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JP5482179B2 - チャバザイト型ゼオライト及びその製造方法 - Google Patents

チャバザイト型ゼオライト及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、高シリカかつ大結晶を有するチャバザイト型ゼオライト及びその製造方法に関するものである。
チャバザイト型ゼオライトは、３．８×３．８オングストロームの酸素８員環から構成される３次元細孔構造を有するゼオライトであり、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）において、結晶構造の詳細が同定されたゼオライトとして、ＣＨＡという構造コードで命名かつ分類されている（非特許文献１）。
チャバザイト型ゼオライトは天然に産出するゼオライトとして知られており、典型的にはＣａ６ ２＋［Ｓｉ２４Ａｌ１２Ｏ７２］の組成を有する（非特許文献２）。合成ゼオライトとしての例は、特許文献１にゼオライトＤ、特許文献２にゼオライトＲとして、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が３．４５〜４．９のチャバザイト型ゼオライトが開示されている。
特許文献３及び特許文献４にはＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が５〜５０の、いわゆる高シリカチャバザイト型ゼオライトとその合成方法が、ＳＳＺ−１３として開示されている。
また特許文献５には、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２０〜５０で結晶径が０．５μｍ以下のチャバザイト型ゼオライトが、ＳＳＺ−６２として開示されている。更にフッ素を添加することによりＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１００以上のチャバザイト型ゼオライトが合成できることが、特許文献６及び非特許文献３に開示されている。
合成ゼオライトはその結晶構造により、規則的でかつ一定の大きさの細孔を有し、この細孔構造を利用して、乾燥剤、極性や分子径の差異を利用した各種の無機又は有機分子の吸着剤、固体酸触媒などとして工業的に用いられている。例えばチャバザイト型ゼオライトもアルコールなどの含酸素有機化合物を低級オレフィンへと化学変換する触媒としての利用が知られている（特許文献６及び特許文献７）。他にも１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＡ１３４ａ）と１−クロロ−２，２−ジフルオロエチレン（ＨＣＦＣ１１２２）の混合物からＨＦＡ１３４ａを精製する吸着分離剤（特許文献８）、プロピレンとプロパンの混合物からプロピレンを吸着させてプロパンと分離する吸着分離剤（特許文献９）、窒素との混合ガスから酸素、二酸化炭素またはヘリウムを分離する吸着分離剤（特許文献１０）、メチルアミン類を合成する触媒（特許文献１１）、エタンのアンモ酸化によりアセトニトリルを製造する触媒（特許文献１２）、自動車排ガス中における窒素酸化物の炭化水素による選択還元触媒（特許文献１３）、生理用品を構成する繊維部材における臭気吸収剤（特許文献１４）等への利用が開示されている。
このようにチャバザイト型ゼオライトは多様な用途、特に吸着剤や触媒担体としての利用が期待されているものであるが、工業的に使用するためには吸着剤あるいは触媒担体としての耐久性、例えば加熱再生工程を含む吸脱着プロセスでは繰り返し加熱されることによっても吸着性能が低下しないこと、或いは排ガス浄化に利用される触媒では高温下で触媒性能が維持される熱的な耐久性が必要である。そのため、従来では得られなかった、より優れた耐久性及び耐熱性を有するチャバザイト型ゼオライトが求められていた。
英国特許８６８，８４６号 米国特許３，０３０，１８１号 米国特許４，５４４，５３８号 米国特許４，６６５，１１０号 米国特許６，７０９，６４４号 特表２００７−５３４５８２号公報 特開昭６０−９２２２１号公報 特開平５−７８２６６号公報 米国特許６，４８８，７４１号 特表２００５−５０３２６０号公報 特開平８−５９５６６号公報 特開平９−１２４５７８号公報 特表２００１−５２５２４１号公報 特表２００２−５１２０８３号公報
ＡＴＬＡＳ ＯＦ ＺＥＯＬＩＴＥ ＦＲＡＭＥＷＯＲＫ ＴＹＰＥＳ，Ｆｉｆｔｈ Ｒｅｖｉｓｅｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．１０２（２００１） Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．１８１，ｐ．１７９４（１９５７） Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ，ｐ．１８８１（１９９８）
本発明は、触媒担体や吸着剤の基材として高い耐久性、耐熱性のあるチャバザイト型ゼオライト及びその製造方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、チャバザイト型ゼオライトの耐久性向上及びその製造方法について鋭意検討を重ねた結果、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１５〜５０であって、平均粒子径１．５μｍ以上のチャバザイト型ゼオライトでは、耐久性（耐熱性）が高く、その様なチャバザイト型ゼオライトが従来とは異なる条件で製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の要旨は、下記（１）〜（３）に存する。
（１）ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１５〜５０であって、平均粒子径が１．５μｍ以上であることを特徴とするチャバザイト型ゼオライト。
（２）原料組成物における構造指向剤と水のＳｉＯ２に対するモル比が、
０．０５≦構造指向剤／ＳｉＯ２＜０．１３
５≦Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＜３０
である原料組成物を、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属イオンの存在下において結晶化させること、及び、その構造指向剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩；及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−アルキル−３−キヌクリジノールイオン、またはＮ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルエキソアミノノルボルナンをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする（１）に記載のチャバザイト型ゼオライトの製造方法。
（３）その構造指向剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする（２）に記載のチャバザイト型ゼオライトの製造方法。
