JP7254715B2 - フレームワークタイプaeiを有するゼオライト系材料を製造する方法 - Google Patents
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Description
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と
を含み、
Yは、Si、Ge、Sn、Ti、Zrの1種または複数であり、
Xは、Al、B、Ga、Inの1種または複数であり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して最大でも20:1である、方法に関する。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と
を含み、
YはSiであり、
XはAlであり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して5:1~10:1の範囲である、方法に関する。
(iv)(iii)から得られた混合物を冷却する工程
をさらに含む。
(v)ゼオライト系材料を、(iii)または(iv)から得られた混合物、好ましくは(iv)から得られた混合物から分離する工程
をさらに含むことがさらに好ましい。
(v.1)(iii)または(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)好ましくは、(v.1)から得られたゼオライト系材料を洗浄する工程と、
(v.3)(v.1)または(v.2)、好ましくは(v.2)から得られたゼオライト系材料を乾燥する工程と
を含む。
(vi)(v)から得られたゼオライト系材料をか焼する工程
をさらに含む。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と、
(iv)(iii)から得られた混合物を、好ましくは10~50℃の範囲、より好ましくは20~35℃の範囲の温度に冷却する工程と、
(v)ゼオライト系材料を、(iv)から得られた混合物から分離する工程であって、
(v.1)(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)(v.1)から得られたゼオライト系材料を洗浄する工程と、
(v.3)(v.2)から得られたゼオライト系材料を、80~175℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で乾燥する工程と
を含む工程と、
(vi)(v)から得られたゼオライト系材料を、400~600℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程と
を含み、
YはSiであり、XはAlであり、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して 最大でも20:1である、方法に関する。
(vii)金属Mをゼオライト系材料、好ましくは(vi)から得られたゼオライト系材料に担持させる工程
をさらに含む方法に関する。
(vii.1)ゼオライト系材料、好ましくは(vi)から得られたゼオライト系材料、金属Mの供給源、金属Mの供給源のための溶媒、および任意に酸、好ましくは有機酸を含む混合物を製造する工程であって、溶媒は、好ましくは水を含み、金属Mの供給源は、好ましくは金属Mの塩を含み、酸は、好ましくは酢酸を含む、工程と、
(vii.2)(vii.1)において製造された混合物を、30~90℃の範囲、好ましくは40~80℃の範囲の温度に加熱する工程と、
(vii.3)(vii.2)から得られた混合物を好ましくは冷却し、より好ましくは急速冷却する工程と、
(vii.4)金属Mを含むゼオライト系材料を、(vii.2)または(vii.3)、好ましくは(vii.3)から得られた混合物から分離する工程であって、好ましくは、金属Mを含むゼオライト系材料を洗浄する工程を含む、工程と、
(vii.5)好ましくは、(vii.4)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは90~200℃の範囲、より好ましくは100~150℃の範囲のガス雰囲気温度で乾燥する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と、
(vii.6)好ましくは(vii.4)または(vii.5)、好ましくは(vii.5)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは350~600℃の範囲、より好ましくは400~550℃の範囲のガス雰囲気温度でか焼する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と
を含む。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と
を含み、
Yは、Si、Ge、Sn、Ti、Zrの1種または複数であり、
Xは、Al、B、Ga、Inの1種または複数であり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して最大でも20:1である、方法。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と
を含み、
YはSiであり、
XはAlであり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して5:1~10:1の範囲である、方法。
1種または複数のホスホニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のR1R2R3R4P+含有化合物を含み、R1、R2、R3、およびR4は互いに独立して、任意に置換されたおよび/または任意に分枝状の(C1~C6)アルキル、好ましくは(C1~C5)アルキル、より好ましくは(C1~C4)アルキル、より好ましくは(C2~C3)アルキル、さらにより好ましくは任意に置換されたメチルまたはエチルを表し、さらにより好ましくはR1、R2、R3、およびR4は、任意に置換されたエチル、好ましくは非置換エチルを表し、
