JPH08992A

JPH08992A - 吸着材料の製造方法

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Publication number: JPH08992A
Application number: JP16448594A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inagaki; 伸二稲垣; Yoshiaki Fukushima; 喜章福嶋
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3289499B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ガスの脱離が吸着よりも低圧で発生する吸着
材料の製造方法を提供すること。【構成】層状ケイ酸塩中に界面活性剤を導入するイオ
ン交換工程と，該層状ケイ酸塩中にアルカリ金属または
アルカリ土類金属のうちの少なくとも一種のイオンを含
有させる含有工程と，該イオンを含む層状ケイ酸塩を焼
成する焼成工程とよりなる製造方法。又は，界面活性剤
を溶解させた水溶液中に層状ケイ酸塩を分散させること
により，該界面活性剤を層状ケイ酸中に導入するイオン
交換工程と，該層状ケイ酸塩を焼成する焼成工程とより
なり，上記イオン交換工程においては上記水溶液のｐＨ
が１０以上に保持されている製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，天然ガス，プロパンガ
ス，窒素ガス等の種々の気体の貯蔵手段として使用可能
な吸着材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】近年，例えば天然ガス等を自動車燃料とし
て用いるために，上記天然ガスを効率的かつ安全に貯蔵
する手段が求められている。上記貯蔵手段のひとつとし
て，多孔性の吸着材料を使用し，該吸着材料に所望のガ
スを吸着保持する方法が考えられている。上記吸着材料
に求められる性能としては，吸着容積が大きく，低圧で
のガスの吸着，脱離が可能で，ガスが脱離する時の圧力
が一定であること等が挙げられる。

【０００３】ところで，従来よりガスの吸着，分離材料
として，ゼオライト，シリカゲル及び活性炭が広く使用
されている。しかし，上記材料はいずれも欠点があり，
貯蔵手段としては不適切である。即ち，ゼオライトは吸
着容積が小さい。このため，小型の貯蔵手段とすること
が困難である。また，シリカゲル及び活性炭はガスを吸
着及び脱離する表面の細孔径のバラツキが大きい。この
ため，ガスの脱離圧力が変動し易く，制御が困難であ
る。

【０００４】そこで，上記従来材料に代わって，吸着容
積が大きく，表面の細孔径が均一なメソ多孔体を吸着材
料として使用することが考えられている。上記メソ多孔
体はシリカ骨格からなるシリンダー状の細孔が多数平行
に配列した構造を有し，該細孔の径は２ｎｍ〜５０ｎｍ
の範囲内にある。

【０００５】そして，上記メソ多孔体の製造に当たって
は，例えば界面活性剤の液晶よりなる水溶液を作成し，
上記液晶を鋳型にして，その周囲にシリカあるいはシリ
カアルミナを析出させる方法がある。この場合の具体的
な製造方法を以下に説明する。まず，界面活性剤の濃厚
水溶液中に，テトラメチルアンモニウムシリケート，シ
リカゲル，ケイ酸ナトリウム，アルミン酸ナトリウム，
アルミナ等のグループより選ばれる少なくとも一種類の
物質を投入し，上記水溶液を１００℃以上に加熱する。
加熱後，水溶液中に生成した固形生成物を取り出し，水
で洗浄する。洗浄の終了した固形生成物を焼成すること
により，上述のメソ多孔体を得る。

【０００６】また，他の製造方法としては，層状ケイ酸
塩の一部を界面活性剤より生じたイオンでイオン交換す
る方法がある。この場合には，層状ケイ酸塩を構成する
各層の間が広がり，更に界面活性剤イオンに沿って各層
が曲折する。よって，各層が互いにが架橋し，シリカ骨
格を形成する。具体的には，例えば界面活性剤の希薄水
溶液に層状ケイ酸塩を分散させ，その分散液のｐＨを８
〜９に調整しながら加熱する。加熱後，上記水溶液中に
生成した固形生成物を取り出す。上記固形生成物を水で
洗浄し，焼成することにより上述のメソ多孔体を得る。

【０００７】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記メソ多孔
体はガスの吸着及び脱離の圧力がほぼ等しいという問題
点がある。このため，上記メソ多孔体においてはガスの
吸着と脱離が同時に発生し，ガスを取り出す際の効率が
非常に悪い。

