JP6303841B2 - Ｌｅｖ型ゼオライト及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＥＶ構造を有するゼオライトに関する。更には、本発明は高温下に曝露されても結晶性の低下が抑制されたＬＥＶ型ゼオライト及びその製造方法に関する。
二重六員環を有するゼオライトは、高温・高湿雰囲気下で使用される触媒や吸着剤として検討されている。
近年、吸着剤や自動車向けの排ガス浄化用ＳＣＲ触媒をはじめとする触媒としてＬＥＶ型ゼオライトが注目されている。
例えば、特許文献１では構造指向剤（以下、「ＳＤＡ」ともいう。）としてキヌクリジニウムイオンを用いて合成される、シリカアルミナモル比約１０〜３００のＬＥＶ型ゼオライトが開示されている。
また、特許文献２ではＳＤＡとして１−アダマンタンアミンを用いて合成されるＬＥＶ型ゼオライトが開示されている。当該ＬＥＶ型ゼオライトの製造方法は高シリカアルミナモル比においては不純物としてＤＤＲ構造のゼオライトを副生しやすい。特許文献２において、シリカアルミナモル比３４として報告された物質はＬＥＶ構造のゼオライト以外にＤＤＲ構造のゼオライトを含んでいた。すなわち、特許文献２においては、シリカアルミナモル比２５を超えた純粋なＬＥＶ構造のゼオライトは製造することができなかった。
また、特許文献３ではＳＤＡとしてジエチルジメチルアンモニウムイオンを用いて合成される、シリカアルミナモル比約１０〜８０のＬＥＶ型ゼオライトが開示されている。
特許文献１乃至３で開示されたＬＥＶ型ゼオライトでは耐熱性、特に高温高湿雰囲気下における耐性（以下、「耐熱水性」ともいう。）が十分ではなかった。
これらの課題に鑑み、本発明は、従来のＬＥＶ型ゼオライトよりも、高温高湿雰囲気下、特に７００℃以上の高温高湿雰囲気下に曝露されてもゼオライトの結晶性が低下しにくいＬＥＶ型ゼオライトを提供することを目的とする。
本発明者は、高温高湿雰囲気（以下、「熱水雰囲気」ともいう。）におけるＬＥＶ型ゼオライトの結晶性の低下及びこれに由来する結晶構造の崩壊挙動について検討した。その結果、ＬＥＶ型ゼオライトに含まれるシラノール基の含有量を制御することで、高温高湿下におけるＬＥＶ型ゼオライトの結晶性の低下が抑制されることを見出した。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］ アルミナに対するシリカのモル比が２０以上であり、なおかつ、ケイ素に対するシラノール基のモル比が１．５×１０−２以下であることを特徴とするＬＥＶ型ゼオライト。［２］ シラノール量が１．５×１０２０個／ｇ以下であることを特徴とする前記［１］に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［３ ＬＥＶ型ゼオライトが、Ｎｕ−３、ＺＫ−２０、ＬＺ−１３２、ＬＺ−１３３、ＺＳＭ−４５、ＲＵＢ−５０及びＳＳＺ−１７の群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［４］ 平均粒子径が０．４μｍ以上、更には０．５μｍ以上であることを特徴とする前記［１］乃至［３］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［５］ シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び構造指向剤を含む原料組成物を結晶化する結晶化工程を含むＬＥＶ型ゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物が、構造指向剤に対するアルカリ金属のモル比が０．２以上であり、なおかつ、アルミナに対するシリカのモル比が１０以上であることを特徴とする前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［６］ 前記構造指向剤が１級アミン、２級アミン及び３級アミンの群から選ばれる少なくともいずれかであることを特徴とする前記［５］に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［７］ 前記構造指向剤が１−アダマンタンアミン又はその塩であることを特徴とする前記［５］又は［６］に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［８］ 前記原料組成物が以下のモル組成、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比 ２５以上、６０未満
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、５０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．２以上、２．０以下
（Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である）
を有することを特徴とする前記［５］乃至［７］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［９］ 前記原料組成物がＬＥＶ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライト及びＦＡＵ型ゼオライトの群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする前記［５］乃至［８］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［１０］ 前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む吸着剤。
［１１］ 前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む触媒。
［１］ アルミナに対するシリカのモル比が２０以上であり、なおかつ、ケイ素に対するシラノール基のモル比が１．５×１０−２以下であることを特徴とするＬＥＶ型ゼオライト。［２］ シラノール量が１．５×１０２０個／ｇ以下であることを特徴とする前記［１］に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［３ ＬＥＶ型ゼオライトが、Ｎｕ−３、ＺＫ−２０、ＬＺ−１３２、ＬＺ−１３３、ＺＳＭ−４５、ＲＵＢ−５０及びＳＳＺ−１７の群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［４］ 平均粒子径が０．４μｍ以上、更には０．５μｍ以上であることを特徴とする前記［１］乃至［３］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライト。
