JPS63252916A - リチウム化粘土およびその使用 - Google Patents
リチウム化粘土およびその使用Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の概要〕
リチウム化粘土(1ithiated clay)と命
名する層状粘土の新規な種類を開示する。この新規な層
状粘土は、層状粘土の構造内の水酸基の置換性水素がリ
チウムにより置換されていることを特徴とする。リチウ
ム化粘土を製造する方法をこれらの触媒としての使用と
共に開示する。
名する層状粘土の新規な種類を開示する。この新規な層
状粘土は、層状粘土の構造内の水酸基の置換性水素がリ
チウムにより置換されていることを特徴とする。リチウ
ム化粘土を製造する方法をこれらの触媒としての使用と
共に開示する。
本発明は、一般には層状粘土に関し、特に、改変された
層状粘土、これらの調製並びにプロトンによる触媒をし
得る反応におけるこれらの触媒としての使用に関する。
層状粘土、これらの調製並びにプロトンによる触媒をし
得る反応におけるこれらの触媒としての使用に関する。
概して、粘土鉱物はすべてアルミノシリケートである。
非晶質(I)および結晶質i)の2群を一般に識別しく
qる。本発明は、非晶質粘土さもなければアロフェンと
して知られるものには関しない。主として、これらは触
媒として比較的はとんど興味を惹かないからである。群
(I[)の粘土鉱物を概ね次の4つの群に小分類するす
ることができる: (2) カンダイト(kandites)のような2層
シート型。これらにおいては、シートは、1層のシリカ
四面体と1層のアルミナ八面体との単位よりなり、それ
ぞれの二重層シートは、8オングストロ一ム以上のラメ
ラ内空間により隣接するものから離間されている。
qる。本発明は、非晶質粘土さもなければアロフェンと
して知られるものには関しない。主として、これらは触
媒として比較的はとんど興味を惹かないからである。群
(I[)の粘土鉱物を概ね次の4つの群に小分類するす
ることができる: (2) カンダイト(kandites)のような2層
シート型。これらにおいては、シートは、1層のシリカ
四面体と1層のアルミナ八面体との単位よりなり、それ
ぞれの二重層シートは、8オングストロ一ム以上のラメ
ラ内空間により隣接するものから離間されている。
υ スメクタイ1−1111並びにバーミキュライトの
ような3層シート型。この場合、シート構造は、四面体
シリカ、八面体アルミナ並びに四面体シリカ(TOT)
の連続層よりなる。
ような3層シート型。この場合、シート構造は、四面体
シリカ、八面体アルミナ並びに四面体シリカ(TOT)
の連続層よりなる。
それぞれのシートの中心FJ(01)は八面体2つもし
くは八面体3つでもよく、やはりシートは、ラメラ内空
間によりNJ間されている。。
くは八面体3つでもよく、やはりシートは、ラメラ内空
間によりNJ間されている。。
この群はさらに小分類される:
(1)膨張性(膨潤性)、例えば、モンモリロナイト、
バーミキュライト、並びに飛程かの可砕性雲母、および (11)非膨張性、例えば、パイロフィライト、イライ
ト並びに雲母。
バーミキュライト、並びに飛程かの可砕性雲母、および (11)非膨張性、例えば、パイロフィライト、イライ
ト並びに雲母。
(0クロライドのような規則的混合層型。
(2)鎖状構造型、酸素および水酸基の八面体基とAI
またはMQ原子とにより結合したシリカ四面体の鎖を有
する、例えばセピオライト。
またはMQ原子とにより結合したシリカ四面体の鎖を有
する、例えばセピオライト。
これらの内、旬型の粘土は、本発明の関係では全く興味
を惹かず、本発明は、限定的ではないが、υ型の粘土に
関する。■型の粘土の理想的な基本構造は、基本式 SL At ○ (OH)4を有するパイロフィラ
イトのものであるが、この群の重要な構成員はモンモリ
ロナイト、バーミキュライト並びに雲母である。TOT
構造は、明らかにパイロフィライトにおいては完全に荷
電がバランスしており、荷電過剰あるいは不足がないた
め、ラメラ内空間は中性であって、自然には水分子によ
り占有されている。実際はこの構造の多数の変種が種々
の理由により存在する。例えば、中心八面体層は、4つ
の3価陽イオン(例えばA13+)ではなく6つの2価
陽イオン(例えばMO”)より占有され得る。前者は八
面体2つの粘土の種類からなり、後者は八面体3つの粘
土からなるが、これは容易に明らかであって、パイロフ
ィライトと同様シート内に荷電不足または過剰を右さな
い。さらに、部分的置換すなわち1つの3+ M に対し1つのM2+のみで、結果的に構造内で残余
1+1 ffi荷過剰となり、バランス陽イオンを溶剤
と共にラメラ内空間に導入する必要が生ずる。さらに、
四面体層内でS4’+をAj!3+でW1換するとやは
り残余陰電荷が発生し得る。これにより、イオン置換の
特徴および程度に依存して別の基または予備基が形成さ
れる。よって、パイロフィライト構造上の有用な変種を
一般的に表すと次のようになる:””(x+y)’Z(
Y)n[(’1”+ Mll””)(6−” (OH)
25i4−xAlx010](”’)一式中、 ””(
)/z はラメラ内(バランス)x+y 陽イオンを表し、Yはト120(または他の膨潤液)を
表し、角括弧はシリケート層を表1゜Xとyはそれぞれ
四面体層および八面体層内で置換された陽イオンの電荷
である。この式の適応性により一定範囲の値のXとy1
従って(x+y)をとり得、多様な鉱物の種類とその特
性とが特定される。一連の[材料についての以下の注釈
の表では、すべて主要イオンとして八面体層内でAj!
