JP6881708B2 - Porous silica and its manufacturing method - Google Patents

Porous silica and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP6881708B2
JP6881708B2 JP2017039234A JP2017039234A JP6881708B2 JP 6881708 B2 JP6881708 B2 JP 6881708B2 JP 2017039234 A JP2017039234 A JP 2017039234A JP 2017039234 A JP2017039234 A JP 2017039234A JP 6881708 B2 JP6881708 B2 JP 6881708B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous silica
complex
collagen
denatured collagen
acidic solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017039234A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018145026A (en
Inventor
智 道志
智 道志
啓司 塚本
啓司 塚本
寛之 伊田
寛之 伊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitta Gelatin Inc
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Original Assignee
Nitta Gelatin Inc
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitta Gelatin Inc, Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology filed Critical Nitta Gelatin Inc
Priority to JP2017039234A priority Critical patent/JP6881708B2/en
Publication of JP2018145026A publication Critical patent/JP2018145026A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6881708B2 publication Critical patent/JP6881708B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

本発明は、多孔質シリカおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to porous silica and a method for producing the same.

多孔質シリカは、大きな比表面積を有し、かつ細孔の大きさの制御が可能なことから、吸着剤、触媒担体などとしての利用が期待されている。多孔質シリカは、鋳型を用いて製造されることが通常である。たとえば特開2000−220036号公報(特許文献1)、特開2010−070406号公報(特許文献2)および非特許文献1などでは、コラーゲン線維を鋳型として製造された多孔質シリカが開示されている。特開2016−098119号公報(特許文献3)、国際公開第2011/108649号(特許文献4)、非特許文献2および非特許文献3などでは、界面活性剤を鋳型として製造された多孔質シリカが開示されている。 Porous silica has a large specific surface area and can control the size of pores, and is therefore expected to be used as an adsorbent, a catalyst carrier, and the like. Porous silica is usually produced using a mold. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-220036 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-070406 (Patent Document 2), Non-Patent Document 1 and the like disclose porous silica produced by using collagen fibers as a template. .. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-098119 (Patent Document 3), International Publication No. 2011/108649 (Patent Document 4), Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, etc., porous silica produced by using a surfactant as a template. Is disclosed.

特開2000−220036号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-220036 特開2010−070406号公報JP-A-2010-070406 特開2016−098119号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-098119 国際公開第2011/108649号International Publication No. 2011/108649

Y. Ono et al., "Preparation of Novel Hollow Fiber Silica Using Collagen Fiber as a Template," Chemistry Letters of the Chemical Society of Japan., 475-476(1999)Y. Ono et al., "Preparation of Novel Hollow Fiber Silica Using Collagen Fiber as a Template," Chemistry Letters of the Chemical Society of Japan., 475-476 (1999) T. Sawada et al., "Preparation of Mesoporous Silica with Well-Defined Hexagonal Array of Pores by Using Octyltrimethylammonium Chloride," Bulletin of the Chemical Society of Japan., 81(3), 407-409(2008)T. Sawada et al., "Preparation of Mesoporous Silica with Well-Defined Hexagonal Array of Pores by Using Octyltrimethylammonium Chloride," Bulletin of the Chemical Society of Japan., 81 (3), 407-409 (2008) Y. Di et al., "Ultralow Temperature Synthesis of Ordered Hexagonal Smaller Supermicroporous Silica Using Semifluorinated Surfactants as Template," Langmuir, 22, 3068-3072(2006)Y. Di et al., "Ultralow Temperature Synthesis of Ordered Hexagonal Smaller Supermicroporous Silica Using Semifluorinated Surfactants as Template," Langmuir, 22, 3068-3072 (2006)

IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)は、多孔質シリカなどの多孔質材料が有する孔径が0.7nm未満の細孔をウルトラミクロ孔と定義している。さらに、孔径が0.7〜2nmの細孔をスーパーミクロ孔と、孔径が2〜50nmの細孔をメソ孔と、孔径が50nmを超える細孔をマクロ孔と、それぞれ定義している。多孔質シリカは、細孔の大きさおよび均一性などを制御することにより、吸着剤、触媒担体以外の用途に応用できる可能性がある。新たな用途として、たとえばガス分離膜材料、量子ドットを収容する担体などが挙げられる。特に、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔を有する多孔質シリカが、用途を広げると期待されている。しかしながら、特許文献1に開示された多孔質シリカは、鋳型であるコラーゲンの分子間にシリカが入らないため、孔径が2nm以下の細孔を形成することができない。さらに特許文献2および非特許文献1では、高価なコラーゲン線維を用いてスーパーミクロ孔を有する多孔質シリカを製造している。特許文献3、特許文献4、非特許文献2および非特許文献3では、高価な界面活性剤を用いてスーパーミクロ孔を有する多孔質シリカを製造している。これらの場合、多孔質シリカの製造コストが高くなるために実用化が困難である。すなわち、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有し、用途が広い多孔質シリカを安価に得る技術が未だ開発されていない。 The IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) defines pores having a pore diameter of less than 0.7 nm in a porous material such as porous silica as ultramicro pores. Further, pores having a pore diameter of 0.7 to 2 nm are defined as supermicro pores, pores having a pore diameter of 2 to 50 nm are defined as mesopores, and pores having a pore diameter exceeding 50 nm are defined as macropores. Porous silica has the potential to be applied to applications other than adsorbents and catalyst carriers by controlling the size and uniformity of pores. New applications include, for example, gas separation membrane materials, carriers accommodating quantum dots, and the like. In particular, porous silica having ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm is expected to expand its applications. However, the porous silica disclosed in Patent Document 1 cannot form pores having a pore diameter of 2 nm or less because silica does not enter between the molecules of collagen as a template. Further, in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, porous silica having supermicropores is produced using expensive collagen fibers. In Patent Document 3, Patent Document 4, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, a porous silica having supermicropores is produced by using an expensive surfactant. In these cases, it is difficult to put it into practical use because the production cost of the porous silica is high. That is, a technique for inexpensively obtaining porous silica having ultra-micro pores having a uniform pore diameter and having a wide range of uses has not yet been developed.

本発明は、上記実情に鑑みてなされ、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有し、用途が広くかつ安価に得ることができる多孔質シリカおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a porous silica having ultramicro pores having a uniform pore diameter, which can be widely used and inexpensively obtained, and a method for producing the same.

本発明に係る多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有する。 The porous silica according to the present invention has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm.

上記多孔質シリカは、複数の上記ウルトラミクロ孔および複数の上記マクロ孔を有し、上記ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、上記多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%以上を占めることが好ましい。上記多孔質シリカは、粒径が500nm以上100μm以下であることも好ましい。 The porous silica has a plurality of the ultramicro pores and the plurality of macropores, and the total specific surface area of the ultramicro pores occupies 90% or more of the total specific surface area of the porous silica. Is preferable. The porous silica preferably has a particle size of 500 nm or more and 100 μm or less.

上記多孔質シリカは、炭素を0.3質量%以下含有することが好ましい。
上記多孔質シリカは、紫外線が照射されたときに白色発光することがより好ましい。
The porous silica preferably contains 0.3% by mass or less of carbon.
It is more preferable that the porous silica emits white light when irradiated with ultraviolet rays.

上記多孔質シリカは、サンプリングバッグ法によるトルエンの吸着試験において、試験前のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC0、試験開始後30分経過時の上記サンプリングバッグ中のトルエン濃度をC30とした場合、C30/C0が0.7以下となる吸着特性を有することが好ましい。 In the toluene adsorption test by the sampling bag method, the porous silica has a toluene concentration of C 0 in the sampling bag before the test and a toluene concentration of C 30 in the sampling bag 30 minutes after the start of the test. , C 30 / C 0 is preferably 0.7 or less.

本発明に係る多孔質シリカの製造方法は、不溶性の変性コラーゲンとアルコキシシランとをpH0.1〜5の第1酸性溶液中で混合することにより前記変性コラーゲンとシリカとを含む複合体を得る第1工程と、前記複合体を洗浄および乾燥する第2工程と、前記第2工程の後に、前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する第3工程と、を含む多孔質シリカの製造方法であって、前記第3工程は、前記複合体を500℃以上で焼成することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程、100〜150℃かつpH0.1〜5の第2酸性溶液に前記複合体を接触させ、前記変性コラーゲンを酸加水分解することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程、および前記変性コラーゲンに対して0.1〜10質量%の酵素を用いて20〜50℃で前記変性コラーゲンを酵素処理することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程からなる群より選ばれる少なくとも1種である。 In the method for producing porous silica according to the present invention, insoluble modified collagen and alkoxysilane are mixed in a first acidic solution having a pH of 0.1 to 5 to obtain a complex containing the modified collagen and silica. A method for producing porous silica, which comprises one step, a second step of washing and drying the complex, and a third step of removing the denatured collagen from the complex after the second step. The third step is a step of removing the denatured collagen from the complex by firing the complex at 500 ° C. or higher, and the complex is prepared in a second acidic solution having a temperature of 100 to 150 ° C. and a pH of 0.1 to 5. To remove the denatured collagen from the complex by acid-hydrolyzing the denatured collagen, and at 20-50 ° C. using 0.1 to 10% by mass of enzyme with respect to the denatured collagen. It is at least one selected from the group consisting of steps of removing the denatured collagen from the complex by enzymatically treating the denatured collagen.

上記多孔質シリカの製造方法において、上記第2工程を行なわないことが好ましい。
上記第1工程は、撹拌および超音波照射の両方またはいずれか一方によって上記変性コラーゲンを上記第1酸性溶液中に分散させた後、上記第1酸性溶液へ上記アルコキシシランを添加する工程を含むことがより好ましい。
In the method for producing porous silica, it is preferable not to perform the second step.
The first step includes a step of dispersing the denatured collagen in the first acidic solution by stirring and / or ultrasonic irradiation, and then adding the alkoxysilane to the first acidic solution. Is more preferable.

本発明によれば、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有し、用途が広くかつ安価に得ることができる多孔質シリカおよびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide porous silica having ultramicro pores having a uniform pore diameter, which can be widely used and inexpensively obtained, and a method for producing the same.

実施例1に係る多孔質シリカの電子顕微鏡像を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the electron microscope image of the porous silica which concerns on Example 1. FIG. (a)は、実施例1に係る多孔質シリカの窒素吸脱着等温線の測定結果を示すグラフであり、(b)は、比較例2に係る多孔質シリカの窒素吸脱着等温線の測定結果を示すグラフである。(A) is a graph showing the measurement result of the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the porous silica according to Example 1, and (b) is the measurement result of the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the porous silica according to Comparative Example 2. It is a graph which shows. (a)は、実施例1に係る多孔質シリカのt−plot曲線の測定結果を示すグラフであり、(b)は、比較例2に係る多孔質シリカのt−plot曲線の測定結果を示すグラフである。(A) is a graph showing the measurement result of the t-prot curve of the porous silica according to Example 1, and (b) shows the measurement result of the t-prot curve of the porous silica according to Comparative Example 2. It is a graph. 実施例1に係る多孔質シリカと比較例2に係る多孔質シリカとのトルエンの動的吸着特性を比較して表わしたグラフである。It is a graph showing the dynamic adsorption property of toluene of the porous silica of Example 1 and the porous silica of Comparative Example 2 in comparison. 実施例1に係る多孔質シリカと比較例2に係る多孔質シリカとのトルエンの静的吸着特性を比較して表わしたグラフである。It is a graph showing the static adsorption property of toluene of the porous silica of Example 1 and the porous silica of Comparative Example 2 in comparison. (a)は、第1酸性溶液中で変性コラーゲンを30分間、撹拌により分散させた後にアルコキシシランを添加することにより得た複合体を示す図面代用写真であり、(b)は、第1酸性溶液中で変性コラーゲンを30分間、超音波照射により分散させた後にアルコキシシランを添加することにより得た複合体を示す図面代用写真である。(A) is a drawing-substituting photograph showing a complex obtained by dispersing denatured collagen in a first acidic solution for 30 minutes by stirring and then adding alkoxysilane, and (b) is a drawing-substituting photograph showing the first acidic solution. 6 is a drawing-substituting photograph showing a complex obtained by dispersing denatured collagen in a solution by ultrasonic irradiation for 30 minutes and then adding alkoxysilane. 紫外線(ブラックライト)照射下における多孔質シリカの発光の様子を示す図面代用写真であり、(a)は、波長254nmの紫外線を照射した場合における多孔質シリカの発光の様子を示し、(b)は、波長365nmの紫外線を照射した場合における多孔質シリカの発光の様子を示す。It is a drawing substitute photograph showing the state of light emission of porous silica under ultraviolet (black light) irradiation, and (a) shows the state of light emission of porous silica when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm, (b). Shows the state of light emission of the porous silica when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm.

