JP6591740B2 - 完全Si分子篩、および、その合成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、完全(full)Si分子篩、および、その合成に関する。
完全Si分子篩(例えば、S−1、S−2、およびベータ分子篩)は、フレームワークに、交換可能なカチオンを有していない。それら分子篩の、水分子に対する吸着容量は、有機分子に対する吸着容量よりもかなり小さい。したがって、該分子篩は高度に疎水性である。完全Siレキュラーシーブは、分離膜材料および触媒材料として用いることができる。また、他の触媒材料を生成するためのマトリックスとして用いることもできる。例えば、MFI構造を有する完全Si分子篩(S−1あるいはシリカライト−1として知られる)は、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタム生成における触媒として用いられてきた。完全Si分子篩S−1およびベータ分子篩へのヘテロ原子の組み込み(例えば、TS−1分子篩およびSn−ベータ分子篩の合成)の研究は、非常に関心を持たれている。
先行技術文献2:中国特許1057976C号
先行技術文献3:米国特許公開4061724A号
先行技術文献4:米国特許公開4073865号。
従来技術における完全Si分子篩の上記課題を目的として、本発明は、新規な完全Si分子篩、および、その合成方法を提供する。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージング(寝かし)する。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比は(0.04〜0.5):1:(0.01〜0.1):(3〜100)である;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO2換算)と、上記固体シリコン原料(SiO2換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、上記有機シリコン原料および上記固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、有機シリコン原料を加水分解するため、および該加水分解により形成するアルコールの生成物中の含有量を低減するために、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間行う;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比は(0.08〜0.6):1:(0.01〜0.1):(3〜100)である;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO2換算)と、上記固体シリコン原料(SiO2換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、上記有機シリコン原料および上記固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない;
上記テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム塩および有機アミンの混合物であり、該有機第四級アンモニウム塩と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.55):1であり、該有機アミンと上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば、2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比はである;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO2換算)と、上記固体シリコン原料(SiO2換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、有機シリコン原料および固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない;
ここで、上記テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン、および長鎖アルキルアンモニウム化合物の混合物であっても構わない。上記有機アミンと上記全シリコン原料とのモル比は(0.0〜0.40):1であり、上記有機第四級アンモニウム化合物と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、上記長鎖アルキルアンモニウム化合物と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である;
好ましくは、テンプレート剤において、有機塩基(有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンから選択される)と上記全シリコン原料とのモル比は0.04:1以上である。
Q3は完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表される。
Q3は完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表される。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、水、および無機アミン原料を混合し、加水分解しアルコールを除去する;
(2)工程(1)で得られた生成物を、15〜50℃でエージングする;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物および固体シリコン原料を均一に混合し、密閉反応器中で結晶化し、完全Si分子篩を回収する。
上記有機シリコン原料は、Si(OR1)4との一般式を有する有機シリケートであり、R1は直鎖状または分岐鎖状のC1−C6アルキルである;
上記固体シリコン原料は、高純度シリカの粒子または粉末である。乾燥状態の重量として、上記固体シリコン原料は99.99重量%を超えるSiO2含有率を有し、Fe、Al、およびNa原子の全含有率は10ppm未満である;
上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水である。
水と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比が(3〜100):1であり;
無機アミン原料(NH4 +換算)と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比が(0.01〜0.1):1であり;
エージング後の生成物(SiO2換算)と全シリコン原料(SiO2換算)の重量比が1:(0.1〜10)である。
有機第四級アンモニウム塩基;
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンとの混合物;
有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩との混合物;または
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンと有機第四級アンモニウム塩との混合物である。
