JP5645372B2 - Process for the preparation of heteropolyoxometalate compounds - Google Patents

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Description

本発明は、ミクロ細孔構造を有する四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなる新規な結晶体に関するものである。   The present invention relates to a novel crystal body comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion having a micropore structure and at least one monovalent cation.

ヘテロポリオキソメタレート化合物は、その特異な構造から酸性質及び/又は酸化性質等を発現し、各種触媒や担体等として用いることができる(特許文献1〜3、非特許文献1〜5参照)。   The heteropolyoxometalate compound expresses acid properties and / or oxidation properties and the like from its unique structure, and can be used as various catalysts, supports and the like (see Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 5).

固体触媒や担体として用いる場合には、比表面積が大きい方が単位重量あたりの活性が高くなるので、より高比表面積であることが望まれているが、例えばゼオライトのように規則的なミクロ細孔構造を有する化合物は、その細孔構造による立体規制による反応基質選択性や生成物構造選択性による特異な触媒性能を発揮することが知られており、各種のミクロ細孔構造を有するゼオライトが開発されている。   When used as a solid catalyst or a support, the larger the specific surface area, the higher the activity per unit weight. Therefore, a higher specific surface area is desired. It is known that a compound having a pore structure exhibits a unique catalytic performance due to reaction substrate selectivity due to steric restriction by the pore structure and product structure selectivity. Has been developed.

特開昭61−83609号公報JP-A-61-83609 特開平08−53481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-53481 特開2004−18445号公報JP 2004-18445 A

T.Okuhara、「ケミカル レビューズ(Chemical Reviews)」(米国)、2002年、第102巻、p.3641T. T. et al. Okuhara, “Chemical Reviews” (USA), 2002, 102, p. 3641 J.L.Bonardet、J.Fraissard、G.B.Mcgarvey、J.B.Moffat、「ジャーナル オブ キャタリシス(Journal of Catalysis)」(米国)、1995年、第151巻、p.147J. et al. L. Bonardet, J. et al. Fraissard, G.M. B. Mcgarvey, J.M. B. Moffat, “Journal of Catalysis” (USA), 1995, vol. 151, p. 147 T.Nakajo、A.Miyaji、K.Tsuji、「ファインケミカル」(日本)、2007年、第36巻、第11号、p.30T. T. et al. Nakajo, A .; Miyaji, K. et al. Tsuji, “Fine Chemical” (Japan), 2007, Vol. 36, No. 11, p. 30 N.Mizuno、M.Misono、「ケミカル レビューズ(Chemical Reviews)」(米国)、1998年、第98巻、p.199N. Mizuno, M.M. Misono, “Chemical Reviews” (USA), 1998, Vol. 98, p. 199 L.R.Pizzio、M.N.Blanco、「マイクロポーラス アンド メソポーラス マテリアルズ(Microporous and Mesoporous Materials)」(Elsevier)、2007年、第103巻、P.40L. R. Pizzio, M.M. N. Blanco, “Microporous and Mesoporous Materials” (Elsevier), 2007, Vol. 103, p. 40

本発明の課題は、ミクロ細孔構造を有する四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなる新規な結晶体を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a novel crystal body comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion having a micropore structure and at least one monovalent cation.

本発明者は、α−ヘテロポリオキソメタレート化合物(以下、α−POMと称することがある)の各種塩について鋭意検討した結果、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオンと一価のカチオンからなる特定のミクロ細孔構造を有する新規な結晶体を見出し、該結晶体を含む触媒が特異な性能を有することを見出し、本発明の完成に至った。   As a result of intensive studies on various salts of an α-heteropolyoxometalate compound (hereinafter sometimes referred to as α-POM), the present inventor has a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and a monovalent cation. The inventors have found a novel crystal having a specific micropore structure, and found that a catalyst containing the crystal has a unique performance, thereby completing the present invention.

すなわち、前記課題を解決する手段として、下記結晶体及び触媒とその製造方法を発明した。   That is, as means for solving the above-mentioned problems, the inventors have invented the following crystal and catalyst and a production method thereof.

(1)ミクロ細孔構造を有する結晶体であって、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなることを特徴とする結晶体。   (1) A crystal having a micropore structure, comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation.

(2)前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンのヘテロ原子(A)がケイ素、リン、ゲルマニウムから選ばれる原子であり、かつポリ原子(B)がタングステン及びモリブデンから選ばれる原子を9以上含むことを特徴とする(1)記載の結晶体。   (2) The heteroatom (A) of the α-heteropolyoxometalate anion is an atom selected from silicon, phosphorus and germanium, and the polyatom (B) contains 9 or more atoms selected from tungsten and molybdenum. The crystalline substance according to (1), which is characterized.

(3)前記一価のカチオンの少なくとも1個が、セシウムカチオン及び又は四級アルキルアンモニウムカチオンであることを特徴とする(1)又は(2)記載の結晶体。   (3) The crystal body according to (1) or (2), wherein at least one of the monovalent cations is a cesium cation and / or a quaternary alkyl ammonium cation.

(4)(1)〜(3)記載の結晶体を含む触媒。   (4) A catalyst containing the crystal according to (1) to (3).

(5)前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩と水溶性のセシウム化合物とを、アルコール化合物を含む媒体中で反応させることを特徴とする(1)〜(3)記載の結晶体の製造方法。   (5) The crystal according to (1) to (3), wherein the acid or water-soluble salt of the α-heteropolyoxometalate anion and a water-soluble cesium compound are reacted in a medium containing an alcohol compound. Body manufacturing method.

(6)前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩と水溶性のセシウム化合物とを、水媒体中でα−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩の濃度を0.1M以下とし、かつ、室温で反応させることを特徴とする請求項1〜3記載の結晶体の製造方法
(7)前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩と四級アルキルアンモニウム化合物とを、ニトリル化合物を含む媒体中で反応させることを特徴とする(1)〜(3)記載の結晶体の製造方法。
(6) The acid or water-soluble salt of the α-heteropolyoxometalate anion and the water-soluble cesium compound, and the concentration of the acid or water-soluble salt of the α-heteropolyoxometalate anion in an aqueous medium is 0.1 M or less. And a reaction method at room temperature. (7) The acid or water-soluble salt of the α-heteropolyoxometalate anion and a quaternary alkylammonium compound. The method for producing a crystal as described in (1) to (3), wherein the reaction is carried out in a medium containing a nitrile compound.

(8)前記結晶体をエステル系化合物を含む媒体中に分散させる工程を含むことを特徴とする(4)記載の触媒の製造方法。   (8) The method for producing a catalyst according to (4), comprising a step of dispersing the crystal in a medium containing an ester compound.