1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のN,N-ジアルキル-ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C3)ジアルキル-(C1~C3)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、より好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C2)ジアルキル-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物を含み、より好ましくは、1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、N,N-(C1~C2)ジアルキル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-(C1~C2)ジアルキル-3,5-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-(C1~C2)ジアルキル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-ジメチルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-ジメチル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群から選択され、
1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、塩、好ましくはハロゲン化物、好ましくは塩化物および/または臭化物、より好ましくは塩化物;水酸化物;硫酸塩;硝酸塩;リン酸塩;酢酸塩;ならびにそれらの2種以上の混合物からなる群、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される塩であり、より好ましくは、1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、水酸化物および/または塩化物、さらにより好ましくは水酸化物である、実施形態1から15のいずれか一形態に記載の方法。
をさらに含む、実施形態1から33のいずれか一形態に記載の方法。
をさらに含む、実施形態1から34のいずれか一形態に記載の方法。
(v.1)(iii)または(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)好ましくは、(v.1)から得られたゼオライト系材料を洗浄する工程と、
(v.3)(v.1)または(v.2)、好ましくは(v.2)から得られたゼオライト系材料を乾燥する工程と
を含む、実施形態35に記載の方法。
をさらに含む、実施形態35から39のいずれか一形態に記載の方法。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と、
(iv)(iii)から得られた混合物を、好ましくは10~50℃の範囲、より好ましくは20~35℃の範囲の温度に冷却する工程と、
(v)ゼオライト系材料を、(iv)から得られた混合物から分離する工程であって、
(v.1)(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)(v.1)から得られたゼオライト系材料を洗浄する工程と、
(v.3)(v.2)から得られたゼオライト系材料を、80~175℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で乾燥する工程と
を含む工程と、
(vi)(v)から得られたゼオライト系材料を、400~600℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程と
を含み、YはSiであり、XはAlであり、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して最大でも20:1である、方法。
をさらに含む、実施形態1から51のいずれか一形態に記載の方法。
(vii.1)ゼオライト系材料、好ましくは(vi)から得られたゼオライト系材料、金属Mの供給源、金属Mの供給源のための溶媒、および任意に酸、好ましくは有機酸を含む混合物を製造する工程であって、溶媒は、好ましくは水を含み、金属Mの供給源は、好ましくは金属Mの塩を含み、酸は、好ましくは酢酸を含む、工程と、
(vii.2)(vii.1)において製造された混合物を、30~90℃の範囲、好ましくは40~80℃の範囲の温度に加熱する工程と、
(vii.3)(vii.2)から得られた混合物を好ましくは冷却し、より好ましくは急速冷却する工程と、
(vii.4)金属Mを含むゼオライト系材料を、(vii.2)または(vii.3)、好ましくは(vii.3)から得られた混合物から分離する工程であって、好ましくは金属Mを含むゼオライト系材料を洗浄する工程を含む、工程と、
(vii.5)好ましくは、(vii.4)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは90~200℃の範囲、より好ましくは100~150℃の範囲のガス雰囲気温度で乾燥する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と、
(vii.6)好ましくは(vii.4)または(vii.5)、好ましくは(vii.5)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは350~600℃の範囲、より好ましくは400~550℃の範囲のガス雰囲気温度でか焼する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と
を含む、実施形態52に記載の方法。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を含む混合物を得る工程と
を含み、
Yは、Si、Ge、Sn、Ti、Zrの1種または複数であり、
Xは、Al、B、Ga、Inの1種または複数であり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して最大でも20:1である、方法。