以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
本明細書において「A〜B」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちA以上B以下)を意味し、Aにおいて単位の記載がなく、Bにおいてのみ単位が記載されている場合、Aの単位とBの単位とは同じである。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail.
In the present specification, the notation in the form of "A to B" means the upper and lower limits of the range (that is, A or more and B or less), and when the unit is not described in A and the unit is described only in B, A The unit of and the unit of B are the same.

本発明者らは、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有し、用途が広くかつ安価に得ることができる多孔質シリカの製造方法を検討した。その結果、鋳型とするコラーゲンの種類によって、細孔のサイズが異なる多孔質シリカが製造されることが分かった。特に、不溶性の変性コラーゲンを用いた場合、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有し、かつ表面積が大きな多孔質シリカを製造することができるという知見が得られた。そのメカニズムは詳細には不明であるが、不溶性の変性コラーゲンを鋳型とした場合、アルコキシシランが高次構造の崩れた変性コラーゲンの鋳型に浸透しやすくなること、および変性コラーゲン中の部分的に不安定な箇所が鋳型とならず、安定なコラーゲン構造を持つ箇所のみが鋳型となることによる結果であると考えられる。これにより、粒子形状が連なり、かつ孔径が非常に小さいウルトラミクロ孔を有する多孔質シリカを製造することができる。 The present inventors have investigated a method for producing porous silica which has ultramicro pores having a uniform pore diameter and can be obtained widely and inexpensively. As a result, it was found that porous silica having different pore sizes was produced depending on the type of collagen used as a template. In particular, it has been found that when insoluble modified collagen is used, porous silica having ultramicro pores having a uniform pore diameter and a large surface area can be produced. The mechanism is unknown in detail, but when insoluble denatured collagen is used as a template, alkoxysilane easily penetrates into the template of denatured collagen with a broken higher-order structure, and is partially impaired in the denatured collagen. It is considered that this is a result of the fact that the stable part does not serve as a template and only the part having a stable collagen structure serves as a template. This makes it possible to produce porous silica having ultra-micro pores having a series of particle shapes and a very small pore diameter.

さらに、このウルトラミクロ孔を有する多孔質シリカは、凝集したシリカ同士の間隙がマクロ孔となって機能していることが分かった。すなわち、本発明に係る多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有し、良好な動的吸着特性および静的吸着特性を示すため、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができる。さらにガス分離膜材料、量子ドットを収容する担体として新たな用途が加わる可能性がある。紫外線励起による白色発光の特性を利用し、後述する化粧品原料および発光材料としての用途も期待することができる。本発明に係る多孔質シリカは、特殊な装置を必要とせず、安価な不溶性の変性コラーゲンを用いるため、大量合成にも適している。以下、多孔質シリカの具体的な構成について詳述する。 Furthermore, it was found that the porous silica having the ultramicro pores functions as macropores in the gaps between the aggregated silicas. That is, the porous silica according to the present invention has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm, and exhibits good dynamic adsorption characteristics and static adsorption characteristics. , Can exhibit excellent properties as a catalyst carrier. Furthermore, there is a possibility that new uses will be added as a gas separation membrane material and a carrier for accommodating quantum dots. Utilizing the characteristics of white light emission due to ultraviolet excitation, it can be expected to be used as a cosmetic raw material and a light emitting material described later. The porous silica according to the present invention does not require a special device and uses inexpensive insoluble modified collagen, and is therefore suitable for mass synthesis. Hereinafter, the specific configuration of the porous silica will be described in detail.

≪多孔質シリカ≫
本発明に係る多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有する。さらに多孔質シリカは、複数のウルトラミクロ孔および複数のマクロ孔を有し、ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%以上を占めることが好ましい。これにより多孔質シリカは、ウルトラミクロ孔の存在によって動的吸着特性に優れ、かつマクロ孔の存在によって静的吸着特性にも優れることとなり、用途を広げることができる。
≪Porous silica≫
The porous silica according to the present invention has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm. Further, the porous silica has a plurality of ultramicro pores and a plurality of macropores, and the total specific surface area of the ultramicro pores preferably occupies 90% or more of the total specific surface area of the porous silica. As a result, the porous silica is excellent in dynamic adsorption characteristics due to the presence of ultramicro pores, and is also excellent in static adsorption characteristics due to the presence of macropores, so that the application can be expanded.

ここで、本明細書において「孔径」は、多孔質シリカの表面に現れた細孔の幅(細孔径)を指す。この細孔径は、多孔質シリカの表面に現れた細孔を投影した場合に得られる投影面積と同面積となる円の直径(円相当径)により表わされる。ただし、ウルトラミクロ孔の孔径は、この限りでない。具体的には、後述する測定方法により多孔質シリカが有する細孔(ウルトラミクロ孔およびマクロ孔)の孔径を求めることができる。本明細書において「動的吸着特性」とは、流動している気体に接触させた場合に、多孔質シリカがこの気体をどの程度吸着させることができるのかという能力をいう。静的吸着特性とは、滞留している気体と接触した場合に、多孔質シリカがこの気体をどの程度吸着させることができるのかという能力をいう。 Here, the "pore diameter" in the present specification refers to the width (pore diameter) of the pores appearing on the surface of the porous silica. The pore diameter is represented by the diameter of a circle (circle equivalent diameter) having the same area as the projected area obtained when the pores appearing on the surface of the porous silica are projected. However, the pore diameter of the ultramicro pores is not limited to this. Specifically, the pore diameters of the pores (ultramicro pores and macropores) of the porous silica can be determined by the measurement method described later. As used herein, the term "dynamic adsorption property" refers to the ability of porous silica to adsorb this gas when in contact with a flowing gas. The static adsorption property refers to the ability of porous silica to adsorb this gas when it comes into contact with a retained gas.

多孔質シリカは、図1に示すように、粒径が500nm〜100μmの粒状シリカである。この粒状シリカは、後述するように粒径500nm〜5μmのシリカの粒子が凝集することにより形成される。多孔質シリカにおいて、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔は上述した粒径500nm〜5μmのシリカの粒子表面に形成される。これらのシリカが凝集したときの粒子同士の間隙が、孔径が50nmを超えるマクロ孔となる。多孔質シリカは、粒径が500nm未満である場合および100μmを超える場合、いずれも孔径が均一なウルトラミクロ孔を有することが困難となる傾向がある。 As shown in FIG. 1, the porous silica is granular silica having a particle size of 500 nm to 100 μm. This granular silica is formed by aggregating silica particles having a particle size of 500 nm to 5 μm as described later. In porous silica, ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm are formed on the surface of the silica particles having a particle size of 500 nm to 5 μm described above. The gap between the particles when these silicas are aggregated becomes macropores having a pore diameter of more than 50 nm. When the particle size of the porous silica is less than 500 nm and when it exceeds 100 μm, it tends to be difficult to have ultramicro pores having a uniform pore diameter.

多孔質シリカは、ウルトラミクロ孔およびマクロ孔以外にも、孔径が0.7〜2nmのスーパーミクロ孔、孔径が2〜50nmのメソ孔を有していても好ましい。用途が広い多孔質シリカを安価に得ることができるからである。しかしながら、スーパーミクロ孔、メソ孔を有する場合、後述するトルエンの動的吸着特性が低下する傾向があるため、多孔質シリカは、ウルトラミクロ孔およびマクロ孔のみを有していることが好ましい。 In addition to the ultramicro pores and the macropores, the porous silica preferably has supermicro pores having a pore diameter of 0.7 to 2 nm and mesopores having a pore diameter of 2 to 50 nm. This is because porous silica, which has a wide range of uses, can be obtained at low cost. However, when it has supermicro pores and mesopores, the dynamic adsorption property of toluene, which will be described later, tends to decrease. Therefore, it is preferable that the porous silica has only ultramicro pores and macropores.

多孔質シリカの粒径は、電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM、商品名:「S−4800」、日立ハイテクノロジー株式会社製)と、当該顕微鏡に付属している計測機能とを用い、次のような測定手法により測定することができる。 The particle size of the porous silica is determined by using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, trade name: "S-4800", manufactured by Hitachi High Technology Co., Ltd.) and the measurement function attached to the microscope. , It can be measured by the following measurement method.

まず、後述の製造方法により多孔質シリカを得、この多孔質シリカを洗浄および乾燥させて乾燥体とする。この乾燥体に対し、上記FE−SEMを使用して400倍の倍率により、任意の1視野を撮影することにより顕微鏡画像を1枚得る。続いて、この1枚の顕微鏡画像を当該顕微鏡に付属の計測機能により解析し、これらの顕微鏡画像に現れているすべての多孔質シリカに対し、その形状を投影した場合に得られる投影面積と同面積となる円の直径(円相当径)をそれぞれ求める。最後に、これらの円相当径の平均値を算出することにより多孔質シリカの粒径を特定することができる。 First, porous silica is obtained by the production method described later, and the porous silica is washed and dried to obtain a dried product. One microscopic image is obtained by photographing an arbitrary one field of view with respect to this dried body at a magnification of 400 times using the above-mentioned FE-SEM. Subsequently, this one microscope image is analyzed by the measurement function attached to the microscope, and the same as the projected area obtained when the shape is projected on all the porous silicas appearing in these microscope images. Find the diameter of the circle that will be the area (diameter equivalent to the circle). Finally, the particle size of the porous silica can be specified by calculating the average value of these equivalent circle diameters.

<ウルトラミクロ孔>
本発明に係る多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔を有する。この孔径は、平均孔径を意味する。多孔質シリカが有するウルトラミクロ孔の孔径は、0.3nm以上0.7nm未満であることが好ましく、0.4nm以上0.6nm以下であることがより好ましい。孔径が0.3nm未満となるウルトラミクロ孔は作製が困難となる。孔径が0.7nm以上となると、もはやIUPACの分類上ウルトラミクロ孔と呼ぶことができず、かつ動的吸着特性が低下する傾向がある。ウルトラミクロ孔の孔径が0.3nm以上0.7nm未満であることにより、多孔質シリカは、サブナノメートルオーダーの量子ドット用担体などとして用いることができる可能性がある。
<Ultra micro hole>
The porous silica according to the present invention has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm. This pore diameter means the average pore diameter. The pore size of the ultramicro pores of the porous silica is preferably 0.3 nm or more and less than 0.7 nm, and more preferably 0.4 nm or more and 0.6 nm or less. It is difficult to produce ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.3 nm. When the pore diameter is 0.7 nm or more, it can no longer be called an ultramicro pore in the classification of IUPAC, and the dynamic adsorption characteristics tend to deteriorate. Since the pore diameter of the ultramicro pores is 0.3 nm or more and less than 0.7 nm, the porous silica may be used as a carrier for quantum dots on the order of sub-nanometers.

多孔質シリカが有する細孔について、ウルトラミクロ孔の存在を確認する場合、ガス吸着法を用いる。本実施形態では、図2(a)に示すように、窒素を用いたガス吸着法に基づいて多孔質シリカの窒素吸脱着等温線のグラフを得る。具体的には、横軸を相対圧(P/P0)とし、縦軸をガス吸着量(ml/g)としてグラフ化することにより、多孔質シリカの窒素吸脱着等温線を得ることができる。次に、この窒素吸脱着等温線とIUPACの6種ある等温線分類(I〜VI型)とを比較し、窒素吸脱着等温線がIUPACの等温線分類I型(IUPAC I型)に対応することを確認する。これにより、多孔質シリカに孔径が2nm以下のミクロ孔が存することが分かる。相対圧(P/P0)における「P」とは、吸着平衡における吸着質(窒素)の圧力を表わし、「P0」とは、吸着温度における吸着質(窒素)の飽和蒸気圧を表わす。 When confirming the existence of ultramicro pores in the pores of the porous silica, a gas adsorption method is used. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, a graph of nitrogen adsorption / desorption isotherms of porous silica is obtained based on a gas adsorption method using nitrogen. Specifically, by graphing the horizontal axis as the relative pressure (P / P 0 ) and the vertical axis as the gas adsorption amount (ml / g), the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the porous silica can be obtained. .. Next, this nitrogen adsorption / desorption isotherm is compared with the six types of IUPAC isotherms (I-VI types), and the nitrogen adsorption / desorption isotherms correspond to the IUPAC isotherm classification I (IUPAC I type). Make sure that. From this, it can be seen that the porous silica has micropores having a pore diameter of 2 nm or less. “P” in the relative pressure (P / P 0 ) represents the pressure of the adsorbent (nitrogen) in the adsorption equilibrium, and “P 0 ” represents the saturated vapor pressure of the adsorbate (nitrogen) in the adsorption temperature.

