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特表2022-504757シリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）が高いＡＥＩ型ゼオライトの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-13
(54)【発明の名称】シリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）が高いＡＥＩ型ゼオライトの製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 39/48 20060101AFI20220105BHJP
B01J 29/76 20060101ALI20220105BHJP
B01J 35/10 20060101ALI20220105BHJP
B01J 20/18 20060101ALI20220105BHJP
B01J 20/28 20060101ALI20220105BHJP
B01J 20/30 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
C01B39/48
B01J29/76 A
B01J35/10 301F
B01J20/18 D
B01J20/28 Z
B01J20/30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021520109
(86)(22)【出願日】2019-11-04
(85)【翻訳文提出日】2021-06-14
(86)【国際出願番号】 US2019059611
(87)【国際公開番号】W WO2020096935
(87)【国際公開日】2020-05-14
(31)【優先権主張番号】62/755,598
(32)【優先日】2018-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513089291
【氏名又は名称】パシフィック インダストリアル デベロップメント コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】リー，ユンクイ
(72)【発明者】
【氏名】ガオ，デ
(72)【発明者】
【氏名】シェパード，デイヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】ウー，ウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ラシャペル，ジェフリー
(72)【発明者】
【氏名】チャン，ガァン
【テーマコード（参考）】
4G066
4G073
4G169
【Ｆターム（参考）】
4G066AA02A
4G066AA20A
4G066AA22A
4G066AA30A
4G066AA47A
4G066AA53A
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4G066AA61B
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4G066BA09
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4G073BA07
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4G073FC14
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4G169FC08
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4G169ZB08
4G169ZB09
4G169ZC02
4G169ZC04
4G169ZC06
4G169ZC07
4G169ZE01
(57)【要約】
フッ化水素（ＨＦ）を使用せず、ＳＡＲ≦５のＦＡＵゼオライトＮａＹ型、ＳＡＲ≧５のＹ型ゼオライトまたはそれらの組み合わせの存在下で、水熱合成でＡＥＩ型ゼオライトを形成する方法。この方法を用いて形成されたゲル組成物は、シリカ、アルミナ、有機構造誘導剤（ＯＳＤＡ）およびアルカリ金属イオンの１種類以上の供給源と、ゼオライトシードと、水とを含む。このゲル組成は、以下のモル比すなわち、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ １８：１～１００：１、Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２ ０．１５：１～０．３０：１、ＲＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５：１～０．１３：１、Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５：１～２０：１で規定され、Ｍはアルカリ金属イオンであり、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分である。このゲル組成物は、１３５℃～約２００℃の温度で１０時間～１６８時間反応させた後、シリカ／アルミナ比（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）が１５：１を超える結晶性ＡＥＩ型ゼオライトを形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＡＥＩ型ゼオライトを製造する方法であって、ａ）シリカ源を準備する工程と、
ｂ）アルミナ源を準備する工程と、
ｃ）有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）を準備する工程と、
ｄ）アルカリ金属イオン源を準備する工程と、
ｅ）ゼオライトシードを準備する工程と、
ｆ）前記シリカ源およびアルミナを、前記ＯＳＤＡ、前記アルカリ金属イオンおよび前記ゼオライトシードと水中で混合し、ゲル組成物を形成する工程と、
ｇ）前記ゲル組成物を、約１３５℃～約２００℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程と、
ｈ）前記ゲル組成物を、１０時間～１６８時間の範囲の時間、前記結晶化温度に維持する工程と、