1種または複数のホスホニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のR1R2R3R4P+含有化合物を含み、R1、R2、R3、およびR4は互いに独立して、任意に置換されたおよび/または任意に分枝状の(C1~C6)アルキル、好ましくは(C1~C5)アルキル、より好ましくは(C1~C4)アルキル、より好ましくは(C2~C3)アルキル、さらにより好ましくは任意に置換されたメチルまたはエチルを表し、さらにより好ましくはR1、R2、R3、およびR4は、任意に置換されたエチル、好ましくは非置換エチルを表し、
1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のN,N-ジアルキル-ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C3)ジアルキル-(C1~C3)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、より好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C2)ジアルキル-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物を含み、より好ましくは、1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、N,N-(C1~C2)ジアルキル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-(C1~C2)ジアルキル-3,5-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-(C1~C2)ジアルキル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-ジメチルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-ジメチル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群から選択され、
1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、塩、好ましくはハロゲン化物、好ましくは塩化物および/または臭化物、より好ましくは塩化物;水酸化物;硫酸塩;硝酸塩;リン酸塩;酢酸塩;ならびにそれらの2種以上の混合物からなる群、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される塩であり、より好ましくは、1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、水酸化物および/または塩化物、さらにより好ましくは水酸化物である、実施形態1から15のいずれか一形態に記載の方法。
をさらに含む、実施形態1から33のいずれか一形態に記載の方法。
をさらに含む、実施形態1から34のいずれか一形態に記載の方法。
(v.1)(iii)または(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかけ、フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を含む組成物を得る工程と、
(v.2)好ましくは、(v.1)から得られた組成物を洗浄する工程と、
(v.3)(v.1)または(v.2)、好ましくは(v.2)から得られた組成物を乾燥する工程と
を含む、実施形態35に記載の方法。
をさらに含む、実施形態35から39のいずれか一形態に記載の方法。
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を含む混合物を得る工程と、
(iv)(iii)から得られた混合物を、好ましくは10~50℃の範囲、より好ましくは20~35℃の範囲の温度に冷却する工程と、
(v)フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を含む組成物を、(iv)から得られた混合物から分離する工程であって、
(v.1)(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)(v.1)から得られた組成物を洗浄する工程と、
(v.3)(v.2)から得られた組成物を、80~175℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で乾燥する工程と
を含む工程と、
(vi)(v)から得られた組成物を、400~600℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程と
を含み、
YはSiであり、XはAlであり、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して最大でも20:1である、方法。
をさらに含む、実施形態1から54のいずれか一形態に記載の方法。
(vii.1)フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を含む組成物、好ましくは(vi)から得られた、フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を含む組成物、金属Mの供給源、金属Mの供給源のための溶媒、および任意に酸、好ましくは有機酸を含む混合物を製造する工程であって、溶媒は、好ましくは水を含み、金属Mの供給源は、好ましくは金属Mの塩を含み、酸は、好ましくは酢酸を含む、工程と、
(vii.2)(vii.1)において製造された混合物を、30~90℃の範囲、好ましくは40~80℃の範囲の温度に加熱する工程と、
(vii.3)(vii.2)から得られた混合物を好ましくは冷却し、より好ましくは急速冷却する工程と、
(vii.4)金属Mを含む組成物を、(vii.2)または(vii.3)、好ましくは(vii.3)から得られた混合物から分離する工程であって、好ましくは金属Mを含む組成物を洗浄する工程を含む、工程と、
