound>
TiO 2 (manufactured by Degussa, Germany, P-25) was dried in vacuum at 200 ° C. for 2 hours to remove moisture. In a dry box, 3 g of TiO 2 and 15 g of a silane coupling agent were placed in 60 mL of dehydrated toluene. The reaction vessel was filled with Ar gas, taken out from the dry box, and refluxed for 24 hours to organically modify TiO 2 . Note that n-octadecyltriethoxysilane (CH 3 (CH 2 ) 17 Si (OC 2 H 5 ) 3 ) was used as a silane coupling agent.

反応終了後、ドライボックス中でトルエンにより洗浄を行った。試料を取り出し、メタノール洗浄後、約50℃で5時間真空乾燥を行うことにより、有機化合物で修飾したTiOを合成した。 After completion of the reaction, washing was performed with toluene in a dry box. A sample was taken out, washed with methanol, and vacuum-dried at about 50 ° C. for 5 hours to synthesize TiO 2 modified with an organic compound.

<有機化合物で修飾したTiOを用いた複合多孔体の合成>
TiO粒子(独デグサ社製、P−25)を用いる替わりに、有機修飾を行った上記TiOを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、複合多孔体(RT−C18P25−60)を合成した。
<Synthesis of Composite Porous Material Using TiO 2 Modified with Organic Compound>
Instead of using TiO 2 particles (manufactured by Degussa, Inc., P-25), the same operation as in Example 1 was performed except that the above-described organically modified TiO 2 was used, and a composite porous body (RT-C18P25- 60) was synthesized.

XRD測定結果を図13に、窒素吸着測定結果を表25に示す。XRD測定についてはこれまでの複合多孔体と同じく、はっきりとしたパターンは見られなかった。しかし、窒素吸着測定の結果、その細孔直径はMCM48多孔体の直径に近いことがわかった。このことからC−18P25を用いた複合多孔体は、MCM48をより高い割合で含んでいると考えられる。   The XRD measurement results are shown in FIG. 13 and the nitrogen adsorption measurement results are shown in Table 25. As for the XRD measurement, a clear pattern was not seen as in the case of the conventional composite porous body. However, as a result of nitrogen adsorption measurement, it was found that the pore diameter was close to the diameter of the MCM48 porous body. From this, it is considered that the composite porous body using C-18P25 contains MCM48 at a higher ratio.

〔実施例5〕
TiO粒子(独デグサ社製、P−25)を用いる替わりに、実施例4の有機修飾を行ったTiOを用いたこと以外は実施例2と同様の操作を行い、複合多孔体(HT−C18P25−60)を合成した。
Example 5
Instead of using TiO 2 particles (manufactured by Degussa, Germany, P-25), the same operation as in Example 2 was performed except that TiO 2 subjected to organic modification in Example 4 was used, and a composite porous body (HT -C18P25-60) was synthesized.

XRD測定結果を図14に、窒素吸着測定結果を表25に示す。XRDパターンは低角から強度が落ちる形で崩れてしまっている。また窒素吸着測定結果には毛管凝縮がほとんど見られなくなっており、また、外表面積が大きくなっている。これらのことから、有機修飾を行ったTiOを用いたHT法による複合多孔体の合成では複合多孔体の構造はかなり崩れてしまっていると考えられる。 The XRD measurement results are shown in FIG. 14 and the nitrogen adsorption measurement results are shown in Table 25. The XRD pattern is broken in such a way that the strength decreases from a low angle. Moreover, almost no capillary condensation is observed in the nitrogen adsorption measurement result, and the outer surface area is large. From these facts, it is considered that the structure of the composite porous body is considerably broken in the synthesis of the composite porous body by the HT method using TiO 2 subjected to organic modification.

