2016 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of novel metalloaluminophosphoate zeolite frameworks through topotactic interlayer pillaring
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15K13800
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
前田 和之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60343159)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ゼオライト / アルミノホスフェート / 層状化合物 / イオン交換 / 層間架橋 / AFY型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、層間に有機カチオンを有する既知構造の層状アルミノホスフェート（ALPO）のカチオン交換により、層構造を基本的に保持したまま層間を金属イオンで架橋させ、新規な骨格を有するメタロアルミノホスフェート（MeAPO）を合成することである。昨年度、AFY型MeAPOの層状前駆体（PreAFY）のZnイオンによるトポタクティック層間架橋によりAFY型構造のカリウム型ジンコアルミノホスフェート相（K-ZnAFY）が得られたことを報告したが、結晶性が低く合成の再現性も低かった。特に２段階イオン交換の第１段階で得られるアルカリ金属(M)カチオン交換体（M-PreAFY）の結晶性の保持が課題であった。合成条件検討の結果、M-PreAFYは風乾すると結晶性が大きく低下するものの、溶媒存在下では安定であることがわかった。キャピラリ中にM-PreAFYを溶媒とともに封じて高分解能XRDパターンを測定したところ、高い結晶性を保持しており、Mによらず比較的類似したXRDパターンを与え、同型構造が示唆された。このXRDデータを用いてCs-PreAFYの結晶構造モデルの決定とRietveld法による構造精密化に成功し、PreAFYの層構造が保持され、３つのアルカリ金属カチオンが層間四面体サイトの周囲に配置された構造が解明された。第２段階の２価カチオンとの交換においてNa-PreAFYを用いた場合には溶媒存在下で高い結晶性を保持しているものの層間架橋は起きずイオン交換のみに留まっていると考えられる。一方、K-PreAFYを用い、ZnやMnの酢酸塩及び硝酸塩の混合物でカチオン交換を行った場合に、既報のAFY型MeAPOと似たXRDパターンを与える生成物が得られ、層間架橋によりAFY型構造が形成されたことが確認された。
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