【０００８】本発明は，かかる問題点に鑑み，ガスの脱
離が吸着よりも低圧で発生する吸着材料の製造方法を提
供しようとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，層状ケイ酸塩中に界面活
性剤を導入するイオン交換工程と，該層状ケイ酸塩中に
アルカリ金属またはアルカリ土類金属のうちの少なくと
も一種のイオンを含有させる含有工程と，該イオンを含
む層状ケイ酸塩を焼成する焼成工程とよりなることを特
徴とする吸着材料の製造方法にある（以下，これを第一
発明という。）。

【００１０】本第一発明において最も注目すべきこと
は，該層状ケイ酸塩中にアルカリ金属またはアルカリ土
類金属のうちの少なくとも一種のイオンを含有させる含
有工程を有することである。上記アルカリ金属として
は，例えばナトリウム，カリウムを，アルカリ土類金属
としては，例えばマグネシウム，カルシウム，バリウム
を使用する。後述するごとく，上記物質のなかではナト
リウムを使用することが，製造工程の簡略化及び材料コ
ストの削減の点から最も好ましい。

【００１１】次に，上記アルカリ金属等の含有工程につ
いて説明する。この含有工程では，イオン交換工程によ
り界面活性剤を含有した層状ケイ酸塩に，更にアルカリ
金属またはアルカリ土類金属を添加してもよい。また，
層状ケイ酸塩中に含有した界面活性剤をアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属のイオンによりイオン交換しても
よい。

【００１２】まず，所望のイオンを含む塩の水溶液を予
め準備する。上記塩として，例えばカリウムを含有させ
る場合には，塩化カリウム，硫酸カリウム，硝酸カリウ
ム，酢酸カリウム等を使用する。その後，上記塩の水溶
液に対して，界面活性剤を導入した層状ケイ酸塩を浸す
方法，もしくは上記水溶液を層状ケイ酸塩に含浸させる
方法がある。なお，直接層状ケイ酸塩に所望のイオンを
含有する塩を振りかけてもよい。

【００１３】特に，所望のイオンとしてナトリウムを選
択する場合には，イオン交換工程が終了した層状ケイ酸
塩に対する洗浄工程を簡略もしくは省略することが好ま
しい。上記洗浄工程は本来，層状ケイ酸塩より不純物を
除去する等の目的から行われている。しかし，後述する
層状ケイ酸塩及び界面活性剤の中には，イオン交換工程
において，ナトリウムイオンが自然発生する物質があ
る。

【００１４】この場合には，ナトリウムイオンが，該層
状ケイ酸塩内に自然と含有される。このため，洗浄工程
を簡略もしくは省略することにより，ナトリウムイオン
を所望量含有した状態の層状ケイ酸塩を得ることができ
る。従って，上記イオン交換工程とアルカリ金属の含有
工程をひとつにまとめることが可能になる。よって，ナ
トリウムを上記アルカリ金属として使用することは，製
造工程の簡略化及び材料コストの削減の点において優れ
ている。

【００１５】次に，上記アルカリ金属等の含有量は，焼
成後に得られる吸着材料の全重量に対し，０．１％（重
量％，以下同じ）〜５％であることが好ましい。０．１
％よりも少ないと本発明の効果であるガスの脱離及び吸
着圧力の差が現れないおそれがある。

【００１６】一方，５％より多い場合には，次の問題点
が生じる。即ち，層状ケイ酸塩内に含有できるアルカリ
金属等の量には上限がある。このため，上限を越えてア
ルカリ金属等を与えても，これが無駄になるおそれがあ
る。また，層状ケイ酸塩の耐熱性が弱まり，焼成に当た
って細孔が崩れてしまうおそれがある。

【００１７】次に，イオン交換工程では，層状ケイ酸塩
が折れ曲がり，層状ケイ酸塩の層同士の間に界面活性剤
が入り込む。これにより界面活性剤が層状ケイ酸塩中に
導入される。また，この際，隣接する層状ケイ酸塩の層
同士が結合する。従って，層状ケイ酸塩は全体として三
次元構造体（ハニカム構造体）を形成し，層状ケイ酸塩
の層同士の間（ハニカム構造体の空孔部）に界面活性剤
が存在することになる。その後の焼成工程において，界
面活性剤は燃焼除去され，その部分が空孔（細孔）とな
る。これにより，多数の細孔を有し，シリカ骨格よりな
る三次元構造体（ハニカム構造体）が得られる。