〔比較例1〕<MCM41−P25−60の合成>
界面活性剤のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド0.86gをイオン交換水46gに加温しながら溶かした。アンモニア水を加え、pHを11.8に調整した。その溶液に、TiO粒子(独デグサ社製、P−25)を1.46g加え、超音波を20分間かけてよく分散させた。次に、激しく撹拌させながら、テトラエトキシシラン3.38gを一気に加え1時間撹拌した。生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、一晩80で乾燥させ、最後に540℃で6時間焼成し、界面活性剤を除去することにより、MCM41−P25−60を合成した。
[Comparative Example 1] <Synthesis of MCM41-P25-60>
Surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide 0.86 g was dissolved in 46 g of ion-exchanged water while heating. Aqueous ammonia was added to adjust the pH to 11.8. To the solution, 1.46 g of TiO 2 particles (manufactured by Degussa, Germany, P-25) was added, and ultrasonic waves were well dispersed over 20 minutes. Next, with vigorous stirring, 3.38 g of tetraethoxysilane was added all at once and stirred for 1 hour. The product was filtered, washed with ion-exchanged water, dried overnight at 80, and finally baked at 540 ° C. for 6 hours to remove the surfactant, thereby synthesizing MCM41-P25-60.

<分解実験結果について>
上記実施例及び比較例にて合成した各複合多孔体について各分解実験を行った結果を表26に示す。また、RT−P25−60、HT−P25−60、MCM41−P25−60の各フェノール系分解実験の経時変化を示すグラフを図15〜17に示す。尚、図15〜17中、Y軸と平行な破線は、分解開始時間を表す。
<About decomposition experiment results>
Table 26 shows the result of each decomposition experiment performed on each composite porous body synthesized in the above Examples and Comparative Examples. Moreover, the graph which shows a time-dependent change of each phenol type decomposition | disassembly experiment of RT-P25-60, HT-P25-60, and MCM41-P25-60 is shown to FIGS. 15 to 17, the broken line parallel to the Y axis represents the decomposition start time.

*1)活性比=(NP分解速度)/(酸化チタン(P−25)のNP分解速度)
*2)速度比=(分解速度)/(NP分解速度)
RT−P25−60のフェノール系の分解実験では、MCM41−P25−60と比べてノニルフェノールの分解速度が高かった。またMCM41−P25−60には見られなかったn−ヘプチルフェノールとノニルフェノールとの分解選択性が生じていた。
* 1) Activity ratio = (NP decomposition rate) / (NP decomposition rate of titanium oxide (P-25))
* 2) Speed ratio = (decomposition rate) / (NP decomposition rate)
In the phenol-based degradation experiment of RT-P25-60, the decomposition rate of nonylphenol was higher than that of MCM41-P25-60. Further, decomposition selectivity between n-heptylphenol and nonylphenol, which was not found in MCM41-P25-60, occurred.

HT−P25−60のフェノール系の分解実験では、MCM41−P25−60と比べ全体的に分解速度が低かった。しかし、RT−P25−60にも見られたようにn−ヘプチルフェノールとノニルフェノールとの分解選択性が生じていた。アニリン系の分解実験では、全体的に分解速度が低くなっていた。   In the phenol-based degradation experiment of HT-P25-60, the degradation rate was generally lower than that of MCM41-P25-60. However, the degradation selectivity of n-heptylphenol and nonylphenol occurred as seen in RT-P25-60. In the aniline-based decomposition experiment, the overall decomposition rate was low.

RT1.5HT2.0−P25−60を用いて各分解実験を行った結果では、フェノール系、アニリン系の分解実験共にHT−P25−60とほぼ同一の結果となった。HT−P25−60とRT1.5HT2.0−P25−60とに共通する点は水熱処理を行っていることであり、水熱処理中に複合多孔体表面へのシリカの析出や腐食が起こり、活性が低くなると考えられる。 As a result of performing each decomposition experiment using RT 1.5 HT 2.0 -P25-60, both phenol-based and aniline-based decomposition experiments were almost the same as HT-P25-60. The common point between HT-P25-60 and RT 1.5 HT 2.0- P25-60 is that hydrothermal treatment is performed, and during the hydrothermal treatment, silica is precipitated or corroded on the surface of the composite porous body. It is thought to occur and become less active.