本発明のチャバザイト型ゼオライトは、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１５以上５０以下の高シリカチャバザイトである。ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１５より小さい場合には吸着剤あるいは触媒担体に有用な耐久性が得られ難く、５０より大きい場合には、吸着剤あるいは触媒担体に有用な固体酸性が不十分となる。
本発明のチャバザイト型ゼオライトは平均粒子径が１．５μｍ以上であることが必須である。合成ゼオライトの工業的な製造技術、及びその吸着剤や触媒担体としての利用の観点から、平均粒子径としては１．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。従来報告されている１．５μｍ未満の結晶粒子、特に１．０μｍ未満の結晶粒子では吸着剤あるいは触媒担体に用いた場合、耐久性、耐熱性が低くなる。
本発明における平均粒子径は、レーザー回折散乱法による粒子径分布測定（体積分布）で得られる１０％粒子径や５０％粒子径、又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察によって評価できる。
レーザー回折散乱法ではゼオライトを水中に分散させて、超音波式ホモジナイザーで結晶粒子の分散状態を均一化にする処理を施した後に測定することで、再現性良く定量化することができる。
また本発明のチャバザイト型ゼオライトは菱面がはっきりと観察できる結晶粒子形態を有しているため、例えば、５０００倍の倍率で撮影した１つあるいは複数のＳＥＭ写真において任意に選択した５０個の結晶粒子を測った粒子径を加重平均することによって、粒子径を評価することもできる。本発明のチャバザイト型ゼオライトは単分散しているため、レーザー回折散乱法による粒子径分布測定で得られた１０％粒子径と良い相関が得られる。
次に本発明のチャバザイト型ゼオライトの製造方法について説明する。
本発明のチャバザイト型ゼオライトの原料は、シリカ源、アルミニウム源、アルカリ源、構造指向剤（これ以降、“ＳＤＡ”と称する。）と水から基本的に構成される。また、種晶などの結晶化促進作用を有する成分を添加しても良い。
シリカ源として、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲルなどを、アルミナ源として、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミノシリケートゲル、金属アルミニウムなどを用いることができ、他の成分と十分均一に混合できる形態のものが望ましい。
アルカリ源は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、アルミン酸塩及び珪酸塩中のアルカリ成分、アルミノシリケートゲル中のアルカリ成分などを用いることができる。
ＳＤＡとしては、トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物塩、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩、及び、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−ベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−アルキル−３キヌクリジノールイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキル−エキソアミノノルボルナンをカチオンとする水酸化物塩、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を使用することができる。
特に、ＳＤＡとして、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物（これ以降、“ＴＭＡＤＡＯＨ”と略記する。）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を使用する事が可能である。
本発明のチャバザイト型ゼオライトは、ＳＤＡ／ＳｉＯ２比が０．０５以上０．１３未満、Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比が５以上３０未満で製造することができる。
ＳＤＡ／ＳｉＯ２比が０．１３以上では、従来の様に結晶の平均粒子径が１．５μｍ以下のチャバザイト型ゼオライトしか得られない。またＳＤＡは高価であるため、経済合理性にも欠ける。一方、ＳＤＡ／ＳｉＯ２比が０．０５未満では、チャバザイト型ゼオライトの結晶化が不十分となり、副生物（不純物）が生成する。
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２比が３０以上であると、収量が低くなり不経済である。一方、５未満では、原料組成物の粘度が増大し流動性が無くなるため、工業的な製造が困難となる。またいずれの場合にも副生物（不純物、未反応物の残存）が発生し易い。
本発明の原料組成物のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比としては、１６以上１００以下が好ましい。１６より小さい、あるいは１００より大きいと、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１５以上５０以下のチャバザイト型ゼオライトの合成が困難である。
水酸イオン量の指標であるＯＨ／ＳｉＯ２比は０．１以上０．９未満が好ましい。より好ましくは０．１５〜０．５である。０．１未満であるとゼオライトの結晶化が進行し難く、また０．９以上の場合はシリカ成分の溶解が促進されるため、本発明に係るＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比と粒子径を有するチャバザイト型ゼオライトが得られ難い。
また本発明のチャバザイト型ゼオライトの製造には、鉱化作用を有するアルカリ金属イオンとして、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選ばれる少なくとも１種を存在させて結晶化させる。これらのアルカリ金属イオンが含まれない場合、ＳＤＡ／ＳｉＯ２比が０．１３未満において結晶化の進行が不十分となり、また副生物（不純物結晶）が生成する。更には本発明に係る平均粒子径が１．５μｍ以上のチャバザイト型ゼオライトが得られ難い。また経済合理性の観点からもＫイオンが好ましい。
水、シリカ原料、アルミナ原料、アルカリ成分、及びＳＤＡから成る原料組成物を密閉式圧力容器中で、１００〜２００℃の任意の温度で、十分な時間をかけて結晶化させることによりチャバザイト型ゼオライトを製造することができる。結晶化の際、静置した状態でも良いが、原料組成物は攪拌混合された状態が好ましい。結晶化終了後、十分放冷し、固液分離、十分量の純水で洗浄し、１００〜１５０℃の任意の温度で乾燥して本発明に係るチャバザイト型ゼオライトが得られる。