本発明の四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオンと少なくとも1個以上の一価のカチオンからなる新規な特定のミクロ細孔を有する結晶体は、高比表面積を有するため、触媒もしくはその担体として使用する場合、単位触媒重量あたりの触媒活性が高く、その特異な構造による特異な反応性が期待されると同時に、ミクロ孔の特性を生かした分離膜などの材料にも応用が期待される。   Since the crystal having a novel specific micropore composed of the tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation of the present invention has a high specific surface area, it can be used as a catalyst or its support. When used, it has a high catalytic activity per unit catalyst weight, and is expected to have a unique reactivity due to its unique structure. At the same time, it is expected to be applied to materials such as separation membranes that take advantage of the characteristics of micropores.

(TBA)[α−SiW1240]・aHO(aは0以上の正数)の吸着等温線Adsorption isotherm of (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] · aH 2 O (a is a positive number of 0 or more). Cs4−b[α−SiW1240]・cHO(0<b<4、cは0以上の正数)の窒素吸着等温線Nitrogen adsorption isotherm of Cs b H 4-b [α-SiW 12 O 40 ] .cH 2 O (0 <b <4, c is a positive number of 0 or more) Cs3.360.64[α−SiW1240]・11.5HOの窒素吸着等温線Nitrogen adsorption isotherm of Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 11.5H 2 O Cs3.360.64[α−SiW1240]・11.5HOのXRD測定XRD measurement of Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 11.5H 2 O Cs3.360.64[α−SiW1240]・11.5HOのSEM写真(×20000倍)SEM photograph of Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 11.5H 2 O (× 20000 times) (a)Lot121、(b)Lot129、(c)Lot130、(d)Lot132の窒素吸着等温線(A) Nitrogen adsorption isotherm of Lot 121, (b) Lot 129, (c) Lot 130, (d) Lot 132 (a)Lot121、(b)Lot129、(c)Lot130、(d)Lot132のXRD測定XRD measurement of (a) Lot 121, (b) Lot 129, (c) Lot 130, (d) Lot 132 (a)Lot121、(b)Lot129、(c)Lot130、(d)Lot132のSEM写真(×20000倍)(A) Lot 121, (b) Lot 129, (c) Lot 130, (d) Lot 132 SEM photograph (× 20000 times) (a)Lot121、(b)Lot129、c)Lot130、(d)Lot132の粒度分布(A) Lot 121, (b) Lot 129, c) Lot 130, (d) Lot 132 particle size distribution Cs3.40.6[α−SiW1240]・7.7HOの窒素吸着等温線Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.7 H 2 O nitrogen adsorption isotherm Cs3.40.6[α−SiW1240]・7.7HOのXRD測定XRD measurement of Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.7H 2 O Cs3.40.6[α−SiW1240]・7.7HOのSEM写真(×20000倍)と粒度分布SEM photograph (× 20000 times) and particle size distribution of Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.7H 2 O

本発明に用いられる四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン(以下、α−POMアニオンと称することがある)とは、式(1)[α−AB12404−(式中、Aはケイ素、リン、ゲルマニウムから選ばれるヘテロ原子をあらわし、Bはポリ原子をあらわし、Oは酸素をあらわす)であらわされる化合物である。該ポリ原子は、タングステン及びモリブデンから選ばれる原子を9以上含む。具体的には、[α−SiW12404−、[α−SiMo12404−、[α−GeW12404−、[α−SiMo12404−、[α−PVW11404−、[α−PVMo11404−等が挙げられる。 The tetravalent α-heteropolyoxometalate anion (hereinafter sometimes referred to as α-POM anion) used in the present invention is a compound represented by the formula (1) [α-AB 12 O 40 ] 4− (wherein A Represents a heteroatom selected from silicon, phosphorus, and germanium, B represents a polyatom, and O represents oxygen. The poly atom contains 9 or more atoms selected from tungsten and molybdenum. Specifically, [α-SiW 12 O 40 ] 4− , [α-SiMo 12 O 40 ] 4− , [α-GeW 12 O 40 ] 4− , [α-SiMo 12 O 40 ] 4− , [ α-PVW 11 O 40 ] 4− , [α-PVMo 11 O 40 ] 4− and the like.

本発明に用いられる少なくとも1個以上の一価のカチオンは、カチオンであれば特に限定されないが、4個全てがプロトンではない。少なくとも1個以上の一価のカチオンは、プロトン、セシウムカチオン及び四級アルキルアンモニウムカチオンが挙げられ、セシウムカチオン又は四級アルキルアンモニウムカチオンから選ばれるいずれか一種を1個以上有することが好ましく、セシウムカチオン又は四級アルキルアンモニウムカチオンを2個以上有することがより好ましく、セシウムカチオン又は四級アルキルアンモニウムカチオンを3個以上有することが更に好ましい。また、一価のカチオンが四級アルキルアンモニウムカチオンである場合には、4個全てが該カチオンであることが最も好ましい。   The at least one monovalent cation used in the present invention is not particularly limited as long as it is a cation, but all four are not protons. The at least one monovalent cation includes a proton, a cesium cation, and a quaternary alkyl ammonium cation, and preferably has at least one selected from a cesium cation or a quaternary alkyl ammonium cation, Or it is more preferable to have two or more quaternary alkyl ammonium cations, and it is still more preferable to have three or more cesium cations or quaternary alkyl ammonium cations. When the monovalent cation is a quaternary alkylammonium cation, it is most preferable that all four are cations.

前記四級アルキルアンモニウムカチオンの4個のアルキル基は各々異なっても又は全て同じでも良く、全て同じアルキル基であることがより好ましい。前記アルキル基は、炭素数が4〜12の直鎖及び/又は分岐を有するアルキル基が好ましく、炭素数が4〜12の直鎖のアルキル基がより好ましく、炭素数が4〜8の直鎖のアルキル基が更に好ましく、炭素数が4のテトラ−n−ブチルアンモニウムカチオンが最も好ましい。   The four alkyl groups of the quaternary alkylammonium cation may be different or all the same, and more preferably all are the same alkyl group. The alkyl group is preferably a straight chain and / or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, more preferably a straight chain alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and a straight chain having 4 to 8 carbon atoms. Are more preferable, and tetra-n-butylammonium cation having 4 carbon atoms is most preferable.