【００１８】上記層状ケイ酸塩としては，例えばカネマ
イト（ＮａＨＳｉ₂Ｏ₅・３Ｈ₂Ｏ），ジケイ酸ナトリ
ウム結晶（Ｎａ₂Ｓｉ₂Ｏ₅），マカタイト（Ｎａ₂Ｓ
ｉ₄Ｏ₉・５Ｈ₂Ｏ），アイラアイト（Ｎａ₂Ｓｉ₈
Ｏ₁₇・ｘＨ₂Ｏ），マガディアイト（Ｎａ₂Ｓｉ₁₄Ｏ₂₉
・ｘＨ₂Ｏ），ケニヤアイト（Ｎａ₂Ｓｉ₂₀Ｏ₄₁・ｘＨ
₂Ｏ）等を使用する。上述の物質の中でも，カネマイ
ト，ジケイ酸ナトリウム結晶，マカタイトが曲折し易い
ＳｉＯ₄単層から成る構造を有しているという点より好
ましい。

【００１９】また，２層以上の構造の層状ケイ酸塩の場
合，以下のように層の折れ曲がりを可能とすることがで
きる。即ち，界面活性剤の水溶液に層状ケイ酸塩を分散
させてイオン交換を行う際に，上記界面活性剤の水溶液
をアルカリ性にすることにより層状ケイ酸塩のＳｉ−Ｏ
結合がゆるみ，層が折れ曲がることができる。それに伴
い，層間に界面活性剤が導入されて上記のように全体と
して三次元構造体（ハニカム構造体）を形成する。その
後，層状ケイ酸塩を上記水溶液より取り出し，洗浄もし
くはｐＨを１０以下にした水溶液に分散させることによ
り層状ケイ酸塩のＳｉ−Ｏ結合が強固となる。

【００２０】また，上記界面活性剤としては，例えばア
ルキルトリメチルアンモニウム，ジメチルジアルキルア
ンモニウム，アルキルアンモニウム，ベンジルトリメチ
ルアンモニウム等を使用する。

【００２１】次に，上記イオン交換工程は，例えば界面
活性剤の液晶よりなる水溶液を形成し，上記液晶を鋳型
として周囲に層状ケイ酸塩を析出させる方法がある。具
体的には界面活性剤の濃厚水溶液中に，層状ケイ酸塩を
投入し，上記水溶液を１００℃以上に加熱する。また，
他の方法としては，層状ケイ酸塩の一部を界面活性剤よ
り生じたイオンと交換する方法がある。具体的には，例
えば界面活性剤の希薄水溶液に層状ケイ酸塩を分散さ
せ，その分散液を加熱する。

【００２２】次に，上記焼成工程は温度は５５０℃以
上，焼成時間は３時間以上であることが好ましい。上記
温度が５００℃よりも低い場合には，界面活性剤が完全
に燃焼除去されず，十分細孔が形成されないという問題
点が発生するおそれがある。また，焼成時間が３時間未
満の場合にも界面活性剤が完全に燃焼除去されず，十分
細孔が形成されないという問題点が発生するおそれがあ
る。また，焼成にあたっての雰囲気は，空気，窒素，酸
素等，いずれの気体であってもかまわない。

【００２３】次に，吸着材料の他の製造方法としては，
界面活性剤を溶解させた水溶液中に層状ケイ酸塩を分散
させることにより，該界面活性剤を層状ケイ酸塩中に導
入するイオン交換工程と，該層状ケイ酸塩を焼成する焼
成工程とよりなる吸着材料の製造方法であって，上記イ
オン交換工程においては，上記水溶液のｐＨを１０以上
に保持することを特徴とする吸着材料の製造方法がある
（以下，第二発明という。）。