得られたチャバザイト型ゼオライトはそのまま吸着剤、触媒担体あるいはイオン交換体として使用することができる。また、得られたチャバザイト型ゼオライトは細孔内にＳＤＡ及びアルカリ金属の両方又はいずれか一方を含有しており、必要に応じてこれらを除去した後に使用することもできる。ＳＤＡ及びアルカリ金属の両方又はいずれか一方の除去処理は、酸性溶液やＳＤＡ分解成分を含んだ薬液を用いた液相処理、レジンなどを用いた交換処理、熱分解処理を採用することができ、これらの処理を組合せても良い。更には、ゼオライトのイオン交換能を利用してＨ型やＮＨ４型に変換して用いることもでき、その方法は公知の技術を採用することができる。
本発明のチャバザイト型ゼオライトは、触媒担体や吸着剤の基材としての耐久性及び耐熱性が高い。更には耐久性、耐熱性の高いチャバザイト型ゼオライトを高価な有機構造指向剤の使用量が少ない条件で製造できる。
ゼオライト３のＳＥＭ写真 比較ゼオライト１のＳＥＭ写真
以下の実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１（ゼオライト１の製造）
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物１３％水溶液（これ以降、“ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液” と称する。）２１．３ｇに、純水１７．４ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液３．５ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．７ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．１１ＴＭＡＤＡＯＨ：０．０４Ｎａ２Ｏ：０．１３Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
原料組成物をステンレス製オートクレーブに装填し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１８．７であった。このチャバザイト型ゼオライトに純水を加え固形分１％のスラリーとし、超音波分散を２分間施した後にレーザー回折散乱法による粒子径分布測定（体積平均）を行ったところ、１０％粒子径が１．３５μｍ、５０％粒子径が１．９３μｍであった。また、５０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真から任意の５０個の結晶粒子を選択し、その各粒子径を平均して得た粒子径（これ以降、“ＳＥＭ径”と称する。）は１．６４μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト１とした。
実施例２（ゼオライト２の製造）
シリカ原料に無定形シリカ粉末、アルミナ原料に水酸化アルミニウムを用いた以外は、実施例１と同様な方法で実施した。
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液２２．１ｇに、純水１８．４ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液０．８ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液３．６ｇ、水酸化アルミニウム０．６ｇ、東ソーシリカ製の無定形シリカ粉末（商品名：ニップシールＶＮ−３）８．１ｇを加えよく混合した。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１９．５であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が１．４１μｍ、５０％粒子径が１．９９μｍであった。また、ＳＥＭ径は１．６５μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト２とした。
実施例３（ゼオライト３の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１９．０ｇに、純水２１．４ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液１．７ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．９ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．１０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．０４Ｎａ２Ｏ：０．０６Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２３．７であった。
以下の表１に、チャバザイト型ゼオライトのＸ線回折パターン（米国特許４，５４４，５３８号）と実施例３で得られた生成物のＸ線回折パターンの比較を示す。
Figure 0005482179
このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が１．８３μｍ、５０％粒子径が３．０９μｍであった。また、ＳＥＭ径は１．９３μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト３とした。
実施例４（ゼオライト４の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１６．０ｇに、純水２４．７ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液１．３ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル８．０ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．０８ＴＭＡＤＡＯＨ：０．０４Ｎａ２Ｏ：０．０４Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２５．２であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が２．２１μｍ、５０％粒子径が４．４８μｍであった。また、ＳＥＭ径は２．０８μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト４とした。
実施例５（ゼオライト５の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１９．０ｇに、純水２１．３ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液２．０ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．７ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０２１Ａｌ２Ｏ３：０．１０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．０４Ｎａ２Ｏ：０．０４Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で７０時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が３８．０であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が２．０２μｍ、５０％粒子径が３．７５μｍであった。また、ＳＥＭ径は２．０１μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト５とした。