本発明に用いられるミクロ細孔構造を有するα−POMアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなる結晶体を含む触媒とは、前記α−POMアニオンと前記一価のカチオンを少なくとも1個以上含む結晶体のみからなる触媒若しくは、該結晶体とそれ以外の触媒成分が含まれている触媒をいう。前記結晶体とそれ以外の触媒成分が含まれている触媒とは、前記結晶体とそれ以外の触媒成分とが化学的にあるいは物理的に固定されている触媒だけでなく、前記結晶体とそれ以外に触媒成分とが固定されていない触媒、例えば、液相反応において固体成分である前記結晶体と溶解している触媒成分とに分離している形態をも含むものである。また、前記結晶体以外の触媒成分とは、触媒活性を有する成分だけでなく、助触媒成分、担体成分のいずれでも良く、複数の成分を含んでいてもよい。   The catalyst containing a crystal composed of an α-POM anion having a microporous structure and at least one monovalent cation used in the present invention is at least one of the α-POM anion and the monovalent cation. The catalyst which consists only of the crystal | crystallization which contains the above, or the catalyst containing this crystal | crystallization and other catalyst components is said. The catalyst containing the crystal and the other catalyst component is not only a catalyst in which the crystal and the other catalyst components are chemically or physically fixed, but also the crystal and the catalyst. In addition to the above, a catalyst in which the catalyst component is not fixed, for example, a form in which the crystal body which is a solid component and a dissolved catalyst component are separated in a liquid phase reaction is included. The catalyst component other than the crystal is not limited to a component having catalytic activity, and may be any of a promoter component and a carrier component, and may include a plurality of components.

本発明のミクロ細孔構造を有する結晶体の特性は、後に述べる調製方法により目的に応じて様々に変化させることができるが、そのBET表面積は1〜250m/gであることが好ましい。より好ましくは、1.5〜200m/gである。セシウムを一価のカチオンの一つとして使用した場合には、その結晶構造はbcc構造となり、X線回折(XRD)等により確認することができる。 The characteristics of the crystal having a microporous structure of the present invention can be variously changed according to the purpose by a preparation method described later, but the BET surface area is preferably 1 to 250 m 2 / g. More preferably, it is 1.5-200 m < 2 > / g. When cesium is used as one of monovalent cations, the crystal structure becomes a bcc structure, which can be confirmed by X-ray diffraction (XRD) or the like.

前記α−POMアニオンとセシウムカチオンとからなる結晶体は、α−POM化合物の酸又は水溶性塩と水溶性のセシウム化合物とを、アルコール化合物を含む媒体及び/又は水媒体中で反応させることにより得られる。前記α−POM化合物の水溶性塩として、α−POMの部分酸塩やセシウム以外のアルカリ金属塩が例示され、該アルカリ金属としてはカリウム塩が例示される。水溶性のセシウム化合物としては、水酸化セシウム、硝酸セシウム、塩化セシウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、酢酸セシウム等が例示される。   The crystal comprising the α-POM anion and the cesium cation is obtained by reacting an acid or a water-soluble salt of an α-POM compound with a water-soluble cesium compound in a medium containing an alcohol compound and / or an aqueous medium. can get. Examples of the water-soluble salt of the α-POM compound include α-POM partial acid salts and alkali metal salts other than cesium, and examples of the alkali metal include potassium salts. Examples of the water-soluble cesium compound include cesium hydroxide, cesium nitrate, cesium chloride, cesium carbonate, cesium hydrogencarbonate, cesium acetate and the like.

アルコール化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、グリセリン等が例示され、特にメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコールが好ましい。   Examples of the alcohol compound include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, glycerin, and the like. Ethanol, isopropanol and ethylene glycol are preferred.

前記アルコール化合物を含む媒体には、前記アルコール化合物以外に、水、エーテル化合物、有機酸化合物、ニトリル化合物、エステル化合物等が含まれていてもよい。   The medium containing the alcohol compound may contain water, an ether compound, an organic acid compound, a nitrile compound, an ester compound and the like in addition to the alcohol compound.

前記α−POMアニオンとセシウムカチオンとからなる結晶体は、また、前記α−POM化合物の酸又は水溶性塩と前記水溶性のセシウム化合物とを、水媒体中でα−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩の濃度を0.1M以下とし、かつ、室温で反応させることによっても得られる。α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの濃度は、生成物の粒子性状や平均粒子径に影響を与え、0.1M以下が好ましく、0.05M以下がより好ましく、0.03M以下が更に好ましい。   The crystal body composed of the α-POM anion and the cesium cation also contains an acid or a water-soluble salt of the α-POM compound and the water-soluble cesium compound in an aqueous medium with an α-heteropolyoxometalate anion. It can also be obtained by making the concentration of the acid or water-soluble salt 0.1M or less and reacting at room temperature. The concentration of the α-heteropolyoxometalate anion affects the particle properties and average particle size of the product, is preferably 0.1M or less, more preferably 0.05M or less, and even more preferably 0.03M or less.

該条件により、生成物の平均粒子径を250〜3000nmとすることができる。より好ましくは、400〜2800nmであり、更に好ましくは、500〜2500nmである。また、前記水溶性のセシウム化合物の加え方も生成物の粒子性状や平均粒子径に影響を与え、一般に前記水溶性のセシウム化合物を時間をかけて加えることにより、平均粒子径を小さく、また粒子径分布の標準偏差を小さくすることができる。   According to the conditions, the average particle size of the product can be 250 to 3000 nm. More preferably, it is 400-2800 nm, More preferably, it is 500-2500 nm. In addition, the method of adding the water-soluble cesium compound also affects the particle properties and average particle size of the product. Generally, by adding the water-soluble cesium compound over time, the average particle size is reduced, and the particles The standard deviation of the diameter distribution can be reduced.

前記α−POMアニオンと四級アルキルアンモニウムカチオンとからなる結晶体は、α−POM化合物の酸又は水溶性塩と四級アルキルアンモニウム化合物とを、ニトリル化合物を含む媒体中で反応させることにより得られる。前記α−POM化合物の水溶性塩として、α−POMの部分酸塩やセシウム以外のアルカリ金属塩が例示され、該アルカリ金属としてはカリウム塩が例示される。   The crystal comprising the α-POM anion and the quaternary alkyl ammonium cation can be obtained by reacting the acid or water-soluble salt of the α-POM compound with a quaternary alkyl ammonium compound in a medium containing a nitrile compound. . Examples of the water-soluble salt of the α-POM compound include α-POM partial acid salts and alkali metal salts other than cesium, and examples of the alkali metal include potassium salts.

前記四級アルキルアンモニウム化合物とは、前記四級アルキルアンモニウムカチオンを含む化合物であり、該カチオンの水酸化物やハロゲン塩であり、臭化テトラ−n−ブチルアンモニウムが例示される。   The quaternary alkylammonium compound is a compound containing the quaternary alkylammonium cation, and is a hydroxide or a halogen salt of the cation, and examples thereof include tetra-n-butylammonium bromide.