【００２４】上記イオン交換工程は，例えば界面活性剤
の水溶液に層状ケイ酸塩を分散させ，該水溶液を加熱す
ることによって行う。なお，加熱することにより，層状
ケイ酸塩中への界面活性剤の導入が促進されるため望ま
しい。この場合，上記界面活性剤の水溶液の濃度は例え
ば，０．０５Ｍ（ｍｏｌ／リットル，以下同様）〜１Ｍ
であり，上記層状ケイ酸塩の分散量は０．１Ｍの界面活
性剤の水溶液１０００ｍリットルに対し１０ｇ〜２００
ｇである。なお，上記加熱温度は例えば，３０℃〜１０
０℃，加熱時間は３時間以上である。

【００２５】上記水溶液のｐＨを１０以上に保持するに
当たっては，例えば１規定の水酸化ナトリウム水溶液を
適宜添加する。上記ｐＨが１０未満となった場合には，
層状ケイ酸塩内のシラノール基の脱水縮合が促進する。
上記縮合によって，層状ケイ酸塩のシリカ骨格は強固に
なるため，後述する加熱によるシリンダー状の細孔の収
縮が発生しないおそれがある。この場合，本発明の効果
であるガスの脱離圧力の低下が現れない。

【００２６】なお，上記イオン交換工程において，例え
ば層状ケイ酸塩のカネマイト５０ｇを界面活性剤のアル
キルトリメチルアンモニウムの濃度０．１Ｍ水溶液に混
濁等させた場合には，上記水溶液のｐＨは約１１．５と
なる。この場合には格別の操作を行わなくとも，本発明
の効果を得ることができる。上記水溶液のｐＨの更に望
ましい範囲は１０．５以上１２．５以下である。上記ｐ
Ｈが１２．５を越えると，層状ケイ酸塩の水溶液中への
溶解量が増大するおそれがある。この場合には，取出し
工程における層状ケイ酸塩の収率が低下する。

【００２７】次に，吸着材料の他の製造方法としては，
界面活性剤を溶解させた水溶液中に層状ケイ酸塩を分散
させることにより，該界面活性剤を層状ケイ酸塩中に導
入するイオン交換工程と，該層状ケイ酸塩を焼成する焼
成工程とよりなる吸着材料の製造方法であって，上記イ
オン交換工程においては，上記水溶液のｐＨを１０以上
に保持し，その後水溶液のｐＨを１０未満でかつ温度を
５０℃未満に保持することを特徴とする吸着材料の製造
方法がある（以下，第三発明という。）。

【００２８】上記ｐＨを１０以上に保持するに当たって
は，前述するごとく例えば１規定の水酸化ナトリウム水
溶液を適宜添加することが好ましい。その後，ｐＨを１
０未満に保持するに当たっては，例えば２規定の塩酸水
溶液を適宜添加することが好ましい。

【００２９】上記ｐＨを１０未満に保持することによっ
て，水溶液中に残存するアルカリ金属等を除去すること
ができる。後述するごとく，上記アルカリ金属が過剰に
存在することによりシリカ骨格の耐熱性が低下する。従
って，過剰のアルカリ金属等を除去することによって，
焼成に際しての細孔の破壊等を防止することができる。
また，上記ｐＨの更に好ましい範囲としては６〜８．５
である。上記範囲にｐＨを調整することにより，水溶液
がほぼ中性となる。このため，取出し工程の際，層状ケ
イ酸塩の取扱いが簡単になるという利点がある。

【００３０】また，上記水溶液のｐＨが１０未満の場合
の水溶液の温度は５０℃未満とする。上述したごとく，
水溶液のｐＨが低下することにより，シラノール基の脱
水縮合が促進するおそれがある。しかし仮にｐＨが低く
くとも，水溶液の温度が５０℃未満であれば，上記脱水
縮合が殆ど発生しない。よって，温度が５０℃以上にな
った場合には，本発明の効果であるガスの脱離圧力の低
下が現れないおそれがある。なお，上記水溶液の温度は
０℃〜３０℃に保持することが更に好ましい。０℃未満
に温度を下げることは，冷却設備を必要とするため，コ
ストの増大を招くおそれがある。

【００３１】なお，水溶液のｐＨを１０未満でかつ温度
が５０℃未満とする操作は，界面活性剤を導入した層状
ケイ酸塩をｐＨ１０以上の水溶液から取り出した後，再
び水溶液に分散させた後で行ってもよい。