RT−C18P25−60のフェノール系の分解実験では、活性はRT−P25−60と比べてやや劣るが、フェノール、n−プロピルフェノールの分解が少なくなり、選択性は向上していた。この選択性の向上は有機修飾によりTiO粒子が多孔体に完全に包括されたことに起因すると考えられる。 In the phenol-based decomposition experiment of RT-C18P25-60, the activity was slightly inferior to that of RT-P25-60, but the decomposition of phenol and n-propylphenol was reduced, and the selectivity was improved. This improvement in selectivity is considered to be due to the TiO 2 particles being completely included in the porous body by organic modification.

HT−C18P25−60のフェノール系の分解実験では、活性はHT−P25−60よりも低かった。HT−P25−60の活性が低い理由の一つとして、TiO粒子の表面へのシリカの析出が考えられる。有機修飾を行うことで粒子表面に層状に界面活性剤が並びやすくなり、水熱処理のような攪拌のない状況ではそのままシリカの析出が起こると考えられる。 In the phenolic degradation experiment of HT-C18P25-60, the activity was lower than that of HT-P25-60. One of the reasons why the activity of HT-P25-60 is low is considered to be silica deposition on the surface of TiO 2 particles. By performing organic modification, it becomes easier for the surfactants to be arranged in a layered manner on the particle surface, and it is considered that silica is precipitated as it is in a situation without stirring such as hydrothermal treatment.

大きな分子構造を有する有機化合物であるローダミンBとメチレンブルーとをモデルに選び、その混合溶液の分解実験をP−25、MCM41−P25−60、RT−P25−60、RT−C18P25−60、RT−C18P25−60について行った結果では、P−25はローダミンB及びメチレンブルーの分解速度はほぼ同程度で、選択性が無いのに対して、複合多孔体ではローダミンBの分解よりもメチレンブルーの分解が速く、選択性が生じることがわかった。全体的に複合多孔体への吸着はローダミンBの方が多いが分解速度はメチレンブルーの方が大きい。   Rhodamine B, which is an organic compound having a large molecular structure, and methylene blue are selected as models, and decomposition experiments of the mixed solution are performed as P-25, MCM41-P25-60, RT-P25-60, RT-C18P25-60, RT- According to the results of C18P25-60, P-25 has approximately the same degradation rate of rhodamine B and methylene blue, and has no selectivity, whereas the composite porous body decomposes methylene blue faster than rhodamine B. It was found that selectivity occurs. Overall, rhodamine B is more adsorbed on the composite porous body, but the decomposition rate is higher with methylene blue.

また、MCM41−P25−60、RT−P25−60については分解速度がP−25よりも速くなっていた。有機修飾を行ったTiOを用いて合成した複合多孔体についてはその活性は対応する非有機修飾TiOの複合多孔体よりも低くなっていた。 Moreover, about MCM41-P25-60 and RT-P25-60, the decomposition | disassembly rate was quicker than P-25. For composite porous material was synthesized using TiO 2 subjected to organic modification the activity was lower than the composite porous body of the corresponding non-organic-modified TiO 2.

有機修飾したTiOでは表面に本合成で用いたエタノールが配位すると考えられる。エタノールは界面活性剤の曲率を増加させる効果があり、ミセルはその曲率の増加と共にヘキサゴナル、キュービック、ラメラへと相を変化させる。このためエタノールを含む溶媒中で有機修飾TiOを用いた複合多孔体合成を行うと、表面にラメラ相から生じたシリカ膜が生成し、活性を下げると考えられる。 In organically modified TiO 2 , it is considered that the ethanol used in this synthesis is coordinated on the surface. Ethanol has the effect of increasing the curvature of the surfactant, and micelles change phase to hexagonal, cubic, and lamella with increasing curvature. Therefore Doing composite porous body synthesis using organic modified TiO 2 in a solvent comprising ethanol, silica film resulting from lamellar phase is formed on the surface, believed to reduce the activity.

また、図18に、複合多孔体への吸着量と分解速度との関係を示すグラフを示す。尚、各プロットは、複合多孔体への吸着量が低い化合物から順に、フェノール、プロピルフェノール、ヘプチルフェノール、ノニルフェノールを示す。   FIG. 18 is a graph showing the relationship between the amount adsorbed on the composite porous body and the decomposition rate. In addition, each plot shows phenol, propylphenol, heptylphenol, and nonylphenol in order from the compound having the lowest adsorption amount to the composite porous body.