前記ニトリル化合物としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ベンゾニトリル等が例示され、特にアセトニトリルが好ましい。   Examples of the nitrile compound include acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, benzonitrile and the like, and acetonitrile is particularly preferable.

前記結晶体調製時の反応温度は、前記媒体が凝固若しくは沸騰する温度でなければ特に制限は無いが、通常、0℃から100℃が好ましく、10℃から90℃がより好ましく、15℃から80℃が更に好ましい。   The reaction temperature at the time of preparing the crystal body is not particularly limited as long as the medium is not solidified or boiled, but usually 0 ° C to 100 ° C is preferable, 10 ° C to 90 ° C is more preferable, and 15 ° C to 80 ° C. More preferred is ° C.

前記いずれかの方法で調製された結晶体は、エステル系化合物を含む媒体中に分散させることにより、エステル系溶媒が細孔内に入り込んで細孔径を広げるとともに表面積を大きくすることができる。   When the crystal prepared by any of the above methods is dispersed in a medium containing an ester compound, the ester solvent can enter the pores to widen the pore diameter and increase the surface area.

例えば触媒若しくは担体として使用する場合には、その性能が大幅に向上することができる。前記結晶体であればいずれも表面積を大きくすることができるが、中でも一価のカチオンが四級アルキルアンモニウムであるα−POM化合物の結晶体が好ましい。該エステル系化合物は、エステル基を有する化合物であればよく、蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等が例示される。   For example, when used as a catalyst or a support, its performance can be greatly improved. Any of the above-mentioned crystals can increase the surface area, but among them, an α-POM compound crystal in which the monovalent cation is quaternary alkyl ammonium is preferable. The ester compound may be any compound having an ester group, and examples include methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, methyl propionate, methyl acrylate, and methyl methacrylate.

本発明の結晶体を含む触媒を製造する方法に特に制限は無いが、前記結晶体をエステル系化合物を含む媒体中に分散させてから用いるのが好ましい。その後、必要に応じ乾燥させ、前記結晶体以外の触媒成分を分散させた溶媒に添加することで前記結晶体を含む触媒が得られる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the method to manufacture the catalyst containing the crystal body of this invention, It is preferable to use, after disperse | distributing the said crystal body in the medium containing an ester type compound. Then, the catalyst containing the said crystal body is obtained by drying as needed and adding to the solvent in which catalyst components other than the said crystal body were disperse | distributed.

前記結晶体を含む触媒は、過酸化水素や酸素等を酸化剤とするオレフィン化合物のエポキシ化反応に好適に用いることができ、該オレフィン化合物は、炭素数2〜10の直鎖及び/又は分岐鎖を有するオレフィン化合物が好ましく、炭素数2〜10の直鎖のオレフィン化合物がより好ましい。   The catalyst containing the crystal can be suitably used for an epoxidation reaction of an olefin compound using hydrogen peroxide, oxygen, or the like as an oxidizing agent, and the olefin compound is a linear and / or branched chain having 2 to 10 carbon atoms. An olefin compound having a chain is preferable, and a linear olefin compound having 2 to 10 carbon atoms is more preferable.

前記エポキシ化反応においては、前記結晶体以外にリン、バナジウム、タングステンを必須成分とする触媒成分を用いるのが好ましく、式(2)Mx[γ−HPV1040](式中、Mはカチオン成分を表し、xはx=4÷Mの価数を満足する1〜4の数値をあらわし、Hは水素をあらわし、Pはリンをあらわし、Vはバナジウムをあらわし、Wはタングステンをあらわし、Oは酸素をあらわす)であらわされるγ−ヘテロポリオキソメタレート化合物が好ましく、Mが臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム(以下TBAと称することがある)がより好ましい。 In the epoxidation reaction, it is preferable to use a catalyst component containing phosphorus, vanadium, and tungsten as essential components in addition to the crystal, and the formula (2) Mx [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] (wherein , M represents a cation component, x represents a numerical value of 1 to 4 satisfying the valence of x = 4 ÷ M, H represents hydrogen, P represents phosphorus, V represents vanadium, and W represents tungsten. Γ-heteropolyoxometalate compound represented by the following formula: O represents oxygen), and M is more preferably tetra-n-butylammonium bromide (hereinafter sometimes referred to as TBA).

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、「%」は「モル%」を意味し、「TBA」は「テトラ−n−ブチルアンモニウム」を意味するものとする。
[α−SiW1240]・17HO、Cs[γ−PV1040]6HOは、以下の文献を参考に調製した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. “%” Means “mol%” and “TBA” means “tetra-n-butylammonium”.
K 8 [α-SiW 12 O 40] · 17H 2 O, Cs 5 [γ-PV 2 W 10 O 40] 6H 2 O were prepared following literature references.

A.Teze、G.Herve、「インオーガニック シンセシーズ(Inorganic Syntheses)」(米国)、1990年、第270巻、p.85。   A. Tze, G.M. Herve, “Inorganic Syntheses” (USA), 1990, Vol. 270, p. 85.

(実施例1)(TBA)[α−SiW1240]・aHO(aは0以上の正数)の合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(15g)を水(150mL)に溶かし、不溶物を濾過して取り除いた。ここに臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム(10g)を加え、得られた白色沈殿を濾過により回収した。この沈殿をアセトニトリル(250mL)に溶かし、氷浴で冷却して再結晶した。結晶を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物である(TBA)[α−SiW1240]・aHO(15g)を得た。
(Example 1) Synthesis method of (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] .aH 2 O (a is a positive number of 0 or more) H 4 [α-SiW 12 purchased from Japan Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. O 40 ] · 24H 2 O (15 g) was dissolved in water (150 mL), and the insoluble material was removed by filtration. To this was added tetra-n-butylammonium bromide (10 g), and the resulting white precipitate was collected by filtration. This precipitate was dissolved in acetonitrile (250 mL), recrystallized by cooling in an ice bath. The crystals were collected by filtration and air-dried to obtain the target compound (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] · aH 2 O (15 g).