［５］ シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び構造指向剤を含む原料組成物を結晶化する結晶化工程を含むＬＥＶ型ゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物が、構造指向剤に対するアルカリ金属のモル比が０．２以上であり、なおかつ、アルミナに対するシリカのモル比が１０以上であることを特徴とする前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［６］ 前記構造指向剤が１級アミン、２級アミン及び３級アミンの群から選ばれる少なくともいずれかであることを特徴とする前記［５］に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［７］ 前記構造指向剤が１−アダマンタンアミン又はその塩であることを特徴とする前記［５］又は［６］に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［８］ 前記原料組成物が以下のモル組成、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比 ２５以上、６０未満
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Ｍ／ＳＤＡ比 ０．２以上、２．０以下
（Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である）
を有することを特徴とする前記［５］乃至［７］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［９］ 前記原料組成物がＬＥＶ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライト及びＦＡＵ型ゼオライトの群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする前記［５］乃至［８］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
［１０］ 前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む吸着剤。
［１１］ 前記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む触媒。
以下、本発明のＬＥＶ型ゼオライトについて説明する。
本発明はＬＥＶ型ゼオライトに係る。ＬＥＶ型ゼオライトとは、ＬＥＶ構造を有するゼオライトであり、特にＬＥＶ構造を有するアルミノシリケートである。
アルミノシリケートは、アルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とが酸素（Ｏ）を介したネットワークの繰返しからなる構造（以下、「ネットワーク構造」ともいう。）、及び、ネットワーク構造の末端や欠陥などの端部（以下、「骨格端部」とする。）にシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を、その骨格に含む。
ＬＥＶ構造とは、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＺｅｏｌｉｔｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ；以下、「ＩＺＡ」）のＳｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎが定めているＩＵＰＡＣ構造コードで、ＬＥＶ型となる構造である。
ＬＥＶ構造は、ＩＺＡのＳｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｉｔｉｏｎが定義するＡＢＣ−６ファミリー（以下、単に「ファミリー」とする。）に属する構造である。Ａ、Ｂ、及びＣは、いずれも６個の酸素から構成される六角状の環状構造、いわゆる酸素六員環（以下、単に「六員環」ともいう。）を意味する。
ＬＥＶ構造は、ＡＡＢＣＣＡＢＢＣで表される構造である。より詳細には、ＬＥＶ構造は、２個の六員環がＣ軸方向に連続して結合された六員環（以下、「二重六員環」とする。）、独立してひとつの六員環がＣ軸方向に形成された六員環（以下、「平面六員環」とする。）、及び、独立してひとつの六員環がＣ軸方向以外に形成された六員環（以下、「歪んだ六員環」とする）、を有する構造である。このように、ＬＥＶ構造は二重六員環、平面六員環、及び歪んだ六員環の３種の六員環を有する構造である。なお、ファミリーに分類される構造であるＣＨＡ構造は、ＡＡＢＢＣＣで表される。当該構造は六員環として二重六員環のみを有する構造であり、平面六員環及び歪んだ六員環を含まない。
ＬＥＶ型ゼオライトとしては、Ｎｕ−３、ＺＫ−２０、ＬＺ−１３２、ＬＺ−１３３、ＺＳＭ−４５、ＲＵＢ−５０及びＳＳＺ−１７の群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、Ｎｕ−３であることがより好ましい。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトに含まれるケイ素に対するシラノール基のモル比（以下、「ＳｉＯＨ／Ｓｉ比」とする。）は、１．５×１０−２以下、更には１．０×１０−２以下である。
ゼオライトに含まれるケイ素が多くなるほど、ＬＥＶ型ゼオライトに含まれるシラノール基の量（以下、「シラノール量」とする。）は多くなる傾向がある。したがって、アルミナに対するシリカのモル比（以下、「ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比」とする。）が５以下であるゼオライト（以下、「ローシリカゼオライト」とする。）は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が５を超えるゼオライト（以下、「ハイシリカゼオライト」とする。）よりもシラノール量が少なくなる傾向にある。しかしながら、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が低いために、ローシリカゼオライトはハイシリカゼオライトよりも耐熱性が低く、高温下での用途に適していない。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、ハイシリカゼオライトでありながら、なおかつ、シラノール量が少ない。これにより、本発明のＬＥＶ型ゼオライトは高温下、更には高温高湿雰囲気下に曝露された場合であっても結晶性の低下が生じにくくなる。ＳｉＯＨ／Ｓｉ比は０．７×１０−２以下であることが好ましく、０．５×１０−２以下であることがより好ましい。
ＬＥＶ型ゼオライトのＳｉＯＨ／Ｓｉ比は、ＬＥＶ型ゼオライトのケイ素の含有量に対する１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルから求まるシラノール量、から求めることができる。本発明において、ＬＥＶ型ゼオライトのケイ素の含有量はＩＣＰ法その他の組成分析により求めることができる。また、シラノール量は１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルから求めることができる。シラノール量の求め方として、例えば、脱水処理をしたＬＥＶ型ゼオライトを１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲ測定し、得られた１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルから検量線法により、シラノール量を算出することが挙げられる。