実施例６（ゼオライト６の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１８．９ｇに、純水２０．７ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液２．８ｇ、脱Ｎａ処理を行った無定形アルミノシリケートゲル７．６ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３４Ａｌ２Ｏ３：０．１０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１０Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で７０時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２５．４であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が１．９８μｍ、５０％粒子径が３．４８μｍであった。また、ＳＥＭ径は１．９２μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト６とした。
実施例７（ゼオライト７の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１８．５ｇに、純水１９．６ｇ、水酸化セシウム５０％水溶液４．３ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．７ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．１０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．０４Ｎａ２Ｏ：０．０６Ｃｓ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１８２時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２２．９であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が２．１７μｍ、５０％粒子径が４．２２μｍであった。また、ＳＥＭ径は２．０３μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト７とした。
実施例８（ゼオライト８の製造）
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム臭化物（これ以降、“ＴＭＡＤＡＢｒ”と略記する。）２５％水溶液１０．６ｇに、純水２９．７ｇ、水酸化カリウム４８％水溶液１．７ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液０．１ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．９ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３４Ａｌ２Ｏ３：０．０８ＴＭＡＤＡＢｒ：０．０５Ｎａ２Ｏ：０．０６Ｋ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で７０時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２５．８であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が２．２９μｍ、５０％粒子径が５．７８μｍであった。また、ＳＥＭ径は１．８５μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトをゼオライト８とした。
比較例１（比較ゼオライト１の製造）
米国特許４，６６５，１１０号に開示されている方法を参照して、チャバザイト型ゼオライトを合成した。
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１７．９ｇに、純水２７．２ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液０．９ｇ、水酸化アルミニウム０．２９ｇ、東ソーシリカ製の無定形シリカ粉末（商品名：ニップシールＶＮ−３）３．７ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．２０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１０Ｎａ２Ｏ：４４Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２２．３であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が０．７１μｍ、５０％粒子径が１．２５μｍであった。また、ＳＥＭ径は０．４８μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトを比較ゼオライト１とした。
比較例２（比較ゼオライト２の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液２４．８ｇに、純水１８．５ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液１．２ｇ、水酸化アルミニウム０．４０ｇ、東ソーシリカ製の無定形シリカ粉末（商品名：ニップシールＶＮ−３）５．１ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．２０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１０Ｎａ２Ｏ：３０Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折から、生成物はアモルファスのみであった。
比較例３（比較ゼオライト３の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液２４．６ｇに、純水１４．７ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液３．１ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．７ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３５Ａｌ２Ｏ３：０．１３ＴＭＡＤＡＯＨ：０．２０Ｎａ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１８．５であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が０．６５μｍ、５０％粒子径が１．２６μｍであった。また、ＳＥＭ径は０．３９μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトを比較ゼオライト３とした。