(実施例2)(TBA)[α−SiW1240]・aHO(aは0以上の正数)の合成方法
[α−SiW1240]・17HO(5g)を1M CHCOOH/CHCOONa溶液(100mL)に溶解させ、ここに臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム(5g)を加えた。得られた固体を濾過し、熱アセトニトリル(100mL)に溶かして室温まで放冷した。この溶液を6℃で24時間放置した後、得られた結晶を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物である(TBA)[α−SiW1240]・aHO(4g)を得た。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定(SHIMADZU社製 micrometrics ASAP2010使用)した所、1.6m/gであった。また、この化合物についての吸着等温線を測定した結果を図1に示した。(a)は窒素、(b)は水、(c)は酢酸エチル、(d)はアセトニトリルに対する吸着等温線である。
Example 2 Synthesis Method of (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] · aH 2 O (a is a Positive Number of 0 or More) K 8 [α-SiW 12 O 40 ] · 17H 2 O (5 g) was dissolved in 1M CH 3 COOH / CH 3 COONa solution (100 mL), was added here tetra -n- butylammonium the (5 g). The resulting solid was filtered, dissolved in hot acetonitrile (100 mL) and allowed to cool to room temperature. The solution was allowed to stand at 6 ° C. for 24 hours, and the obtained crystals were collected by filtration and air-dried to obtain the target compound (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] .aH 2 O (4 g). Got. This compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and then the BET surface area was measured (using micrometrics ASAP2010 manufactured by SHIMADZU), which was 1.6 m 2 / g. Moreover, the result of having measured the adsorption isotherm about this compound was shown in FIG. (A) is nitrogen, (b) is water, (c) is ethyl acetate, and (d) is an adsorption isotherm for acetonitrile.

(実施例3)Cs4−b[α−SiW1240]・cHO(0<b<4、cは0以上の正数)の合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物をエチレングリコール/水=1/1溶液(2mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かしたエチレングリコール/水=1/1溶液(4mL)を1滴ずつ5分間かけて攪拌しながら滴下した。得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs4−b[α−SiW1240]・cHOを定量的に得た。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定(SHIMADZU社製 micrometrics ASAP2010使用)した所、184m/gであり、[α−SiW1240]をアニオン部位に持つヘテロポリオキソメタレート化合物としては最高表面積であることが明らかとなった。また、この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図2に示した。
(Example 3) Cs b H 4-b [α-SiW 12 O 40] · cH 2 O (0 <b <4, c is 0 or a positive number) purchased from Synthetic method Nippon Inorganic Color & Chemical Industry Co., The H 4 [α-SiW 12 O 40 ] .24H 2 O (0.3 g) was evacuated at 200 ° C. This compound was dissolved in an ethylene glycol / water = 1/1 solution (2 mL), and an ethylene glycol / water = 1/1 solution (4 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was dropped for 5 minutes. And added dropwise with stirring. The resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively obtain Cs b H 4-b [α -SiW 12 O 40] · cH 2 O target compound. After the compound was 3 hours evacuated at 30 ° C., the BET surface area measurement (SHIMADZU Corp. Micrometrics ASAP2010 used) was place a 184m 2 / g, heteropolyoxometallates with the anionic sites of the [α-SiW 12 O 40] It became clear that it was the highest surface area as a metalate compound. Moreover, the result of having measured the nitrogen adsorption isotherm about this compound was shown in FIG.

(実施例4)(TBA)[γ−HPV1040]/(TBA)[α−SiW1240]の合成方法
実施例2で得られた(TBA)[α−SiW1240]・aHO(1.5g)を酢酸エチル(30mL)に加えて4時間攪拌し、デカンテーションで溶媒を除いた後に真空で乾燥した。この化合物についてBET表面積を測定(SHIMADZU社製 micrometrics ASAP2010使用)した所、4.7m/gであった。
(Example 4) Synthesis method of (TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] / (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] (TBA) 4 [α obtained in Example 2 -SiW 12 O 40 ] · aH 2 O (1.5 g) was added to ethyl acetate (30 mL), and the mixture was stirred for 4 hours. After removing the solvent by decantation, the mixture was dried in vacuum. It was 4.7 m < 2 > / g when the BET surface area was measured about this compound (micrometrics ASAP2010 made by SHIMADZU).

(実施例5)
(触媒調製)
0.01M NaVO水溶液(120mL)に3M HCl水溶液を加えてpHを2に調節し、続いてCs[γ−PV1040]6HO(4g)を加えて溶解させた。濁りを濾過して取り除き、臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム(2g)を加えたところ、黄色沈殿が生成した。この沈殿をガラスフィルター上に取り出し、水(400mL)で洗浄し、真空下で1時間乾燥した。粗生成物収量は5gであった。この粗生成物(150mg)をアセトン(15mL)に溶かし、メンブレンフィルターで濾過してスクリュー瓶に入れた後、ジエチルエーテル雰囲気下で3日間静置した。黄色柱状結晶が生成し、結晶を回収・風乾した。(TBA)[γ−HPV1040]・HOを80mg得た(Cs塩からの収率60%)。51V−NMR分析結果(アセトニトリル): −581ppm。次に、得られた(TBA)[γ−HPV1040]・HO(14mg)をアセトニトリル(2mL)に溶かした。70%HClOをアセトニトリルで希釈して0.2Mにした溶液(20μL)を加え、ジエチルエーテル(20mL)を加えた。この操作により、V間を結合する酸素(μ−オキソ)がプロトン化され、(TBA)[γ−HPV1040]となる。遠心分離により懸濁した固体を沈降させ、デカンテーションにより無色透明の上澄み液を除いた。ジエチルエーテル(20mL)で固体を洗浄し、ジクロロエタン(1mL)を加えて固体を溶解させた後、この溶液を実施例4の酢酸エチル処理して得た(TBA)[α−SiW1240]・aHO(1g)に対し激しく攪拌しながら滴下し、真空乾燥することにより、目的化合物である(TBA)[γ−HPV1040]/(TBA)[α−SiW1240]を定量的に得た。
(Example 5)
(Catalyst preparation)
The pH was adjusted to 2 by adding 3 M HCl aqueous solution to 0.01 M NaVO 3 aqueous solution (120 mL), and then Cs 5 [γ-PV 2 W 10 O 40 ] 6H 2 O (4 g) was added and dissolved. Turbidity was removed by filtration and tetra-n-butylammonium bromide (2 g) was added, resulting in the formation of a yellow precipitate. The precipitate was taken out on a glass filter, washed with water (400 mL), and dried under vacuum for 1 hour. The crude product yield was 5 g. This crude product (150 mg) was dissolved in acetone (15 mL), filtered through a membrane filter, put into a screw bottle, and allowed to stand in a diethyl ether atmosphere for 3 days. Yellow columnar crystals were formed, and the crystals were collected and air-dried. 80 mg of (TBA) 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O was obtained (yield from Cs salt 60%). 51 V-NMR analysis result (acetonitrile): −581 ppm. Next, the obtained (TBA) 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (14 mg) was dissolved in acetonitrile (2 mL). A solution (20 μL) of 70% HClO 4 diluted with acetonitrile to 0.2 M was added, followed by diethyl ether (20 mL). By this operation, oxygen (μ-oxo) bonding between V is protonated to become (TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ]. The suspended solid was settled by centrifugation, and the colorless and transparent supernatant was removed by decantation. The solid was washed with diethyl ether (20 mL), dichloroethane (1 mL) was added to dissolve the solid, and this solution was obtained by treating with ethyl acetate in Example 4 (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] · AH 2 O (1 g) was added dropwise with vigorous stirring and vacuum dried to obtain the target compound (TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] / (TBA) 4 [α -SiW 12 O 40] was obtained quantitatively.