図18に示すように、RT−P25−60では、複合多孔体への吸着量と分解速度とは正の相関を示しており、分解の選択性は、分子吸着の選択性に起因していると考えられる。また、RT−P25−60は、MCM−41−P25−60と比較して、複合多孔体への吸着量に対する分解速度が速く、効率よく分解をしていることが確認できた。   As shown in FIG. 18, in RT-P25-60, the adsorption amount to the composite porous body and the decomposition rate show a positive correlation, and the selectivity of decomposition is attributed to the selectivity of molecular adsorption. it is conceivable that. In addition, it was confirmed that RT-P25-60 decomposed efficiently with a higher decomposition rate with respect to the amount of adsorption to the composite porous body than MCM-41-P25-60.

本発明の複合多孔体は、高い分子選択性を有する。よって、有害な有機物質の選択的分解ができ、水や空気から極低濃度の有害物質を選択的に除去することができる。この技術は、あらゆる分野での浄化、有害物質除去に利用することができる。特に上水浄化や下水処理等に好適である。   The composite porous body of the present invention has high molecular selectivity. Therefore, harmful organic substances can be selectively decomposed, and extremely low concentrations of harmful substances can be selectively removed from water or air. This technology can be used for purification and removal of harmful substances in all fields. It is particularly suitable for water purification and sewage treatment.

RT−P25−60のXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result of RT-P25-60. RT−P25−60のSEM像を示す図面である。It is drawing which shows the SEM image of RT-P25-60. RT−P25−60のTEM像を示す図面である。It is drawing which shows the TEM image of RT-P25-60. RT−P25−15のXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result of RT-P25-15. RT−P25−30のXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result of RT-P25-30. HT−P25−60の(a)焼成前、(b)水熱処理18h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result in (a) before baking of HT-P25-60, (b) after hydrothermal treatment 18h, and (c) after baking. HT−P25−60のSEM像を示す図面である。It is drawing which shows the SEM image of HT-P25-60. HT−P25−60のTEM像を示す図面である。It is drawing which shows the TEM image of HT-P25-60. RT0.5HT3.0−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。After coating with the RT 0.5 HT 3.0 -P25-60 of (a) RT method, (b) after HT method hydrothermal treatment 16h, is a graph showing an XRD measurement results in, after calcination (c). RT1.0HT2.5−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。After coating with the RT 1.0 HT 2.5 -P25-60 of (a) RT method, (b) after HT method hydrothermal treatment 16h, is a graph showing an XRD measurement results in, after calcination (c). RT1.5HT2.0−P25−60の(a)RT法による被覆後、(b)HT法水熱処理16h後、(c)焼成後、におけるXRD測定結果を示すグラフである。After coating with the RT 1.5 HT 2.0 -P25-60 of (a) RT method, (b) after HT method hydrothermal treatment 16h, is a graph showing an XRD measurement results in, after calcination (c). (a)X=15、(b)X=30、(c)X=60、におけるRT0.5HT−P25−XのXRD測定結果を示すグラフである。(A) X = 15, is a graph illustrating the (b) X = 30, ( c) X = 60 XRD measurement results of RT 0.5 HT-P25-X in. RT−C18P25−60のXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result of RT-C18P25-60. HT−C18P25−60のXRD測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the XRD measurement result of HT-C18P25-60. RT−P25−60のフェノール系分解実験の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the phenol-type decomposition | disassembly experiment of RT-P25-60. HT−P25−60のフェノール系分解実験の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the phenol-type decomposition | disassembly experiment of HT-P25-60. MCM41−P25−60のフェノール系分解実験の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the phenol-type decomposition | disassembly experiment of MCM41-P25-60. 複合多孔体への吸着量と分解速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the adsorption amount to a composite porous body, and a decomposition rate.