ｉ）前記ＡＥＩ型ゼオライトを結晶化させ沈殿させて、前記ゲル組成物から、前記ＡＥＩ型ゼオライトの結晶性析出物と母液とを形成する工程と、
ｊ）前記結晶性析出物を前記母液から分離する工程と、を含み、
前記ＡＥＩ型ゼオライトは、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が少なくとも１５：１であり、
前記アルミナ源および前記シリカ源の少なくとも一部が、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が≦５であるＦＡＵゼオライトＮａＹ型、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が＞５であるＹ型ゼオライトまたはそれらの組み合わせの形態である、方法。
【請求項2】
前記ゼオライトシードが、前記ＡＥＩ型ゼオライト中に存在するシリカの量に対して０．０１％～約１０％の量で存在するＡＥＩ型ゼオライトシードである、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ゼオライトシードが、前記ＡＥＩ型ゼオライト中に存在するシリカの量に対して０．０１％～約１％の量で存在する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記ゲル組成物中に存在する全酸化物に対する前記ＡＥＩ型ゼオライトの収率が３０％を上回る、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記ゲル組成物中に存在する全酸化物に対する前記ＡＥＩ型ゼオライトの収率が５０％を上回る、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記シリカ源は、ケイ酸ナトリウム、シリカゾル、フュームドシリカ、オルトケイ酸テトラエチルまたはそれらの混合物から選択されるものを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
前記アルミニウム源は、アルミニウム金属、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムまたはそれらの混合物から選択されるものを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）は、Ｎ，Ｎ－ジメチル－３，５－ジメチルピペリジニウムヒドロキシド、Ｎ，Ｎ－ジエチル－２，６－ジメチルピペリジニウムヒドロキシド、テトラメチルホスホニウムヒドロキシドまたはそれらの混合物から選択されるものである、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
前記アルカリ金属イオンが、１種類以上のアルカリ金属（Ｍ）を含み、Ｍは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）またはそれらの混合物から選択される、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記ゲル組成物は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比１８：１～１００：１、Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２のモル比０．１５：１～０．３０：１、ＲＯＨ／ＳｉＯ２のモル比０．０５：１～０．１３：１、Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２のモル比５：１～２０：１によってさらに規定され、ここで、Ｍは前記アルカリ金属イオンであり、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分である、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記ゲル組成物におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２０：１～６０：１であり、Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２のモル比が０．２０：１～０．２６：１であり、ＲＯＨ／ＳｉＯ２のモル比が０．０６：１～０．１２：１であり、Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２のモル比が７：１～１５：１である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記ゲル組成物を、約１４５℃～約１６５℃の範囲の結晶化温度まで加熱する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記ゲル組成物を、約２４時間～約９６時間の範囲の時間、前記結晶化温度で保持する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記ＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナモル比（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）が１８以上である、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
前記ＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナモル比（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）が１５～２３の範囲である、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
前記ＡＥＩ型ゼオライトの平均粒度が５マイクロメートル未満である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記ＡＥＩ型ゼオライトのＢＥＴ比表面積が５００ｍ２／ｇよりも大きい、請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
前記ＡＥＩ型ゼオライトは、立方体、正方形のフレーク、不規則な粒子またはそれらの組み合わせを含むモルフォロジーを示す、請求項１～１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