(触媒反応)
(TBA)[γ−HPV1040]/(TBA)[α−SiW1240]((TBA)[γ−HPV1040]:4μmol分を使用)を試験管に採り、ここに酢酸エチル(3mL)、50%過酸化水素水溶液(0.5mmol)、1−オクテン(0.5mmol)を加えて、32℃で24時間攪拌した。分析はガスクロマトグラフィーにより行い、目的化合物である1−オクテンオキシドの収率は87%(過酸化水素基準)であった。
(Catalytic reaction)
(TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] / (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] ((TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ]: 4 μmol Used) was put in a test tube, and ethyl acetate (3 mL), 50% aqueous hydrogen peroxide solution (0.5 mmol) and 1-octene (0.5 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 32 ° C. for 24 hours. The analysis was performed by gas chromatography, and the yield of the target compound, 1-octene oxide, was 87% (based on hydrogen peroxide).

(比較例1)
実施例5で合成した(TBA)[γ−HPV1040]・HO(4μmol)のみを触媒として使用した以外は、実施例5と同様に反応を行った。分析はガスクロマトグラフィーにより行い、目的化合物である1−オクテンオキシドの収率は31%(過酸化水素基準)であった。
(Comparative Example 1)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 5 except that only (TBA) 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (4 μmol) synthesized in Example 5 was used as a catalyst. The analysis was performed by gas chromatography, and the yield of the target compound, 1-octene oxide, was 31% (based on hydrogen peroxide).

(実施例6)Cs3.360.64[α−SiW1240]・11.5HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物をエタノール/水=1/1溶液(4mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かしたエタノール/水=1/1溶液(4mL)を1滴ずつ5分間かけて攪拌しながら滴下した。1時間後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.360.64[α−SiW1240]・11.5HOを94%の収率で得た(Lot124)。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定(SHIMADZU社製 micrometrics ASAP2010使用)した所、148m/gであった。また、この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図3、XRDを測定(理学電機社製 Multiflex使用)した結果を図4、SEMを測定(日立製作所社製 S−4700使用 20000倍)した結果を図5に示した。
(Example 6) Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 11.5 H 2 O Synthesis Method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in an ethanol / water = 1/1 solution (4 mL), and an ethanol / water = 1/1 solution (4 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was stirred dropwise over 5 minutes. While dripping. After 1 hour, the obtained precipitate was collected by filtration and air-dried, whereby 94% yield of Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 11.5H 2 O as the target compound was obtained. (Lot124). This compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and then the BET surface area was measured (using micrometrics ASAP2010 manufactured by SHIMADZU). As a result, it was 148 m 2 / g. Moreover, the result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound is shown in FIG. 3, the result of measuring XRD (using Multiflex manufactured by Rigaku Corporation) is shown in FIG. The results are shown in FIG.

(実施例7)Cs3.410.59[α−SiW1240]・3.3EtOHの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物をエタノール(4mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かしたエタノール(4mL)を1滴ずつ5分間かけて攪拌しながら滴下した。1時間後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.410.59[α−SiW1240]・3.3EtOHを85%の収率で得た。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定(SHIMADZU社製 micrometrics ASAP2010使用)した所、154m/gであった。
(Example 7) Cs 3.41 H 0.59 [α-SiW 12 O 40 ] · 3.3 EtOH Synthesis Method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] · 24 H purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. 2 O (0.3 g) was evacuated at 200 ° C. This compound was dissolved in ethanol (4 mL), and ethanol (4 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added dropwise with stirring over 5 minutes. After 1 hour, the obtained precipitate was collected by filtration and air-dried to obtain the target compound Cs 3.41 H 0.59 [α-SiW 12 O 40 ] · 3.3 EtOH in a yield of 85%. Obtained. The compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and then the BET surface area was measured (using micrometrics ASAP2010 manufactured by SHIMADZU). As a result, it was 154 m 2 / g.

(実施例8)Cs3.360.64[α−SiW1240]・9.3HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物を水(4mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かした水(4mL)を1滴ずつ5分間かけて攪拌しながら滴下した。室温で1時間攪拌後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.360.64[α−SiW1240]・9.3HOを定量的に得た(Lot121)。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定した所、149m/gであった。この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図6、XRDを測定(理学電機社製 Multiflex使用)した結果を図7、SEMを測定(日立製作所社製 S−4700使用 20000倍)した結果を図8−(a)、粒径分布を図9−(a)に示した。
(Example 8) Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 9.3 H 2 O Synthesis Method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Japan Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in water (4 mL), and water (4 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added dropwise with stirring over 5 minutes. After stirring at room temperature for 1 hour, the resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively determine the target compound, Cs 3.36 H 0.64 [α-SiW 12 O 40 ] · 9.3H 2 O. (Lot 121). The compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and the BET surface area was measured to find 149 m 2 / g. FIG. 6 shows the result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound, FIG. 7 shows the result of measuring XRD (using Multiflex manufactured by Rigaku Corporation), and the result of measuring SEM (using S-4700 manufactured by Hitachi, Ltd. 20000 times). 8- (a) and the particle size distribution are shown in FIG. 9- (a).

(実施例9)Cs3.380.62[α−SiW1240]・8.0HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物を水(40mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かした水(40mL)を一気に加えた。室温で1時間攪拌後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.380.62[α−SiW1240]・8.0HOを定量的に得た(Lot129)。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定した所、80.6m/gであった。この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図6、XRDを測定した結果を図7、SEMを測定した結果を図8−(b)、粒径分布を図9−(b)に示した。
(Example 9) Cs 3.38 H 0.62 [α-SiW 12 O 40 ] · 8.0 H 2 O Synthesis Method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in water (40 mL), and water (40 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added all at once. After stirring at room temperature for 1 hour, the resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively determine the target compound, Cs 3.38 H 0.62 [α-SiW 12 O 40 ] · 8.0H 2 O. (Lot129). This compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and then the BET surface area was measured. As a result, it was 80.6 m 2 / g. The result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound is shown in FIG. 6, the result of measuring XRD is shown in FIG. 7, the result of measuring SEM is shown in FIG. 8- (b), and the particle size distribution is shown in FIG. 9- (b). It was.

