JP6759833B2 - Aei型ゼオライトの製造方法 - Google Patents
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Description
÷原料組成物中に含まれる種晶以外のアルミノシリケート重量×100
Na/SiO2比 =0.01以上1以下
M/SiO2比 =0以上0.5以下
SDA/SiO2比 =0.1以上0.5以下
OH/SiO2比 =0.1以上0.5以下
H2O/SiO2比 =3以上20以下
Q/SiO2比 =0.0001以上0.1以下
SiO2/Al2O3比 =20以上50以下
Na/SiO2比 =0.1以上0.3未満
M/SiO2比 =0以上0.3未満
SDA/SiO2比 =0.1以上0.3以下
OH/SiO2比 =0.1以上0.45以下
H2O/SiO2比 =3以上20未満
Q/SiO2比 =0.001以上0.05以下
原料組成物がフッ素を含有する場合、製造装置に対腐食性の材質を用いる必要がある。そのため、原料組成物はフッ素を含まないこと、すなわち、フッ素含有量が0重量ppmであることが好ましい。しかしながら、通常の組成分析等による測定誤差を考慮すると、原料組成物のフッ素含有量は検出限界以下であり、100重量ppm以下、更には10重量ppm以下であることが挙げられる。原料組成物がフッ素やフッ素化合物を含有しないことで、汎用的な設備を用いたAEI型ゼオライトの製造ができる。また、原料組成物はリンを含まないことが好ましく、リン含有量は検出限界以下であること、更には100重量ppm以下、また更には10重量ppm以下であることが好ましい。
原料組成物中のフッ素含有量及びリン含有量は、ICPなど一般的な測定方法によりにより測定することができる。
/(原料組成物中のAl2O3及びSiO2の合計重量)×100
ここで、AEI型ゼオライトのAl2O3及びSiO2との合計重量は、AEI型ゼオライト中のAl含有量を測定し、これをAl2O3換算して求まる重量、及び、AEI型ゼオライト中のSi含有量を測定し、SiO2換算して求まる重量の合計重量である。また、原料組成物中のAl2O3及びSiO2の合計重量も同様な方法で求めればよい。
されるものではない。なお、「比」は特に断らない限り、「モル比」である。
一般的なX線回折装置(装置名:MXP−3、マックサイエンス社製)を使用し、試料のXRD測定をした。線源にはCuKα線(λ=1.5405Å)を用い、測定範囲は2θとして3°から43°の範囲で測定した。
フッ酸と硝酸の混合水溶液に試料を溶解して試料溶液を調製した。一般的なICP装置(装置名:OPTIMA5300DV、PerkinElmer社製)を使用して、当該試料溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES)で測定した。得られたSi、Alの測定値から、試料のSiO2/Al2O3比を求めた。
以下の式より、AEI型ゼオライトの収率を求めた。
/(原料組成物中のAl2O3及びSiO2の合計重量)×100
Al2O3及びSiO2との合計重量は、Al含有量を測定し、これをAl2O3換算して求めた重量、及び、Si含有量を測定し、SiO2換算して求めた重量の合計重量とした。
組成分析により得られたSiO2/Al2O3比から、以下の式により、SAR変化率を求めた。
SAR変化率(%)
={1−(生成物のSiO2/Al2O3比)
/(原料組成物のSiO2/Al2O3比)}×100
合成したAEI型ゼオライトを600℃×2時間空気中で焼成した後に、1H MAS NMRにより、シラノール量の含有量を測定した。条件は以下の通りとした。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装置(装置名:VXR−300S、Varian製)を使用した。
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
合成したAEI型ゼオライトを600℃×2時間空気中で焼成した後に、マイクロトラック・ベル株式会社製のBELCATIIを用い、アンモニアTPD(Temperature Programmed Desorption)法によって測定した。測定に先立ち、AEI型ゼオライト0.05gを500℃、ヘリウム中で加熱処理して吸着成分を除去した後、100℃で、ヘリウム90%、アンモニア10%の混合気体を流通させることでアンモニアを飽和吸着させた。次にヘリウムガスを流通させて系内に残存するアンモニアを除去した。アンモニアの除去後、以下の条件で処理した際に試料から脱離したアンモニア量を定量し、酸量を求めた。
雰囲気 :ヘリウム流通下(流通速度30mL/分)
昇温速度 :10℃/分
処理温度 :100℃〜700℃
電子顕微鏡(装置名:JSM−6390LV、日立分光社製)を用いて一次粒子の結晶径及び形状を観察した。一次粒子が立方晶形状の結晶である場合は結晶の1辺の長さを測定すること、及び、一次粒子が正方晶形状の結晶である場合は正方形の面の辺の長さを測定することで結晶径を求めた。平均結晶径は、30個以上の一次粒子を無作為に抽出し、個々の結晶径の測定値の平均から求めた。
粉末試料をふるいを通して自然落下させ、容器に充てんさせたときの嵩密度を測定し、ゆるみ嵩密度とした。測定には粉体物性測定装置(装置名:MULTI TESTER MT−1001、セイシン企業製)を用いた。
水熱耐久処理前後のAEI型ゼオライト試料について、結晶構造の同定と同様な方法でXRD測定した。得られたXRDパターンについて、バックグラウンド除去処理及びピークサーチ処理を行った後、2θ=16.9±0.2°及び17.2±0.2°に相当するXRDピークのピーク強度を合計し、AEI型ゼオライト試料の結晶化度とした。以下の式を用いて結晶化維持率を算出した。
結晶化維持率(%)=(水熱耐久処理後の結晶化度)
÷(水熱耐久処理前の結晶化度)×100
純水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、非晶質アルミノシリケート、DMDMPOH水溶液、(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物、及びAEI型ゼオライト(SiO2/Al2O3比=16、平均粒子径3.1μm)を混合し、以下の組成を有する原料組成物を得た。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =10重量%
原料組成物は、密閉容器内に充填し、これを攪拌しながら170℃で48時間結晶化させた。得られた結晶化物を固液分離し、純水で洗浄した後、110℃で乾燥した。XRD測定の結果、当該結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は80%であった。本実施例のAEI型ゼオライトのSiO2/Al2O3比は18であり、SAR変化率は22%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
以下の組成を有する原料組成物としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化物を得た。