比較例４（比較ゼオライト４の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液２１．５ｇに、純水１８．１ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液２．６ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．８ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３５Ａｌ２Ｏ３：０．１１ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１７Ｎａ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折から、生成物はモルデナイト型ゼオライトのみであった。
比較例５（比較ゼオライト５の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液２２．０ｇに、純水１８．６ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液１．６ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル７．８ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３５Ａｌ２Ｏ３：０．１１ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１２Ｎａ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２４．２であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が０．２３μｍ、５０％粒子径が０．３８μｍであった。また、ＳＥＭ径は０．１８μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトを比較ゼオライト５とした。
比較例６（比較ゼオライト６の製造）
ＴＭＡＤＡＯＨ１３％水溶液１９．１ｇに、純水２１．８ｇ、水酸化ナトリウム４８％水溶液１．２ｇ、珪酸ナトリウムと硫酸アルミニウムから調製した無定形アルミノシリケートゲル８．０ｇを加えよく混合した。原料組成物はＳｉＯ２：０．０３６Ａｌ２Ｏ３：０．１０ＴＭＡＤＡＯＨ：０．１０Ｎａ２Ｏ：１８Ｈ２Ｏとした。
この原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、１５０℃で１５８時間加熱した。加熱後の生成物を固液分離し、十分量の純水で洗浄し、１１０℃で乾燥した。粉末Ｘ線回折と蛍光Ｘ線分析から、生成物は純粋なチャバザイト型ゼオライトで、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２４．４であった。このチャバザイト型ゼオライトについて実施例１と同様に粒子径分布測定を行ったところ、１０％粒子径が０．３３μｍ、５０％粒子径が１．４９μｍであった。また、ＳＥＭ径は０．３２μｍであった。このチャバザイト型ゼオライトを比較ゼオライト６とした。
以下の表２に、実施例１〜８及び比較例１〜６の原料組成物と生成物を示し、表３にその生成物のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比、粒子径分布測定から得た粒子径、および及びＳＥＭ写真から定量した粒子径を示す。
Figure 0005482179
Figure 0005482179
実施例９（ゼオライトの耐熱水性試験）
ゼオライト３及び比較ゼオライト１の乾燥粉末を空気流通下６００℃で２時間焼成した後に、各々を加圧成形後、粉砕して１２〜２０メッシュに整粒した。整粒したゼオライト３ｍｌを常圧固定床流通式反応管に充填し、水分を１０体積％含有させた空気を３００ｍｌ／ｍｉｎで流通しながら、９００℃で１時間及び１６時間の２水準で処理した。ゼオライトの耐熱性は、耐熱水処理後の結晶化度で評価した。結晶化度は粉末Ｘ線回折を測定し、表１に示すｄ＝４．２５の回折ピークにおいて、耐熱水処理前を１００としたピーク強度比として算出した。表４に各耐熱水処理後の結晶化度（％）を示した。本願のチャバザイト型ゼオライトは従来のチャバザイト型ゼオライトに比して結晶化度の残存率が高く、耐熱性に優れていることが示された。
Figure 0005482179
本発明の高シリカかつ大結晶を有するチャバザイト型ゼオライトは自動車用排ガスの除去に使用することが期待されており、そのチャバザイト型ゼオライトは、本発明の製造方法により製造する事が可能となる。

Claims (6)

  1. ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１５〜５０であって、結晶粒子のＳＥＭ径が１．５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするチャバザイト型ゼオライト。
  2. １０％粒子径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチャバザイト型ゼオライト
  3. ５０％粒子径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャバザイト型ゼオライト。
  4. ＳＥＭ径に対する１０％粒子径が０．８２以上、１．２４以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のチャバザイト型ゼオライト。
  5. 原料組成物における構造指向剤と水のＳｉＯ２に対するモル比が、
    ０．０５≦構造指向剤／ＳｉＯ２＜０．１３
    ５≦Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＜３０
    である原料組成物を、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属イオンの存在下において結晶化させること、及びその構造指向剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルアダマンタンアンモニウムをカチオンとする水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のチャバザイト型ゼオライトの製造方法。
  6. その構造指向剤が、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩及びＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項５に記載のチャバザイト型ゼオライトの製造方法。
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