JPH0416507A - 層状ケイ酸塩の水熱合成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ケニヤアイト型層状ケイ酸塩の水熱合成法に
関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

一ジョンによる眉間修飾では新現な触媒や多孔材料を始
めとした複合材料開発へ発展している分野である。

現在、その対象となる層状ケイ酸塩には天然のスメクタ
イト系粘土鉱物や溶融法で合成されたフッ素マイカ等が
ある。しかし、これらの層状ケイ酸塩を活用した機能性
材料の開発は、より精製された原料を出発原料とした。

より効率的な合成プロセスが求められている。

従来、純粋なケニヤアイトあるいはケニヤアイトのＮａ
原子をに原子に置き換えたケニヤアイト型層状ケイ酸塩
の合成では、１００℃付近では数ケ月という長時間を要
する上に、生成物中には非晶質Ｉ ＝ｆト型層状ケイ酸塩を単一相として得ることは回遊で
あることが知られている。また、高温ではこれらの化合
物の結晶化が進み易くなることが指摘されており１例え
ば、　２００℃、３時間以上でケニヤアイトが単一相と
して生成することが確かめられている。しかし、このよ
うな高い反応温度では水熱条件下における圧力が１０ｋ
ｇ／ａ＃を越えてしまうという問題があり、より反応温
度の低い条件で単一相として合成し得る方法が求められ
ている。

〔発明の課題〕

本発明は、水熱反応進行時の圧力がＬＯｋｇ／ａＪを越
えないような低温でケニヤアイト型層状ケイ酸塩単一相
を短時間で生成可能とする新規な水熱合成法を提供する
ことをその課題とする。

ダ自体を出発原料として合成されたアモルファスシリカ
も可能である。

アモルファスシリカの粒度はあまり限定する必要はない
が、大きすぎると、加熱溶解させて反応させるのに長時
間を要するので、１００メツシユ以下、好ましくは２０
０メツシユ以下が適当である。

ナトリウム化合物としては、水酸化ナトリウム力と、ナ
トリウム化合物と、カリウム化合物と水とからなる混合
物を１００〜１８０℃の水熱条件下で反応させることを
特徴とするケニヤアイト型層状ケイ酸塩の水熱合成法が
提供される。

本発明において出発原料成分として用いるアモルファス
シリカは、湿式法で合成することができ、この場合、そ
の履歴は限定されない。例えば、珪酸ソーダやアルコキ
シドを原料としたシリカ源やケイ酸塩鉱石を鉱酸処理し
て得られるアモルファスシリカを用いることができる。

また、珪酸ソー反応条件としては、組み合わせるナトリ
ウム化合物とカリウム化合物の種類によって、その混合
比及びアルカリ度を適宜選定する。例えば、ケニヤアイ
ト型層状ケイ酸塩の合成において、水酸化ナトリウムと
炭酸カリウムを用いた場合、Ｈ２Ｏ１５１０２モ）Ｌｉ
比が１５−２０、ＮａＯＨ／５ｉ０２モ）Ｌｉ比が０．
２０−０．２６、Ｋ２Ｃｏ、　／５ｉｎ２モ／Ｌ／比が
０．１０−０．２５となるように各原料成分を混合し１
反応温度１７０℃の水熱条件下で１０〜２４時間処理す
ると、生成する同相として、ケニヤアイト型肩状ケイ酸
塩単一相を得ることができる。−船釣には、Ｈ□Ｏ／　
Ｓ　ｘ　Ｏ２モル比は、１５〜２０、好ましくは１６〜
１８．ナトリウム化合物／５ｉ０２モル比は、０，１８
〜０．３０、好ましくは０．２０〜０．２５、カリウム
化合物／ＳｉＯ□モル比は、　０．０６〜０．３０、好
ましくは０．１４−０．１８である。また、ナトリウム
化合物／カリウム化合物モル比は、１．０〜１．６、好
ましくは１゜２〜１．５である。反応温度は、１００〜
２００℃、好ましくする傾向があるので、前記のように
、１５０−１７０℃程度にするのが好ましい。反応混合
物は、これを撹拌して系全体の均一性を保持する。