(vii.5)好ましくは、(vii.4)から得られた金属Mを含む組成物をガス雰囲気中、好ましくは90~200℃の範囲、より好ましくは100~150℃の範囲のガス雰囲気温度で乾燥する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と、
(vii.6)好ましくは、(vii.4)または(vii.5)、好ましくは(vii.5)から得られた金属Mを含む組成物をガス雰囲気中、好ましくは350~600℃の範囲、より好ましくは400~550℃の範囲のガス雰囲気温度でか焼する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と
を含む、実施形態55に記載の方法。
本発明によるゼオライト系材料の結晶化度をXRD分析により決定した。データは、Cu-X線供給源およびエネルギー分散点検出器を備えた標準Bragg-Brentano回折装置を使用して収集した。2°~70°の(2θ)角度範囲をステップサイズ0.02°で走査し、可変発散スリットは一定の開口角0.3°に設定した。次いで、TOPAS V5ソフトウェアを使用して、データを分析した。ここで、AEIおよびFAUについてはPONKCS相を、CHAについては結晶構造を使用して、シャープな回折ピークをモデル化した。モデルは、Madsen, I. C.らに記載されているように製造した。これを、データに適合するように改良した。独立したピークを角度位置28°に挿入した。これを使用して、非結晶含有量を示した。結晶含有量は、全散乱強度に対する結晶のシグナル強度を示す。モデルには、直線状バックグラウンド、Lorentzおよび偏光補正、格子パラメータ、空間群ならびにクリスタリットサイズも含めた。
BET比表面積は、ISO 9277、第2版、2010に従って、77Kで窒素物理吸着により決定した。
C値(BETパラメータ)は、ISO 9277、第2版、2010、7.2節に記載されているように決定した。
XRD回折パターンは、参考例1.1に記載されているように決定した。
Hitachi TM3000を使用して、SEM(走査電子顕微鏡法)写真(15kV(キロボルト)の2次電子(SE)写真)を作製した。
アンモニアの昇温脱離(NH3-TPD)は、熱伝導度検出器を有する自動化学吸着分析ユニット(Micromeritics AutoChem II 2920)で実施した。オンライン質量分析計(Pfeiffer Vacuum社のOmniStar QMG200)を使用して、脱離種の連続分析を行った。試料(0.1g)を石英管に導入し、下記のプログラムを使用して分析した。温度は、石英管中の試料の真上のNi/Cr/Ni熱電対によって測定した。分析には、純度5.0のHeを使用した。測定の前にはいつも、較正のためにブランク試料を分析した。
水吸着/脱離等温線測定を、TA Instruments社のVTI SA計器で段階等温線プログラムに従って行った。実験は、計器の内側の微量天秤パンに配置された試料材料に対して行われた1回の試行または一連の試行からなるものであった。測定を開始する前に、試料を100℃に加熱し(加熱傾斜5℃/分)、それを窒素流下で6時間保持することによって、試料の残留水分を除去した。乾燥プログラム後に、セル中の温度を25℃に下げ、測定時に等温を維持した。微量天秤を較正し、乾燥した試料の質量を計測した(最大質量(mass)偏差0.01質量%)。試料による水吸収を、乾燥試料の質量に比べて質量の増加として測定した。まず、試料が曝露される相対湿度(RH)(セルの内側の雰囲気中の水の質量%として表す)を上げ、試料による水吸収を平衡状態で測定することによって、吸着曲線を測定した。RHを、1段階10%で5%から85%に上げ、各段階で、システムによって、RHを制御し、試料の質量を平衡状態に到達するまで監視し、質量吸収を記録した。試料を85%RHに曝露した後、試料による全吸着水量を取得した。脱離測定時に、RHを1段階10%で85%から5%に下げ、試料の質量の変化(水吸収)を監視し、記録した。
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料の製造
a)CHAゼオライト系材料を用意する
国際公開第2013/068976号、実施例2の43頁29行目~44頁8行目に記載されているテンプレートフリー合成方法に従って、CHAゼオライト系材料(ナトリウム形)を製造した。
使用材料:
NaOH(水溶液;50質量%): 70.73g
脱イオン水: 770.71g
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムOH(Sachem社;水性混合物、19.77質量%): 196.18g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 219.80g
上記のa)によるCHAゼオライト系材料: 16.40g
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料の製造
a)CHAゼオライト系材料を用意する
質量%単位でSi=26.1;Al=7.1;Na=3.5;Ca=1.3;K=0.8;Mg=0.9を含むロット番号311855のZMM-Zeofumeから得られる天然CHAゼオライト系材料を用意した。
使用材料:
NaOH(水溶液;50質量%): 70.73g
脱イオン水: 770.71g
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムOH(Sachem社;水性混合物、19.77質量%): 196.18g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 219.80g
上記のa)によるCHAゼオライト系材料: 16.40g
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を製造する試み
a)CHAゼオライト系材料を用意する
国際公開第2013/182974号の実施例1の47頁1~18行目に従って、CHAゼオライト系材料を製造した。
使用材料:
NaOH(水溶液;50質量%): 70.27g
脱イオン水: 769.56g