(実施例10)Cs3.340.66[α−SiW1240]・10.3HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物を水(1mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かした水(1mL)を一気に加えた。室温で1時間攪拌後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.340.66[α−SiW1240]・10.3HOを定量的に得た(Lot130)。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定した所、178.8m/gであった。この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図6、XRDを測定した結果を図7、SEMを測定した結果を図8−(c)、粒径分布を図9−(c)に示した。
(Example 10) Cs 3.34 H 0.66 [α-SiW 12 O 40 ] · 10.3 H 2 O synthesis method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in water (1 mL), and water (1 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added all at once. After stirring at room temperature for 1 hour, the resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively determine the target compound, Cs 3.34 H 0.66 [α-SiW 12 O 40 ] · 10.3H 2 O. (Lot130). This compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and the BET surface area was measured. As a result, it was 178.8 m 2 / g. The result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound is shown in FIG. 6, the result of measuring XRD is shown in FIG. 7, the result of measuring SEM is shown in FIG. 8- (c), and the particle size distribution is shown in FIG. 9- (c). It was.

(実施例11)Cs3.40.6[α−SiW1240]・7.1HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物を水(100mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かした水(100mL)を一気に加えた。室温で24時間攪拌後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.40.6[α−SiW1240]・7.1HOを定量的に得た(Lot132)。この化合物を30℃で3時間真空排気した後、BET表面積を測定した所、16.8m/gであった。この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図6、XRDを測定した結果を図7、SEMを測定した結果を図8−(d)、粒径分布を図9−(d)に示した。
(Example 11) Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.1 H 2 O synthesis method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in water (100 mL), and water (100 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added all at once. After stirring at room temperature for 24 hours, the resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively determine the target compound, Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.1H 2 O. (Lot132). This compound was evacuated at 30 ° C. for 3 hours, and the BET surface area was measured. As a result, it was 16.8 m 2 / g. The result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound is shown in FIG. 6, the result of measuring XRD is shown in FIG. 7, the result of measuring SEM is shown in FIG. 8- (d), and the particle size distribution is shown in FIG. 9- (d). It was.

(実施例12)Cs3.40.6[α−SiW1240]・7.7HOの合成方法
日本無機化学工業(株)より購入したH[α−SiW1240]・24HO(0.3g)を200℃で真空排気処理した。この化合物を水(40mL)に溶解させ、ここに酢酸セシウム(0.1g)を溶かした水(40mL)を7時間かけて攪拌しながら滴下した。室温で1時間攪拌後、得られた沈殿を濾過により回収し、風乾することにより、目的化合物であるCs3.40.6[α−SiW1240]・7.7HOを定量的に得た(Lot135)。この化合物についての窒素吸着等温線を測定した結果を図10、XRDを測定した結果を図11、SEMを測定した結果と粒径分布を図12に示した。
(Example 12) Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.7 H 2 O synthesis method H 4 [α-SiW 12 O 40 ] purchased from Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd. · 24H evacuated treated with 2 O a (0.3g) 200 ℃. This compound was dissolved in water (40 mL), and water (40 mL) in which cesium acetate (0.1 g) was dissolved was added dropwise over 7 hours with stirring. After stirring for 1 hour at room temperature, the resulting precipitate was collected by filtration and air-dried to quantitatively determine the target compound, Cs 3.4 H 0.6 [α-SiW 12 O 40 ] · 7.7H 2 O. Obtained (Lot135). The result of measuring the nitrogen adsorption isotherm for this compound is shown in FIG. 10, the result of measuring XRD is shown in FIG. 11, the result of measuring SEM and the particle size distribution are shown in FIG.

上述の実施例及び比較例から、次のように言えることが分かった。   From the above-mentioned Examples and Comparative Examples, it was found that the following can be said.

実施例1及び実施例2に示すように、ヘテロ原子(A)としてケイ素、ポリ原子(B)として12個のタングステン、一価のカチオンとしてテトラ−n−ブチルアンモニウムを用いたヘテロポリオキソメタレート化合物は、窒素もしくは水よりも、酢酸エチルやアセトニトリルのような極性有機化合物を吸着することが分かった(図1)。これは、該へテロポリオキソメタレート化合物がチャネル構造を有するホストとして働き、その細孔内に極性有機化合物(ゲスト)を選択的に取り込むことができることに起因するものと考えられる。   As shown in Example 1 and Example 2, a heteropolyoxometalate compound using silicon as a heteroatom (A), 12 tungstens as a polyatom (B), and tetra-n-butylammonium as a monovalent cation Was found to adsorb polar organic compounds such as ethyl acetate and acetonitrile rather than nitrogen or water (FIG. 1). This is considered to be due to the fact that the heteropolyoxometalate compound acts as a host having a channel structure, and a polar organic compound (guest) can be selectively taken into the pores.

実施例3において、ヘテロ原子(A)としてケイ素、ポリ原子(B)として12個のタングステン、一価のカチオンとしてセシウムを用いたα−POM化合物は、アルコール化合物(エチレングリコール)を含む媒体中で調製することにより、その表面積が著しく増大することが示されており、該セシウム塩の窒素吸着等温線(図2)の低圧側の立ち上がりが大きいことからミクロ孔を有することが判明し、このミクロ孔が表面積の増大に寄与していると推測される。   In Example 3, an α-POM compound using silicon as a heteroatom (A), 12 tungstens as a polyatom (B), and cesium as a monovalent cation is obtained in a medium containing an alcohol compound (ethylene glycol). It has been shown that the surface area of the cesium salt increases remarkably when it is prepared, and the rise of the nitrogen adsorption isotherm of the cesium salt (FIG. 2) is large, so that it has micropores. It is presumed that the pores contribute to the increase in surface area.

実施例2と実施例4を比較すると、(TBA)[α−SiW1240]・aHOを酢酸エチルで処理することにより、BET表面積が1.6m/gから4.7m/gへ増加しており、一価のカチオンが四級アルキルアンモニウムであるα−POM化合物は、該処理によりBET表面積が増加することが分かる。 When Example 2 and Example 4 are compared, by treating (TBA) 4 [α-SiW 12 O 40 ] · aH 2 O with ethyl acetate, the BET surface area is 1.6 m 2 / g to 4.7 m 2. The α-POM compound in which the monovalent cation is a quaternary alkyl ammonium is found to increase the BET surface area by the treatment.

実施例5と比較例1と比較すると、1−オクテンの過酸化水素によるエポキシ化反応を、本発明の結晶体を担体に用いた触媒を用いるとことにより触媒性能が飛躍的に向上することが示されている。   Compared with Example 5 and Comparative Example 1, the epoxidation reaction of 1-octene with hydrogen peroxide can dramatically improve the catalyst performance by using a catalyst using the crystal of the present invention as a support. It is shown.