完全Si分子篩はS−2分子篩であり、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、および随意的に有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つである;または、
完全Si分子篩はβ分子篩であり、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および随意的に有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つである。
結晶化温度は100℃〜200℃、または100℃〜150℃、または120℃〜200℃、または150℃〜200℃であり、
結晶化時間は0.1日〜10日、または0.5日〜10日、または0.5日〜8日、または0.5日〜6日、または1日〜6日である。
工程(4)において、完全Si分子篩と有機塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)、または1:(0.02〜0.2)であり、完全Si分子篩と水とのモル比は1:(2〜50)、1:(2〜30)、1:(2〜20)、または1:(5〜10)である。
有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記脂肪族アミンはR3(NH2)nの一般式を有することができ、R3はC1−C4アルキルまたはC1−C4アルキレンであり、nは1または2である。上記脂肪族アミンは、例えばエチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つである;
上記アルコールアミンは(HOR4)mNH(3−m)の一般式を有することができ、R4はC1−C4アルキルであり、mは1、2、または3である。上記アルコールアミンは、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つである;
上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、R5NH3XまたはR5N(R6)3Xの一般式を有することができ、R5はC12−C18アルキルであり、R6はC1−C6(例えばC1−C4)アルキルである。R5N(R6)3X中の三つのR6は同じまたは異なっていてもよい。Xは一価のアニオン(例えば、OH−、Cl−、Br−)である。上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、塩化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、臭化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、水酸化長鎖アルキルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMAB)、塩化セチルトリメチルアンモニウム、水酸化セチルトリメチルアンモニウム(MSDS)である;
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、臭化ミリスチルトリメチルアンモニウム(TTAB)、塩化ミリスチルトリメチルアンモニウム、水酸化ミリスチルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。
図1は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のXRDスペクトルである。
本発明によれば、
比が、全シリコン原料、有機シリコン原料、固体シリコン原料(無機シリコン原料とも呼ばれる)、およびエージング後の生成物を含むとき、特に記載のない限り、該比はSiO2換算で計算され;
比が、無機アミン原料、無機アンモニウム塩、およびアンモニア水を含むとき、特に記載のない限り、該比はNH4 +換算で計算され;
比が水を含むとき、特に記載のない限り、該比はH2Oで計算される。
完全Si分子篩の合成方法において、用いる材料は、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水を含む。全シリコン原料は有機シリコン原料と無機シリコン原料の合計を表す。無機シリコン原料は、固体シリコン原料とも呼ばれる。
テンプレート剤は、有機塩基であっても良く、または、有機塩基および有機第四級アンモニウム塩であっても構わない。例えば、テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム塩基であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンの混合物であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基および有機第四級アンモニウム塩の混合物であっても良く、または、有機アミンおよび有機第四級アンモニウム塩の混合物であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であっても構わない。
本発明によれば、全シリコン原料は有機シリコン原料と無機シリコン原料(固体シリコン原料とも呼ばれる)の組み合わせである。
本発明によれば、無機アミン原料は無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない。上記無機アンモニウム塩は、塩化アンモニウム、窒化アンモニウム、および硫化アンモニウムのうち少なくとも一つであっても構わない。上記無機アミン原料は、好ましくはアンモニア水である。
本発明は完全Si分子篩を提供し、該完全Si分子篩はQ4/Q3が(10〜90):1である。
一実施形態では、本発明における完全Si分子篩の合成方法は、以下の工程を含む。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と、固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
(4)随意的に、上記分子篩を再結晶する。
本発明によれば、Q4/Q3は29Si MAS NMRによって測定した。
29Si MAS NMR結果は、固体二重共鳴検出器およびΦ6mmのZrO2回転子を有するVarian INOVA 300型核磁気共鳴分光器を用いて得られた。
マジック角回転速度:3kHz
サンプリング時間:0.02s
パルス幅:1.5μs
サイクル・ディレイ時間:3s
スキャン数:3000。
臭化テトラプロピルアンモニウム(Guang Dong Dayou Chemical plant、濃度20.05重量%)。
その他の原料は、商業的に入手可能であり、分析的純度である。
(1)500mLのベイカーに、水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液12.47g(濃度25.05重量%)、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水33.85gを順次加えた。加熱および攪拌機能を持つマグネチック攪拌棒をベイカー内に置いた。混合物を80℃で4時間攪拌した。必要に応じて、混合物に水を追加した。有機塩基の、Si含有加水分解溶液が得られ、一価のアルコールの含有率は10ppm未満であった。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12g(乾燥時)を加えた。得られた混合物を1時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Si S−1分子篩結晶化物を製造した。S−1分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1試料S−1−Y1Aを製造した。