Na/SiO2比 =0.15
K/SiO2比 =0.01
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.07
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は76%であった。また、SiO2/Al2O3比は19であり、SAR変化率は24%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりに(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム水酸化物を使用したこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =10重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は76%であった。SiO2/Al2O3比(ICP)が18のSSZ−39であり、SAR変化率は28%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラメチルアンモニウム水酸化物を用いたこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.01
(Na+K)/SiO2比 =0.13
K/Na比 =0.08
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
TMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は71%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラメチルアンモニウム塩化物を使用したこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
TMA/SiO2比 =0.015
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は71%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりに(2−ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウム塩化物を用いたこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HPTMA/SiO2比 =0.05
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は73%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにエチルトリメチルアンモニウム臭化物を使用したこと、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
TMA/SiO2比 =0.05
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は71%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =10重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は71%であった。また、当該AEI型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が25のSSZ−39であり、SAR変化率は31%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.15
K/SiO2比 =0.01
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.07
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH/SiO2比 =0.36
種晶(AEI型ゼオライト) =10重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は79%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラメチルアンモニウム塩化物を使用したこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.16
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.20
K/Na比 =0.25
DMDMPOH/SiO2比 =0.22
TMA/SiO2比 =0.002
H2O/SiO2比 =10
OH/SiO2比 =0.42
種晶(AEI型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は70%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
AEI型ゼオライトの代わりにCHA型ゼオライト(SiO2/Al2O3比=20、平均粒子径1.3μm)を用い、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.16
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.20
K/Na比 =0.25
DMDMPOH/SiO2比 =0.22
2−HETMA/SiO2比 =0.015
H2O/SiO2比 =13
OH/SiO2比 =0.40
種晶(CHA型ゼオライト) =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は71%であった。また、当該AEI型ゼオライトはSiO2/Al2O3比(が18のSSZ−39であり、SAR変化率は31%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラメチルアンモニウム塩化物を使用したこと、AEI型ゼオライトの代わりにCHA型ゼオライト(SiO2/Al2O3比=20、平均粒子径1.3μm)を用いたこと、及び、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.16
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.20
K/Na比 =0.25
DMDMPOH/SiO2比 =0.22
TMA/SiO2比 =0.002
H2O/SiO2比 =10
OH/SiO2比 =0.42
CHA型ゼオライト =5重量%
得られた結晶化物はAEI型ゼオライトであり、収率は70%であった。また、当該AEI型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が18のSSZ−39であり、SAR変化率は31%であった。本実施例で使用した四級アンモニウムカチオンの構造式を表1に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表2に示す。