上記の条件によって合成された固体物質は、常法によっ
て母液と分離し、ついで１０−３〜１０−”＋＊ｏｌ／
１程度の水酸化カリウム溶液で洗浄し、さらに水洗後、
乾燥し回収する。

〔発明の作用〕

本発明による合成方法においては、マガディアイトの生
成が進行する温度領域で、ナトリウム原子の一部をカリ
ウム原子に置き換え、固溶体としての層状ケイ酸塩を生
成させることによって、これまでより低温、短時間でケ
ニヤアイト型層状ケイ酸塩の生成が可能となったものと
考えられる。

すなわち、カリウムを含まずナトリウムのみを含むアル
カリ条件では、　１５０−１７０℃程度の水熱反応温度
、数十時間でマガディアイトが単一相として得られ、ケ
ニヤアイトを単一相として得ることは難しい。この場合
には、１８５℃では両者が共存し、２００℃でケニヤア
イト単一相となる。また、ナトリウム原子は含まずカリ
ウム原子のみを含むアルカリ条件下では、１５０〜１８
０℃では底面回折線がケニヤアイト型に類似した生成物
が得られるが、Ｘ線回折パターンからは中間相と位置ず
けられるもので、１８５℃で始めて単一相となる。

従って、本発明では、マガディアイトの生成が推進され
る反応条件下でカリウム原子を共存させることで、ケニ
ヤアイト型層状ケイ酸塩がより低温で選択的に合成可能
となるものと考えられる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ 原料とするアモルファスシリカ、本機化ナトリウム及び
炭酸カリウムは全て市販品を用いた。これらの原料成分
を、Ｈ，Ｏ／ＳｉＯ，モル比が１８、Ｎａ０１（／Ｓｉ
Ｏ□モル比が０．２３．に２ＣＯ，／５ｉ０２モル比が
０．１６となるように混合し、オートクレーブ中におい
て反応温度１７０℃の水熱条件下で２０時間処理した。

次に、反応処理終了後、濾過して液相を分離し、得られ
た固相をｔｏ−’ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム溶液で
洗浄した。この回収固体を４０℃で乾燥後、Ｘ線回折法
で測定したところケニヤアイトとほぼ同一のＸ線回折パ
ターンを示す生成物であることが分かった。なお、固体
を水洗してもＸ線回折パターンの変化は認められず、こ
れは以下の実施例においても同様であった。

実施例２ 実施例１において、アモルファスシリカとして、蛇紋岩
の酸処理によって得られたアモルファスシリカを用いた
以外は、実施例１と同様にして実験を行った。

反応温度１７０℃の水熱条件下で１６時間処理すると、
ケニヤアイト型層状ケイ酸塩からなる固体がが単一相と
して得られた。

〔発明の効果〕

本発明によるケニヤアイト型層状ケイ酸塩は、マガディ
アイトと同様その特有の層状構造に基づくミクロポアを
有することから、それ自体化学工業、窯業、医学等多く
の分野での用途が期待できる。例えば、触媒担体、充填
剤、吸着剤、脱臭剤、酵素センサー、微生物分離等に適
用可能と考えられる。また、インターカレーション反応
により有機あるいは無機物質で眉間修飾可能なことから
、種々の複合材料、酵素センサー、微生物分離剤。

薬理活性物質、あるいは眉間におけるピラー形状によっ
て新たな触媒や多孔材料等を製造する際の層状化合物と
して有用なものと期待できる。

また、これを酸処理して得られる結晶性層状ポリケイ酸
はシリカ分のみから成り、アモルファスシリカが利用さ
れてきた用途、例えば触媒、触媒担体、充填剤、吸着剤
、脱臭剤等に対し、高い性能を賦与できる可能性があり
、更に前述と同様特殊構造を活用したインターカレーシ
ョン反応により、複合材料を始めとした種々の機能性材
料創製のための層状化合物として有用なものと期待でき
る。

特許出願人　工業技術院長　杉　浦　　　賢指定代理人
　工業技術院公害資源研究所ｉ可Ｉ−１・ 高多　−啄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アモルファスシリカと、ナトリウム化合物と、カ
   リウム化合物と水とからなる混合物を１００〜１８０℃
   の水熱条件下で反応させることを特徴とするケニヤアイ
   ト型層状ケイ酸塩の水熱合成法。