(4)S−1−Y1A試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は22gであった。得られた混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1−Y1AP試料を得た。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤はTPAOH(水酸化テトラプロピルアンモニウム)およびエチルアミンであり、TPAOH:エチルアミンのモル比は0.1:0.15であった。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si S−2分子篩を製造するために変更した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si β分子篩を製造するために変更した。
中国特許公開1338427A号に開示された方法に基づいた、完全Si分子篩S−1の製造。
比較例1におけるオルトケイ酸テトラエチル(SiO2換算)を代替して、同じ重量のカーボンホワイト(SiO2換算)を用いたことを除けば、比較例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
アンモニア水を添加しないことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
エージングを行わなかったことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
(1)500mLのベイカーに、臭化テトラプロピルアンモニウム(TPABr)水溶液17.9g(濃度20.05重量%)、エチレンジアミン1.62g、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水13.5gを順次加えた。加熱および攪拌機能を持つマグネチック攪拌棒をベイカー内に置いた。混合物を80℃で4時間攪拌した。必要に応じて、混合物に水を追加した。有機塩基の、Si含有加水分解溶液が得られ、一価のアルコールの含有率は10ppm未満であった。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12g(乾燥時)を加えた。混合物を2時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Si S−1分子篩結晶化物を製造した。S−1分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1試料S−1−Y1Bを製造した。
(4)S−1−Y1B試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は25.2gであった。得られた混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1−Y1BP試料を得た。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は塩化テトラプロピルアンモニウム(TPACl)およびエチルアミンであり、TPACl:エチルアミンのモル比は0.1:0.15であった。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si S−2分子篩を製造するために変更した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si β分子篩を製造するために変更した。
アンモニア水を添加しないこと、およびエージングを行わなかったことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
エージングを行わなかったことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
(1)500mLのベイカーに、水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液12.1g(濃度25.05重量%)、固体臭化テトラプロピルアンモニウム0.8g、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、エチレンジアミン2g、臭化セチルトリメチルアンモニウム13.14g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水120gを順次加えた。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12gを加えた。得られた混合物を1時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩結晶化物を製造した。完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、MFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩試料S−Y1を製造した。
(4)S−Y1試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は22gであった。混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−Y1P試料を得た。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
オルトケイ酸テトラエチル62.4g、水酸化テトラプロピルアンモニウム溶液12.2g(濃度25.05%)、固体臭化テトラプロピルアンモニウム0.84g、エチレンジアミン2g、および臭化セチルトリメチルアンモニウム13.14gを混合した。混合物に、脱イオン水144gを加えた。混合物を均一に混合し、加水分解およびアルコール除去を60℃〜80℃で5〜9時間行い、オルトケイ酸テトラエチルを含む加水分解溶液を生成した。激しく攪拌しながら、上記加水分解溶液を75℃で7時間攪拌し続け、コロイドを生成した。上記コロイドを密閉ステンレス鋼反応器に移し、170℃の一定温度で2日間結晶化し、粗製分子篩を製造した。
比較例9におけるオルトケイ酸テトラエチル(SiO2換算)を代替して、同じ重量のカーボンホワイト(SiO2換算)を用いたことを除けば、比較例9と同様に完全Si分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
アンモニア水を添加しないことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
エージングを行わなかったことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
上記実施例および比較例で提供された、非再結晶分子篩および再結晶分子篩を評価した。シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位を用いて、上記分子篩の触媒性能を評価した。上記分子篩は錠剤化および粉砕された。20〜60メッシュの粒子を触媒として用いた。