より具体的なシラノール量の測定方法として、ＬＥＶ型ゼオライトを真空排気下にて４００℃で５時間保持して脱水処理し、脱水処理後のＬＥＶ型ゼオライトを窒素雰囲気下で採取し秤量し、１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲ測定をすることが挙げられる。当該測定により得られる１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルのシラノール基に帰属されるピーク（２．０±０．５ｐｐｍのピーク）の面積強度から、検量線法によりＬＥＶ型ゼオライト中のシラノール量を求めることが挙げられる。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２０以上、また更には２５以上、また更には３０以上であることが好ましい。ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２０未満であると高温下での結晶性の低下が大きくなるため、ＬＥＶ型ゼオライトの耐熱性が低くなる。このようなＬＥＶ型ゼオライトはシラノール量が少なくとも高温下での用途に適さない。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が高くなると耐熱性が向上する傾向にある。これに加え、シラノール量が少ないことによる耐熱水性向上の効果が一層大きくなる。耐熱水性向上の効果はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が３０を超えた場合により大きくなる。通常、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は４０以下である。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは上記のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比及びＳｉＯＨ／Ｓｉ比を満たしていれば、これに含まれるシラノール基の絶対量は限定されない。本発明のＬＥＶ型ゼオライトのシラノール量は、１．５×１０２０個／ｇ以下（２．５６×１０−４ｍｏｌ／ｇ以下）、更には１．０×１０２０個／ｇ以下（１．６６×１０−４ｍｏｌ／ｇ以下）、また更には０．９×１０２０個／ｇ以下（１．５０×１０−４ｍｏｌ／ｇ以下）、また更には０．８×１０２０個／ｇ以下（１．３３×１０−４ｍｏｌ／ｇ以下）、また更には０．７×１０２０個／ｇ以下（１．１６×１０−４ｍｏｌ／ｇ以下）を挙げることができる。
ＬＥＶ型ゼオライトは高温高湿下に曝露されると、非晶質化による結晶構造の崩壊や、骨格からのアルミニウムの脱離が生じることがある。上記のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比及びＳｉＯＨ／Ｓｉ比を有するため、本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、高温高湿気下に曝露された際のゼオライトの結晶構造が壊れにくいだけでなく、固体酸の減少が生じにくい。これにより本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、従来のＬＥＶ型ゼオライトと比較して、高い耐熱性及び高い耐熱水性を有するＬＥＶ型ゼオライトとなる。
シラノール量が少なくなるほど、耐熱水性は高くなる傾向にある。シラノール基は骨格端部に存在するため、シラノール基を有さないＬＥＶ型ゼオライト、すなわちシラノール量が０個／ｇのＬＥＶ型ゼオライトは存在しない。そのため、本発明のＬＥＶ型ゼオライトのシラノール量は０．１×１０２０個／ｇ以上（０．１７×１０−４ｍｏｌ／ｇ以上）、更には０．２×１０２０個／ｇ以上（０．３３×１０−４ｍｏｌ／ｇ以上）、また更には０．３×１０２０個／ｇ以上（０．５０×１０−４ｍｏｌ／ｇ以上）、また更には０．４×１０２０個／ｇ以上（０．６６×１０−４ｍｏｌ／ｇ以上）であることが挙げられる。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは以下に示す粉末Ｘ線回折（以下、「ＸＲＤ」とする。）パターンを有することが好ましい。
ここで、表１に示したＸＲＤパターンは、実質的にＳＤＡを含まないＬＥＶ型ゼオライトのＸＲＤパターンである。ＬＥＶ型ゼオライトは、通常、ＳＤＡを用いて合成される。合成された状態（ａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ）のＬＥＶ型ゼオライトはＳＤＡを含む。ＳＤＡを含むＬＥＶ型ゼオライトは、例えば、表２に示したＸＲＤパターンを示す。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、平均粒子径が０．４μｍ以上、更には０．５μｍ以上であることが好ましい。平均粒子径が０．４μｍ以上であることで、本発明のＬＥＶ型ゼオライトの耐熱性及び耐熱水性が高くなりやすい。平均粒子径は通常、１０μｍ以下、更には８μｍ以下、また更には５μｍ以下である。
本発明において、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」とする。）観察によって一次粒子を無作為に１００個以上観察し、観察された一次粒子の水平フェレ径の平均値から求めることができる。
なお、本発明における平均粒子径とは、一次粒子の平均粒子径である。本発明における一次粒子は、ＳＥＭ観察において、独立した最小単位の粒子として確認することができる粒子である。従って、ＳＥＭ観察において複数粒子の凝集体として観察される粒子、いわゆる二次粒子の粒子径を平均して求まる平均粒子径と、本発明における平均粒子径は異なるものである。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、高温高湿雰囲気下、特に７００℃以上の高温高湿雰囲気下に曝露された場合の結晶性の低下が小さいＬＥＶ型ゼオライトである。高温高湿雰囲気として、９００℃で、１０体積％のＨ２Ｏを含む空気中を挙げることができる。高温高湿雰囲気への曝露時間が長くなることで、ゼオライトへの熱負荷が大きくなる。そのため、一般的には熱水雰囲気などの高温高湿雰囲気への曝露時間が長くなるほど、ゼオライト骨格からのアルミニウムの脱離をはじめとする、ゼオライトの結晶の崩壊が起こりやすくなる。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、耐熱水性に優れるため、９００℃、１０体積のＨ２Ｏを含む空気中に２時間に曝露された場合であっても、当該曝露前のＬＥＶ型ゼオライトの結晶化度に対する曝露後のＬＥＶ型ゼオライトの結晶化度（以下、「結晶化残存率」という。）が６０％以上、更には７０％以上、また更には８０％以上となる。
次に、本発明のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法について説明する。
合成されたＬＥＶ型ゼオライト（以下、「合成ＬＥＶ型ゼオライト」ともいう。）は、アルカリ性雰囲気下で、構造指向剤（ＳＤＡ）を鋳型として、シリカ源及びアルミナ源が結晶化することで得られる。結晶化過程において、雰囲気中に存在する水酸化物イオン（ＯＨ−）の一部が合成ＬＥＶ型ゼオライトの結晶に取り込まれる。結晶化過程における水酸化物イオンの取込は、結晶化の雰囲気、温度及び反応時間など種々の要因の影響を複雑に受けると考えられる。そのため、例えば、雰囲気中の水酸化物イオンの量を少なくするなどの条件とした場合であっても、結晶化により得られるＬＥＶ型ゼオライト中の水酸化物イオンの取込量を制御することはできなかった。