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムOH(Sachem社;水性混合物、19.77質量%): 197.96g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 219.60g
上記のa)によるCHAゼオライト系材料: 16.40g
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を製造する試み
a)CHAゼオライト系材料を用意する
2,040kgの水を撹拌容器に入れ、それに、3,924kgの1-アダマンチルトリメチルアンモニウム水酸化物溶液(20%水溶液)を撹拌下に添加する。次いで、415.6kgの水酸化ナトリウム溶液(20質量%水溶液)を添加し、次に679kgのアルミニウムトリイソプロピレート(Dorox(登録商標) D 10、Ineos社)を添加し、その後、得られた混合物を5分間撹拌した。次いで、7800.5kgのコロイダルシリカ溶液(40質量%水溶液;Ludox(登録商標) AS40、Sigma Aldrich社)を添加し、得られた混合物をオートクレーブに移す前に15分間撹拌した。撹拌容器を洗い流すのに使用する1,000kgの蒸留水を、オートクレーブ中の混合物に添加し、次いで、最終混合物を撹拌下に170℃で16時間加熱した。次いで、固体生成物を濾別し、濾過ケークを蒸留水で洗浄した。次いで、得られた濾過ケークを噴霧乾燥機混合槽中で蒸留水に分散して、固形物濃度約24%のスラリーを得、噴霧乾燥し、こうして、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトの噴霧乾燥粉末を得た。ここで、入口温度を477~482℃に設定し、出口温度は127~129℃であることを示した。
使用材料:
NaOH(水溶液;50質量%): 70.73g
脱イオン水: 770.71g
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムOH(Sachem社;水性混合物、19.77質量%): 196.18g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 219.80g
上記のa)によるCHAゼオライト系材料: 16.40g
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を製造する試み
a)フレームワークタイプCHAを有するゼオライト系材料を用意する
シリカ:アルミナ比(SiO2:Al2O3)が38.0である、フレームワークタイプCHAを有するZeolyst社の市販ゼオライト系材料を用意した。
使用材料:
アルミン酸ナトリウム、Aldrich社、CAS番号1302-42-7: 24.75g
ケイ酸ナトリウム、Woellner社、CAS番号1344-09-8 555.27g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 96.21g
脱イオン水: 534.63g
上記のa)によるCHAゼオライト系材料: 18.28g
b)において製造された100gのゼオライト系材料を、100gの10質量%硝酸アンモニウム水溶液と混和し、80℃で2時間撹拌した。ヌッチェ型フィルターを使用し、濾過ケークを脱イオン水で洗浄して、硝酸塩フリーにした。硝酸アンモニウム処理および洗浄を1回繰り返した。得られた濾過ケークを空気下に120℃で終夜乾燥した。90gの乾燥した材料が得られた。
c)において製造されたゼオライト系材料を空気下に500℃で5時間か焼した。
使用材料:
NaOH(水溶液;50質量%): 70.73g
脱イオン水: 770.71g
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムOH(Sachem社;水性混合物、19.77質量%): 196.18g
Ludox(登録商標) AS40(Grace社;コロイダルシリカ;水性溶液、40質量%): 219.80g
上記のd)によるBEAゼオライト系材料: 16.40g
フレームワークタイプAEIを有し、金属M(Cu)を含むゼオライト系材料の製造
実施例1から得られたゼオライト系材料(粉末)に、インシピエントウェットネスにより硝酸Cu水溶液を含浸させた。ここで、硝酸Cuの量は、ゼオライト系材料に担持されているCuを含む最終的に得られた材料において、CuOとして計算して、Cuを担持している最終的に得られたか焼ゼオライト系材料の全質量に対して4質量%、5質量%、および6質量%となるように選択した。含浸後、材料を乾燥し、次いで450℃で5時間か焼した。この粉末材料をベースにして、それぞれの粉末材料と粉砕機にかけたアルミナスラリー(Puralox(登録商標) TM 100/150)を混合すること(ゼオライト系材料:アルミナの質量比=70:30)によって成形体を製造した。撹拌下に、成形体を乾燥し、550℃で1時間か焼した。次いで、成形体を粉砕し、250~500マイクロメートルの粒径に篩過した。
フレームワークタイプAEIを有し、金属M(Cu)を含むゼオライト系材料の製造
実施例2から得られたゼオライト系材料(粉末)をベースにして、新鮮およびエージングしたCu含有材料を実施例3に記載されている方法に従って製造した。
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を、酸化窒素を選択的に接触還元するために使用する方法
実施例3および4から得られたゼオライト系材料を選択的接触還元試験に付した。このために、それぞれ得られた新鮮およびエージングした試料(それぞれ170mg)を、試料と同じ粒径を有するコランダム1mLで希釈した。所与の試料をフィード流(500ppm NO、500ppm NH3、5%H2O、10%O2、残部N2)にガス時空間速度80,000/時、フィード流温度200℃および575℃で曝露した。以下の結果(下記の表1を参照のこと)を得た。
-国際公開第2013/068976号
-Dinnebier,R.E.、Billinge S.J.L.(編)「Powder diffraction:theory and practice」中のMadsen,I.C.、Scarlett,N.V.Y.(2008年)「Quantitative phase analysis」、The Royal Society of Chemistry,Cambridge、298~331頁