リアクターは標準圧連続流動固定床であった。リアクターの内部直径は5mmであった。触媒(完全Si分子篩)の搭載は0.5gである。触媒の粒子サイズは20〜60メッシュである。
Claims (43)
- Q4/Q3が(10〜90):1の完全Si分子篩であって、
Q4は該完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−112±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表され、
Q3は該完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表され、
上記完全Si分子篩は、S−1分子篩(MFI)、S−2分子篩(MEL)、またはβ分子篩(BEA)であり、
上記完全Si分子篩の結晶粒は、中空構造を有しており、
上記完全Si分子篩は、孔径が1nm未満のミクロ細孔構造と、孔径が2〜8nmのメソ細孔構造とを有し、
中空構造は、中空の粒の空洞部分の半径は5〜300nmであって、
25℃、P/P0=0.10、および吸着時間1時間の条件で分子篩試料について測定したベンゼンの吸着容量は少なくとも70mg/gであり、
低温での分子篩による窒素吸着の吸着等温線と脱着等温線との間にヒステリシスループがある、完全Si分子篩。 - Q4/Q3が(10〜70):1である、請求項1記載の完全Si分子篩。
- Q4/Q3が(16〜36):1である、請求項1記載の完全Si分子篩。
- 結晶粒のサイズが200nm〜2μmの完全Si分子篩であって、
分子篩粒子が単結晶粒、または複数の結晶粒から形成される凝集体である、請求項1記載の完全Si分子篩。 - 孔径が2〜8nmの細孔の体積は0.3〜0.8mL/gであり、孔径が1nm未満の細孔の体積は0.12〜0.19mL/gである、請求項1記載の完全Si分子篩。
- (孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積)/(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積+孔径が1nm未満のミクロ細孔の体積)は0.6より大きい、および0.8より小さい、請求項1記載の完全Si分子篩。
- (孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積)/(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積+孔径が1nm未満のミクロ細孔の体積)は0.7より大きい、および0.75より小さい、請求項1記載の完全Si分子篩。
- 以下の工程を含む、請求項1記載の完全Si分子篩の合成方法:
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、水、および無機アミン原料を混合し、加水分解しアルコールを除去する;
(2)工程(1)で得られた生成物を、15〜50℃でエージングする;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物および固体シリコン原料を均一に混合し、密閉反応器中で結晶化し、完全Si分子篩を回収する、
テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基、有機アミン、有機第四級アンモニウム塩、および長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つであり、
上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は0:1または(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.55):1であり、上記長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は0:1または(0.04〜0.45):1であって、
上記有機シリコン原料は、Si(OR1)4との一般式を有する有機シリケートであり、R1は直鎖状または分岐鎖状のC1−C6アルキルであって、
上記固体シリコン原料は、高純度シリカの粒子または粉末であり、乾燥状態の重量として、上記固体シリコン原料は99.99重量%以上のSiO2含有率を有し、Fe、Al、およびNa原子の全含有率は10ppm未満であって、
上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であり、
工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃、結晶化圧力は自生圧力、結晶化時間は2時間〜20日間である、方法。 - 上記テンプレート剤と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比が(0.04〜0.60):1であり、
水と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比が(3〜100):1であり、
上記無機アミン原料(NH4 +換算)と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比が(0.01〜0.1):1であり、
エージング後の生成物(SiO2換算)と全シリコン原料(SiO2換算)の重量比が1:(0.1〜10)である、請求項8記載の方法。 - 工程(2)のエージングを、15〜50℃で1〜60時間、生成物を静置することによって保持することによって行う、請求項8記載の方法。
- 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンである、請求項8記載の方法。
- 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンおよび有機第四級アンモニウム塩である、請求項8記載の方法。
- 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンおよび/または有機第四級アンモニウム塩を含んでおり、
上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は、
有機第四級アンモニウム塩基、
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンとの混合物、
有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩との混合物、または
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンと有機第四級アンモニウム塩との混合物である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、
該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.55):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、