原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた結晶化物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.04
(Na+K)/SiO2比 =0.16
K/Na比 =0.33
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
2−HETMA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =13
OH−/SiO2比 =0.36
原料組成物のAEI型ゼオライトの含有量は9.1重量%であり、これは非晶質アルミノシリケート中のAl及びSiの合計重量に対するAEI型ゼオライトのAl及びSiの重量割合として10重量%であった。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物を使用しなかったこと、及び、結晶化時間を72時間にしたこと以外は、実施例2と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラエチルアンモニウム水酸化物を用いたこと、原料組成物の組成を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
Na/SiO2比 =0.12
K/SiO2比 =0.01
(Na+K)/SiO2比 =0.13
K/Na比 =0.08
DMDMPOH/SiO2比 =0.2
TEA/SiO2比 =0.03
H2O/SiO2比 =10
OH−/SiO2比 =0.36
種晶 =5重量%
XRD測定の結果、当該結晶化物は非晶質アルミノシリケートであり、AEI型ゼオライトの収率は0%であった。本比較例で使用した添加物の構造式を表3に示した。また、本実施例の原料組成物の主な組成及び結果を表4に示した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにテトラプロピルアンモニウム水酸化物を使用したこと以外は、比較例2と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにジエチルジメチルアンモニウム水酸化物を使用したこと以外は、比較例2と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにエチル(2−ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウム塩化物を使用したこと以外は、実施例6と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにジ(2−ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウム塩化物を使用したこと以外は、実施例6と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム塩化物の代わりにジエチルジ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩化物を使用したこと以外は、実施例6と同様な方法により結晶化し、得られた固形物を洗浄、乾燥した。
Y型ゼオライト(SiO2/Al2O3比=23.8)、DMDMPOH水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、AEI型ゼオライト(SiO2/Al2O3比=16)及びの純水を混合し、以下の組成からなる原料組成物を得た。
Na/SiO2 =0.05
K/SiO2 =0.05
H2O/SiO2 =10
DMDMPOH/SiO2 =0.20
OH−/SiO2 =0.30
AEI型ゼオライト =5重量%
原料組成物の(Si−Al)Cry/(Si−Al)Totalは100重量%であった。
実施例11乃至13、及び、比較例8で得られたAEI型ゼオライトを、それぞれ600℃×2時間空気中で焼成した。焼成後のAEI型ゼオライトは以下の条件での水熱耐久処理を施した。
処理温度 :900℃
処理時間 :4時間
処理雰囲気 :含水空気流通下(水10体積%、空気90体積%)
昇温速度 :20℃/分
昇温雰囲気 :室温から200℃までは空気流通下、
200℃超は含水空気流通下
Claims (8)
- アルミナ源、シリカ源、構造指向剤、ナトリウム源、水及び(CH3)3RN+(Rは炭素数1以上4以下のアルキル基であり、当該アルキル基は1以上の置換基を含んでいてもよい)で表されるカチオンを含む組成物を結晶化する結晶化工程、を有するAEI型ゼオライトの製造方法。
- 前記カチオンが、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム、及び(2−ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウムからなる群の少なくとも1種である請求項1に記載の製造方法。
- 前記アルミナ源が、結晶性アルミノシリケート又は非晶質アルミノシリケートの少なくともいずれかである請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記構造指向剤が、1,1,3,5−テトラメチルピペリジニウムカチオン、1,1−ジエチル−2,6−ジメチルピペリジニウムカチオン、1,1,2,6−テトラメチルピペリジニウムカチオン、1−エチル−1,2,6−トリメチルピペリジニウムカチオン及び1,1,2−トリエチルピペリジニウムカチオンからなる群の少なくとも1種である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 原料組成物のシリカに対する水酸化物イオン(OH−)のモル比が0.5以下である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 下記組成の原料組成物を結晶化させる請求項1乃至5のいずれか一項に記載の製造方法。但し、以下の組成における各割合はモル(mol)割合であり、Mはナトリウム以外のアルカリ金属、SDAは構造指向剤、及びQは前記カチオンである。
SiO2/Al2O3比 =20以上50以下
Na/SiO2比 =0.1以上0.3未満
M/SiO2比 =0以上0.3未満
SDA/SiO2比 =0.1以上0.3以下
OH/SiO2比 =0.1以上0.45以下
H2O/SiO2比 =3以上20未満
Q/SiO2比 =0.001以上0.05以下 - 前記組成物のフッ素含有量が100重量ppm以下である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記AEI型ゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比が100以下である請求項1乃至7のいずれか一項に記載の製造方法。
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