-国際公開第2013/182974号
Claims (15)
- フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を製造する方法であって、
(i)フレームワークタイプCHAを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料を用意する工程と、
(ii)(i)において用意されたゼオライト系材料、水、(i)において用意されたゼオライト系材料以外の4価の元素Yの供給源、およびAEIフレームワーク構造指向剤を含む合成混合物を製造する工程と、
(iii)(ii)において製造された合成混合物を、合成混合物を100~200℃の範囲の温度に加熱し、この範囲の温度で自生圧力下に維持することを含む水熱合成条件にかけ、フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料を得る工程と
を含み、
Yは、Siであり、
Xは、Alであり、
(i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xは、YO2:X2O3として計算して4:1~15:1の範囲であって、
前記方法は、
フレームワークタイプAEIを有するゼオライト系材料に金属Mを担持させる工程をさらに含み;
前記金属Mは、元素周期系の第7族~第12族の遷移金属である、
方法。 - (i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワークの少なくとも98質量%、好ましくは少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%が、Y、X、O、およびHからなる、請求項1に記載の方法。
- (i)において用意されたゼオライト系材料のフレームワーク構造において、モル比Y:Xが、YO2:X2O3として計算して5:1~10:1の範囲である、請求項1または2に記載の方法。
- (ii)による4価の元素Yの供給源が、湿式法シリカ、乾式法シリカ、およびコロイダルシリカの1種または複数、好ましくはコロイダルシリカを含み、AEIフレームワーク構造指向剤が、1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物を含み、1種または複数のホスホニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のR1R2R3R4P+含有化合物を含み、R1、R2、R3、およびR4は互いに独立して、任意に置換されたおよび/または任意に分枝状の(C1~C6)アルキル、好ましくは(C1~C5)アルキル、より好ましくは(C1~C4)アルキル、より好ましくは(C2~C3)アルキル、さらにより好ましくは任意に置換されたメチルまたはエチルを表し、さらにより好ましくはR1、R2、R3、およびR4は、任意に置換されたエチル、好ましくは非置換エチルを表し、1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、1種または複数のN,N-ジアルキル-ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C3)ジアルキル-(C1~C3)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物、より好ましくは1種または複数のN,N-(C1~C2)ジアルキル-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物を含み、より好ましくは、1種または複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、N,N-(C1~C2)ジアルキル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-(C1~C2)ジアルキル-3,5-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-(C1~C2)ジアルキルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-(C1~C2)ジアルキル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群、より好ましくはN,N-ジメチル-2,6-ジメチルピペリジニウムカチオンおよびN,N-ジメチル-3,5-ジメチル-ピペリジニウムカチオン含有化合物からなる群から選択され、1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、好ましくはハロゲン化物、好ましくは塩化物および/または臭化物、より好ましくは塩化物;水酸化物;硫酸塩;硝酸塩;リン酸塩;酢酸塩;ならびにそれらの2種以上の混合物からなる群、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される塩であり、より好ましくは、1種もしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン含有化合物および/または1種もしくは複数の第四級アンモニウムカチオン含有化合物は、水酸化物および/または塩化物、さらにより好ましくは水酸化物であり、AEIフレームワーク構造指向剤が、N,N-ジメチル-3,5-ジメチルピペリジニウム水酸化物を含み、好ましくはそれである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- (iii)にかけられる(ii)において製造された合成混合物において、ゼオライト系材料の4価の元素Yの供給源に対する質量比が、YO2として計算して1.0:1~3.0:1の範囲、好ましくは1.5:1~2.5の範囲、より好ましくは2.0:1~2.2:1の範囲であり、ゼオライト系材料の水に対する質量比が、0.005:1~0.030:1の範囲、好ましくは0.010:1~0.025:1の範囲、より好ましくは0.015:1~0.020:1の範囲であり、ゼオライト系材料のAEIフレームワーク構造指向剤に対する質量比が、0.1:1~0.9:1の範囲、好ましくは0.3:1~0.7:1の範囲、より好ましくは0.4:1~0.5:1の範囲である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- (iii)にかけられる(ii)において製造された合成混合物が、塩基の供給源、好ましくは水酸化物の供給源を追加的に含み、(iii)にかけられる(ii)において製造された合成混合物において、ゼオライト系材料の塩基の供給源に対する質量比が、好ましくは0.1:1~1.0:1の範囲、より好ましくは0.2:1~0.8:1の範囲、より好ましくは0.3:1~0.6:1の範囲である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 