2019 Fiscal Year Annual Research Report
ファインケミカルを指向するゼオライト単結晶の創成とその全合成プロセスの解明
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17H03396
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小平 哲也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (40356994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪東 恭子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50357828)
池田 拓史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60371019)
西 宏二 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70535335)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ゼオライト / LTA型 / 単結晶 / アルミノケイ酸塩 / リン酸ガリウム / 合成プロセス / X線吸収分光法 / 固体NMR法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルミノケイ酸塩型の単結晶LTAゼオライトの結晶サイズ増大化と，それに寄与する合成因子の探索について前年度に引き続き実施した。合成溶液調製時のアルミニウム源とシリコン源の低温での混合や，合成溶液の低濃度化は合成反応速度の著しい低下をもたらした。低速・温和な合成反応は不要な核発生の抑制に効果的であり，閉鎖系合成での有限量の原料を効率的に利用し，結晶サイズの増大化を期待させるが，競合相の混入や合成期間の過度な長期化など，なお課題が残る。
リン酸ガリウム型LTA(GaPO4-LTA)の合成及び合成機構解明においては，次の大きな進展が見られた。1)GaPO4-LTAは合成反応後の純水洗浄だけで有機構造規定剤(OSDA)の脱離が生じ，一辺数十μmの立方体形状を維持したまま，多数のマクロ孔を有する非晶質体となる。OSDAの焼成除去によるゼオライトの非晶質化は良く知られるが，本現象は全くの新規である。2)生成物内の結晶質成分の定量化にはP核固体NMRスペクトル測定が有効であり，上記洗浄効果の抑制により結晶質成分の収率が最大約80 %に向上した。また当該スペクトル形状は従来のモデルでは説明できなかった。3)化学組成制御による合成溶液のpH変化から，OSDAのGa3価イオンへの配位が明確になった。4)アルミノケイ酸塩系では水による顕著なX線吸収によるX線吸収スペクトルの測定は困難だが，本合成系ではGa K吸収端を対象とすることで成功した。そのX線吸収端近傍構造のエネルギー位置はOSDAの有無により変化し，3)のモデルを支持する結果となった。5) 高フッ素イオン濃度，高濃度水溶液環境にて結晶サイズは微小化する。フッ素イオンはLTA型結晶構造の安定化の他，結晶核発生を誘起する効果を有している。この系ではOSDAとフッ素イオン等，複数の因子がLTA型骨格構造の規定・安定化に寄与している。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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