さらに多孔質シリカが、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔を有するかどうかについては、上述のガス吸着法に基づいてt−plot曲線を得ることにより確認することができる。t−plot曲線は、横軸を吸着ガスの厚み(t、単位はnm)とし、縦軸をガス吸着量(ml/g)としてグラフ化することにより得ることができる。図3(a)に示すように、このt−plot曲線において折れ曲がりがないことを確認することにより、多孔質シリカにおいて、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔が存在していることが分かる。 Further, whether or not the porous silica has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm can be confirmed by obtaining a t-prot curve based on the above-mentioned gas adsorption method. The t-prot curve can be obtained by graphing the horizontal axis as the thickness of the adsorbed gas (t, the unit is nm) and the vertical axis as the amount of gas adsorbed (ml / g). As shown in FIG. 3A, by confirming that there is no bending in this t-plot curve, it can be seen that ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm are present in the porous silica.

多孔質シリカにおいてウルトラミクロ孔の存在を確認する場合、ガス吸着法を用いる理由は以下のとおりである。すなわち、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔は、たとえばSEM、TEMなどの電子顕微鏡を用いても孔が小さすぎるという理由から、孔の形状または輪郭を明確に観察することができない。このため、その孔径を明確に特定することも困難である。したがって、ガス吸着法を用いることにより、ウルトラミクロ孔の存在を実質的に確認するとともに、その孔径についてもt−plot法を用いる(t−plot曲線を得る)ことにより特定することとしている。 The reason for using the gas adsorption method when confirming the presence of ultramicro pores in porous silica is as follows. That is, ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm cannot be clearly observed in shape or contour because the pores are too small even when using an electron microscope such as SEM or TEM. Therefore, it is difficult to clearly specify the pore diameter. Therefore, the existence of ultra-micro pores is substantially confirmed by using the gas adsorption method, and the pore diameter is also specified by using the t-plot method (obtaining a t-plot curve).

<マクロ孔>
本発明に係る多孔質シリカは、孔径が50nmを超えるマクロ孔を有する。この孔径も、ウルトラミクロ孔と同じように平均孔径を意味する。多孔質シリカが有するマクロ孔の孔径は、50nmを超え、500nm以下であることが好ましく、50nm以上100nm以下であることがより好ましい。マクロ孔の孔径が50nm以下となると、もはやIUPACの分類上マクロ孔とは呼ぶことができない。
<Macro hole>
The porous silica according to the present invention has macropores having a pore size of more than 50 nm. This pore diameter also means the average pore diameter in the same manner as the ultramicro pores. The pore size of the macropores of the porous silica is preferably more than 50 nm and 500 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 100 nm or less. When the pore diameter of the macropore is 50 nm or less, it can no longer be called a macropore in the classification of IUPAC.

多孔質シリカのマクロ孔の存在は、上記FE−SEMを用いて多孔質シリカを観察することにより確認することができる。本実施形態では、10000倍の倍率で多孔質シリカを観察することによりマクロ孔が存在していることを確認することができ、かつマクロ孔の孔径を測定することができる。マクロ孔の孔径は、観察視野内の50〜100個の多孔質シリカに存在するすべてのマクロ孔から求める。具体的には、上記FE−SEMに付属の計測機能を用いることにより、上記マクロ孔に対し、その形状を投影した場合に得られる投影面積と同面積となる円相当径をそれぞれ求め、得られたこれらの円相当径の平均値により特定することができる。 The presence of macropores in the porous silica can be confirmed by observing the porous silica using the above FE-SEM. In the present embodiment, it is possible to confirm the existence of macropores by observing the porous silica at a magnification of 10000 times, and it is possible to measure the pore diameter of the macropores. The pore diameter of the macropores is determined from all the macropores present in 50 to 100 porous silicas in the observation field. Specifically, by using the measurement function attached to the FE-SEM, the equivalent circle diameter, which is the same area as the projected area obtained when the shape is projected onto the macro hole, is obtained and obtained. It can be specified by the average value of these circle-equivalent diameters.

<表面積/比表面積>
多孔質シリカは、比表面積が500〜1000m2/gであることが好ましい。これにより、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができる。さらに多孔質シリカにおいて、ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%以上を占めることが好ましい。さらに好ましくは、ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%以上95%以下を占めることである。
<Surface area / specific surface area>
The porous silica preferably has a specific surface area of 500 to 1000 m 2 / g. As a result, excellent properties can be exhibited as an adsorbent and a catalyst carrier. Further, in the porous silica, the total specific surface area of the ultramicropores preferably occupies 90% or more of the total specific surface area of the porous silica. More preferably, the total specific surface area of the ultramicropores occupies 90% or more and 95% or less of the total specific surface area of the porous silica.

ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、その占有率が多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%未満となると、吸着特性、触媒担体としての特性に影響が及ぶ恐れがある。ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、その占有率が多孔質シリカの全体の比表面積に対して95%を超えても、吸着特性、触媒担体としての特性に影響が及ぶ恐れがある。 If the occupancy of the total specific surface area of the ultramicro pores is less than 90% of the total specific surface area of the porous silica, the adsorption characteristics and the characteristics as a catalyst carrier may be affected. Even if the total specific surface area of the ultramicro pores exceeds 95% of the total specific surface area of the porous silica, the adsorption characteristics and the characteristics as a catalyst carrier may be affected.

多孔質シリカの全体の比表面積は、BET法を用いることにより測定することができる。具体的には、市販の比表面積/細孔分布測定装置(たとえば商品名:「BELSORP−mini」、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用い、相対圧(P/P0)が0.01〜0.05の範囲における多孔質シリカに対する試験ガス(たとえば窒素)の吸着量(ml/g)を測定することにより、多孔質シリカの全体の比表面積を算出することができる。多孔質シリカの全体の表面積に対するウルトラミクロ孔の占有面積は、上述した多孔質シリカの全体の比表面積に基づき、t−plot法から算出することができる。相対圧(P/P0)の「P」および「P0」が表わすものは、上述したとおりである。 The total specific surface area of the porous silica can be measured by using the BET method. Specifically, a commercially available specific surface area / pore distribution measuring device (for example, trade name: "BELSORP-mini", manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) is used, and the relative pressure (P / P 0 ) is 0.01 to. By measuring the adsorption amount (ml / g) of the test gas (for example, nitrogen) with respect to the porous silica in the range of 0.05, the specific surface area of the entire porous silica can be calculated. The occupied area of the ultramicro pores with respect to the total surface area of the porous silica can be calculated from the t-prot method based on the specific surface area of the entire porous silica described above. What the "P" and "P 0 " of the relative pressure (P / P 0 ) represent is as described above.

上述したウルトラミクロ孔の平均孔径を測定するための窒素吸脱着等温線、t−plot曲線および多孔質シリカの比表面積などは、たとえば比表面積/細孔分布測定装置(商品名:「BELSORP−mini」、マイクロトラック・ベル株式会社製)用いることにより求めることができる。 The nitrogen adsorption / desorption isotherm, t-prot curve, specific surface area of porous silica, etc. for measuring the average pore size of the above-mentioned ultramicro pores are, for example, a specific surface area / pore distribution measuring device (trade name: "BELSORP-mini"). , Manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.).

<含有炭素>
多孔質シリカは、炭素を0.3質量%以下含有することが好ましい。特に、多孔質シリカは、炭素を0.05〜0.3質量%含有することにより、240〜370nmの波長を有する紫外線により励起され、様々な波長の光を蛍光として放出することにより白色発光することが好ましい。この場合において炭素は、多孔質シリカのウルトラミクロ孔の内部に存することになる。これにより多孔質シリカは、たとえば化粧品および発光材料の原料として利用できるなど用途を広げることができる。後述するように、多孔質シリカのウルトラミクロ孔の内部に存する炭素は、不溶性の変性コラーゲンに由来する。
<Containing carbon>
The porous silica preferably contains 0.3% by mass or less of carbon. In particular, porous silica is excited by ultraviolet rays having a wavelength of 240 to 370 nm by containing 0.05 to 0.3% by mass of carbon, and emits light of various wavelengths as fluorescence to emit white light. Is preferable. In this case, carbon will be present inside the ultramicropores of the porous silica. As a result, the porous silica can be widely used, for example, as a raw material for cosmetics and luminescent materials. As will be described later, the carbon present inside the ultramicropores of the porous silica is derived from the insoluble modified collagen.

多孔質シリカは、炭素を0.08〜0.24質量%含有することがより好ましい。多孔質シリカの炭素含有量が0.05質量%未満である場合および0.3質量%を超える場合、白色発光が十分に認められない傾向がある。多孔質シリカの炭素含有量が0.3質量%を超える場合、吸着特性、触媒担体としての特性にも影響が及ぶ恐れがある。 The porous silica more preferably contains 0.08 to 0.24% by mass of carbon. When the carbon content of the porous silica is less than 0.05% by mass and more than 0.3% by mass, white light emission tends not to be sufficiently observed. If the carbon content of the porous silica exceeds 0.3% by mass, the adsorption characteristics and the characteristics as a catalyst carrier may be affected.

炭素を0.05〜0.3質量%含有する多孔質シリカが紫外線照射により白色発光するメカニズムは、詳細には不明であるが、次のメカニズムが考えられる。すなわち、多孔質シリカに紫外線が照射されたとき、その紫外線をウルトラミクロ孔の内部に存する炭素が吸収することにより、炭素のエネルギー状態が基底状態から励起状態に励起される。励起状態となった炭素は、再び基底状態に戻るときにエネルギーをケイ光またはリン光として放出(発光)するが、その発光はエネルギー量が一定ではないために、様々な色の光として現われる。これにより炭素を0.05〜0.3質量%含有する多孔質シリカに紫外線が照射されると、多孔質シリカは白色発光すると考えられる。 The mechanism by which porous silica containing 0.05 to 0.3% by mass of carbon emits white light when irradiated with ultraviolet rays is unknown in detail, but the following mechanism can be considered. That is, when the porous silica is irradiated with ultraviolet rays, the carbon present inside the ultramicro pores absorbs the ultraviolet rays, so that the energy state of the carbon is excited from the ground state to the excited state. When the excited carbon returns to the ground state, it emits (emits) energy as silica light or phosphorescence, but the light emission appears as light of various colors because the amount of energy is not constant. As a result, when the porous silica containing 0.05 to 0.3% by mass of carbon is irradiated with ultraviolet rays, it is considered that the porous silica emits white light.

多孔質シリカ中の炭素の含有量は、全自動元素分析装置(有機微量元素分析:CHN分析)(商品名「vario MACRO cube」、エレメンター・ジャパン株式会社製)を用い、以下の条件の下で測定することにより求めることができる。
燃焼温度:1150℃
還元温度:850℃
標準物質:スルファニルアミド標準品(エレメンター・ジャパン株式会社製)。
The carbon content in the porous silica is determined using a fully automatic elemental analyzer (organic trace element analysis: CHN analysis) (trade name "vario MACRO cube", manufactured by Elementer Japan Co., Ltd.) under the following conditions. It can be obtained by measuring.
Combustion temperature: 1150 ° C
Reduction temperature: 850 ° C
Standard substance: Sulfanilamide standard product (manufactured by Elementer Japan Co., Ltd.).