3+を有するが、この点を説明する。勿論、定義により
すべて八面体2つの変種である。
を惹かず、本発明は、限定的ではないが、υ型の粘土に
関する。■型の粘土の理想的な基本構造は、基本式 SL At ○ (OH)4を有するパイロフィラ
イトのものであるが、この群の重要な構成員はモンモリ
ロナイト、バーミキュライト並びに雲母である。TOT
構造は、明らかにパイロフィライトにおいては完全に荷
電がバランスしており、荷電過剰あるいは不足がないた
め、ラメラ内空間は中性であって、自然には水分子によ
り占有されている。実際はこの構造の多数の変種が種々
の理由により存在する。例えば、中心八面体層は、4つ
の3価陽イオン(例えばA13+)ではなく6つの2価
陽イオン(例えばMO”)より占有され得る。前者は八
面体2つの粘土の種類からなり、後者は八面体3つの粘
土からなるが、これは容易に明らかであって、パイロフ
ィライトと同様シート内に荷電不足または過剰を右さな
い。さらに、部分的置換すなわち1つの3+ M に対し1つのM2+のみで、結果的に構造内で残余
1+1 ffi荷過剰となり、バランス陽イオンを溶剤
と共にラメラ内空間に導入する必要が生ずる。さらに、
四面体層内でS4’+をAj!3+でW1換するとやは
り残余陰電荷が発生し得る。これにより、イオン置換の
特徴および程度に依存して別の基または予備基が形成さ
れる。よって、パイロフィライト構造上の有用な変種を
一般的に表すと次のようになる:””(x+y)’Z(
Y)n[(’1”+ Mll””)(6−” (OH)
25i4−xAlx010](”’)一式中、 ””(
)/z はラメラ内(バランス)x+y 陽イオンを表し、Yはト120(または他の膨潤液)を
表し、角括弧はシリケート層を表1゜Xとyはそれぞれ
四面体層および八面体層内で置換された陽イオンの電荷
である。この式の適応性により一定範囲の値のXとy1
従って(x+y)をとり得、多様な鉱物の種類とその特
性とが特定される。一連の[材料についての以下の注釈
の表では、すべて主要イオンとして八面体層内でAj!
3+を有するが、この点を説明する。勿論、定義により
すべて八面体2つの変種である。
x+y グループ サブグループ 叉−10)〈
イロ フィライト 0.25 スメクタイ1〜 モンモリロ モンモリ
ロ〜0.55 ナイト ナイト0.
55 バーミキュ バーミキュ パーミキュ〜0
.69ライト ライト ライト0.66
雲母 イライト イライト〜0.88 1.8 雲母 雲母 モスコバイ
ル2.0ト パイロフィライトは非膨潤性であるが、約0.7に至る
までの他の全ての(x+y)は膨潤を惹起し、約0.7
を越えるx十yのものは非膨潤性である。
イロ フィライト 0.25 スメクタイ1〜 モンモリロ モンモリ
ロ〜0.55 ナイト ナイト0.
55 バーミキュ バーミキュ パーミキュ〜0
.69ライト ライト ライト0.66
雲母 イライト イライト〜0.88 1.8 雲母 雲母 モスコバイ
ル2.0ト パイロフィライトは非膨潤性であるが、約0.7に至る
までの他の全ての(x+y)は膨潤を惹起し、約0.7
を越えるx十yのものは非膨潤性である。
残余液陰電荷をバランスするラメラ内空間内の交換性陽
イオンは、通常は水和されているが、実際は、溶媒和分
子のホス1−が水と共にまたは水の代りに挿入され得る
。陽イオン交換容II (C,E、C,)として反映さ
れるような多数の交換性陽イオンは、ます層荷電により
固定されるが、層末端部では不足し、恐らくさらに5〜
10%を加える。
イオンは、通常は水和されているが、実際は、溶媒和分
子のホス1−が水と共にまたは水の代りに挿入され得る
。陽イオン交換容II (C,E、C,)として反映さ
れるような多数の交換性陽イオンは、ます層荷電により
固定されるが、層末端部では不足し、恐らくさらに5〜
10%を加える。
例えばA J ”tたはH交換された。ある種の陽イオ
ン交換された層状粘土は極めて強いブロンステッド酸で
あり、この特性によりこれらが、プロトンで触媒し得る
広範な反応におtプる触媒となることが今日では広く知
られている。例えば、本出願人のヨーロッパ特許出願公
告第0031687号および0031252@を参照す
るとよい。ある種の反応では層状粘土を触媒として使用
するのに伴って2つの問題が起こる。高温および熱水条
件下で触媒活性の減損を伴いつつ層が崩壊する傾向があ
ることに起因するこれらの不安定性と、第2に、例えば
水およびメタノールのような極性溶剤の存在下における
粒子の不安定性とである。層状粘土の安定性を改良する
試みの中には、種々の金屈化合物をラメラ内空間内へり
入するものがあり、これにより「支柱」を形成する。
ン交換された層状粘土は極めて強いブロンステッド酸で
あり、この特性によりこれらが、プロトンで触媒し得る
広範な反応におtプる触媒となることが今日では広く知
られている。例えば、本出願人のヨーロッパ特許出願公
告第0031687号および0031252@を参照す
るとよい。ある種の反応では層状粘土を触媒として使用
するのに伴って2つの問題が起こる。高温および熱水条
件下で触媒活性の減損を伴いつつ層が崩壊する傾向があ
ることに起因するこれらの不安定性と、第2に、例えば
水およびメタノールのような極性溶剤の存在下における
粒子の不安定性とである。層状粘土の安定性を改良する
試みの中には、種々の金屈化合物をラメラ内空間内へり
入するものがあり、これにより「支柱」を形成する。
支柱導入層状粘土に関する従来技術の代表的なものとし
て、例えば米国特許第4,216.188号、4.24
8.739号、4,510,257号並びに4.515
,901号を挙げることができる。この種の方法は確か
に安定性の改良された層状粘土を提供するが、支柱を導
入しない層状粘土の活性と比較すると触媒活性を損失す
るため、これはある程度相殺される。さらに、支柱導入
粘土は非膨潤性である。
て、例えば米国特許第4,216.188号、4.24
