分子集合体を利用した単分散ゼオライトナノクリスタルの調製とオレフィン合成への適用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760564
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 多湖 輝興 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20304743)
• Keywords: MFI型ゼオライト / シリカライト / ZSM-5 / ナノクリスタル / 界面活性剤

Research Abstract

本研究では,界面活性剤が構築する分子集合体を利用したゼオライトナノクリスタルの調製を目的としている.ゼオライトとしては,MFI型であるシリカライトとZSM-5のゼオライトの調製を試みた.テトラプロピルアンモニウム水酸化物をMFI型ゼオライト調製のためのテンプレートに用い,珪酸エチルとテンプレートから成るゼオライト合成水溶液を界面活性剤/有機溶媒溶液に滴下した.この溶液をオートクレーブに移し,100℃〜160℃の水熱処理を施した.さらに,ゼオライト合成溶液にアルミニウムイオンを添加し,固体酸性を付与することを検討した。
親水基のイオン性の異なる界面活性剤を用いて調製を行ったところ,非イオン性界面活性剤を用いたとき粒子径が約120nmのシリカライトナノクリスタルの合成に成功した.また,珪酸エチル濃度,テンプレート量を変化させることにより,粒子径を80nm〜200nmの範囲で制御することができた.珪酸エチル,テンプレート量を変化させることにより,水熱合成初期に生成する核の数が変化し,さらにゼオライト核の凝集が界面活性剤によって抑制されたため,単分散なゼオライトナノクリスタルが生成したと考えられる.調製した試料の結晶性をX線回折法,窒素吸着法で評価したところ,アモルファス相が存在しない結晶性の良いナノクリスタルであることが明らかとなった.さらに,水熱合成溶液に硝酸アルミニウムを添加し,固体酸性の賦与を検討した.その結果,モル比Si/Al=50で,粒子径が約200nmのZSM-5ナノクリスタルの調製に成功した.アンモニアTPDの結果,調製したZSM-5ナノクリスタルが固体酸性を有していることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] T.Tago, S.Tashiro, Y.Hashimoto, K.Wakabayashi, M.Kishid: "Synthesis and Optical Properties of SiO2-coated CeO2 nanoparticle"Journal of Nanoparticle Research. 5(1-2). 55-60 (2003)
• [Publications] 河野陽介, 西美詠子, 多湖輝輿, 辻俊郎, 増田隆夫: "ゼオライトナノクリスタル新規調製法の開発"化学工学会第36回秋季大会要旨集. (2003)
• [Publications] 西美詠子, 河野陽介, 多湖輝興, 辻俊郎, 増田隆夫: "ゼオライトナノクリスタルの新規調製法の開発"第92回触媒討論会討論会A予稿集. (2003)
• [Publications] 多湖輝輿, 河野陽介, 西美詠子, 辻俊郎, 増田隆夫: "マイクロエマルションを利用したゼオライトナノクリスタルの調製"第19回ゼオライト研究発表会講演予稿集. (2003)
• [Publications] T.TAGO, M.NISHI, T.TSUJI, M.KISHIDA, T.MASUDA: "Synthesis of Silicalite Nanocrystals by the Transformation of Spherical Silica Nanoparticles"6th European Congress on Catalysis. (2003)