【００３２】上述の各製造方法によって製造された吸着
材料はいずれも後述するごとく，シリカ骨格を有し，該
シリカ骨格よりなるシリンダー状の多数の細孔が互いに
平行に整列した構造を有する。なお，上述の製造方法を
組み合わせても，本発明の吸着材料を製造することがで
きる。

【００３３】

【作用及び効果】上記第一発明の吸着材料の製造方法に
おいては，層状ケイ酸塩中に界面活性剤を導入するイオ
ン交換工程と，該層状ケイ酸塩中にアルカリ金属等のイ
オンを含有させる含有工程等とイオン交換工程の終了し
た層状ケイ酸塩を焼成する焼成工程とよりなる。

【００３４】上記層状ケイ酸塩はイオン交換工程におい
て，界面活性剤と反応し，シリカ骨格を形成する。そし
て，該シリカ骨格はシリンダー状の細孔が多数平行に配
列した構造を有している。しかるのち，含有工程におい
て，シリカ骨格の内部にアルカリ金属等のイオンが入り
込む。一般に，アルカリ金属等のイオンをシリカ骨格の
内部に含有させ，次いでこれを加熱することによって，
該シリカ骨格を構成する珪素及び酸素原子は容易に移動
する。このため，上記層状ケイ酸塩を焼成した場合に
は，上記シリンダー状の細孔において，特に構造的に弱
い両端部の珪素及び酸素原子が最もよく移動する。これ
により，両端部が収縮したシリンダー状の細孔を得るこ
とができる（図１参照）。

【００３５】ところで，本発明の吸着材料においては，
ガスは上記細孔の中央部において，毛管凝縮を生じるこ
とにより吸着する。上記毛管凝縮の際の圧力，即ちガス
吸着における圧力は，上記中央部の径からケルビン式に
よって決定される。なお，以下にケルビン式を示す。ｌｎ（Ｐ／Ｐ_o）＝−（２Ｖ_mγ／ｒＲＴ）ｃｏｓθ （Ｐ／Ｐ_o：相対蒸気圧，Ｖ_m：液体のモル体積，γ：
液体の表面張力，ｒ：細孔の半径，Ｒ：気体定数，Ｔ：
絶対温度，θ：接触角）一方，ガスの脱離は細孔の両端部で発生する。上記脱離
の際の圧力は，細孔の両端部の径から上記と同様ケルビ
ン式によって決定される。従って本発明のごとく，細孔
の径が中央部より両端部が細い吸着材料は，ケルビン式
により，必ず脱離圧力が吸着圧力よりも低くなる。

【００３６】次に，上記第二発明においては，上述のご
とくアルカリ金属等を添加することなく，イオン交換工
程を行う。また，上記イオン交換工程及び取出し工程に
おいては，上記水溶液のｐＨを１０以上に保持する。上
記イオン交換工程においては，界面活性剤が，層状ケイ
酸塩の各層間に入り込み，層間を押し拡げるという作用
により，焼成して界面活性剤を除去した後に，多数の細
孔が形成されるという効果が得られる。

【００３７】また，上記水溶液のｐＨを１０以上に保持
することにより，層状ケイ酸塩の層間のシラノール基の
脱水縮合を抑制することができる。なお，上記シラノー
ル基の脱水縮合反応は，ｐＨの低い状態において活発に
発生するという性質を持ち，この脱水縮合反応が進行す
ると層間架橋が促進する。そのため，上記縮合によって
層状ケイ酸塩のシリカ骨格は強固なものとなる。

【００３８】ところで，上述の両端部の細くなったシリ
ンダー状の細孔を得るためには，加熱時にシリカ骨格を
構成する珪素及び酸素原子が移動する必要がある。しか
し，シリカ骨格が強固になることで，上記元素の移動が
起こりにくくなる。従って，ｐＨを１０以上に保持し，
シラノール基の脱水縮合反応を抑制し，上記元素の移動
を阻害しないようにする。これにより，両端部の細くな
ったシリンダー状の細孔が得られる。また，上記元素の
移動を阻害しない程度に強固なシリカ骨格を得ることが
できる。

【００３９】また，第三発明では，水溶液のｐＨが１０
未満になるとシラノール基の脱水縮合が促進するおそれ
があるが，水溶液の温度を５０℃未満とすることにより
上記脱水縮合反応を抑制して両端部の細くなったシリン
ダー状の細孔が得ることができる。また，強固なシリカ
骨格を得ることができる。