8.739号、4,510,257号並びに4.515
,901号を挙げることができる。この種の方法は確か
に安定性の改良された層状粘土を提供するが、支柱を導
入しない層状粘土の活性と比較すると触媒活性を損失す
るため、これはある程度相殺される。さらに、支柱導入
粘土は非膨潤性である。
本出願人による係底中の英国出願公告第2179563
号(BP番号6116)は層状粘土を開示 (するが、
そこではC,E、C,により特定されるラメラ内電荷は
シートの膨張を許容して単一液相を与えるにのみ充分で
あり、さらにその製造を開示するが、これは、(1)ア
ルカリ金屑またはアルカリ土類金属陽イオンの供給源と
粘土の八面体層において空いた陽イオン交換性部位へ移
動し得るイオンの供給源とからなる溶液を用いて層状粘
土を陽イオン交換し、触媒的に活性な陽イオンでアルカ
リまたはアルカリ土類金属陽イオンを交換すると共に最
終的に昇温下で陽イオン交換された粘土を加熱し、陽イ
オン交換と加熱とを粘土のラメラ構造を破壊しない条件
下で実効あらしめることにより、または(11)触媒的
に活性な陽イオンと空いた陽イオン交換性部位に移動し
得るイオン源とを用いる単一の陽イオン交換を実効あら
しめることにより行う。粘土の八面体層内の空いた陽イ
オン交換性部位に移動し得るイオンはリチウムである。
号(BP番号6116)は層状粘土を開示 (するが、
そこではC,E、C,により特定されるラメラ内電荷は
シートの膨張を許容して単一液相を与えるにのみ充分で
あり、さらにその製造を開示するが、これは、(1)ア
ルカリ金屑またはアルカリ土類金属陽イオンの供給源と
粘土の八面体層において空いた陽イオン交換性部位へ移
動し得るイオンの供給源とからなる溶液を用いて層状粘
土を陽イオン交換し、触媒的に活性な陽イオンでアルカ
リまたはアルカリ土類金属陽イオンを交換すると共に最
終的に昇温下で陽イオン交換された粘土を加熱し、陽イ
オン交換と加熱とを粘土のラメラ構造を破壊しない条件
下で実効あらしめることにより、または(11)触媒的
に活性な陽イオンと空いた陽イオン交換性部位に移動し
得るイオン源とを用いる単一の陽イオン交換を実効あら
しめることにより行う。粘土の八面体層内の空いた陽イ
オン交換性部位に移動し得るイオンはリチウムである。
発明が解決しようとする課題〕
これらの材料の欠点は、これらが低い陽イオン交換容量
しか有しておらず、このために触媒としての使用および
他の適用性が制限されることである。
しか有しておらず、このために触媒としての使用および
他の適用性が制限されることである。
この度、最大限の陽イオン交換容量を有する新しい種類
の改変粘土を開発した。これらの材料は従来の層状粘土
の望ましい交換特性を有しつつ、英国出願箱21795
63号に特定した材料により示される粒子安定性を有す
る。
の改変粘土を開発した。これらの材料は従来の層状粘土
の望ましい交換特性を有しつつ、英国出願箱21795
63号に特定した材料により示される粒子安定性を有す
る。
よって本発明の1つの態様によれば、層状粘土の構造内
の水酸基の置換性水素がリチウムにより置換されたリチ
ウム化層状粘土が提供される。
の水酸基の置換性水素がリチウムにより置換されたリチ
ウム化層状粘土が提供される。
本発明の他の態様によれば、前記したリチウム化層状粘
土の陽イオン交換型形態が提供される。
土の陽イオン交換型形態が提供される。
さらに本発明の態様によれば、前記したリチウム化層状
粘土を製造するに際し、 (A) 層状粘土をリチウム陽イオン源で陽イオン交換
してリチウム交換層状粘土を製造し、かつ (8)その後にリチウム交換層状粘土をリチウム交換層
状粘土の構造内の水酸基の置換性水素原子がリチウム原
子により置換されて構造内で一〇−Lt結合を形成する
よう所定温度で所定時間有機塩基またはアンモニアと反
応させる工程からなるリチウム化層状粘土の製造方法が
提供される。
粘土を製造するに際し、 (A) 層状粘土をリチウム陽イオン源で陽イオン交換
してリチウム交換層状粘土を製造し、かつ (8)その後にリチウム交換層状粘土をリチウム交換層
状粘土の構造内の水酸基の置換性水素原子がリチウム原
子により置換されて構造内で一〇−Lt結合を形成する
よう所定温度で所定時間有機塩基またはアンモニアと反
応させる工程からなるリチウム化層状粘土の製造方法が
提供される。
工程(B)の途中、構造内の水!!2基の置換性+
水素原子は、反応し乙 +−〇 H−) H+−1−−
OL乙に従って変換され、熱と塩基との作用によりラメ
ラ内空間にプロ]〜ンが抽出される。
OL乙に従って変換され、熱と塩基との作用によりラメ
ラ内空間にプロ]〜ンが抽出される。
その後工程(B)で得られたリチウム化粘土を陽イオン
交換すれば好適である。
交換すれば好適である。
リチウム化層状粘土を製造する方法の好適な態様では、
工程(A)と(B)とを結合させて単一工程とし、そこ
で層状粘土とリチウム陽イオン源と塩基とを前記した条
件下で一緒に反応させる。
工程(A)と(B)とを結合させて単一工程とし、そこ
で層状粘土とリチウム陽イオン源と塩基とを前記した条
件下で一緒に反応させる。
層状粘土出発材料については、天然および合成層状粘土
の双方を用い′Jt!7る。、層状粘土は、前記した層
状粘土(2)〜(C)のいずれとしてもよく、八面体二
m体粘土は八面体三m体粘土より好適に使用し得る。好
ましくは、層状粘土はスメクタイ1〜またはバーミキュ
ライトであり、ざらに好ましくは、例えばモンモリロナ
イトのようなスメクタイトである。モンモリロナイトの
適切な形態はベントナイトである。
の双方を用い′Jt!7る。、層状粘土は、前記した層
状粘土(2)〜(C)のいずれとしてもよく、八面体二
m体粘土は八面体三m体粘土より好適に使用し得る。好
ましくは、層状粘土はスメクタイ1〜またはバーミキュ
ライトであり、ざらに好ましくは、例えばモンモリロナ