該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.35):1である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1である、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.20):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1である、請求項8記載の方法。 - 完全Si分子篩がS−1分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウムのうち少なくとも一つである;または、
完全Si分子篩がS−2分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウムのうち少なくとも一つである;または、
完全Si分子篩がβ分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つである、請求項8記載の方法。 - 完全Si分子篩がS−1分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である;または、
完全Si分子篩がS−2分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である;または、
完全Si分子篩がβ分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である、請求項8記載の方法。 - 以下の工程(4)をさらに含む、請求項8記載の方法:
工程(3)で得られた完全Si分子篩を、有機塩基溶液中で結晶化し、完全Si分子篩を回収し、
結晶化温度は100℃〜200℃であり、
結晶化時間は0.1日〜10日であり、
工程(4)において、完全Si分子篩と有機塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)であり、完全Si分子篩と水とのモル比は1:(2〜50)である。 - 固体シリコン原料は、50〜400m2/gの比表面積を有するカーボンホワイトである、請求項8記載の方法。
- テンプレート剤と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(0.05〜0.36):1である、請求項8記載の方法。
- テンプレート剤と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(0.10〜0.55):1である、請求項8記載の方法。
- テンプレート剤と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(0.08〜0.60):1である、請求項8記載の方法。
- テンプレート剤と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(0.10〜0.5):1である、請求項8記載の方法。
- 無機アミン原料(NH4 +換算)と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(0.01〜0.1):1である、請求項8記載の方法。
- 水と全シリコン原料(SiO2換算)とのモル比は(3〜100):1である、請求項8記載の方法。
- エージング後の生成物(SiO2換算)と固体シリコン原料(SiO2換算)の重量比は1:(1〜9)である、請求項8記載の方法。
- 有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであり、
有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであり、
上記脂肪族アミンはR3(NH2)nの一般式を有し、R3はC1−C4アルキルまたはC1−C4アルキレンであり、nは1または2であり、
上記アルコールアミンは(HOR4)mNH(3−m)の一般式を有し、R4はC1−C4アルキルであり、mは1、2、または3であり、
上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであり、
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、R5NH3XまたはR5N(R6)3Xの一般式を有し、R5はC12−C18アルキルであり、R6はC1−C6アルキルであり、R5N(R6)3X中の三つのR6は同じまたは異なっており、Xは一価のアニオンOH−、Cl−、Br−のうち少なくとも一つである、請求項8記載の方法。 - 有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであり、
有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであり、
上記脂肪族アミンはエチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
上記アルコールアミンはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つであり、
上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであり、
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMAB)、塩化セチルトリメチルアンモニウム、水酸化セチルトリメチルアンモニウム(MSDS)、臭化ミリスチルトリメチルアンモニウム(TTAB)、塩化ミリスチルトリメチルアンモニウム、水酸化ミリスチルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである、請求項8記載の方法。 - 工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の時間は少なくとも10分間である、請求項8記載の方法。
- 工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の温度は0℃〜150℃である、請求項8記載の方法。
- 工程(1)で得られた混合物において、有機シリコン原料の加水分解により生成したアルコールの重量含有率は10ppm以下である、請求項8記載の方法。
- 工程(2)において、エージング時間は1時間〜60時間である、請求項8記載の方法。
- 工程(2)において、エージング温度は室温〜50℃である、請求項8記載の方法。
- 工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃である、請求項8記載の方法。
- 工程(3)において、結晶化時間は2時間〜20日間である、請求項8記載の方法。
- 工程(3)において、結晶化圧力は自生圧力である、請求項8記載の方法。
- 工程(3)において、結晶化は以下の条件で行われる:
結晶化は、100℃〜130℃で0.5日間〜1.5日間行われ、その後160℃〜180℃で1日間〜3日間行われ、結晶化圧力は自生圧力である、請求項8記載の方法。 - 有機シリケートはオルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸ジメチルジエチルのうち少なくとも一つである、請求項8記載の方法。
- シクロヘキサノンオキシムと、請求項1〜7のいずれか1項に記載の完全Si分子篩とを接触させる工程を含む、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタムの製造方法。
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