<作用>
(動的吸着特性)
本発明に係る多孔質シリカは、優れた動的吸着特性を備えることができる。動的吸着特性とは、上述のとおり流動している気体に接触させた場合に、多孔質シリカがこの気体をどの程度吸着することができるのかという能力をいう。動的吸着特性は、所定量の流動している気体(吸着させたい気体)に多孔質シリカを接触させ、この多孔質シリカが上記気体を完全に吸着し続けることができる時間(吸着破過に至るまでの時間)を計測することにより求めることができる。したがって多孔質シリカは、上記気体を完全に吸着し続けることができる時間が長い程、動的吸着特性に優れるということができる。
<Action>
(Dynamic adsorption characteristics)
The porous silica according to the present invention can have excellent dynamic adsorption characteristics. The dynamic adsorption property refers to the ability of porous silica to adsorb this gas when it is brought into contact with a flowing gas as described above. The dynamic adsorption characteristic is the time during which the porous silica is brought into contact with a predetermined amount of flowing gas (the gas to be adsorbed) and the porous silica can continue to completely adsorb the gas (adsorption failure). It can be obtained by measuring the time to reach). Therefore, it can be said that the longer the time during which the porous silica can continue to completely adsorb the gas, the better the dynamic adsorption characteristics.

本実施形態において、多孔質シリカの動的吸着特性は、具体的には以下の方法により評価することができる。まず、105℃の大気中で一晩乾燥させた多孔質シリカの試料100mgをガラス管に入れ、このガラス管に乾燥空気を流しながら試料を150℃で2時間加熱する前処理を行なう。その後、試料を30℃まで冷却することにより吸着試験用試料とする。さらに、トルエンが収容されたサチュレーターと呼ばれる処理槽を、0℃に保持したアイスバッグに入れ、この処理槽へキャリアガスである乾燥空気を流すことにより、約450ppmのトルエンを含む動的吸着特性試験用ガスを準備する。動的吸着特性試験では、ガラス管に入れた上記試料100mgに対し、このガラス管へ50ml/minの流量で上記試験用ガスを流すことにより、上記試料が吸着破過に至るまでの時間を測定する。 In the present embodiment, the dynamic adsorption property of the porous silica can be specifically evaluated by the following method. First, 100 mg of a porous silica sample dried overnight in the air at 105 ° C. is placed in a glass tube, and a pretreatment is performed in which the sample is heated at 150 ° C. for 2 hours while flowing dry air through the glass tube. Then, the sample is cooled to 30 ° C. to prepare a sample for adsorption test. Furthermore, a treatment tank called a saturator containing toluene is placed in an ice bag maintained at 0 ° C., and dry air, which is a carrier gas, is flowed through the treatment tank to perform a dynamic adsorption characteristic test containing about 450 ppm of toluene. Prepare gas for use. In the dynamic adsorption characteristic test, the time required for the sample to break through adsorption is measured by flowing the test gas through the glass tube at a flow rate of 50 ml / min with respect to 100 mg of the sample placed in the glass tube. To do.

本発明に係る多孔質シリカは、図4に示すように、たとえば後述する実施例1において吸着破過に至るまでの時間が約120分であった。このように多孔質シリカは、長時間継続して試験用ガスを完全に吸着するという特性を有するので、吸着剤、触媒担体およびガス分離膜材料などに好適に用いることが可能となる。 As shown in FIG. 4, the porous silica according to the present invention, for example, in Example 1 described later, took about 120 minutes to reach adsorption rupture. As described above, since the porous silica has a property of completely adsorbing the test gas continuously for a long period of time, it can be suitably used as an adsorbent, a catalyst carrier, a gas separation membrane material, and the like.

(静的吸着特性)
本発明に係る多孔質シリカは、優れた静的吸着特性を示すことができる。静的吸着特性とは、上述のとおり滞留している気体と接触した場合に、多孔質シリカがこの気体をどの程度吸着することができるのかという能力をいう。静的吸着特性は、具体的には後述するサンプリングバッグ法によって評価することができる。この方法によれば、試験前後におけるサンプリングバッグ(テドラー(登録商標)バック)内のトルエン濃度の比較から、多孔質シリカのトルエン吸着量を測定することができ、この吸着量が多いほど、静的吸着特性に優れるということができる。
(Static adsorption characteristics)
The porous silica according to the present invention can exhibit excellent static adsorption characteristics. The static adsorption property refers to the ability of porous silica to adsorb this gas when it comes into contact with a gas that has stagnated as described above. The static adsorption characteristics can be specifically evaluated by the sampling bag method described later. According to this method, the amount of toluene adsorbed on porous silica can be measured by comparing the toluene concentration in the sampling bag (Tedlar® bag) before and after the test, and the larger the amount of adsorption, the more static. It can be said that it has excellent adsorption characteristics.

サンプリングバッグ法を用いた静的吸着特性の評価方法は、以下のとおりである。まず、容積が3L以上の市販のテドラー(登録商標)バックを準備し、このテドラー(登録商標)バックに、動的吸着特性を評価するときと同じ方法で前処理した多孔質シリカの試料100mgを収容する。続いて、このテドラー(登録商標)バックへ標準状態(20℃、65%RH)の空気をキャリアガスとし、約80ppmのトルエンを含む静的吸着特性試験用ガスを3L導入する。さらに、その状態で所定時間放置した後、静的吸着特性試験用ガスを取り出し、このガス中のトルエン濃度をガス検知管(商品名「トルエンガス検知管122L」、株式会社ガステック製)により測定する。これにより、静的吸着特性試験用トルエンガスのトルエン濃度が試験前の80ppmからどれだけ減少したかを算出することによって、多孔質シリカの静的吸着特性を評価することができる。 The method for evaluating the static adsorption characteristics using the sampling bag method is as follows. First, a commercially available Tedlar (registered trademark) bag having a volume of 3 L or more is prepared, and 100 mg of a porous silica sample pretreated by the same method as when evaluating the dynamic adsorption characteristics is applied to the Tedlar (registered trademark) bag. Contain. Subsequently, 3 L of a static adsorption characteristic test gas containing about 80 ppm of toluene is introduced into this Tedlar (registered trademark) bag using air in a standard state (20 ° C., 65% RH) as a carrier gas. Further, after leaving it in that state for a predetermined time, the gas for static adsorption characteristic test is taken out, and the toluene concentration in this gas is measured by a gas detector tube (trade name "toluene gas detector tube 122L", manufactured by Gastec Co., Ltd.). To do. Thereby, the static adsorption characteristic of the porous silica can be evaluated by calculating how much the toluene concentration of the toluene gas for the static adsorption characteristic test is reduced from 80 ppm before the test.

本発明に係る多孔質シリカは、上述したサンプリングバッグ法によるトルエンの吸着試験において、試験前のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC0、試験開始後30分経過時のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC30とした場合、C30/C0が0.7以下となる吸着特性を有することが好ましい。このとき、多孔質シリカは静的吸着特性に優れると評価することができる。特に、C30/C0が0.6以下となる吸着特性を有することがより好ましい。C30/C0の理想値(下限値)は0である。 In the toluene adsorption test by the sampling bag method described above, the porous silica according to the present invention has a toluene concentration of C 0 in the sampling bag before the test and a toluene concentration in the sampling bag 30 minutes after the start of the test. When it is set to 30, it is preferable to have an adsorption characteristic in which C 30 / C 0 is 0.7 or less. At this time, it can be evaluated that the porous silica is excellent in static adsorption characteristics. In particular, it is more preferable to have an adsorption characteristic in which C 30 / C 0 is 0.6 or less. The ideal value (lower limit value) of C 30 / C 0 is 0.

図5に示すように、たとえば後述する実施例1において、多孔質シリカ100mgとともに約80ppmのトルエンを含む静的吸着特性試験用ガスを3L導入したテドラーバックは、試験前のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC0、試験開始後30分経過時のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC30としたとき、C30/C0が0.7以下となった。このように多孔質シリカは静的吸着特性に優れ、吸着剤、触媒担体およびガス分離膜材料などに好適に用いることができる。図5において、試験開始後X分経過時のサンプリングバッグ中のトルエン濃度が、Cxとして表わされている。 As shown in FIG. 5, for example, in Example 1 described later, a tedler bag introduced with 3 L of a static adsorption characteristic test gas containing 100 mg of porous silica and about 80 ppm of toluene has a toluene concentration in a sampling bag before the test. When C 0 and the toluene concentration in the sampling bag 30 minutes after the start of the test were C 30 , C 30 / C 0 was 0.7 or less. As described above, the porous silica has excellent static adsorption characteristics and can be suitably used as an adsorbent, a catalyst carrier, a gas separation membrane material and the like. In FIG. 5, the toluene concentration in the sampling bag when X minutes have passed since the start of the test is represented as C x.

以上より、本発明に係る多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有することにより、良好な動的吸着特性および静的吸着特性を示すため、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができる。さらに上述した化粧品原料、発光材料、ガス分離膜材料、量子ドットを収容する担体などとして新たな用途が広がる可能性がある。 Based on the above, the porous silica according to the present invention exhibits good dynamic adsorption characteristics and static adsorption characteristics by having ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm. It can exhibit excellent properties as an adsorbent and a catalyst carrier. Further, there is a possibility that new applications will be expanded as the above-mentioned cosmetic raw materials, light emitting materials, gas separation membrane materials, carriers for accommodating quantum dots, and the like.

≪多孔質シリカの製造方法≫
本発明に係る多孔質シリカの製造方法は、不溶性の変性コラーゲンとアルコキシシランとをpH0.1〜5の第1酸性溶液中で混合することにより変性コラーゲンとシリカとを含む複合体を得る第1工程と、複合体を洗浄および乾燥する第2工程と、第2工程の後に、複合体から変性コラーゲンを除去する第3工程とを含む。これにより、孔径が均一なウルトラミクロ孔を有する多孔質シリカを安価に得ることができる。第1工程により得られる複合体は、変性コラーゲンを鋳型にアルコキシシラン由来のシリカが凝集し、変性コラーゲン中の水酸基、カルボキシル基およびアミノ基と、シリカのシラノール基とが水素結合またはイオン結合により結合した構造を有する。
≪Manufacturing method of porous silica≫
The first method for producing porous silica according to the present invention is to obtain a complex containing modified collagen and silica by mixing insoluble modified collagen and alkoxysilane in a first acidic solution having a pH of 0.1 to 5. It comprises a step, a second step of washing and drying the complex, and a third step of removing denatured collagen from the complex after the second step. As a result, porous silica having ultra-micro pores having a uniform pore diameter can be obtained at low cost. In the complex obtained in the first step, silica derived from alkoxysilane is aggregated using the modified collagen as a template, and the hydroxyl group, carboxyl group and amino group in the modified collagen and the silanol group of the silica are bonded by hydrogen bond or ionic bond. Has a structure.

<第1工程>
第1工程では、不溶性の変性コラーゲンとアルコキシシランとをpH0.1〜5の第1酸性溶液中で混合することにより変性コラーゲンとシリカとを含む複合体を得る。
<First step>
In the first step, insoluble modified collagen and alkoxysilane are mixed in a first acidic solution having a pH of 0.1 to 5 to obtain a complex containing modified collagen and silica.

不溶性の変性コラーゲンは、多孔質シリカを製造するための鋳型となる。不溶性の変性コラーゲンは、不溶性かつ変性したコラーゲンであればどのようなものを用いてもよい。たとえば牛、豚、鶏、ダチョウ、魚などの動物の皮に由来する皮粉を熱処理し、加熱変性させることにより線維が凝集し、線維構造の崩れた変性コラーゲンを得ることができる。この変性コラーゲンはゼラチンとは異なり、不溶性である。ゼラチンは、一般にコラーゲンの加熱変性物であるとされるが、製造過程で水溶媒により加熱抽出されるため、たとえば水溶媒において50℃1時間の加温により完全に溶解する。このとき、ゼラチンの10質量%濃度での透過率(PAGI法、波長570nm)は、ほぼすべてで80%以上となり、通常90%以上となる。一方、変性コラーゲンは水溶媒において50℃1時間の加温により溶解しない。この変性コラーゲンの10質量%濃度での透過率(PAGI法、波長570nm)は、0%となる。 The insoluble modified collagen serves as a template for producing porous silica. As the insoluble denatured collagen, any insoluble and denatured collagen may be used. For example, by heat-treating and heat-denaturing leather powder derived from the skin of animals such as cows, pigs, chickens, ostriches, and fish, fibers are aggregated and denatured collagen having a broken fiber structure can be obtained. This denatured collagen, unlike gelatin, is insoluble. Gelatin is generally considered to be a heat-denatured product of collagen, but since it is heat-extracted with an aqueous solvent during the production process, it is completely dissolved by heating in an aqueous solvent at 50 ° C. for 1 hour, for example. At this time, the transmittance of gelatin at a concentration of 10% by mass (PAGI method, wavelength 570 nm) is 80% or more in almost all cases, and usually 90% or more. On the other hand, denatured collagen does not dissolve in an aqueous solvent by heating at 50 ° C. for 1 hour. The transmittance of this denatured collagen at a concentration of 10% by mass (PAGI method, wavelength 570 nm) is 0%.