【００４０】上記のごとく，本発明によれば，ガスの吸
着よりも脱離がより低圧で発生する吸着材料の製造方法
を提供することができる。

【００４１】

【実施例】

実施例１本発明の実施例にかかる吸着材料につき，図１及び図２
を用いて説明する。図１に示すごとく，本例の吸着材料
１は，シリカ骨格を有し，該シリカ骨格よりなるシリン
ダー状の細孔１０が多数，互いに平行に整列した構造を
有する。そして，上記細孔１０の中央部１１の径ｒ₁と
両端部１２の径ｒ₂では，両端部の径ｒ₂のほうが細く
なっている。

【００４２】次に，本例の吸着材料の製造方法につき説
明する。まず，層状ケイ酸塩であるカネマイト５０ｇを
界面活性剤であるヘキサデシルトリメチルアンモニウム
クロライドの濃度０．１Ｍの水溶液１０００ｍリットル
に分散させる。次に，上記水溶液を温度７０℃で３時間
半，攪拌しながら加熱する。なお，上記分散液には２規
定の塩酸水溶液を滴下し，水溶液のｐＨを加熱開始より
２時間は１１．５に，その後８．５に保持する。

【００４３】加熱後，上記分散液を室温まで冷却する。
冷却後，上記水溶液中の固形生成物，即ち界面活性剤の
導入された層状ケイ酸塩を濾過により取り出す。そし
て，上記固形生成物を洗浄せず，そのまま乾燥する。最
後に上記固形生成物を空気中において，温度５５０℃で
焼成する。これにより本例の吸着材料を得る。

【００４４】本例の吸着材料の製造方法においては，層
状ケイ酸塩としてカネマイトを，界面活性剤としてヘキ
サデシルトリメチルアンモニウムクロライドを所定量使
用する。そして，上記物質による加熱イオン交換工程に
おいて，ナトリウムイオンが自然と水溶液中に発生す
る。また，層状ケイ酸塩にはシリカ骨格が形成される。
従って，ナトリウムイオンがシリカ骨格内に自然と含有
される。なお，上記シリカ骨格はシリンダー状の細孔が
多数平行に配列した構造を有している。

【００４５】そして，上記層状ケイ酸塩を焼成した場合
には，上記シリンダー状の細孔において，特に構造的に
弱い両端部の珪素及び酸素原子が移動する。これによ
り，両端部が収縮した，シリンダー状の細孔を得ること
ができる（図１参照）

【００４６】次に，上記吸着材料におけるガスの吸着及
び脱離について説明する。図２は本例の吸着材料に対し
てガスが吸着し，また脱離する状態を示した吸着等温線
（実線部）及び脱離等温線（破線部）である。なお，縦
軸はガスの吸着量を，横軸は吸着及び脱離にかかる圧力
を示している。同図より，圧力Ｐ₁の近傍において吸着
等温線が大きく増大し，ガスの吸着が進行する。また，
圧力Ｐ₂の近傍において，脱離等温線が大きく減少し，
吸着したガスの放出が進行したことがわる。

【００４７】ところで，ガスは上記細孔の中央部におい
て，毛管凝縮を生じることにより吸着する。一方，ガス
の脱離は細孔の両端部で発生する。よって，上記毛管凝
縮の生じる圧力がＰ₁であり，両端部での脱離の圧力が
Ｐ₂である。そして，毛管凝縮の圧力Ｐ₁は上記中央部
の径ｒ₁から，上記脱離の圧力Ｐ₂はシリンダーの両端
部の径ｒ₂から前述のケルビン式により決定され，ｒ₁
＞ｒ₂の場合には必ずＰ₁＞Ｐ₂となる。

【００４８】従って，本例によれば，ガスの脱離が吸着
よりも低圧で発生する吸着材料の製造方法を提供するこ
とができる。このため，本例の吸着材料はガスの貯蔵手
段として特に優れた性能を発揮する。