イトのようなスメクタイトである。モンモリロナイトの
適切な形態はベントナイトである。
層状粘土の交換性陽イオンは、例えばすトリウムまたは
水素とし得るが、多様な他の陽イオンのいずれにもする
ことができる。
水素とし得るが、多様な他の陽イオンのいずれにもする
ことができる。
陽イオン交換(2段工程法の工程A)は、この目的に従
来用いられるいずれの技術によっても実施し得る。適切
には、陽イオン交換は、陽イオン交換条件の下で層状粘
土をリチウム陽イオンの溶液と接触させることにより行
い1qる。好適には、溶液を水溶液とする。
来用いられるいずれの技術によっても実施し得る。適切
には、陽イオン交換は、陽イオン交換条件の下で層状粘
土をリチウム陽イオンの溶液と接触させることにより行
い1qる。好適には、溶液を水溶液とする。
リチウム陽イオンの供給源は、適切にはリチウム塩、例
えば塩化リチウムまたは硝酸リチウムとし得る。陽イオ
ン交換は、粘土の層状溝道を破壊しない温度で行わねば
ならず、適切には50”C未満、好適には30”C未満
の温度、例えば周囲温度とする。リチウム交換された粘
土をイオン交換媒体と過剰のイオンとから分離する技術
は周知である。如何なる固体/液体分離手順を使用して
もリチウム交換された層状粘土を回収することができる
。
えば塩化リチウムまたは硝酸リチウムとし得る。陽イオ
ン交換は、粘土の層状溝道を破壊しない温度で行わねば
ならず、適切には50”C未満、好適には30”C未満
の温度、例えば周囲温度とする。リチウム交換された粘
土をイオン交換媒体と過剰のイオンとから分離する技術
は周知である。如何なる固体/液体分離手順を使用して
もリチウム交換された層状粘土を回収することができる
。
工程(B)で、工程(A)で製造したリチウム交換層状
粘土を右1JsA基またはアンモニアのいずれかと反応
させる。適切な0機塩基には、ピリジン、ベンジルアミ
ン、ピペリジン並びにシクロヘキシルアミンが包含され
るが、好ましくはベンジルアミンおよびシクロヘキシル
アミンである。アンモニアを使用する際は、液体無水ア
ンモニア、アンモニア溶液またはガス状アンモニアの形
態のものとする。溶液の形態で使用する場合は水溶液を
使用するのが好ましいが、所望に応じて例えばアルコー
ル溶液を用いることもできる。ガス状アンモニアを使用
すれば、これが商業規模での製品製造を促進するため好
適である。
粘土を右1JsA基またはアンモニアのいずれかと反応
させる。適切な0機塩基には、ピリジン、ベンジルアミ
ン、ピペリジン並びにシクロヘキシルアミンが包含され
るが、好ましくはベンジルアミンおよびシクロヘキシル
アミンである。アンモニアを使用する際は、液体無水ア
ンモニア、アンモニア溶液またはガス状アンモニアの形
態のものとする。溶液の形態で使用する場合は水溶液を
使用するのが好ましいが、所望に応じて例えばアルコー
ル溶液を用いることもできる。ガス状アンモニアを使用
すれば、これが商業規模での製品製造を促進するため好
適である。
粘土の構造内の水酸基の置換性水素原子をリチウム原子
で置1/1!する温度は、出発する層状粘土の性状を含
む多数の因子に依存するが、一般には200℃以上とな
ろう。典型的には、200℃でリチウム化粘土を製造す
るのに必要な時間は約8時間であるが、多少長いか短い
時間でもよい。例えば200〜500℃の範囲の温度の
ようなより高い温度を用いると、リチウム化粘土を製造
するのに必要な時間は対応して短くし得る。その伯、粘
土中に導入するリチウムの量を増加させることもできる
。
で置1/1!する温度は、出発する層状粘土の性状を含
む多数の因子に依存するが、一般には200℃以上とな
ろう。典型的には、200℃でリチウム化粘土を製造す
るのに必要な時間は約8時間であるが、多少長いか短い
時間でもよい。例えば200〜500℃の範囲の温度の
ようなより高い温度を用いると、リチウム化粘土を製造
するのに必要な時間は対応して短くし得る。その伯、粘
土中に導入するリチウムの量を増加させることもできる
。
工程(A)で製造された粘土を工程(B)に進む前に、
適切には蒸留水を用いて洗浄すれば望ましい。
適切には蒸留水を用いて洗浄すれば望ましい。
前記したように、工程(A)および(B)は、前記した
条件下で層状粘土と過剰のリチウム陽イオンと塩基(好
ましくはアンモニア)とを反応させることにより有利に
は単一工程に結合し得る。典型的には、粘土の交換容邑
をJutとして5倍過剰のリチウム陽イオンを使用する
。
条件下で層状粘土と過剰のリチウム陽イオンと塩基(好
ましくはアンモニア)とを反応させることにより有利に
は単一工程に結合し得る。典型的には、粘土の交換容邑
をJutとして5倍過剰のリチウム陽イオンを使用する
。
触媒としての使用については、かくして得られたリチウ
ム化層状粘土をより大きい触媒活性を有する陽イオン型
に変換すれば好適である。これは、適切には、従来の様
式の陽イオン交換によるか、または前記したように製造
したNHa 型の粘土の焼成によって行う。
ム化層状粘土をより大きい触媒活性を有する陽イオン型
に変換すれば好適である。これは、適切には、従来の様
式の陽イオン交換によるか、または前記したように製造
したNHa 型の粘土の焼成によって行う。
触媒的に活性な陽イオンの例には、水素イオンおよび例
えばアルミニウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、
銅並びにバナジウムの陽イオンのような金属イオンが包
含される。
えばアルミニウム、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、
銅並びにバナジウムの陽イオンのような金属イオンが包
含される。
水素イオン交換リチウム化粘土は、例えば、アンモニア
交換型を加熱することにより、またはプロトン酸の水溶
液で陽イオン交換することにより製造し得る。
交換型を加熱することにより、またはプロトン酸の水溶