本明細書において「不溶性」とは、ゼラチンを溶解する方法において、水に対する溶解度が1%以下であることをいう。すなわち「不溶性」とは、室温において30分間保持した後、50℃1時間加温したときに水に対する溶解度が1%以下であることをいう。この水には、精製水、イオン交換水、蒸留水などを用いる。さらに上述した「変性コラーゲン」とは、コラーゲンを特徴づけるコラーゲン様配列または3重らせん構造といった線維構造の一部が崩れ、変性しているものの、ゼラチンといった一本鎖のポリペプチドにまで完全に変性してはいない状態をいう。ゼラチンに種々の架橋処理、たとえば熱脱水架橋、グルタルアルデヒドを用いた化学架橋などを導入することによって得られる不溶化させたゼラチンも不溶性の材料として使用することができる。 As used herein, the term "insoluble" means that the solubility in water is 1% or less in the method for dissolving gelatin. That is, "insoluble" means that the solubility in water is 1% or less when the mixture is kept at room temperature for 30 minutes and then heated at 50 ° C. for 1 hour. Purified water, ion-exchanged water, distilled water, or the like is used as this water. Furthermore, the above-mentioned "denatured collagen" means that a part of the fibrous structure such as collagen-like sequence or triple helix structure that characterizes collagen is broken and denatured, but it is completely denatured to a single-stranded polypeptide such as gelatin. It means the state that is not done. Insolubilized gelatin obtained by introducing various cross-linking treatments such as thermal dehydration cross-linking and chemical cross-linking using glutaraldehyde into gelatin can also be used as an insoluble material.

アルコキシシランは、多孔質シリカを製造するためのシリカ源となる。アルコキシシランとして、有機官能基(アルキル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、イソシナヌレート基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基など)およびアルコキシ基を有する従来公知のものをいずれも用いることができる。この中で、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシランなどを用いることが好ましい。置換基が大きくなると複合体の形成に時間を要することとなるため、アルコキシシランとしてテトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランを用いることがより好ましい。 Alkoxysilane is a silica source for producing porous silica. Conventionally, the alkoxysilane has an organic functional group (alkyl group, vinyl group, epoxy group, styryl group, methacrylic group, acrylic group, amino group, isocinanurate group, ureido group, mercapto group, isocyanate group, etc.) and an alkoxy group. Any known one can be used. Among these, it is preferable to use tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane and the like. Since it takes time to form a complex when the substituent becomes large, it is more preferable to use tetramethoxysilane or tetraethoxysilane as the alkoxysilane.

アルコキシシランは、不溶性の変性コラーゲンの質量に対して、3〜15倍の質量とすることが好ましい。アルコキシシランは、より好ましくは不溶性の変性コラーゲンの質量に対して、5〜10倍の質量とする。 The mass of alkoxysilane is preferably 3 to 15 times the mass of insoluble modified collagen. Alkoxysilane is more preferably 5 to 10 times the mass of insoluble modified collagen.

pH0.1〜5の第1酸性溶液は、pH0.1〜5の溶液である限り、これに用いる溶媒を限定すべきではないが、pH0.1〜5の水溶液であることが好ましい。第1酸性溶液が水溶液である場合、その溶媒としての水は、特に限定されるべきではないが、精製水、イオン交換水、蒸留水などを好適に用いることができる。第1酸性溶液の酸として無機酸および有機酸の少なくとも1種を使用することができる。無機酸として塩酸、硫酸を挙げることができ、有機酸としてギ酸、酢酸を挙げることができる。これらの酸は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。 The solvent used for the first acidic solution having a pH of 0.1 to 5 should not be limited as long as it is a solution having a pH of 0.1 to 5, but an aqueous solution having a pH of 0.1 to 5 is preferable. When the first acidic solution is an aqueous solution, the water as the solvent is not particularly limited, but purified water, ion-exchanged water, distilled water and the like can be preferably used. At least one of an inorganic acid and an organic acid can be used as the acid of the first acidic solution. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid and sulfuric acid, and examples of the organic acid include formic acid and acetic acid. These acids may be used alone or in admixture of two or more.

第1酸性溶液は、不溶性の変性コラーゲンの質量に対して、80〜150倍の質量とすることが好ましい。第1酸性溶液は、より好ましくは不溶性の変性コラーゲンの質量に対して、100〜120倍の質量とする。そのpHは、上記の無機酸および有機酸、好ましくは塩酸、硫酸、酢酸などの酸を適量添加することにより調整することができる。第1酸性溶液がpH0.1〜5であることにより、より粒径の小さな粒状のシリカ粒子が鋳型(不溶性の変性コラーゲン)の周りに凝集しやすくなる。好ましい第1酸性溶液のpHは0.1〜1である。第1酸性溶液は、pH5を超えると複合体が形成される効率が低下する傾向がある。pH0.1未満とした場合も、複合体が形成される効率が低下する傾向がある。 The mass of the first acidic solution is preferably 80 to 150 times the mass of the insoluble denatured collagen. The mass of the first acidic solution is more preferably 100 to 120 times the mass of the insoluble denatured collagen. The pH can be adjusted by adding an appropriate amount of the above-mentioned inorganic and organic acids, preferably acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and acetic acid. When the first acidic solution has a pH of 0.1 to 5, granular silica particles having a smaller particle size tend to aggregate around the template (insoluble denatured collagen). The pH of the preferred first acidic solution is 0.1 to 1. When the pH of the first acidic solution exceeds 5, the efficiency of forming a complex tends to decrease. Even when the pH is less than 0.1, the efficiency of forming the complex tends to decrease.

第1酸性溶液中でのアルコキシシランと不溶性の変性コラーゲンとの混合方法は、第1酸性溶液中にアルコキシシランを添加し、続いて不溶性の変性コラーゲンを添加してもよいが、第1酸性溶液中に不溶性の変性コラーゲンを添加し、続いてアルコキシシランを添加することが好ましい。特に、本発明において第1工程は、撹拌および超音波照射の両方またはいずれか一方によって変性コラーゲンを第1酸性溶液中に分散させた後、第1酸性溶液へアルコキシシランを添加する工程を含むことが好ましい。 As a method of mixing alkoxysilane and insoluble modified collagen in the first acidic solution, alkoxysilane may be added to the first acidic solution, and then insoluble modified collagen may be added, but the first acidic solution It is preferable to add insoluble modified collagen therein, followed by alkoxysilane. In particular, in the present invention, the first step includes a step of dispersing the denatured collagen in the first acidic solution by stirring and / or ultrasonic irradiation, and then adding alkoxysilane to the first acidic solution. Is preferable.

たとえば図6(a)は、撹拌によって変性コラーゲンを第1酸性溶液中に分散させた後、第1酸性溶液へアルコキシシランを添加することにより得た複合体を示している。図6(b)は、超音波照射によって変性コラーゲンを第1酸性溶液中に分散させた後、第1酸性溶液へアルコキシシランを添加することにより得た複合体を示している。図6(b)に現れた複合体は、図6(a)に現れた複合体よりも分散性がよく、より小径であって表面積の大きい複合体が得られることとなる。このことから第1工程は、超音波照射によって変性コラーゲンを第1酸性溶液中に分散させた後、第1酸性溶液へアルコキシシランを添加する工程を含むことがより好ましい。 For example, FIG. 6A shows a complex obtained by dispersing denatured collagen in a first acidic solution by stirring and then adding alkoxysilane to the first acidic solution. FIG. 6B shows a complex obtained by dispersing denatured collagen in a first acidic solution by ultrasonic irradiation and then adding alkoxysilane to the first acidic solution. The complex shown in FIG. 6B has better dispersibility than the complex shown in FIG. 6A, and a complex having a smaller diameter and a larger surface area can be obtained. From this, it is more preferable that the first step includes a step of dispersing the denatured collagen in the first acidic solution by ultrasonic irradiation and then adding alkoxysilane to the first acidic solution.

<第2工程>
第2工程では、複合体を洗浄および乾燥する。複合体の洗浄方法および乾燥方法は、従来公知の方法を用いることができる。さらに、本発明に係る多孔質シリカの製造方法は、後述する第3工程において第1工程の酸性雰囲気を維持する場合、第2工程を行なわないことが好ましい。
<Second step>
In the second step, the complex is washed and dried. As a method for washing and drying the complex, conventionally known methods can be used. Further, in the method for producing porous silica according to the present invention, it is preferable not to carry out the second step when maintaining the acidic atmosphere of the first step in the third step described later.

<第3工程>
第3工程では、第2工程の後に複合体から変性コラーゲンを除去する。第3工程は、複合体を500℃以上で焼成することにより複合体から変性コラーゲンを除去する工程(A工程)、100〜150℃かつpH0.1〜5の第2酸性溶液に複合体を接触させ、変性コラーゲンを酸加水分解することにより複合体から変性コラーゲンを除去する工程(B工程)、および変性コラーゲンに対して0.1〜10質量%の酵素を用いて20〜50℃で変性コラーゲンを酵素処理することにより複合体から変性コラーゲンを除去する工程(C工程)からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
<Third step>
In the third step, the denatured collagen is removed from the complex after the second step. The third step is a step of removing denatured collagen from the complex by firing the complex at 500 ° C. or higher (step A), and contacting the complex with a second acidic solution at 100 to 150 ° C. and pH 0.1 to 5 The step of removing the denatured collagen from the complex by acid-hydrolyzing the denatured collagen (step B), and the denatured collagen at 20 to 50 ° C. using 0.1 to 10% by mass of an enzyme with respect to the denatured collagen. Is at least one selected from the group consisting of a step (step C) of removing denatured collagen from the complex by enzymatically treating.

(A工程)
A工程では、複合体を500℃以上で焼成することにより変性コラーゲンを完全に熱分解する。本工程では、複合体を600℃以上で焼成することが好ましい。焼成する時間は、複合体を空気中で1〜5時間程度加熱すればよい。本工程における焼成温度の上限は、700℃である。700℃を超えても変性コラーゲンを完全に熱分解する時間が短くなるなどの効果を得ることが困難となる。
(Step A)
In step A, the denatured collagen is completely thermally decomposed by calcining the complex at 500 ° C. or higher. In this step, it is preferable to bake the complex at 600 ° C. or higher. The time for firing may be such that the complex is heated in the air for about 1 to 5 hours. The upper limit of the firing temperature in this step is 700 ° C. Even if the temperature exceeds 700 ° C., it becomes difficult to obtain effects such as shortening the time for complete thermal decomposition of denatured collagen.

(B工程)
B工程は、複合体から変性コラーゲンを除去することができる限り、どのような酸加水分解処理を行なう工程であってもよい。たとえば複合体にpH0.1〜5の第2酸性溶液を塗布することができる。複合体にpH0.1〜5の第2酸性溶液をスプレーしてもよい。さらに、pH0.1〜5の第2酸性溶液中に複合体を浸漬させてもよい。複合体から変性コラーゲンを効率よく除去する観点から、本工程では、pH0.1〜5の第2酸性溶液中に複合体を浸漬させることが好ましい。さらに、変性コラーゲンを完全に酸加水分解する観点から、pH0.1〜5の第2酸性溶液中に複合体を浸漬させた状態で、第2酸性溶液を撹拌することがより好ましい。
(Step B)
The step B may be any step of acid hydrolysis as long as the denatured collagen can be removed from the complex. For example, a second acidic solution having a pH of 0.1 to 5 can be applied to the complex. The complex may be sprayed with a second acidic solution having a pH of 0.1 to 5. Further, the complex may be immersed in a second acidic solution having a pH of 0.1 to 5. From the viewpoint of efficiently removing denatured collagen from the complex, it is preferable to immerse the complex in a second acidic solution having a pH of 0.1 to 5 in this step. Further, from the viewpoint of completely acid-hydrolyzing the denatured collagen, it is more preferable to stir the second acidic solution in a state where the complex is immersed in the second acidic solution having a pH of 0.1 to 5.