請求項１～１８のいずれか１項に記載の方法に従って調製されたＡＥＩ型ゼオライト。
【請求項20】
以下の成分すなわち、１種類以上のシリカ源と、
１種類以上のアルミナ源と、
１種類以上の有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）と、
アルカリ金属イオンと、
ゼオライトシードと、
水と、を含むゲル組成物であって、
前記シリカ源および前記アルミナ源の一部が、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が≦５のＦＡＵゼオライトＮａＹ型、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が＞５のＹ型ゼオライトまたはそれらの組み合わせの形態であり、
前記ゲル組成物中の前記成分は、以下のモル比すなわち、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ １８：１～１００：１
Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２ ０．１５：１～０．３０：１
ＲＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５：１～０．１３：１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５：１～２０：１
で存在し、
ここで、Ｍは前記アルカリ金属イオンであり、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分であり、
前記ゲル組成物が、１３５℃～約１２００℃の温度で１０時間～１６８時間反応させた後、シリカ／アルミナモル比（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）が１５：１を超える結晶性ＡＥＩ型ゼオライトを形成する、前記ゲル組成物。
【請求項21】
前記ゲル組成物中の前記成分が以下のモル比すなわちＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ ２０：１～６０：１
Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２ ０．２０：１～０．２６：１
ＲＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０６：１～０．１２：１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ７：１～１５：１
で存在する、請求項２０に記載のゲル組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、広義には、シリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）の高いＡＥＩ型ゼオライトの製造方法、前記方法に従って形成されたＡＥＩ型ゼオライトならびに、このＡＥＩ型ゼオライトの製造方法を実施している間に形成され、かつ、このＡＥＩ型ゼオライトの製造方法で使用されるゲル組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
本セクションの記載は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、先行技術を構成しない場合もある。三次元の細孔を含むミクロ孔性ゼオライトは、ディーゼルエンジンから出る排ガスの選択触媒還元（ＳＣＲ）において重要な役割を果たす。ＡＥＩ型ゼオライトは、空洞の開口部が小さく、したがって水熱安定性が高いがゆえ、この用途で触媒担体として使用することができるアルミノシリケートゼオライトの１つのタイプを代表するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ＡＥＩ型ゼオライトを合成するには、構成単位としてＦＡＵゼオライトＹ型を用いることができる。これは、ＦＡＵゼオライトＹ型の二重６員環からＡＥＩ型構造への水熱変換が速いためである。また、ＡＥＩ型ゼオライトの合成に、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）比が高いＹ型ゼオライトを用いることもできる。しかしながら、このような合成方法では、高価な有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）を大量に使用するため、低収率（例えば、２５％以下）かつ高コストでのＡＥＩ型ゼオライトの形成になりやすい。この方法では一般に、ＯＳＤＡ：ＳｉＯ２のモル比を０．１４より大きくする。このように、ＯＳＤＡに付随する支出に対処するために、この方法では通常、未使用のＯＳＤＡを含有する母液を後続のバッチの調製で再利用する必要がある。
【0004】
さらに、フッ化水素酸の存在下でアルミナおよびシリカの前駆体からＡＥＩ型ゼオライトを合成することもできる。一般に、フッ化水素（ＨＦ）酸を使用すると、ゼオライト構造体へのアルミニウムの取り込みが阻害されることで、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）比が２００を超えるゼオライトが得られる。フッ化水素酸（ＨＦ）は、人が触れると大変なことになるため、通常、工業プロセス、特に高温で行われるプロセスで使用するのは実用的ではない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、広義には、シリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）が高いＡＥＩ型ゼオライトを製造する安価な方法、前記方法に従って形成されたＡＥＩ型ゼオライトならびに、このＡＥＩ型ゼオライトの製造方法を実施している間に形成され、かつ、このＡＥＩ型ゼオライトの製造方法で使用されるゲル組成物に関する。
【0006】