【００４９】実施例２本例は，吸着材料中におけるナトリウム含有量が，ガス
の吸着及び脱離に関する性能に与える効果について説明
する。本例にかかる試料１は，実施例１と同様の方法で
製造された吸着材料である。比較例Ｃ１は，水溶液中の
固形生成物を濾過により取り出すところまでは試料１と
同様である。しかし，その後は上記固形生成物を１００
０ｍリットルの蒸留水で５回洗浄した後に，試料１と同
様に焼成し，吸着材料とする。

【００５０】まず，上記試料１及び比較例Ｃ１につい
て，原子吸光分析により，ナトリウム残存量を測定す
る。その結果，本例にかかる試料１はナトリウムを０．
３５％含有していた。しかし，比較例Ｃ１はナトリウム
を０．０３％しか含有していなかった。

【００５１】次に，図３及び図４に，上記試料１及び比
較例Ｃ１の，温度−１９６℃における，窒素ガスの吸着
等温線（実線部）及び脱離等温線（破線部）を示した。
図３及び図４の縦軸は窒素ガスの吸着量〔ＳＴＰ（標準
状態，即ち温度２５°，圧力１気圧）における，単位吸
着材料（ｇ）に対する窒素ガスの吸着体積（ｃｃ）〕，
横軸は相対蒸気圧（Ｐ／Ｐ₀）である。ここにＰは窒素
ガスの蒸気圧，Ｐ₀は−１９６℃における窒素ガスの飽
和蒸気圧である。なお，上記吸着及び脱離の蒸気圧は，
真空ライン装置を用いた容量法によって測定した。な
お，図３が試料１，図４が比較例Ｃ１である。

【００５２】同図より知れるごとく，試料１の脱離等温
線は吸着等温線よりも低圧側にずれている。これは，ガ
スを吸着するときよりも低圧でガスの脱離が可能である
ことを示している。一方，比較例Ｃ１は脱離等温線と吸
着等温線がほとんど同じ位置にある。これは，脱離と吸
着の圧力がほぼ等しいことを示している。これにより，
ナトリウムを特定量含有する吸着材料は，吸着よりも低
圧でガスの脱離を行うことが可能であることが判る。

【００５３】実施例３本例は，吸着材料の製造に当たって，加熱イオン交換工
程における水溶液のｐＨを１０以上に保持する効果につ
いて説明する。本例にかかる試料２は，実施例１とほぼ
同様の方法で製造されている。即ち，まず，層状ケイ酸
塩であるカネマイト５０ｇを界面活性剤であるヘキサデ
シルトリメチルアンモニウムクロライドの濃度０．１Ｍ
の水溶液１０００ｍリットルに分散させる。

【００５４】次に，上記水溶液を温度７０℃で３時間
半，攪拌しながら加熱することにより加熱イオン工程を
行う。そして，上記工程の間は水溶液のｐＨを常時１
１．５〜１２．５の範囲内に保持する。比較例Ｃ２は，
上述の水溶液を，ｐＨ＝１１．５〜１２．５で２時間加
熱した後，２規定塩酸水溶液を添加し，ｐＨを８．５程
度に保持して，１時間半加熱した。その他は実施例１と
同様である。

【００５５】次に，図５及び図６に，実施例２と同様の
方法で測定された，上記試料２及び比較例Ｃ２の，窒素
ガスの吸着等温線（実線部）及び脱離等温線（破線部）
を示した。なお，図５が試料２，図６が比較例Ｃ２であ
る。

【００５６】同図より知れるごとく，試料２の脱離等温
線は吸着等温線よりも低圧側にずれている。これは，ガ
スを吸着するときよりも低圧でガスの脱離が可能である
ことを示している。一方，比較例Ｃ２は脱離等温線と吸
着等温線がほとんど同じ位置にある。これは，脱離と吸
着の圧力がほぼ等しいことを示している。これにより，
加熱イオン交換工程における水溶液のｐＨを１０以上に
保持することにより，吸着よりも低圧でガスの脱離を行
うことが可能であることが判る。

【００５７】実施例４本例は，吸着材料の製造に当たって，加熱イオン交換工
程における水溶液のｐＨを１０以上に保持し，その後取
出し工程において，水溶液のｐＨを１０未満かつ温度を
５０℃以下に保持する効果について説明する。