第2酸性溶液は、pH0.1〜5の水溶液であることが好ましく、上述した第1酸性溶液と同じ方法により調製することができる。好ましい第2酸性溶液のpHは0.1〜1である。さらに、酸として無機酸および有機酸の少なくとも1種を使用することができる。無機酸として塩酸、硫酸、硝酸を挙げることができ、有機酸としてギ酸、酢酸を挙げることができる。これらの酸は、単独で用いても良いし、2種以上を混合してもよい。第2酸性溶液の酸としては、塩酸を用いることが好ましい。 The second acidic solution is preferably an aqueous solution having a pH of 0.1 to 5, and can be prepared by the same method as the first acidic solution described above. The pH of the preferred second acidic solution is 0.1 to 1. Furthermore, at least one of an inorganic acid and an organic acid can be used as the acid. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and examples of the organic acid include formic acid and acetic acid. These acids may be used alone or in admixture of two or more. Hydrochloric acid is preferably used as the acid in the second acidic solution.

第2酸性溶液は、pH5を超えると変性コラーゲンを酸加水分解する効率が低下する傾向がある。さらに、pH0.1〜5の第2酸性溶液に複合体を接触させる温度は、100〜150℃が好ましい。第2酸性溶液に複合体を接触させる温度を100℃未満とすると酸加水分解の効率が低下する傾向がある。第2酸性溶液の撹拌は、複合体から変性コラーゲンが除去されるまで行なえばよく、たとえば10〜48時間、好ましくは20〜30時間行なえばよい。 When the pH of the second acidic solution exceeds 5, the efficiency of acid hydrolysis of denatured collagen tends to decrease. Further, the temperature at which the complex is brought into contact with the second acidic solution having a pH of 0.1 to 5 is preferably 100 to 150 ° C. If the temperature at which the complex is brought into contact with the second acidic solution is less than 100 ° C., the efficiency of acid hydrolysis tends to decrease. The stirring of the second acidic solution may be carried out until the denatured collagen is removed from the complex, for example, 10 to 48 hours, preferably 20 to 30 hours.

(C工程)
C工程では、ペプシンなどの各種プロテアーゼ、コラーゲン分解酵素であるコラゲナーゼなどの所定の酵素を用い、当該酵素が活性な温度の下で酵素反応させることにより、複合体から変性コラーゲンを除去する。当該酵素が溶解している溶液のpHは、当該酵素が失活しないpHであればよく、たとえばペプシンの場合、pH0.1〜5であることが好ましい。
(C step)
In step C, denatured collagen is removed from the complex by using various proteases such as pepsin and a predetermined enzyme such as collagenase, which is a collagen-degrading enzyme, and subjecting the enzyme to an enzymatic reaction at an active temperature. The pH of the solution in which the enzyme is dissolved may be any pH at which the enzyme is not inactivated, and in the case of pepsin, for example, the pH is preferably 0.1 to 5.

酵素は、その量が変性コラーゲンに対して0.1質量%未満である場合、変性コラーゲンの除去に大幅な時間を要するために効率が悪くなる。酵素の量が変性コラーゲンに対して10質量%を超える場合、酵素処理による変性コラーゲンの除去効果が飽和してしまう傾向がある。さらに酵素処理の温度が20℃未満および50℃を超える場合には、酵素が失活する傾向があるので、変性コラーゲンの除去効率が低下する。好ましい酵素の量は、変性コラーゲンに対して1〜5質量%であり、好ましい酵素処理の温度は30〜40℃である。 If the amount of the enzyme is less than 0.1% by mass with respect to the denatured collagen, it takes a long time to remove the denatured collagen, resulting in poor efficiency. When the amount of the enzyme exceeds 10% by mass with respect to the denatured collagen, the effect of removing the denatured collagen by the enzyme treatment tends to be saturated. Further, when the temperature of the enzyme treatment is lower than 20 ° C. and higher than 50 ° C., the enzyme tends to be inactivated, so that the efficiency of removing denatured collagen decreases. The preferred amount of enzyme is 1-5% by weight with respect to denatured collagen, and the preferred enzyme treatment temperature is 30-40 ° C.

複合体からの変性コラーゲンの除去は、上述した焼成、酸加水分解処理および酵素処理の各工程のうち、より大きな比表面積を有する多孔質シリカを得る観点から、焼成による除去工程(すなわちA工程)が最も好ましい。一方、酸加水分解処理および酵素処理のいずれかの工程(すなわちB工程またはC工程)を少なくとも行なう場合、多孔質シリカの細孔の崩壊および収縮が起こりにくいという利点がある。効率よく多孔質シリカを得る観点から、第3工程は、酸加水分解処理および酵素処理の両方の工程(すなわちB工程およびC工程)を行なうことが好ましい。その順番は、どちらを先に行なってもよい。 The removal of the denatured collagen from the complex is a removal step by calcination (that is, step A) from the viewpoint of obtaining a porous silica having a larger specific surface area among the above-mentioned steps of calcination, acid hydrolysis treatment and enzyme treatment. Is the most preferable. On the other hand, when at least one of the steps of acid hydrolysis treatment and enzyme treatment (that is, step B or step C) is performed, there is an advantage that the pores of the porous silica are less likely to collapse and shrink. From the viewpoint of efficiently obtaining porous silica, it is preferable to carry out both the acid hydrolysis treatment and the enzyme treatment (that is, the B step and the C step) in the third step. Either of them may be performed first.

ここで本発明に係る多孔質シリカの製造方法では、第3工程において、複合体を500℃以上で焼成する時間、100〜150℃かつpH0.1〜5の第2酸性溶液に複合体を接触させ、変性コラーゲンを酸加水分解する時間、変性コラーゲンに対して0.1〜10質量%の酵素を用いて20〜50℃で変性コラーゲンを酵素処理する時間をそれぞれ調整することにより、ウルトラミクロ孔の内部に変性コラーゲンに由来する炭素を一部残存させて、多孔質シリカを製造することができる。特に、残存させた炭素が多孔質シリカに0.05〜3質量%含まれる場合、多孔質シリカは上述したように紫外線が照射されたときに白色発光するため、化粧品および発光材料の原料として利用できるなど用途を広げることができる。 Here, in the method for producing porous silica according to the present invention, in the third step, the complex is brought into contact with a second acidic solution having a temperature of 100 to 150 ° C. and a pH of 0.1 to 5 for a time of firing the complex at 500 ° C. or higher. By adjusting the time for acid hydrolysis of the denatured collagen and the time for enzymatically treating the denatured collagen at 20 to 50 ° C. with 0.1 to 10% by mass of the enzyme, the ultramicropores are formed. Porous silica can be produced by leaving a part of carbon derived from denatured collagen inside. In particular, when the residual carbon is contained in the porous silica in an amount of 0.05 to 3% by mass, the porous silica emits white light when irradiated with ultraviolet rays as described above, and is therefore used as a raw material for cosmetics and luminescent materials. It can be used for a wide range of purposes.

<用途>
本発明の製造方法によって得られる多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有する。さらに、粒径500nm〜5μmのシリカ粒子が凝集して形成された粒径500nm〜100μmの粒状シリカとなる。さらに多孔質シリカの比表面積は500〜1000m2/gであるので、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができる。本発明の製造方法は、特殊な装置を必要とせず、安価な不溶性の変性コラーゲンを用いるため、多孔質シリカの大量合成に適している。本発明の製造方法によって得られる多孔質シリカは、良好な動的吸着特性および静的吸着特性を示すため、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができる。さらに上述した化粧品原料、発光材料、ガス分離膜材料、量子ドットを収容する担体などとして新たな用途が加わる可能性がある。
<Use>
The porous silica obtained by the production method of the present invention has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm. Further, silica particles having a particle size of 500 nm to 5 μm are aggregated to form granular silica having a particle size of 500 nm to 100 μm. Further, since the specific surface area of the porous silica is 500 to 1000 m 2 / g, it can exhibit excellent properties as an adsorbent and a catalyst carrier. Since the production method of the present invention does not require a special device and uses inexpensive insoluble modified collagen, it is suitable for mass synthesis of porous silica. Since the porous silica obtained by the production method of the present invention exhibits good dynamic adsorption characteristics and static adsorption characteristics, it can exhibit excellent characteristics as an adsorbent and a catalyst carrier. Furthermore, new uses may be added as the above-mentioned cosmetic raw materials, light emitting materials, gas separation membrane materials, carriers for accommodating quantum dots, and the like.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

≪試験1≫
<多孔質シリカの製造>
(実施例1)
まず鋳型となる不溶性の変性コラーゲンとして、コラーゲンT−1034(新田ゼラチン株式会社製)を準備した。さらにシリカ源としてテトラエトキシシラン(TEOS)を準備した。次に、イオン交換水に塩酸を加えて4.2体積%濃度の塩酸水溶液(pH0.63)を調製し、この塩酸水溶液に上記コラーゲン1gを添加するとともに30分間撹拌して上記コラーゲンの分散溶液を得た。この分散溶液にTEOSを9ml加え、室温(25℃)で24時間撹拌することにより変性コラーゲンとシリカとを含む複合体を得た(第1工程)。この複合体は、不溶性の変性コラーゲンを鋳型としてテトラエトキシシラン由来のシリカの粒子が凝集した構造を有する。その後、上記複合体を含む溶液を濾過してイオン交換水で洗浄するとともに、室温で一晩放置することにより乾燥した複合体を得た(第2工程)。
≪Test 1≫
<Manufacturing of porous silica>
(Example 1)
First, collagen T-1034 (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd.) was prepared as an insoluble denatured collagen as a template. Further, tetraethoxysilane (TEOS) was prepared as a silica source. Next, hydrochloric acid is added to ion-exchanged water to prepare a 4.2% by volume hydrochloric acid aqueous solution (pH 0.63), 1 g of the above-mentioned collagen is added to the aqueous hydrochloric acid solution, and the mixture is stirred for 30 minutes to disperse the above-mentioned collagen. Got 9 ml of TEOS was added to this dispersion solution, and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to obtain a complex containing denatured collagen and silica (first step). This complex has a structure in which silica particles derived from tetraethoxysilane are aggregated using insoluble modified collagen as a template. Then, the solution containing the complex was filtered, washed with ion-exchanged water, and left at room temperature overnight to obtain a dried complex (second step).

次に、得られた複合体に対して600℃、5時間の条件で焼成することにより実施例1の多孔質シリカを得た(第3工程)。 Next, the obtained complex was calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain the porous silica of Example 1 (third step).

(比較例1)
実施例1における鋳型を、市販のゼラチン(商品名:「アルカリ処理ゼラチン」、キシダ化学株式会社製)に代え、その他については実施例1と同じとして比較例1の多孔質シリカを製造しようとしたが、ゼラチンが鋳型として機能しなかったため、多孔質シリカを得ることはできなかった。このことから、ゼラチンは鋳型としては機能しないことが分かる。さらに、実施例1で用いたコラーゲンT−1034は、コラーゲンを熱変性させているため、一部に温水可溶性画分(ゼラチン)を含む可能性があるものの、この温水可溶性画分は、多孔質シリカの合成を阻害することがないことも分かった。
(Comparative Example 1)
An attempt was made to produce the porous gelatin of Comparative Example 1 by replacing the template in Example 1 with commercially available gelatin (trade name: "alkali-treated gelatin", manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and assuming that the others were the same as in Example 1. However, since gelatin did not function as a template, porous silica could not be obtained. From this, it can be seen that gelatin does not function as a template. Further, since the collagen T-1034 used in Example 1 is heat-denatured, it may contain a hot water-soluble fraction (gelatin), but this warm water-soluble fraction is porous. It was also found that it did not inhibit the synthesis of silica.

(比較例2)
実施例1における鋳型を、市販のコラーゲン線維(商品名:「Hide Powder」、シグマ−アルドリッチ社製)に代え、その他については実施例1と同じとして比較例2の多孔質シリカを製造した。
(Comparative Example 2)
The template in Example 1 was replaced with a commercially available collagen fiber (trade name: "Hide Powder", manufactured by Sigma-Aldrich), and the same as in Example 1 was used to produce the porous silica of Comparative Example 2.