実施例6〜7では、アルコール化合物としてエタノールも溶媒としてα−POM化合物の調製に使用できることが明らかとなり、特に50%エタノール水溶液を使用した場合には、窒素吸着等温線は完全なI型となることが分かった。   In Examples 6 to 7, it is clear that ethanol as an alcohol compound can also be used as a solvent for the preparation of an α-POM compound, and particularly when a 50% ethanol aqueous solution is used, the nitrogen adsorption isotherm becomes a complete I type. I understood that.

実施例8〜11では、調製時のα−POM化合物の濃度が低い(低濃度調製)ほど生成する結晶体のBET表面積は小さくなり、調製した結晶体はミクロ細孔のみを有している。イオン濃度を低くしたり、溶媒粘度を高くして凝集速度を遅らせると、結晶子が配向しながら凝集し、結晶子間にミクロ細孔が選択的に形成されるものと推測される。結晶体Cs4−b[α−SiW1240]・cHOはbcc構造を有する結晶子からなり、結晶子が凝集した際の結晶子間に細孔が形成されるものと考えられる。一方、高濃度調製の場合には、結晶体のBET表面積が大きく、ミクロ細孔だけでなくメソ細孔も有しており、また粒子径も小さく、その分布も狭いことが分かった。 In Examples 8 to 11, the lower the concentration of the α-POM compound at the time of preparation (lower concentration preparation), the smaller the BET surface area of the produced crystal, and the prepared crystal has only micropores. If the ion concentration is lowered or the solvent viscosity is increased to slow the aggregation rate, it is presumed that the crystallites aggregate while being oriented, and micropores are selectively formed between the crystallites. The crystal Cs b H 4-b [α-SiW 12 O 40 ] · cH 2 O is composed of crystallites having a bcc structure, and it is considered that pores are formed between the crystallites when the crystallites aggregate. It is done. On the other hand, in the case of high concentration preparation, it was found that the BET surface area of the crystal was large, it had not only micropores but also mesopores, the particle size was small, and the distribution was narrow.

実施例12では、セシウム溶液を7時間かけてゆっくり滴下することにより、セシウム溶液を短時間で加えた場合よりも表面積及び平均粒子径が小さくなることが分かった。溶液中の結晶子濃度を低く保ち、凝集体の核生成よりも凝集体の結晶成長が優先して起こるためと考えられる。   In Example 12, it was found that by slowly dropping the cesium solution over 7 hours, the surface area and average particle size were smaller than when the cesium solution was added in a short time. This is probably because the crystallite concentration in the solution is kept low, and the crystal growth of the aggregate takes precedence over the nucleation of the aggregate.

本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、特定のミクロ細孔構造を有する四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなる結晶体であり、従来よりも大きな表面積を有し、触媒もしくはその担体として使用する場合、単位触媒重量あたりの触媒活性が高く、その特異な構造による特異な反応性が期待されると同時に、ミクロ細孔内に取り込む化合物を選択することが可能で、その特性を生かした分離膜などの材料にも応用することが期待できる。   The heteropolyoxometalate compound of the present invention is a crystal body composed of a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion having a specific micropore structure and at least one monovalent cation, and has a larger surface area than the conventional surface area. When a catalyst or its support is used, the catalyst activity per unit catalyst weight is high, and a specific reactivity due to its unique structure is expected. It can be applied to materials such as separation membranes that take advantage of these properties.

Claims (7)

ミクロ細孔構造を有する結晶体であって、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなり、前記一価のカチオンの少なくとも1個が四級アルキルアンモニウムカチオンであり、BET表面積が1.5〜200m2/gであることを特徴とする結晶体。 A crystal having a microporous structure, comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation, wherein at least one of the monovalent cations is a quaternary alkyl ammonium cation A crystal having a BET surface area of 1.5 to 200 m 2 / g. 前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンのヘテロ原子(A)がケイ素、リン、ゲルマニウムから選ばれる原子であり、かつポリ原子(B)がタングステン及びモリブデンから選ばれる原子を9以上含むことを特徴とする請求項1記載の結晶体。 The heteroatom (A) of the α-heteropolyoxometalate anion is an atom selected from silicon, phosphorus and germanium, and the polyatom (B) contains 9 or more atoms selected from tungsten and molybdenum. The crystal body according to claim 1. 前記一価のカチオンの全てが、プロトン、四級アルキルアンモニウムカチオンから選ばれる(ただし、4個全てがプロトンとなる場合を除く)請求項1又は2記載の結晶体。 The crystal body according to claim 1 or 2, wherein all of the monovalent cations are selected from protons and quaternary alkylammonium cations (except when all four are protons). ミクロ細孔構造を有する結晶体であって、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなり、BET表面積が1.5〜200m2/gである結晶体を含むオレフィン化合物のエポキシ化反応用触媒。 A crystal having a microporous structure, comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation and having a BET surface area of 1.5 to 200 m 2 / g Catalyst for epoxidation reaction of olefin compound containing ミクロ細孔構造を有する結晶体であって、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなり、BET表面積が1.5〜200m 2 /gである結晶体の製造方法であり、
前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩と水溶性のセシウム化合物とを、アルコール化合物を含む媒体中で反応させることを特徴とする結晶体の製造方法。
A crystal having a microporous structure, comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation and having a BET surface area of 1.5 to 200 m 2 / g Is a manufacturing method of
The α- and heteropolyoxometalate anion of the acid or water soluble salt and a water-soluble cesium compound, method for producing a sintered Akirakarada you comprises reacting in a medium comprising an alcohol compound.
ミクロ細孔構造を有する結晶体であって、四価のα−ヘテロポリオキソメタレートアニオン及び少なくとも1個以上の一価のカチオンからなり、BET表面積が1.5〜200m 2 /gである結晶体の製造方法であり、
前記α−ヘテロポリオキソメタレートアニオンの酸又は水溶性塩と四級アルキルアンモニウム化合物とを、ニトリル化合物を含む媒体中で反応させることを特徴とする結晶体の製造方法。
A crystal having a microporous structure, comprising a tetravalent α-heteropolyoxometalate anion and at least one monovalent cation and having a BET surface area of 1.5 to 200 m 2 / g Is a manufacturing method of
The α- hetero polyoxometalate the anion of the acid or water soluble salt and quaternary alkyl ammonium compounds, method for producing a sintered Akirakarada you comprises reacting in a medium containing a nitrile compound.
前記結晶体をエステル系化合物を含む媒体中に分散させる工程を含むことを特徴とする請求項4記載の触媒の製造方法。 The method for producing a catalyst according to claim 4, further comprising a step of dispersing the crystal in a medium containing an ester compound.
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