Claims (13)

界面活性剤水溶液中で複合多孔体を形成する複合多孔体の製造方法において、
多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中に固体微粒子を混合分散させる工程と、
多孔体の骨格が生成する前に、界面活性剤水溶液中にエタノールを混合させる工程と、
固体微粒子が分散した該水溶液中で、多孔体の骨格を生成させることにより多孔体と固体微粒子とが複合化した複合多孔体を形成させる工程とを含み、
上記複合多孔体を形成させる工程を、上記界面活性剤のクラフト点以下の温度で、かつ上記界面活性剤水溶液中に溶解物が析出しない温度以上の温度で行うことを特徴とする複合多孔体の製造方法。
In a method for producing a composite porous body that forms a composite porous body in an aqueous surfactant solution,
A step of mixing and dispersing solid fine particles in an aqueous surfactant solution before the porous skeleton is formed;
A step of mixing ethanol in an aqueous surfactant solution before the porous skeleton is formed;
Forming a composite porous body in which the porous body and the solid fine particles are combined by generating a skeleton of the porous body in the aqueous solution in which the solid fine particles are dispersed ,
The step of forming the composite porous body is carried out at a temperature below the Kraft point of the surfactant and at a temperature not lower than the temperature at which no dissolved matter precipitates in the aqueous surfactant solution . Production method.
上記固体微粒子が、光触媒機能を有する金属硫化物または金属酸化物からなる微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の複合多孔体の製造方法。 The method for producing a composite porous body according to claim 1, wherein the solid fine particles are fine particles made of a metal sulfide or metal oxide having a photocatalytic function . 上記固体微粒子が、二酸化チタンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to claim 1 or 2, wherein the solid fine particles are titanium dioxide. 上記エタノールを、体積比で水1に対して0.05以上0.5以下の範囲内で上記水溶液中に混合することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複合多孔体の製造方法。   The composite porosity according to any one of claims 1 to 3, wherein the ethanol is mixed in the aqueous solution within a range of 0.05 to 0.5 with respect to water 1 by volume ratio. Body manufacturing method. 上記界面活性剤は、カチオン性界面活性剤であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to any one of claims 1 to 4, wherein the surfactant is a cationic surfactant. 上記カチオン性界面活性剤は、CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)であることを特徴とする請求項5に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to claim 5, wherein the cationic surfactant is CTAB (cetyltrimethylammonium bromide). 上記多孔体は、多孔質シリカ、ゼオライト、多孔質アルミナ、多孔質シリカアルミナから選ばれる少なくとも1つの多孔体であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の複合多孔体の製造方法。   The composite porous body according to any one of claims 1 to 6, wherein the porous body is at least one porous body selected from porous silica, zeolite, porous alumina, and porous silica alumina. Manufacturing method. 上記多孔体が、メソポーラスシリカであることを特徴とする請求項7に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to claim 7, wherein the porous body is mesoporous silica. 上記多孔体が、MCM−48タイプのメソポーラスシリカであることを特徴とする請求項8に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to claim 8, wherein the porous body is MCM-48 type mesoporous silica. 上記固体微粒子は、有機化合物により修飾されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の複合多孔体の製造方法。   The method for producing a composite porous body according to any one of claims 1 to 9, wherein the solid fine particles are modified with an organic compound. 請求項1〜10の何れか1項に記載の複合多孔体の製造方法により製造され
多孔質と固体微粒子とが複合化した複合多孔体であることを特徴とする複合多孔体。
It is manufactured by the method for manufacturing a composite porous body according to any one of claims 1 to 10 ,
A composite porous body comprising a composite porous body in which a porous material and solid fine particles are combined .
上記固体微粒子が、光触媒機能を有する金属硫化物または金属酸化物からなる微粒子であることを特徴とする請求項11に記載の複合多孔体。  The composite porous body according to claim 11, wherein the solid fine particles are fine particles made of a metal sulfide or metal oxide having a photocatalytic function. 上記固体微粒子が、二酸化チタンであることを特徴とする請求項11又は12に記載の複合多孔体。The composite porous body according to claim 11 or 12, wherein the solid fine particles are titanium dioxide.
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