水熱合成温度が、110~175℃の範囲、好ましくは120~150℃の範囲であり、水熱合成条件が、水熱合成時間、好ましくは2~120時間の範囲、より好ましくは20~100時間の範囲、より好ましくは40~80時間の範囲を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- (iv)(iii)から得られた混合物を、好ましくは10~50℃の範囲、より好ましくは20~35℃の範囲の温度に冷却する工程と、
(v)ゼオライト系材料を、(iv)から得られた混合物から分離する工程と、
(vi)(v)から得られたゼオライト系材料を、好ましくは400~600℃の範囲、好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程と
をさらに含み、
(v)は、好ましくは
(v.1)(iv)から得られた混合物を、濾過方法または噴霧方法を好ましくは含む固液分離方法にかける工程と、
(v.2)好ましくは、(v.1)から得られたゼオライト系材料を洗浄する工程と、
(v.3)(v.1)または(v.2)、好ましくは(v.2)から得られたゼオライト系材料を、好ましくは80~175℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で乾燥する工程と
を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - (vii)金属Mを(vi)から得られたゼオライト系材料に担持させる工程
をさらに含み、
金属Mは、元素周期系の第7族~第12族の遷移金属、好ましくはFe、Co、Ni、Cu、およびZnの1種または複数、好ましくはFeおよびCuの1種または複数、より好ましくはCuである、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 - (vii)が、
(vii.1)ゼオライト系材料、好ましくは(vi)から得られたゼオライト系材料、金属Mの供給源、金属Mの供給源のための溶媒、および任意に酸、好ましくは有機酸を含む混合物を製造する工程であって、溶媒は、好ましくは水を含み、金属Mの供給源は、好ましくは金属Mの塩を含み、酸は、好ましくは酢酸を含む、工程と、
(vii.2)(vii.1)において製造された混合物を、30~90℃の範囲、好ましくは40~80℃の範囲の温度に加熱する工程と、
(vii.3)(vii.2)から得られた混合物を好ましくは冷却し、より好ましくは急速冷却する工程と、
(vii.4)金属Mを含むゼオライト系材料を、(vii.2)または(vii.3)、好ましくは(vii.3)から得られた混合物から分離する工程であって、好ましくは、金属Mを含むゼオライト系材料を洗浄する工程を含む、工程と、
(vii.5)好ましくは、(vii.4)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは90~200℃の範囲、より好ましくは100~150℃の範囲のガス雰囲気の温度で乾燥する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と、
(vii.6)好ましくは、(vii.4)または(vii.5)、好ましくは(vii.5)から得られた金属Mを含むゼオライト系材料をガス雰囲気中、好ましくは350~600℃の範囲、より好ましくは400~550℃の範囲のガス雰囲気の温度でか焼する工程であって、ガス雰囲気は、好ましくは酸素を含む、工程と
を含む、請求項9に記載の方法。 - (vii)によれば、金属Mが、元素Mとして計算して、ゼオライト系材料の全質量に対して0.1~5質量%の範囲、好ましくは0.2~4質量%の範囲、より好ましくは0.5~3質量%の範囲の量でゼオライト系材料に担持されている、請求項9または10に記載の方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の方法によって得られうるもしくは得られたまたは製造されうるもしくは製造された、フレームワークタイプAEIを有し、4価の元素Y、3価の元素X、および酸素を含み、金属Mを含むフレームワーク構造を有するゼオライト系材料であって、
YがSiであり;
XがAlであり;
前記金属Mは、元素周期系の第7族~第12族の遷移金属であり;
酸性部位の全量が1.0~2.0mmol/gの範囲であり、中酸性部位の量が0.1~0.8mmol/gの範囲であり、酸性部位の全量は、アンモニアの昇温脱離に従って決定して、ゼオライト系材料の1質量(mass)当たりの脱離したアンモニアの全モル量と定義され、中酸性部位の量は、250~500℃の温度範囲におけるアンモニアの昇温脱離に従って決定して、ゼオライト系材料の1質量(mass)当たりの脱離したアンモニアの量と定義される、ゼオライト系材料。 - 請求項12に記載のゼオライト系材料を触媒活性材料、触媒、または触媒成分として使用する方法。
- 排ガス流、好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス流中の酸化窒素の選択的接触還元のために使用する、請求項13に記載の方法。
- C1化合物から1種もしくは複数のオレフィンへの転換、好ましくはメタノールから1種もしくは複数のオレフィンへの転換、または一酸化炭素と水素を含む合成ガスから1種もしくは複数のオレフィンへの転換のために使用する、請求項13に記載の方法。
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