【００５８】本例にかかる試料３は，実施例１とほぼ同
様の方法で製造されている。即ち，まず，層状ケイ酸塩
であるカネマイト５０ｇを界面活性剤であるヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウムクロライドの濃度０．１Ｍの
水溶液１０００ｍリットルに分散させる。次に，上記水
溶液を温度７０℃で３時間半，攪拌しながら加熱する。
なお，上記加熱の際に，水溶液のｐＨは１１．５〜１
２．５の範囲内に保持されている。

【００５９】加熱後は，上記水溶液を室温（２５℃）ま
で冷却する。冷却終了後，上記分散液中の固形生成物を
濾過により取り出し，蒸留水１０００ｍリットルに分散
させ，分散液とする。上記分散液には，２規定塩酸水溶
液を添加し，ｐＨを８．５に保持する。その後，上記分
散液より，再び固形生成物を濾過により取り出す。最後
に上記固形生成物を空気中において，温度５５０℃で焼
成する。これにより試料３の吸着材料を得る。

【００６０】比較例Ｃ３は，試料３の製造において得ら
れる，２規定塩酸水溶液を添加し，ｐＨを８．５に保持
した分散液を利用する。上記分散液を再び加熱し，加熱
終了後に固形生成物を濾過により取り出す。その後，試
料３と同様に固形生成物を焼成し，比較例Ｃ３の吸着材
料を得る。

【００６１】次に，図７及び図８に，実施例２と同様の
方法で測定された，上記試料３及び比較例Ｃ３の，窒素
ガスの吸着等温線（実線部）及び脱離等温線（破線部）
を示した。なお，図７が試料３，図８が比較例Ｃ３であ
る。

【００６２】同図より知れるごとく，試料３の脱離等温
線は吸着等温線よりも低圧側にずれている。即ち，ガス
を吸着するときよりも低圧でガスの脱離が可能であるこ
とを示している。一方，比較例Ｃ３は脱離等温線と吸着
等温線がほとんどほとんど同じ位置にある。これは，脱
離と吸着の圧力がほぼ等しいことを示している。これに
より，加熱イオン交換工程における水溶液のｐＨを１０
以上に保持し，取出し工程における水溶液のｐＨを１０
未満かつ温度を５０℃以下に保持することにより，吸着
よりも低圧でガスの脱離を行うことが可能であることが
判る

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における吸着材料の細孔の説明図。

【図２】実施例１における吸着材料の吸着及び脱離等温
線を示す線図。

【図３】実施例２における試料１の吸着及び脱離等温線
を示す線図。

【図４】実施例２における比較例Ｃ１の吸着及び脱離等
温線を示す線図。

【図５】実施例３における試料２の吸着及び脱離等温線
を示す線図。

【図６】実施例３における比較例Ｃ２の吸着及び脱離等
温線を示す線図。

【図７】実施例４における試料３の吸着及び脱離等温線
を示す線図。

【図８】実施例４における比較例Ｃ３の吸着及び脱離等
温線を示す線図。

【符号の説明】

１．．．吸着材料，１０．．．細孔，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層状ケイ酸塩中に界面活性剤を導入する
イオン交換工程と，該層状ケイ酸塩中にアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属のうちの少なくとも一種のイオン
を含有させる含有工程と，該イオンを含む層状ケイ酸塩
を焼成する焼成工程とよりなることを特徴とする吸着材
料の製造方法。
【請求項２】界面活性剤を溶解させた水溶液中に層状
ケイ酸塩を分散させることにより，該界面活性剤を層状
ケイ酸塩中に導入するイオン交換工程と，該層状ケイ酸
塩を焼成する焼成工程とよりなる吸着材料の製造方法で
あって，上記イオン交換工程においては，上記水溶液の
ｐＨを１０以上に保持することを特徴とする吸着材料の
製造方法。
【請求項３】界面活性剤を溶解させた水溶液中に層状
ケイ酸塩を分散させることにより，該界面活性剤を層状
ケイ酸塩中に導入するイオン交換工程と，該層状ケイ酸
塩を焼成する焼成工程とよりなる吸着材料の製造方法で
あって，上記イオン交換工程においては，上記水溶液の
ｐＨを１０以上に保持し，その後水溶液のｐＨを１０未
満でかつ温度を５０℃未満に保持することを特徴とする
吸着材料の製造方法。