<多孔質シリカの細孔構造の特定>
(孔径分布)
まず実施例1の多孔質シリカおよび比較例2の多孔質シリカに対し、それぞれ前処理として密閉容器中で、300℃および3時間の真空排気を行なった。その後、比表面積/細孔分布測定装置(商品名:「BELSORP−mini」、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて以下の測定条件により窒素吸着等温線およびt−plot曲線を得、実施例1の多孔質シリカおよび比較例2の多孔質シリカの細孔構造を特定した。その結果を図2および図3に示す。
測定温度:液体窒素温度(77K)
試料(多孔質シリカ)量:30mg
吸着ガス:窒素。
<Specification of pore structure of porous silica>
(Hole diameter distribution)
First, the porous silica of Example 1 and the porous silica of Comparative Example 2 were evacuated at 300 ° C. for 3 hours in a closed container as pretreatment, respectively. Then, using a specific surface area / pore distribution measuring device (trade name: "BELSORP-mini", manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), a nitrogen adsorption isotherm and a t-prot curve were obtained under the following measurement conditions, and Examples were obtained. The pore structures of the porous silica of No. 1 and the porous silica of Comparative Example 2 were identified. The results are shown in FIGS. 2 and 3.
Measurement temperature: Liquid nitrogen temperature (77K)
Sample (porous silica) amount: 30 mg
Adsorbed gas: Nitrogen.

図2(a)および図2(b)に示すように、実施例1および比較例2の多孔質シリカの窒素吸脱着等温線は、いずれもIUPAC I型を示したことから、実施例1および比較例2の多孔質シリカは、いずれも孔径が2nm未満のミクロ孔を有することが分かった。さらに図3(a)に示すように、実施例1の多孔質シリカのt−plot曲線は折れ曲がりが認められないことから、実施例1の多孔質シリカは、平均孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔を有することが分かった。一方、図3(b)に示すように、比較例2に係る多孔質シリカのt−plot曲線は折れ曲がりが認められ、平均孔径は0.76nmであると算出されたため、比較例2に係る多孔質シリカはウルトラミクロ孔を有していなかった。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the nitrogen adsorption / desorption isotherms of the porous silicas of Example 1 and Comparative Example 2 all showed IUPAC type I, and thus Examples 1 and 2. It was found that all of the porous silicas of Comparative Example 2 had micropores having a pore diameter of less than 2 nm. Further, as shown in FIG. 3A, since the t-plot curve of the porous silica of Example 1 is not bent, the porous silica of Example 1 has an ultra having an average pore diameter of less than 0.7 nm. It was found to have micropores. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the t-plot curve of the porous silica according to Comparative Example 2 was found to be bent, and the average pore size was calculated to be 0.76 nm. Quality silica did not have ultra-micropores.

実施例1の多孔質シリカの窒素吸脱着等温線は、比較例2の多孔質シリカの窒素吸脱着等温線よりも、曲線の角度がより急峻であることが図2(a)と図2(b)との比較から理解される。このことから実施例1の多孔質シリカは、ウルトラミクロ孔の孔径の均一性が高いことも示唆している。 The angle of the curve of the nitrogen adsorption isotherm of the porous silica of Example 1 is steeper than that of the nitrogen adsorption isotherm of the porous silica of Comparative Example 2 (a) and 2 (Fig. 2). It is understood from the comparison with b). This also suggests that the porous silica of Example 1 has high uniformity of the pore diameter of the ultramicro pores.

次に、実施例1の多孔質シリカに対し、FE−SEM(商品名:「S−4800」、日立ハイテクノロジーズ株式会社製)を用いて400倍の倍率で観察した。さらに、観察前には多孔質シリカの表面にPtを蒸着した。その結果、観察像である図1によれば、粒径500nm〜5μmのシリカ粒子が凝集して形成された粒径500nm〜100μmの粒状シリカが確認された。さらに、図1において粒状シリカの凝集したシリカ粒子の間隙が、孔径が50nmを超えるマクロ孔として存在している様子が観察された。したがって、実施例1の多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有することが分かる。 Next, the porous silica of Example 1 was observed at a magnification of 400 times using FE-SEM (trade name: "S-4800", manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Further, before the observation, Pt was deposited on the surface of the porous silica. As a result, according to FIG. 1, which is an observation image, granular silica having a particle size of 500 nm to 100 μm formed by aggregating silica particles having a particle size of 500 nm to 5 μm was confirmed. Further, in FIG. 1, it was observed that the gaps between the aggregated silica particles of granular silica existed as macropores having a pore diameter of more than 50 nm. Therefore, it can be seen that the porous silica of Example 1 has ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm.

(表面積/比表面積)
次に、実施例1の多孔質シリカの比表面積を、上述した比表面積/細孔分布測定装置を用いて相対圧が0.01〜0.05の範囲における窒素の吸着量に基づきBET法により算出した。その結果、実施例1の多孔質シリカの比表面積は、685m2/gであった。
(Surface area / specific surface area)
Next, the specific surface area of the porous silica of Example 1 was determined by the BET method based on the amount of nitrogen adsorbed in the range of relative pressure of 0.01 to 0.05 using the above-mentioned specific surface area / pore distribution measuring device. Calculated. As a result, the specific surface area of the porous silica of Example 1 was 685 m 2 / g.

さらに、上述した表面積の測定方法に基づけば、実施例1の多孔質シリカにおいて、ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、多孔質シリカの全体の比表面積に対して94%を占めることが分かった。 Furthermore, based on the above-mentioned method for measuring the surface area, it was found that in the porous silica of Example 1, the total specific surface area of the ultramicropores occupies 94% of the total specific surface area of the porous silica. ..

<動的吸着特性>
実施例1の多孔質シリカおよび比較例2の多孔質シリカに対し、上述した方法により動的吸着特性を評価した。その結果を図4に示す。
<Dynamic adsorption characteristics>
The dynamic adsorption characteristics of the porous silica of Example 1 and the porous silica of Comparative Example 2 were evaluated by the above-mentioned method. The result is shown in FIG.

図4に示すように、実施例1の多孔質シリカ(白丸)は、吸着破過に至るまでの時間が約120分であった。これに対し、比較例2の多孔質シリカ(黒丸)は、吸着破過に至るまでの時間が約105分であった。このため実施例1の多孔質シリカは、比較例2よりも長時間継続してトルエンを完全に吸着するという特性を有し、吸着剤、触媒担体およびガス分離膜材料などに好適に用いることができると理解される。 As shown in FIG. 4, the porous silica (white circle) of Example 1 took about 120 minutes to reach adsorption rupture. On the other hand, the porous silica (black circle) of Comparative Example 2 took about 105 minutes to reach adsorption rupture. Therefore, the porous silica of Example 1 has a property of completely adsorbing toluene for a longer period of time than that of Comparative Example 2, and can be suitably used as an adsorbent, a catalyst carrier, a gas separation membrane material, or the like. It is understood that it can be done.

<静的吸着特性>
実施例1の多孔質シリカおよび比較例2の多孔質シリカに対し、上述した方法により静的吸着特性を評価した。その結果を図5に示す。
<Static adsorption characteristics>
The static adsorption characteristics of the porous silica of Example 1 and the porous silica of Comparative Example 2 were evaluated by the above-mentioned method. The result is shown in FIG.

図5に示すように、実施例1の多孔質シリカ(黒丸)は、試験前のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC0、試験開始後30分経過時のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC30としたとき、C30/C0が0.7以下である0.6となった。これに対し、比較例2の多孔質シリカ(二重丸)は、C30/C0が0.78となった。このため実施例1の多孔質シリカは、比較例2よりも静的吸着特性に優れ、吸着剤、触媒担体およびガス分離膜材料などに好適に用いることができると理解される。 As shown in FIG. 5, in the porous silica (black circle) of Example 1, the toluene concentration in the sampling bag before the test was C 0 , and the toluene concentration in the sampling bag 30 minutes after the start of the test was C 30 . When this was done, C 30 / C 0 was 0.6, which was 0.7 or less. On the other hand, in the porous silica (double circle) of Comparative Example 2, C 30 / C 0 was 0.78. Therefore, it is understood that the porous silica of Example 1 has better static adsorption characteristics than Comparative Example 2, and can be suitably used as an adsorbent, a catalyst carrier, a gas separation membrane material, and the like.

以上より実施例1の多孔質シリカは、吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができると考えられる。さらに、実施例1の多孔質シリカの製造は、特殊な装置を必要とせず、安価な不溶性の変性コラーゲンを用いるため、多孔質シリカの大量合成に適している。 From the above, it is considered that the porous silica of Example 1 can exhibit excellent properties as an adsorbent and a catalyst carrier. Furthermore, the production of the porous silica of Example 1 does not require a special device and uses inexpensive insoluble modified collagen, and is therefore suitable for mass synthesis of the porous silica.

≪試験2≫
<多孔質シリカの製造>
(実施例2)
実施例1の第3工程を、70℃かつpH0.63の第2酸性溶液に複合体を接触させ、変性コラーゲンを酸加水分解することにより複合体から変性コラーゲンを除去する工程に代え、その他については実施例1と同じとして実施例2の多孔質シリカを製造した。
Exam 2≫
<Manufacturing of porous silica>
(Example 2)
The third step of Example 1 is replaced with the step of removing the denatured collagen from the complex by contacting the complex with a second acidic solution at 70 ° C. and pH 0.63 and acid-hydrolyzing the denatured collagen. Produced the porous silica of Example 2 in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
実施例1の第3工程を、70℃かつpH0.63の第2酸性溶液に複合体を接触させ、変性コラーゲンを酸加水分解するとともに、変性コラーゲンに対して5質量%のペプシンを用いて変性コラーゲンを酵素処理することにより複合体から変性コラーゲンを除去する工程に代え、その他については実施例1と同じとして実施例3の多孔質シリカを製造した。
(Example 3)
In the third step of Example 1, the complex was brought into contact with a second acidic solution at 70 ° C. and pH 0.63 to acid hydrolyze the denatured collagen, and the denatured collagen was denatured with 5% by mass of pepsin. Instead of the step of removing the denatured collagen from the complex by enzymatically treating the collagen, the porous silica of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except for the steps.

<多孔質シリカの細孔構造の特定>
実施例2〜3の多孔質シリカの細孔構造について、上述した実施例1の多孔質シリカに対する測定方法と同じ方法により特定した。実施例2〜3の多孔質シリカについてのウルトラミクロ孔の有無とその平均孔径、マクロ孔の有無とその平均孔径、比表面積、全表面積に対するウルトラミクロ孔の占有面積、全表面積に対するマクロ孔の占有面積、動的吸着特性(吸着破過に至るまでの時間)、静的吸着特性(C30/C0)を表1に示す。表1には、参考のため実施例1のウルトラミクロ孔の有無とその平均孔径などのデータも記載した。
<Specification of pore structure of porous silica>
The pore structure of the porous silica of Examples 2 to 3 was specified by the same method as the measurement method for the porous silica of Example 1 described above. Presence or absence of ultramicro pores and their average pore diameter, presence or absence of macropores and their average pore diameter, specific surface area, occupied area of ultramicro pores with respect to total surface area, occupation of macropores with respect to total surface area of the porous silica of Examples 2 to 3. Table 1 shows the area, dynamic adsorption characteristics (time until adsorption rupture), and static adsorption characteristics (C 30 / C 0). For reference, Table 1 also shows data such as the presence or absence of ultramicro pores in Example 1 and their average pore diameters.

Figure 0006881708
Figure 0006881708

以上より、実施例2〜3の多孔質シリカは、孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有することにより吸着剤、触媒担体として優れた特性を発揮することができると考えられる。さらに、実施例2〜3の多孔質シリカの製造は、特殊な装置を必要とせず、安価な不溶性の変性コラーゲンを用いるため、多孔質シリカの大量合成に適している。 From the above, the porous silicas of Examples 2 to 3 can exhibit excellent properties as an adsorbent and a catalyst carrier by having ultramicro pores having a pore diameter of less than 0.7 nm and macropores having a pore diameter of more than 50 nm. It is thought that it can be done. Further, the production of the porous silica of Examples 2 to 3 does not require a special device and uses inexpensive insoluble modified collagen, and is therefore suitable for mass synthesis of the porous silica.