液で陽イオン交換することにより製造し得る。
かくして製造されたリチウム化粘土は、層状粘土出発材
料の崩壊を惹起する条件下で、例えばメタノールのよう
な極性溶剤に対し安定である。この点については支柱を
導入した粘土と類似する。しかしながら、支柱導入粘土
と箕なり、これは膨f、I する能力と陽イオン交換形
態での触媒活性とを保持し、対応する陽イオン交換層状
粘土と比較し得る。
料の崩壊を惹起する条件下で、例えばメタノールのよう
な極性溶剤に対し安定である。この点については支柱を
導入した粘土と類似する。しかしながら、支柱導入粘土
と箕なり、これは膨f、I する能力と陽イオン交換形
態での触媒活性とを保持し、対応する陽イオン交換層状
粘土と比較し得る。
これらの水および有機溶剤中での安定性と高い触媒活性
との観点では、リチウム化層状 。
との観点では、リチウム化層状 。
粘土の陽イオン交換型の形態は、例えば、メチル第三級
ブチルエーテル(MTBE)およびグリコールエーテル
のようなエーテルの製造に際し従来の層状粘土が崩壊す
る傾向のあ するプロセスの触媒として特に適切である
。これらは、全ゆる範囲のプロトン触媒反応でも 1用
途を見出せる。
ブチルエーテル(MTBE)およびグリコールエーテル
のようなエーテルの製造に際し従来の層状粘土が崩壊す
る傾向のあ するプロセスの触媒として特に適切である
。これらは、全ゆる範囲のプロトン触媒反応でも 1用
途を見出せる。
よって、リチウム化層状粘土は、プロトン (により触
媒され得る広範な反応に触媒として使用することができ
、これらには以下のもの (が包含される: (1) オレフィンまたはオレフィン酸化物をカルボン
酸と反応させることによりエステルを!!!造するプロ
セス。
媒され得る広範な反応に触媒として使用することができ
、これらには以下のもの (が包含される: (1) オレフィンまたはオレフィン酸化物をカルボン
酸と反応させることによりエステルを!!!造するプロ
セス。
[11) オレフィンまたはオレフィン酸化物をアル
コールと反応させることによりエーテルを製造するプロ
セス。
コールと反応させることによりエーテルを製造するプロ
セス。
:■) オレフィンを水と反応させることによりアルコ
ールを製造するプロセス。
ールを製造するプロセス。
:1v) 芳香族炭化水素をオレフィンおよび02以
上の高級アルコールから選択するアルキル化剤と反応さ
せることによりアルキル芳香族炭化水素を製造するプロ
セス。
上の高級アルコールから選択するアルキル化剤と反応さ
せることによりアルキル芳香族炭化水素を製造するプロ
セス。
′v)アルキル芳香族炭化水素をトランスアルキル化す
るプロセス。
るプロセス。
Vl )アルキル芳香族炭化水素を脱アルキル化するプ
ロセス。
ロセス。
Vl )第1級または第2級脂肪族アルコールをエーテ
ルに変換するプロセス。
ルに変換するプロセス。
■) オレフィン酸化物をエーテルに変換するプロセス
。
。
前記したものは、本発明のプロセスを適用できるプロト
ンにより触媒され得る種々の反応の代表例に過ぎない。
ンにより触媒され得る種々の反応の代表例に過ぎない。
この種のプロセスを操作する条件は、現在では当業界で
は充分確立されており、その代表例としては、前記した
[P−八−0031687およびEP−A −0031
252を挙げることができる。
は充分確立されており、その代表例としては、前記した
[P−八−0031687およびEP−A −0031
252を挙げることができる。
以下の実施例を参照して本発明のプロセスをざらに説明
する。
する。
水性塩化リチウム中でナトリウムモンモリロナイトを撹
拌(室温、約2時間)し、続いてデカントし水洗浄する
ことによりリチウム交換モンモリロナイト(C,E、C
,−84mH/ 1009 )をU4製した。バッチ式
反応器内でシクロヘキシルアミンを用い6時間それぞれ
220℃および267℃でサンプルを加熱した。リチウ
ム化層状粘土を回収し、熱重量分析法(TGA)により
それぞれの一部を試験した。
拌(室温、約2時間)し、続いてデカントし水洗浄する
ことによりリチウム交換モンモリロナイト(C,E、C
,−84mH/ 1009 )をU4製した。バッチ式
反応器内でシクロヘキシルアミンを用い6時間それぞれ
220℃および267℃でサンプルを加熱した。リチウ
ム化層状粘土を回収し、熱重量分析法(TGA)により
それぞれの一部を試験した。
有lfl塩基は、構造の水酸基に由来するプロトンでプ
ロトン化されたことが分った。
ロトン化されたことが分った。
TGA試験により、プロ1〜ン化m基の濃度は、第1表
に示すように粘土構造内に保持されたリチウムの聞とほ
ぼ等しいことが確認された。
に示すように粘土構造内に保持されたリチウムの聞とほ
ぼ等しいことが確認された。
第1表
100gバッチのリチウム交換モンモリロナイト(C,
E、C,=82meQ/100g)をオートクレーブ内
で水性アンモニア(36% V/V )を用い8時間2
00℃で加熱した。
E、C,=82meQ/100g)をオートクレーブ内
で水性アンモニア(36% V/V )を用い8時間2
00℃で加熱した。
リチウム化モンモリロナイトを回収し、蒸留水で洗浄し
て過剰のNH3を除去した後NH4を用いて交換してN
H4+交換リヂ+ すム化モンモリロナイトを製造した。
て過剰のNH3を除去した後NH4を用いて交換してN
H4+交換リヂ+ すム化モンモリロナイトを製造した。
TGA、CEC並びに原子吸光分析を製品サンプルにつ
いて行い、一部をzr4+で交換してZr4+リチウム
化層状モンモリロナイトを製造した。XRD、CEC,
溶剤安定性並びにTGII定を製品について実施したリ
チウム化層状粘土(C)〜([)−・流側3〜5 適切な試薬および粘土(B)のNH4+H4光駆体の残
りを用い、Fe3+リチウム化層状モンモリロナイト(
C)、AI!3+リチウム化層状モンモリロナイト(0