本発明者は、ＬＥＶ型ゼオライトの製造方法について検討した結果、結晶化過程におけるＳＤＡの性状が水酸化物イオンの取込挙動に影響することを見出した。さらには、原料組成物中のＳＤＡとアルカリ金属の関係に着目し、これらを制御することで、水酸化物イオンの取込が抑制されたＬＥＶ型ゼオライトが得られることを見出した。
すなわち、本発明のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法は、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び構造指向剤を含む原料組成物を結晶化する結晶化工程を含むＬＥＶ型ゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物が、構造指向剤に対するアルカリ金属のモル比が０．２以上であり、なおかつ、アルミナに対するシリカのモル比が１０以上であることを特徴とするＬＥＶ型ゼオライトの製造方法を挙げることができる。
本発明の製造方法においては、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び構造指向剤を含む原料組成物を結晶化する結晶化工程を含む。結晶化工程では、原料組成物が結晶化し、ＬＥＶ型ゼオライトが得られる。
結晶化工程に供する原料組成物は、構造指向剤（ＳＤＡ）に対するアルカリ金属のモル比（以下、「Ｍ／ＳＤＡ比」とする。）は０．２以上であり、０．３０以上であることが好ましく、０．３３以上であることがより好ましく、０．３４以上であることが更に好ましい。原料組成物に含まれるアルカリ金属と構造指向剤との割合を上記の範囲とすることにより、結晶化の過程における構造指向剤に起因するＬＥＶ型ゼオライトへのシラノール基の取込が抑制される。シラノール基の取込が抑制される理由のひとつとして、Ｍ／ＳＤＡ比が上記の範囲となることで、原料混合物中のＳＤＡのイオン化（カチオン化）が抑制されることが考えられる。
Ｍ／ＳＤＡ比が０．２以上とすることでＳＤＡがイオン化（カチオン化）しにくくなる。これにより、原料組成物の結晶化過程において、カチオン化したＳＤＡのカウンターイオンとなる水酸化物イオンの取込が抑制される。さらに、Ｍ／ＳＤＡ比が０．３４以上であることで、アルミナに対するシリカのモル比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比）が３０以上の、高いＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を有するＬＥＶ型ゼオライトの単相が得られやすくなる。
一方、Ｍ／ＳＤＡ比が高くなりすぎると、結晶化が進行しにくくなる傾向にある。Ｍ／ＳＤＡ比が２．５以下、更には２．０以下、更には０．４以下であれば、結晶化は進行する。
アルカリ源はアルカリ金属の化合物であり、特に塩基性を示すアルカリ金属の化合物である。具体的なアリカリ源として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウムの群から選ばれる少なくとも１種、並びに、アルミナ源及びシリカ源の少なくともいずれかに含まれるアルカリ金属成分を挙げることができる。
ＳＤＡは、１級アミン、２級アミン及び３級アミンの群から選ばれる少なくともいずれかである。これらのＳＤＡはイオン化（カチオン化）した状態のみならず、イオン化（カチオン化）することなく、ＬＥＶ型ゼオライトの鋳型として機能する。ＳＤＡがイオン化（カチオン化）しにくくなることで、結晶化中のＬＥＶ型ゼオライトへの水酸化物イオン（ＯＨ−）の取込が抑制される。具体的なＳＤＡとして、１−アダマンタンアミン又はキヌクリジンの少なくともいずれかであることが好ましい。よりイオン化（カチオン化）しにくいため、ＳＤＡは１−アダマンタンアミンであることがより好ましい。
これらのＳＤＡはこれをそのまま又はこれらの塩であってもよい。ＳＤＡが塩である場合は無機酸塩、更には塩酸塩又は硫酸塩のいずれかであってもよい。例えば、１−アダマンタンアミンの塩として、１−アダマンタンアミン塩酸塩又は１−アダマンタンアミン硫酸塩の少なくともいずれかを挙げることができる。
結晶化工程において、原料組成物のアルミナに対するシリカのモル比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比）は１０以上、更には２０以上、また更には３０以上、また更には３５以上である。原料組成物を結晶化して得られるＬＥＶ型ゼオライトのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は、原料組成物のそれよりも小さくなる傾向にある。そのため、原料組成物中のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１０未満では、得られるＬＥＶ型ゼオライトのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が低くなる。このようなＬＥＶ型ゼオライトは高温下における耐性が著しく低くなり、熱水雰囲気下での結晶度が大きく低下する。
原料組成物のシリカに対する水のモル比（以下、「Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比」とする。）は、５以上、５０以下を挙げることができる。Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比がこの範囲であれば、結晶化中に適度な攪拌が可能な粘度となる。
原料組成物のＳＤＡは上記のＭ／ＳＤＡ比を満たせばよい。一方で、シリカに対するＳＤＡのモル比（以下、「ＳＤＡ／ＳｉＯ２比」とする。）は、０．０５以上、０．５０以下を挙げることができる。
シリカ源はシリカ（ＳｉＯ２）又はその前駆体となるケイ素化合物であり、例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、沈殿法シリカ又はアルミノシリケートゲルの群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができ、沈殿法シリカ又はアルミノシリケートゲルの少なくともいずれかであることが好ましく、沈殿法シリカであることが好ましい。
アルミナ源はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又はその前駆体となるアルミニウム化合物であり、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミノシリケートゲル及び金属アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。なお、シリカ源をアルミノシリケートゲルとした場合、これはアルミナ源ともなる。
原料組成物は上記を含み、なおかつ、以下の組成を有していることが好ましい。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比 ２５以上、６０未満
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、５０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．２以上、２．０以下
（Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、５０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．２以上、２．０以下
（Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である）
さらには、以下の組成を有していることがより好ましい。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比 ３０以上、４０未満
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、３０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．３３以上、０．９以下
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、３０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．３３以上、０．９以下
なお、上記組成における各割合はモル（ｍｏｌ）割合であり、Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である。また、ＳＤＡは１−アダマンタンアミンである。
さらに、原料組成物は種晶を含んでいてもよい。これにより結晶化がより効率的になる。種晶としてはゼオライト骨格に二重六員環を有するゼオライト、更にはＬＥＶ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライト及びＦＡＵ型ゼオライトの群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができ、また更にはＬＥＶ型ゼオライト又はＣＨＡ型のゼオライトの少なくともいずれかを挙げることができる。より好ましい種晶としてＮｕ−３、ＺＫ−２０、ＬＺ−１３２、ＬＺ−１３３、ＺＳＭ−４５、ＳＳＺ−１７、ＲＵＢ−５０及び天然レビナイトの群から選ばれる少なくとも１種のゼオライト、更にはＮｕ−３を挙げることができる。
原料組成物が種晶を含む場合、原料組成物に含まれる種晶は、原料組成物中のＳｉＯ２の重量に対して０．０５重量％以上、２０重量％以下を例示することができる。
結晶化工程において、原料組成物が結晶化すれば、その結晶化方法は適宜選択することができる。好ましい結晶化方法として、原料組成物を水熱処理することが挙げられる。水熱処理は、原料組成物を密閉耐圧容器に入れ、これを加熱すればよい。水熱処理条件として以下のものを挙げることができる。
処理温度 ：１００℃以上、２００℃以下、好ましくは１５０℃以上、１９０℃以下、より好ましくは１７０℃以上、１８０℃以下の任意の温度
処理時間 ：２時間以上、５００時間以下、好ましくは１０時間以上、３００時間以下
処理圧力 ：自生圧
処理時間 ：２時間以上、５００時間以下、好ましくは１０時間以上、３００時間以下
処理圧力 ：自生圧
結晶化工程における原料組成物は、静置された状態又は攪拌された状態のいずれでもよい。得られるＬＥＶ型ゼオライトの組成がより均一になるため、結晶化は原料組成物が攪拌された状態で行うことが好ましい。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法は、結晶化工程の後、洗浄工程、乾燥工程、ＳＤＡ除去工程、アンモニウム処理工程又は熱処理工程の１つ以上を含んでいてもよい。
洗浄工程は、結晶化後のＬＥＶ型ゼオライトと液相とを固液分離する。洗浄工程は、公知の方法で固液分離をし、固相として得られるＬＥＶ型ゼオライトを純水で洗浄すればよい。
乾燥工程は、結晶化工程後又は洗浄工程後のＬＥＶ型ゼオライトから水分を除去する。乾燥工程の条件は任意であるが、結晶化工程後又は洗浄工程後のＬＥＶ型ゼオライトを、大気中、１００℃以上、１５０℃以下で２時間以上、静置又はスプレードライヤーによる乾燥が例示できる。
ＳＤＡ除去工程は、ＬＥＶ型ゼオライトに含まれるＳＤＡを除去するために行う。通常、結晶化工程を経たＬＥＶ型ゼオライトは、その細孔内にＳＤＡを含有している。そのため、必要に応じてこれを除去することができる。
ＳＤＡ除去工程は、ＳＤＡが除去されれば任意の方法で行うことができる。これらの除去法として、酸性水溶液を用いた液相処理、レジンなどを用いた交換処理、熱分解処理及び焼成処理の群からなる少なくとも１種の処理方法を挙げることができる。製造効率の観点から、ＳＤＡ除去工程は熱分解処理又は焼成処理のいずれかであることが好ましい。
アンモニウム処理工程は、ＬＥＶ型ゼオライトに含有されるアルカリ金属を除去するために行う。アンモニウム処理工程は一般的な方法で行うことができる。例えば、アンモニウムイオンを含有する水溶液をＬＥＶ型ゼオライトと接触させることで行う。
熱処理工程では、ＬＥＶ型ゼオライトを４００℃以上、６００℃以下の熱処理を行う。カチオンタイプがアンモニウム型（ＮＨ４ ＋型）のＬＥＶ型ゼオライトである場合、当該熱処理により、カチオンタイプがプロトン型（Ｈ＋型）のＬＥＶ型ゼオライトとなる。より具体的な焼成条件としては、大気中、５００℃、１〜２時間を挙げることができる。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、吸着剤や触媒等として使用することができる。特に高温雰囲気下で使用される吸着剤又は触媒、更には高温高湿雰囲気下で使用される吸着剤又は触媒として使用することができる。
高温雰囲気下で使用される吸着剤としては、水吸着剤、炭化水素吸着剤、窒素酸化物吸着剤などを例示することができる。また、高温高湿雰囲気下で使用される触媒としては、自動車排ガス用酸化触媒、窒素酸化物直接分解触媒、窒素酸化物還元除去触媒などを例示することができる。
本発明により、従来のＬＥＶ型ゼオライトよりも、７００℃以上の高温高湿雰囲気下に曝露されてもゼオライトの結晶性が低下しにくいＬＥＶ型ゼオライトを提供することができる。
さらに、本発明の製造方法により、シラノール量が少ないＬＥＶ型ゼオライトを直接合成することができる。本発明の製造方法により得られるＬＥＶ型ゼオライトは、ＬＥＶ型ゼオライトが形成した後に、シラノール量を低減する追加の処理を施すことなく耐熱水性に優れたＬＥＶ型ゼオライトとなる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（ＬＥＶ構造の同定、及び、結晶化度の測定）
一般的なＸ線回折装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料の粉末Ｘ線回折測定をした。線源にはＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）を用い、測定モードはステップスキャン、スキャン条件は毎秒０．０４°、計測時間は３秒、および測定範囲は２θとして４°から４４°の範囲で測定した。
一般的なＸ線回折装置（商品名：ＭＸＰ−３、マックサイエンス社製）を使用し、試料の粉末Ｘ線回折測定をした。線源にはＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）を用い、測定モードはステップスキャン、スキャン条件は毎秒０．０４°、計測時間は３秒、および測定範囲は２θとして４°から４４°の範囲で測定した。