≪試験3≫
<多孔質シリカの製造>
実施例1の第3工程における焼成時間を変更し、その他については実施例1と同じ方法を用いることにより、実施例4〜8の多孔質シリカを製造した。実施例4では、第3工程における焼成時間を4時間としてウルトラミクロ孔内の炭素含有量が0%である多孔質シリカを製造した。実施例5では、上記焼成時間を2時間10分としてウルトラミクロ孔内の炭素含有量が0.08%である多孔質シリカを製造した。実施例6では、上記焼成時間を2時間としてウルトラミクロ孔内の炭素含有量が0.1%である多孔質シリカを製造した。実施例7では、上記焼成時間を1.5時間としてウルトラミクロ孔内の炭素含有量が0.15%である多孔質シリカを製造した。実施例8では、上記焼成時間を1時間としてウルトラミクロ孔内の炭素含有量が0.24%である多孔質シリカを製造した。
≪Test 3≫
<Manufacturing of porous silica>
Porous silicas of Examples 4 to 8 were produced by changing the firing time in the third step of Example 1 and using the same method as in Example 1 for other matters. In Example 4, the firing time in the third step was set to 4 hours, and porous silica having a carbon content of 0% in the ultramicro pores was produced. In Example 5, the firing time was set to 2 hours and 10 minutes to produce porous silica having a carbon content of 0.08% in the ultramicro pores. In Example 6, the firing time was set to 2 hours to produce porous silica having a carbon content of 0.1% in the ultramicro pores. In Example 7, the firing time was 1.5 hours, and porous silica having a carbon content of 0.15% in the ultramicro pores was produced. In Example 8, the firing time was set to 1 hour, and porous silica having a carbon content of 0.24% in the ultramicro pores was produced.

<多孔質シリカの紫外線照射による白色発光>
実施例4〜8の多孔質シリカに対し、波長254nmおよび波長365nmのブラックライト(紫外線)を照射した。その結果を図7に示す。図7において(a)は、波長254nmの紫外線を照射した場合における多孔質シリカの発光の様子を示し、(b)は、波長365nmの紫外線を照射した場合における多孔質シリカの発光の様子を示す。図7(a)および(b)に現わされたスポットは、左から順に実施例8(炭素含有量0.24%)、実施例7(炭素含有量0.15%)、実施例6(炭素含有量0.1%)、実施例5(炭素含有量0.08%)、実施例4(炭素含有量0%)の多孔質シリカである。波長254nmおよび波長365nmのいずれも、実施例5(炭素含有量0.08%)において最も強い発光が確認され、実施例4(炭素含有量0%)において発光が確認できなかった。
<White emission due to ultraviolet irradiation of porous silica>
The porous silicas of Examples 4 to 8 were irradiated with black light (ultraviolet rays) having a wavelength of 254 nm and a wavelength of 365 nm. The result is shown in FIG. In FIG. 7, (a) shows the state of light emission of the porous silica when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm, and (b) shows the state of light emission of the porous silica when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm. .. The spots shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) are Example 8 (carbon content 0.24%), Example 7 (carbon content 0.15%), and Example 6 (carbon content 0.15%) in order from the left. Porous silica of Example 5 (carbon content 0.08%) and Example 4 (carbon content 0%). In both the wavelength of 254 nm and the wavelength of 365 nm, the strongest light emission was confirmed in Example 5 (carbon content 0.08%), and no light emission was confirmed in Example 4 (carbon content 0%).

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形したりすることも当初から予定している。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, it is planned from the beginning that the configurations of the above-described embodiments and examples may be appropriately combined or modified in various ways. ..

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the above-described embodiment, and is intended to include the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

Claims (8)

孔径が0.7nm未満のウルトラミクロ孔および孔径が50nmを超えるマクロ孔を有する多孔質シリカであって、
前記多孔質シリカは、複数の前記ウルトラミクロ孔および複数の前記マクロ孔を有し、
前記ウルトラミクロ孔の合計の比表面積は、前記多孔質シリカの全体の比表面積に対して90%以上を占める、多孔質シリカ。
Pore size a porous silica perforated macropores Ultra-micro pores and pore diameter of less than 0.7nm exceeds 50 nm,
The porous silica has a plurality of the ultramicro pores and a plurality of the macropores.
The total specific surface area of the ultramicropores is 90% or more of the total specific surface area of the porous silica.
前記多孔質シリカは、粒径が500nm以上100μm以下である、請求項1に記載の多孔質シリカ。 The porous silica according to claim 1 , wherein the porous silica has a particle size of 500 nm or more and 100 μm or less. 前記多孔質シリカは、炭素を0.05質量%以上0.3質量%以下含有する、請求項1または2に記載の多孔質シリカ。 The porous silica according to claim 1 or 2 , wherein the porous silica contains 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less of carbon. 前記多孔質シリカは、紫外線が照射されたときに白色発光する、請求項3に記載の多孔質シリカ。 The porous silica according to claim 3 , wherein the porous silica emits white light when irradiated with ultraviolet rays. 前記多孔質シリカは、サンプリングバッグ法によるトルエンの吸着試験において、試験前のサンプリングバッグ中のトルエン濃度をC0、試験開始後30分経過時の前記サンプリングバッグ中のトルエン濃度をC30としたとき、C30/C0が0.7以下となる吸着特性を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の多孔質シリカ。 In the toluene adsorption test by the sampling bag method, the porous silica has a toluene concentration of C 0 in the sampling bag before the test and a toluene concentration of C 30 in the sampling bag 30 minutes after the start of the test. , The porous silica according to any one of claims 1 to 4 , which has an adsorption property in which C 30 / C 0 is 0.7 or less. 不溶性の変性コラーゲンとアルコキシシランとをpH0.1〜5の第1酸性溶液中で混合することにより前記変性コラーゲンとシリカとを含む複合体を得る第1工程と、
前記複合体を洗浄および乾燥する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する第3工程と、を含む多孔質シリカの製造方法であって、
前記第3工程は、前記複合体を500℃以上で焼成することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程、100〜150℃かつpH0.1〜5の第2酸性溶液に前記複合体を接触させ、前記変性コラーゲンを酸加水分解することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程、および前記変性コラーゲンに対して0.1〜10質量%の酵素を用いて20〜50℃で前記変性コラーゲンを酵素処理することにより前記複合体から前記変性コラーゲンを除去する工程からなる群より選ばれる少なくとも1種である、多孔質シリカの製造方法。
The first step of obtaining a complex containing the modified collagen and silica by mixing insoluble modified collagen and alkoxysilane in a first acidic solution having a pH of 0.1 to 5;
The second step of washing and drying the complex, and
A method for producing porous silica, which comprises a third step of removing the denatured collagen from the complex after the second step.
The third step is a step of removing the denatured collagen from the complex by firing the complex at 500 ° C. or higher, and the complex is placed in a second acidic solution having a temperature of 100 to 150 ° C. and a pH of 0.1 to 5. The step of removing the denatured collagen from the complex by contacting and acid-hydrolyzing the denatured collagen, and using 0.1 to 10% by mass of enzyme with respect to the denatured collagen at 20-50 ° C. A method for producing porous silica, which is at least one selected from the group consisting of steps of removing the denatured collagen from the complex by enzymatically treating the denatured collagen.
請求項6に記載の多孔質シリカの製造方法において、
前記第2工程を行なわない、多孔質シリカの製造方法。
In the method for producing porous silica according to claim 6,
A method for producing porous silica without performing the second step.
前記第1工程は、撹拌および超音波照射の両方またはいずれか一方によって前記変性コラーゲンを前記第1酸性溶液中に分散させた後、前記第1酸性溶液へ前記アルコキシシランを添加する工程を含む、請求項6または7に記載の多孔質シリカの製造方法。 The first step includes the step of dispersing the denatured collagen in the first acidic solution by stirring and / or ultrasonic irradiation, and then adding the alkoxysilane to the first acidic solution. The method for producing porous silica according to claim 6 or 7.
JP2017039234A 2017-03-02 2017-03-02 Porous silica and its manufacturing method Active JP6881708B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017039234A JP6881708B2 (en) 2017-03-02 2017-03-02 Porous silica and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017039234A JP6881708B2 (en) 2017-03-02 2017-03-02 Porous silica and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018145026A JP2018145026A (en) 2018-09-20
JP6881708B2 true JP6881708B2 (en) 2021-06-02

Family

ID=63590725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017039234A Active JP6881708B2 (en) 2017-03-02 2017-03-02 Porous silica and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6881708B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113563458B (en) * 2021-07-19 2023-07-21 嘉兴恒杰生物制药股份有限公司 Preparation method of non-denatured type II collagen
CN113401913A (en) * 2021-07-30 2021-09-17 陕西科技大学 Hierarchical pore SiO2Microsphere material and preparation method and application thereof
CN116746677B (en) * 2023-06-19 2024-02-13 广西天下燕都燕窝产业研究中心有限公司 Preparation method of small molecule bird's nest and small molecule bird's nest product

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09295811A (en) * 1996-04-30 1997-11-18 Lion Corp Amorphous porous body and its production
JP3869142B2 (en) * 1999-01-29 2007-01-17 独立行政法人科学技術振興機構 Hollow fiber silica and method for producing the same
JP2010070406A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Osaka Prefecture Method of producing porous silica
US20130052117A1 (en) * 2010-03-04 2013-02-28 Keio University Process for producing porous silica, and porous silica
JP6401675B2 (en) * 2015-08-04 2018-10-10 日本電信電話株式会社 Raman spectroscopy substrate
JP2017095297A (en) * 2015-11-20 2017-06-01 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所 Manufacturing method of silica particles and silica particles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018145026A (en) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6881708B2 (en) Porous silica and its manufacturing method
KR101824667B1 (en) A process of preparing hydrogels comprising reduced graphene oxide for enhanced molecular adsorption
Ali et al. Synthesis of γ-alumina (Al 2 O 3) nanoparticles and their potential for use as an adsorbent in the removal of methylene blue dye from industrial wastewater
Fujiwara et al. Calcium carbonate microcapsules encapsulating biomacromolecules
JP2005263550A (en) High dispersion silica nano hollow particle and its producing method
CN107434248B (en) Graphene aerogel microspheres and preparation method thereof
Muruganandham et al. Environmental applications of ZnO materials
Liu et al. Chitosan scaffolds for recyclable adsorption of Cu (II) ions
Castillo et al. Colloidal cubes for the enhanced degradation of organic dyes
CN102256680A (en) Porous block nanofiber composite filters
CN109650377A (en) A method of mesoporous silicon dioxide modified carbon dots are prepared with hydro-thermal method
KR20190127709A (en) Method for producing surface treated carbon nanostructures
CN113930232A (en) Solid carbon-point zeolite composite material fingerprint developing powder and preparation method thereof
CN112429800A (en) Magnetic nano functional material and synthetic method and application thereof
Gholami et al. CO2 adsorption on amine functionalized MCM-41: Effect of bi-modal porous structure
JP2009232755A (en) Treatment method for improving germination
Chen et al. Large-scale and low-cost fabrication of two functional silica sorbents by vapor condensation induced nanoemulsions and their excellent uptake performance
Hu et al. Adsorptions of Cd (II) and methylene blue from aqueous solution by silica hybrid hollow spheres
Qian et al. Microwave-assisted solvothermal in-situ synthesis of CdS nanoparticles on bacterial cellulose matrix for photocatalytic application
CN113559828B (en) Polyacrylic acid magnetic nanocomposite, preparation method and application
Li et al. Evaluation of mesoporous bioactive glass (MBG) as adsorbent for removal of methylene blue (MB) from aqueous solution
JP2009172574A (en) Metal particle carrying catalyst and its manufacturing method
Başaran et al. Effects of different parameters on the synthesis of silica aerogel microspheres in supercritical CO 2 and their potential use as an adsorbent
JP7273337B2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING NET-LIKE STRUCTURE HAVING ALLOY NANOPARTICLES
Yousatit et al. One-pot synthesis of wormhole-like mesostructured silica with a high amine loading for enhanced adsorption of clofibric acid

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20171031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210413

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210421

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6881708

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250