)並びにH+リチウム化層状モンモリロナイト(E)を
製造し、同じ測定を行った。
いて行い、一部をzr4+で交換してZr4+リチウム
化層状モンモリロナイトを製造した。XRD、CEC,
溶剤安定性並びにTGII定を製品について実施したリ
チウム化層状粘土(C)〜([)−・流側3〜5 適切な試薬および粘土(B)のNH4+H4光駆体の残
りを用い、Fe3+リチウム化層状モンモリロナイト(
C)、AI!3+リチウム化層状モンモリロナイト(0
)並びにH+リチウム化層状モンモリロナイト(E)を
製造し、同じ測定を行った。
これらの測定結果を第2表に示す。
リチウム化層状粘土(F)〜(J)−実1■」。
〜10
モンモリロナイトKSF(F)(実施例6)、モンモリ
ロナイト「ケト(Cheto)(G) (実施例7)、
ゲルホワイトrLJ(H)(実施例8)、バイデライト
(■)(実施例9)並びにバラシム(J)(実施例10
)から実施例2のリチウム化プロセスを用い続いて(a
)アンモニウム交換および(b)その後のアルミニウム
交換を行ってアルミニウム交換リチウム化層状粘土を調
製し、同様の測定を行った。
ロナイト「ケト(Cheto)(G) (実施例7)、
ゲルホワイトrLJ(H)(実施例8)、バイデライト
(■)(実施例9)並びにバラシム(J)(実施例10
)から実施例2のリチウム化プロセスを用い続いて(a
)アンモニウム交換および(b)その後のアルミニウム
交換を行ってアルミニウム交換リチウム化層状粘土を調
製し、同様の測定を行った。
非リチウム化出発材料とリチウム化製品との両方につい
て行った測定結果を第3表に示す。
て行った測定結果を第3表に示す。
アルミニウム交換リチウム化層状粘土のペレット化形態
は、メタノール中室温では定限なく安定であることが分
った。全てのシンブルが実質的なリチウム化を示した。
は、メタノール中室温では定限なく安定であることが分
った。全てのシンブルが実質的なリチウム化を示した。
リチ ム化層状粘土(に)〜(旧−実施例11〜13
水性アンモニアの代りにガス状アンモニアを使用する以
外は実施例2の手順を繰り返した。一連の温度、すなわ
ち200℃(K)(実施例11)、250℃([)(実
施例12)並びに300℃(旧 (実施例13)を用い
、Ai3 イオンで陽イオン交換を行った。その結果得
られた粘土について同様の測定を行った。
外は実施例2の手順を繰り返した。一連の温度、すなわ
ち200℃(K)(実施例11)、250℃([)(実
施例12)並びに300℃(旧 (実施例13)を用い
、Ai3 イオンで陽イオン交換を行った。その結果得
られた粘土について同様の測定を行った。
測定結果を第4表に示す。
触媒試験
、前例14〜21および比較試験3〜4反応は次の式に
より表し得る: 陽イオン交換リチウム化層状粘土の一部を内容積20m
のステンレススヂール反応器に入れ、3!Idlのn−
ペンタノールを添加した。
より表し得る: 陽イオン交換リチウム化層状粘土の一部を内容積20m
のステンレススヂール反応器に入れ、3!Idlのn−
ペンタノールを添加した。
封止した反応器をサーモスタットで200℃に調節した
オーブン内に入れた。14時間後に反応器を冷却し、そ
の内容物をガスクロマトグラフにより分析した。
オーブン内に入れた。14時間後に反応器を冷却し、そ
の内容物をガスクロマトグラフにより分析した。
結果を第5表に示す。
実施例22〜26および比較試験5〜9実施例6〜10
のAj!3 交換リチウム化層状粘土製品を用い実施
例14〜21の手順を繰り返した。比較のために非リチ
ウム化層状粘土(アルミニウムで交換)も試験した。
のAj!3 交換リチウム化層状粘土製品を用い実施
例14〜21の手順を繰り返した。比較のために非リチ
ウム化層状粘土(アルミニウムで交換)も試験した。
結果を第6表に示す。
実施例27〜29
実施例11〜13のA13+交換リヂウム化モンモリロ
ナイト製品を用い実施例14〜21の手順を繰り返した
。
ナイト製品を用い実施例14〜21の手順を繰り返した
。
結果を第7表に示す。
第7表
同−の反応体比率を用い触媒として実施例2〜5の粘土
製品、すなわち製品(8)〜(E)を用いてバッチ条件
下で200℃で4時間としてイソプロパツールでベンゼ
ンをアルキル化した。
製品、すなわち製品(8)〜(E)を用いてバッチ条件
下で200℃で4時間としてイソプロパツールでベンゼ
ンをアルキル化した。
クメンおよびエチルベンゼンについての分析を第8表に
示す。
示す。
第8表
同−の反応体比率を用い触媒として実施例2〜5のリチ
ウム化粘土製品、すなわち製品(B)〜(E)を用いて
バッチ条件下で120℃で1時間2−メチルブテン−1
をメタノールと反応させた。
ウム化粘土製品、すなわち製品(B)〜(E)を用いて
バッチ条件下で120℃で1時間2−メチルブテン−1
をメタノールと反応させた。
生成物の分析を第9表に示す。
実施例38〜42および比較試験12〜工1
実施例6〜10のA13+交換リチウム化粘土製品を用
い、対応する非リチウム化層状粘土(比較試験12〜1
6)を用いて実施例34〜37の手順を繰り返した。
い、対応する非リチウム化層状粘土(比較試験12〜1
6)を用いて実施例34〜37の手順を繰り返した。
t−アミルメチルエーテル(TAME)についての分析
を第10表に示す。
を第10表に示す。
実施例43〜45
実施例11〜13のA13+交換リチウム化粘土製品を
用いて実施例34〜37の手順を繰り返した。
用いて実施例34〜37の手順を繰り返した。
t−7ミルメチルエーテルについての分析を第11表に
示す。
示す。
実施例46
実施例6のAI3+交換リチウす化モンモリロナイトK
SFをメタノールで1.5時間還流した。粘土粒子の崩
壊は認められなかった。
SFをメタノールで1.5時間還流した。粘土粒子の崩
壊は認められなかった。
実施例47
¥流側4のAl13″°交換リブーウム化モンモリロナ