本開示の一態様によれば、ＡＥＩ型ゼオライトを製造する方法であって、ａ）シリカ源を準備する工程と、ｂ）アルミナ源を準備する工程と、ｃ）有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）を準備する工程と、ｄ）アルカリ金属イオン源を準備する工程と、ｅ）ゼオライトシードを準備する肯定と、ｆ）シリカ源、アルミナ、ＯＳＤＡおよびアルカリイオンを水中で混合し、ゲル組成物を形成する工程と、ｇ）ゲル組成物を、約１３５℃～約２００℃の範囲の結晶化温度まで加熱する工程と、ｈ）ゲル組成物を、１０時間～１６８時間の範囲の時間、結晶化温度に維持する工程と、ｉ）ＡＥＩ型ゼオライトを結晶化させて沈殿させる工程と、ｊ）結晶性析出物を母液から分離する工程と、を含み、ゲル組成物はＡＥＩ型ゼオライトの結晶性析出物と母液とを形成する。
【0007】
このようにして形成されたＡＥＩ型ゼオライトは、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が少なくとも１５：１である。この方法は、ＡＥＩ型ゼオライトを生じるフッ化水素（ＨＦ）を使用しない水熱合成法である。ＦＡＵゼオライトＮａＹ型および／またはＹ型ゼオライトは、原材料として、シリカの一部または全部とアルミナとからなる部分を含み、ＮａＹ型のシリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が≦５であるか、Ｙ型ゼオライトのシリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が＞５であるか、それらの組み合わせである。
【0008】
シリカに対して０．０１％～約１０％の量で、ＡＥＩゼオライトをシードとして添加してもよい。
【0009】
本開示の別の態様によれば、１３５℃～約２００℃の温度で１０時間～１６８時間反応させた後、シリカ／アルミナ比（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）が１５：１を超える結晶性ＡＥＩ型ゼオライトを形成するゲル組成物が提供される。このゲル組成物は主に、１種類以上のシリカ源、１種類以上のアルミナ源、１以上の有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）、アルカリ金属イオン源および水の各成分で構成される。ゲル組成物中の成分については、以下のモル比で存在させることができる。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ １８：１～１００：１
Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２ ０．１５：１～０．３０：１
ＲＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５：１～０．１３：１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５：１～２０：１
ここで、Ｍはアルカリ金属イオンであり、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分である。
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３ １８：１～１００：１
Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２ ０．１５：１～０．３０：１
ＲＯＨ／ＳｉＯ２ ０．０５：１～０．１３：１
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２ ５：１～２０：１
ここで、Ｍはアルカリ金属イオンであり、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分である。
【0010】
適用可能な別の領域は、本明細書に記載された説明から明らかになるであろう。この説明および具体例については例示目的にすぎず、本開示の範囲を限定することを意図していないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本開示をよく理解できるようにするために、一例として与えられる様々な形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本明細書で説明する図面は、例示のためだけのものであり、どのような形であっても本開示の範囲を限定することを意図したものではない。
【0013】
以下の説明は、本質的には単なる例にすぎず、決して本開示またはその応用範囲もしくは用途を限定することを意図したものではない。例えば、本明細書に含まれる教示内容に従って製造および使用される触媒担体は、本開示全体を通して、その組成および用途を一層完全に例示するために、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒とともに説明される。このようなＡＥＩ型ゼオライトを、工業用触媒および／または環境用触媒に使用される吸着剤、イオン交換剤または担体材料などの他の用途に取り入れて使用することは、本開示の範囲内であると考えられる。明細書全体を通して、対応する参照数字は、同様のまたは対応する部分および特徴を示すことを理解されたい。
【0014】
本開示は、ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３モル比（ＳＡＲ）が少なくとも１５であるアルミノシリケートＡＥＩ型ゼオライトを形成するための合成方法を提供する。この方法では、有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）の使用を、ＯＳＤＡ：ＳｉＯ２モル比が約０．０５：１～約０．１３：１の間になるように制限する。この方法ではＯＳＤＡの使用量が少ないことに加えて、この方法で形成されるＡＥＩ型ゼオライトの収率が２５％を上回ることから、コスト削減のために母液を再利用するといった追加の工程を必要としない安価な方法が得られる。
【0015】
また、得られるＡＥＩ型ゼオライトは、フッ素、フッ素含有化合物、フッ素イオンを実質的に含まない。本明細書で説明する合成方法について、高温で行われるがゆえにフッ化水素酸（ＨＦ）の使用を非現実的なものにしている水熱合成として説明する場合がある。さらに、上述した方法に従って形成され、本明細書でさらに規定されるＡＥＩ型ゼオライトは、ほとんどの用途で経済的に使用することができる。ＡＥＩ型ゼオライトを形成する従来の合成方法を使用すると、これまで、自動車の排ガスに含まれるＮＯｘの選択還元反応（ＳＣＲ）における触媒用の担体材料などの用途では、ＡＥＩ型ゼオライトの使用はコストがかかるものとなっていた。
【0016】