得られた粉末Ｘ線回折パターンと、表１又は表２の粉末Ｘ線回折パターンとを比較することで、試料を同定した。
結晶化度は、ＳＤＡを含むＬＥＶ型ゼオライトについては格子面間隔ｄ＝４．０４±０．０７のピーク高さから、実質的にＳＤＡを含まないＬＥＶ型ゼオライトについては格子面間隔３．９９±０．０７のピーク高さから求めた。
（シラノール基の含有量の測定方法）
１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲにより、ＬＥＶ型ゼオライトのシラノール基の含有量を測定した。
１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲにより、ＬＥＶ型ゼオライトのシラノール基の含有量を測定した。
測定に先立ち、試料を真空排気下にて４００℃で５時間保持し脱水することで前処理とした。前処理後、室温まで冷却した試料を窒素雰囲気下で採取し秤量した。測定装置は一般的なＮＭＲ測定装置（装置名：ＶＸＲ−３００Ｓ、Ｖａｒｉａｎ製）を使用した。測定条件は以下のとおりとした。
共鳴周波数 ：３００．０ＭＨｚ
パルス幅 ：π／２
測定待ち時間 ：１０秒
積算回数 ：３２回
回転周波数 ：４ｋＨｚ
シフト基準 ：ＴＭＳ
パルス幅 ：π／２
測定待ち時間 ：１０秒
積算回数 ：３２回
回転周波数 ：４ｋＨｚ
シフト基準 ：ＴＭＳ
得られた１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルから２．０±０．５ｐｐｍのピークをシラノール基に帰属されるピークとした。当該ピークを波形分離し、その面積強度を求めた。得られた面積強度から検量線法により試料中のシラノール量を求めた。
（平均粒子径の測定方法）
一般的な走査型電子顕微鏡（商品名：ＪＳＭ−６３９０ＬＶ型、日本電子社製）を用い、試料を走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」とする）観察した。ＳＥＭ観察の倍率は１０，０００倍とした。ＳＥＭ観察により得られた試料のＳＥＭ像から、１００個の一次粒子を無作為に選択し、その水平フェレ径を測定した。得られた測定値の平均値を求め、試料の平均粒子径とした。
一般的な走査型電子顕微鏡（商品名：ＪＳＭ−６３９０ＬＶ型、日本電子社製）を用い、試料を走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」とする）観察した。ＳＥＭ観察の倍率は１０，０００倍とした。ＳＥＭ観察により得られた試料のＳＥＭ像から、１００個の一次粒子を無作為に選択し、その水平フェレ径を測定した。得られた測定値の平均値を求め、試料の平均粒子径とした。
（組成分析）
組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により行った。すなわち、試料をフッ酸と硝酸の混合水溶液に溶解させ、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置（商品名：ＯＰＴＩＭＡ３０００ＤＶ、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ製）を用いて、得られた測定溶液を測定して試料の組成を分析した。
組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により行った。すなわち、試料をフッ酸と硝酸の混合水溶液に溶解させ、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置（商品名：ＯＰＴＩＭＡ３０００ＤＶ、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ製）を用いて、得られた測定溶液を測定して試料の組成を分析した。
（ＳｉＯＨ／Ｓｉ比）
ＩＣＰ法により測定されたＬＥＶ型ゼオライトのケイ素含有量（ｍｏｌ／ｇ）に対する、１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲにより測定されたＬＥＶ型ゼオライトのシラノール基の含有量（ｍｏｌ／ｇ）を求め、これをＳｉＯＨ／Ｓｉ比とした。
ＩＣＰ法により測定されたＬＥＶ型ゼオライトのケイ素含有量（ｍｏｌ／ｇ）に対する、１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲにより測定されたＬＥＶ型ゼオライトのシラノール基の含有量（ｍｏｌ／ｇ）を求め、これをＳｉＯＨ／Ｓｉ比とした。
（水熱耐久処理）
試料をプレス成形し、凝集径１２メッシュ〜２０メッシュの凝集粒子とした。凝集粒子状の試料３ｍＬを常圧固定床流通式反応管に充填し、これに１０体積％のＨ２Ｏを含む空気を３００ｍＬ／分で流通させて水熱耐久処理を行った。水熱耐久処理は９００℃で２時間行った。
試料をプレス成形し、凝集径１２メッシュ〜２０メッシュの凝集粒子とした。凝集粒子状の試料３ｍＬを常圧固定床流通式反応管に充填し、これに１０体積％のＨ２Ｏを含む空気を３００ｍＬ／分で流通させて水熱耐久処理を行った。水熱耐久処理は９００℃で２時間行った。
実施例１
沈降法シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＶＮ−３）１１．３ｇに純水１１７．３ｇ、アルミン酸ナトリウム（試薬特級）２．９７ｇ及び１−アダマンタンアミン（試薬特級）８．５ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
沈降法シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＶＮ−３）１１．３ｇに純水１１７．３ｇ、アルミン酸ナトリウム（試薬特級）２．９７ｇ及び１−アダマンタンアミン（試薬特級）８．５ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝３０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１２０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３６０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１２０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３６０
得られた反応混合物をステンレス製オートクレーブに密閉し、当該オートクレーブを回転させながら、１８０℃で２４０時間加熱して生成物を得た。
生成物を濾過、洗浄し、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。得られた生成物の粉末Ｘ線回折パターンは表２と同等な粉末Ｘ線回折パターンを示した。これにより、当該生成物はＬＥＶ型ゼオライト以外の相を含まない、単一相のＮｕ−３であることが確認できた。また、本実施例のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比は２４及び平均粒子径は２．９μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを空気中、６００℃で２時間焼成したのち、これを２０％塩化アンモニウム水溶液と混合した。混合後のＬＥＶ型ゼオライトはろ過、洗浄した後、大気中１１０℃で一晩乾燥した。これにより、ＮＨ４型のＬＥＶ型ゼオライトとした。