イト(0)およびLL+交換モンモリロナイト出発材料
のサンプルをIR分光分析により分析した。
イト(0)およびLL+交換モンモリロナイト出発材料
のサンプルをIR分光分析により分析した。
IRスペクトルにより遊離の構造水酸基が2/3の強度
まで低減していることが確かめられた。
まで低減していることが確かめられた。
衷M」ll乞旦
実施例4のA13+交換リチウム化モンモリロナイトお
よびし乙 交換モンモリロナイト出発材料それぞれのサ
ンプルを71jNMRにより分析した。
よびし乙 交換モンモリロナイト出発材料それぞれのサ
ンプルを71jNMRにより分析した。
リチウム化粘土は特徴のない 7LtNMRラインを示
し、Ltがシート構造内にあり、非対称な環境に起因し
てラインがブロードになったことを示した。
し、Ltがシート構造内にあり、非対称な環境に起因し
てラインがブロードになったことを示した。
しt+交換粘土は重なり合う2つの異なる7Lt共鳴を
有した。下向きのブロードなNMR共鳴はリチウム化粘
土のものに類似し、極めて少口の14 がシート構造
内に入ったことを示唆した。狭い共鳴は、対称的な7L
t環境すなわち層内部の交換されたL乙1イオンに起因
する。
有した。下向きのブロードなNMR共鳴はリチウム化粘
土のものに類似し、極めて少口の14 がシート構造
内に入ったことを示唆した。狭い共鳴は、対称的な7L
t環境すなわち層内部の交換されたL乙1イオンに起因
する。
Claims (8)
- (1)層状粘土の構造内の水酸基の置換性水素がリチウ
ムにより置換されたリチウム化層状粘土。 - (2)リチウム化層状粘土であつて、 (a)層状粘土をリチウム陽イオン源で陽イオン交換し
てリチウム交換層状粘土を製造し、かつ (b)その後にリチウム交換層状粘土をリチウム交換層
状粘土の構造内の水酸基の置換性 水素原子がリチウム原子により置換されて 構造内で−OLι結合を形成するよう所定 温度で所定時間有機塩基またはアンモニア と反応させる ことにより製造されるリチウム化層状粘土。 - (3)層状粘土と有機塩基またはアンモニアと過剰のリ
チウム陽イオンとの混合物を加熱することにより工程(
a)および(b)を単一反応帯域で実施する請求項2記
載のリチウム化層状粘土。 - (4)層状粘土がスメクタイトである請求項1記載のリ
チウム化層状粘土。 - (5)請求項1〜4いずれかに記載のリチウム化粘土の
陽イオン交換型形態。 - (6)水素、アルミニウム、クロム、コバルト、ニッケ
ル、鉄、銅並びにバナジウムで交換された請求項1〜4
いずれかに記載のリチウム化粘土よりなる群から選択さ
れた触媒に1もしくは複数のプロトン化性基質を接触さ
せることからなるプロトン触媒反応。 - (7)メタノールとイソブテンとからメチル第三級ブチ
ルエーテルを製造することからなる請求項6記載のプロ
トン触媒反応。 - (8)アルコールとオレフィン酸化物とからグリコール
エーテルを製造することからなる請求項6記載のプロト
ン触媒反応。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8707309 | 1987-03-26 | ||
GB878707309A GB8707309D0 (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Compounds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63252916A true JPS63252916A (ja) | 1988-10-20 |
Family
ID=10614737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63070904A Pending JPS63252916A (ja) | 1987-03-26 | 1988-03-26 | リチウム化粘土およびその使用 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4866020A (ja) |
EP (1) | EP0284397B1 (ja) |
JP (1) | JPS63252916A (ja) |
DE (1) | DE3862224D1 (ja) |
GB (1) | GB8707309D0 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008247719A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hitachi Chem Co Ltd | 粘土フィルム及びその製造方法 |
JP2008247695A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hitachi Chem Co Ltd | 合成粘土材料及び粘土フィルム |
JP2009107907A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Hitachi Chem Co Ltd | 合成スメクタイト、及びこれを含有する分散液、粘土フィルム、耐水フィルム、並びに合成スメクタイト及び耐水フィルムの製造方法 |
JP2011051845A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 粘土の層間イオンをリチウムイオンと交換したリチウム交換粘土の製造方法 |
JP2011057486A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Hitachi Chem Co Ltd | 合成スメクタイト及びその製造方法、並びに複合フィルム |