得られたＬＥＶ型ゼオライトのシラノール量を測定した。
また、ＮＨ４型のＬＥＶ型ゼオライトに水熱耐久処理を施した。水熱耐久処理前のＬＥＶ型ゼオライトの結晶化度に対する、水熱耐久処理後のＬＥＶ型ゼオライトの結晶化度を求め、これを結晶化残存率とした。結果を表３に示す。
実施例２
沈降法シリカ９．７５ｇに純水１００．７ｇ、アルミン酸ナトリウム２．１０ｇ、４８％水酸化ナトリウム０．２２ｇ及び１−アダマンタンアミン７．３ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
沈降法シリカ９．７５ｇに純水１００．７ｇ、アルミン酸ナトリウム２．１０ｇ、４８％水酸化ナトリウム０．２２ｇ及び１−アダマンタンアミン７．３ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝３６
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１１７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３５０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１１７
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３５０
得られた反応混合物をステンレス製オートクレーブに密閉し、当該オートクレーブを回転させながら、１８０℃で２４０時間加熱して生成物を得た。
生成物を濾過、洗浄し、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。得られた生成物の粉末Ｘ線回折パターンは表２と同等な粉末Ｘ線回折パターンを示した。これにより、当該生成物はＬＥＶ型ゼオライト以外の相を含まない、単一相のＮｕ−３であることが確認できた。また、生成物のシリカアルミナモル比は３１及び平均粒子径は４．３μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを実施例１と同様にシラノール含有量、及び結晶化残存率を測定した。結果を表３に示す。
実施例３
沈降法シリカ９．５７ｇに純水１００．０ｇ、アルミン酸ナトリウム１．８９ｇ、４８％水酸化ナトリウム０．３１ｇ、及び１−アダマンタンアミン７．２ｇを加え、これを撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
沈降法シリカ９．５７ｇに純水１００．０ｇ、アルミン酸ナトリウム１．８９ｇ、４８％水酸化ナトリウム０．３１ｇ、及び１−アダマンタンアミン７．２ｇを加え、これを撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝４０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１１５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３４６
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１１５
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．３４６
当該反応混合物に、実施例１で得たＬＥＶ型ゼオライト１．０１ｇを添加した後、得られた反応混合物をステンレス製オートクレーブに密閉し、当該オートクレーブを回転させながら、１８０℃で２４０時間加熱して生成物を得た。
生成物を濾過、洗浄し、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。得られた生成物の粉末Ｘ線回折パターンは表２と同等な粉末Ｘ線回折パターンを示した。これにより、当該生成物はＬＥＶ型ゼオライト以外の相を含まない、単一相のＮｕ−３であることが確認できた。また、生成物のシリカアルミナモル比は３３及び平均粒子径は７．０μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを実施例１と同様にシラノール含有量、及び結晶化残存率を測定した。結果を表３に示す。
実施例４
沈降法シリカ９．５８ｇに純水１００．３ｇ、アルミン酸ナトリウム１．８９ｇ、１−アダマンタンアミン７．２ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
沈降法シリカ９．５８ｇに純水１００．３ｇ、アルミン酸ナトリウム１．８９ｇ、１−アダマンタンアミン７．２ｇを加え撹拌して反応混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝４０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．０９０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．２７１
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．０９０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝４０
Ｎａ／１−アダマンタンアミン ＝０．２７１
当該反応混合物に、チャバザイト型ゼオライト（ＣＨＡ型ゼオライト）１．０１ｇを添加した後、得られた反応混合物をステンレス製オートクレーブに密閉し、当該オートクレーブを回転させながら、１８０℃で２４０時間加熱して生成物を得た。
チャバザイト型ゼオライトはシリカアルミナモル比が３０のものを使用した。
生成物を濾過、洗浄し、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。得られた生成物の粉末Ｘ線回折パターンは表２と同等な粉末Ｘ線回折パターンを示した。これにより、当該生成物はＬＥＶ型ゼオライト以外の相を含まない、単一相のＮｕ−３であることが確認できた。また、生成物のシリカアルミナモル比は３４及び平均粒子径は０．６７μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを実施例１と同様にシラノール含有量、及び結晶化残存率を測定した。結果を表３に示す。
比較例１
ジメチルジエチルアンモニウムをＳＤＡとして使用したＬＥＶ型ゼオライトを合成した。すなわち、アルミン酸ナトリウム（１９．７重量％Ｎａ２Ｏ，１９．１％Ａｌ２Ｏ３）２．６ｇをジメチルジエチルアンモニウムハイドロオキサイド２０％溶液９６．６ｇに溶解した。４８％水酸化ナトリウム溶液０．６８ｇ、水０．２ｇ及び最後に沈降法シリカ１９．９ｇを加えた。反応混合物は次の組成を有していた。
ジメチルジエチルアンモニウムをＳＤＡとして使用したＬＥＶ型ゼオライトを合成した。すなわち、アルミン酸ナトリウム（１９．７重量％Ｎａ２Ｏ，１９．１％Ａｌ２Ｏ３）２．６ｇをジメチルジエチルアンモニウムハイドロオキサイド２０％溶液９６．６ｇに溶解した。４８％水酸化ナトリウム溶液０．６８ｇ、水０．２ｇ及び最後に沈降法シリカ１９．９ｇを加えた。反応混合物は次の組成を有していた。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝６０
（Ｎａ２Ｏ＋ＤＭＤＥＡ２Ｏ）／ＳｉＯ２ ＝ ０．３２
Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋ＤＭＤＥＡ２Ｏ） ＝ ０．１４
（Ｎａ２Ｏ＋ＤＭＤＥＡ２Ｏ）／ＳｉＯ２ ＝ ０．３２
Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋ＤＭＤＥＡ２Ｏ） ＝ ０．１４
この混合物を１３０℃で２３日間加熱した。生成物の試料を遠心分離により洗浄し、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。生成物は表１及び表２のいずれのＸＲＤパターンではなく、米国特許４，４９５，３０３号の表１に示されたＬＥＶ型ゼオライトと同様なＸＲＤパターンを示した。生成物のシリカアルミナモル比は２７及び平均粒子径は０．３１μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを実施例１と同様にシラノール含有量、及び結晶化残存率を測定した。結果を表３に示す。
比較例２
アルミン酸ナトリウム０．４５ｇ及び４８％水酸化ナトリウム１．１０ｇを、純水６．５２ｇに加え混合した。これに沈降法シリカ２．８６ｇを添加して混合物を得た。当該混合物を９５℃に加熱し、これを攪拌しながらヨウ化Ｎ−メチルキヌクリジニウム３．０７ｇを加えて原料混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
アルミン酸ナトリウム０．４５ｇ及び４８％水酸化ナトリウム１．１０ｇを、純水６．５２ｇに加え混合した。これに沈降法シリカ２．８６ｇを添加して混合物を得た。当該混合物を９５℃に加熱し、これを攪拌しながらヨウ化Ｎ−メチルキヌクリジニウム３．０７ｇを加えて原料混合物を得た。反応混合物の組成はモル比で以下のとおりであった。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ＝５０
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１９２
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝１０
Ｎ−メチルキヌクリジニウム／ＳｉＯ２ ＝０．２８５
Ｎａ／ＳｉＯ２ ＝０．１９２
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ＝１０
Ｎ−メチルキヌクリジニウム／ＳｉＯ２ ＝０．２８５
得られた反応混合物をステンレス製オートクレーブに密閉し、当該オートクレーブを回転させながら、１８０℃で７２時間加熱して生成物を得た。
生成物を濾過、洗浄した後、大気中１１０℃で一晩乾燥させた。生成物は表１及び表２のいずれのＸＲＤパターンではなく、米国特許４，３７２，９３０号の表２に示されたＬＥＶ型ゼオライトと同様なＸＲＤパターンを示した。生成物のシリカアルミナモル比は３０及び平均粒子径は０．１６μｍであった。
得られたＬＥＶ型ゼオライトを実施例１と同様にシラノール含有量、及び結晶化残存率を測定した。結果を表３に示す。
表３より、本実施例のＬＥＶ型ゼオライトはシラノール基の含有量が比較例に対して少なく、水熱耐久処理後の結晶化度残存率が非常に高いことがわかる。実施例１と実施例２との比較からも分かる通り、一般にシラノール基の含有量はシリカアルミナモル比の増大に伴い増加する。そのため比較例１の試料のシリカアルミナモル比が３０を超えるものであった場合、そのシラノール基の含有量は比較例１を更に上回ることが予想できる。比較例２は試料のシリカアルミナモル比が３０であるが、ＳｉＯＨ／Ｓｉ比が実施例の試料よりも多いため結晶化度残存率が低い。これよりシリカアルミナモル比及びＳｉＯＨ／Ｓｉ比を兼ね備えることで、高い耐熱水性を有するＬＥＶ型ゼオライトとなることが確認できた。
本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、吸着剤や触媒として、特に高温下で使用される吸着剤や触媒として使用することができる。排気ガス処理システムに組み込まれる触媒として使用できる。特に本発明のＬＥＶ型ゼオライトは、還元剤の存在下で自動車、特にディーゼル車の排ガス中の窒素酸化物を還元除去する、ＳＣＲ触媒、更にはＤＰＦと一体化されたＳＣＲ触媒として使用できる。
Claims (11)
- アルミナに対するシリカのモル比が２０以上であり、なおかつ、ケイ素に対するシラノール基のモル比が１．５×１０−２以下であることを特徴とするＬＥＶ型ゼオライト。
- シラノール量が１．５×１０２０個／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
- ＬＥＶ型ゼオライトが、Ｎｕ−３、ＺＫ−２０、ＬＺ−１３２、ＬＺ−１３３、ＺＳＭ−４５、ＲＵＢ−５０及びＳＳＺ−１７の群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
- 平均粒子径が０．４μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライト。
- シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び構造指向剤を含む原料組成物を結晶化する結晶化工程を含むＬＥＶ型ゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物が、構造指向剤に対するアルカリ金属のモル比が０．３３以上であり、なおかつ、アルミナに対するシリカのモル比が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
- 前記構造指向剤が１級アミン、２級アミン及び３級アミンの群から選ばれる少なくともいずれかであることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
- 前記構造指向剤が１−アダマンタンアミン又はその塩であることを特徴とする請求項５又は６に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
- 前記原料組成物が以下のモル組成、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比 ２５以上、６０未満
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比 ５以上、５０未満
Ｍ／ＳＤＡ比 ０．３３以上、２．０以下
（Ｍはアルカリ金属、ＳＤＡは構造指向剤である）
を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。 - 前記原料組成物がＬＥＶ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライト及びＦＡＵ型ゼオライトの群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライトの製造方法。
- 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む吸着剤。
- 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＬＥＶ型ゼオライトを含む触媒。
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