JP2012176398A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-09-13 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 分散液の製造方法および無機層状化合物のイオン交換方法 |
JP2015147300A (ja) * | 2014-02-04 | 2015-08-20 | クニミネ工業株式会社 | モンモリロナイトスラリー、粘土膜、及びモンモリロナイトスラリーの製造方法 |
JP2015189590A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 日本ポリプロ株式会社 | 層状珪酸塩の製造方法、層状珪酸塩を含むオレフィン重合用触媒成分およびオレフィン重合用触媒 |
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---|---|---|---|---|
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CA2017671C (en) * | 1989-06-02 | 1996-12-10 | Roger Brace | Detergent composition |
GB8922359D0 (en) * | 1989-10-04 | 1989-11-22 | British Petroleum Co Plc | Process for the preparation of catalysts |
DE4323474A1 (de) * | 1993-07-14 | 1995-01-19 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkoxylaten |
CN1050777C (zh) * | 1994-11-15 | 2000-03-29 | 中国石油化工总公司 | C9-10芳烃脱烷基的含稀土催化剂及其制备方法 |
WO2000000456A1 (en) | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Eastman Chemical Company | Preparation of an aldol using a base-modified clay catalyst |
DE19935914A1 (de) | 1999-07-30 | 2001-02-01 | Sued Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren durch Säureaktivierung |
CN114933309B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-08-25 | 江西博瑞新材料科技有限公司 | 一种基于锂矿压榨尾泥提取富集锂云母的方法 |
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---|---|---|---|---|
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ZA805231B (en) * | 1980-05-19 | 1981-08-26 | Mobil Oil Corp | Low acidity alkali metal containing zeolites |
US4367163A (en) * | 1981-04-15 | 1983-01-04 | Research Corporation | Silica-clay complexes |
FR2512043A1 (fr) * | 1981-08-27 | 1983-03-04 | Jacobs Pierre | Procede de preparation d'argiles pontees, argiles preparees par ce procede et applications desdites argiles |
GB8333614D0 (en) * | 1983-12-16 | 1984-01-25 | British Petroleum Co | Pillared layered clays |
GB8405531D0 (en) * | 1984-03-02 | 1984-04-04 | Nadeau P H | Randomly interstratified clays |
-
1987
- 1987-03-26 GB GB878707309A patent/GB8707309D0/en active Pending
-
1988
- 1988-03-21 US US07/170,725 patent/US4866020A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-24 DE DE8888302626T patent/DE3862224D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-24 EP EP88302626A patent/EP0284397B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-26 JP JP63070904A patent/JPS63252916A/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8707309D0 (en) | 1987-04-29 |
EP0284397B1 (en) | 1991-04-03 |
DE3862224D1 (de) | 1991-05-08 |
US4866020A (en) | 1989-09-12 |
EP0284397A1 (en) | 1988-09-28 |
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