一般に、ゼオライトは、Ｔが最も一般的にはケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）であるＴＯ４四面体単位の繰り返しで構成される結晶性または準結晶性のアルミノシリケートである。これらの繰り返し単位は、互いに結合して、内部に分子サイズの空洞および／または細孔を含む結晶性の骨格すなわち結晶構造を形成する。このように、アルミノシリケートゼオライトは、その骨格構造に取り込まれた原子として、少なくとも酸素（Ｏ）、アルミニウム（ＡＩ）およびケイ素（Ｓｉ）を含む。
【0017】
「ＡＥＩ」という表記は、ゼオライトの骨格構造を定義する国際ゼオライト学会（ＩＺＡ）が定めたコードを表す。よって、「ＡＥＩ型」ゼオライトとは、ゼオライトの一次結晶相が「ＡＥＩ」であるアルミノシリケートを意味する。本開示のＡＥＩ型ゼオライトでは、ゼオライトに「ＦＡＵ」などの別の結晶相または骨格構造がない、すなわち存在しない。言い換えれば、本開示のＡＥＩ型ゼオライトは、他の結晶相を実質的に含まず、２つ以上の骨格型の連晶ではない。
【0018】
ゼオライトの結晶相または骨格構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）データによって特性評価をすることができる。しかしながら、ＸＲＤ測定は、ゼオライトの成長方向、構成元素の比率、吸着物質や欠陥などの存在、ＸＲＤスペクトルにおける各ピークの強度比や位置のずれなど、様々な要因の影響を受ける場合がある。したがって、ＩＺＡによって提供される定義に記載されたＡＥＩ構造のパラメータごとに測定される数値のずれが１０％以下、あるいは５％以下、あるいは１％以下であれば、予想される公差の範囲内である。
【0019】
ここで図１を参照すると、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）比が少なくとも１５であるＡＥＩ型ゼオライトを製造するための方法１が提供されている。この方法では、アルミナ源およびシリカ源として、あるいはアルミナ源およびシリカ源の一部として、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）比が５以下のＦＡＵゼオライトＮａＹ型、ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３モル比が５を超えるＹ型ゼオライトまたはこれらの組み合わせを使用する。あるいは、形成されるＡＥＩ型ゼオライトのＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３のモル比（ＳＡＲ）は、少なくとも２０、あるいは少なくとも２３、あるいは約２３、あるいは１５～２３である。ＡＥＩ型ゼオライトが示すＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３比については、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光法を用いて測定することができる。
【0020】
引き続き図１を参照すると、方法１は主に、以下の工程を含む。
ａ）シリカ源を準備する（５）。
ｂ）アルミナ源を準備する（１０）。
ｃ）有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）を準備する（１５）。
ｄ）アルカリ金属イオン源を準備する（２０）。
ｅ）アルミナ源および知り加減の一部を提供するゼオライトシードを準備する（２５）。
ｆ）シリカ源、アルミナ、ＯＳＤＡおよびアルカリ金属イオンを水中で混合し、ゲル組成物を形成する（３０）。
ｇ）ゲル混合物を、約１３５℃～約２００℃の範囲の結晶化温度まで加熱する（３５）。
ｈ）ゲル混合物を、１０時間～１６８時間の範囲の時間、結晶化温度に維持する（４０）。
ｉ）アルミノシリケートＡＥＩゼオライトを結晶化させてゲル混合物から析出させ、結晶性析出物と母液とを形成する（４５）。
ｊ）結晶性析出物を母液から分離する（５０）。
ａ）シリカ源を準備する（５）。
ｂ）アルミナ源を準備する（１０）。
ｃ）有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）を準備する（１５）。
ｄ）アルカリ金属イオン源を準備する（２０）。
ｅ）アルミナ源および知り加減の一部を提供するゼオライトシードを準備する（２５）。
ｆ）シリカ源、アルミナ、ＯＳＤＡおよびアルカリ金属イオンを水中で混合し、ゲル組成物を形成する（３０）。
ｇ）ゲル混合物を、約１３５℃～約２００℃の範囲の結晶化温度まで加熱する（３５）。
ｈ）ゲル混合物を、１０時間～１６８時間の範囲の時間、結晶化温度に維持する（４０）。
ｉ）アルミノシリケートＡＥＩゼオライトを結晶化させてゲル混合物から析出させ、結晶性析出物と母液とを形成する（４５）。
ｊ）結晶性析出物を母液から分離する（５０）。
【0021】
ゼオライトシードは、ＡＥＩ型骨格の形成を促進するために、ゲル組成物に取り込まれる少量のＡＥＩゼオライトを表す。「シード」として使用されるＡＥＩゼオライトの量は、ゲル組成物中に存在するシリカの量を基準にして０．０１％～約１０％の範囲にすることができる。あるいは、シーディングで使用されるＡＥＩゼオライトの量は、ゲル組成物中のシリカの量を基準にして０．０１％～約５％の範囲であり、あるいは、シリカの量を基準にして０．０１％～１％の範囲である。「シード」として使用されるＡＥＩゼオライトは、好ましいと判断された場合には、焼成された形態であってもよいし、未焼成の形態であってもよい。
【0022】
シリカ源は、ケイ酸ナトリウム、シリカゾル、フュームドシリカ、オルトケイ酸テトラエチル、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が≦５であるＦＡＵゼオライトＮａＹ型、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）モル比が＞５であるＹ型ゼオライトまたはそれらの混合物を含んでもよいし、本質的にそれらからなるものであっても、それらからなるものであってもよい。ゲル組成物中に存在するシリカの量は、所望のＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３比であるＡＥＩ型ゼオライトを提供するために他の原料をシリカに対してそれぞれ本明細書で規定した範囲にするのに必要な量によって決定される。
【0023】
アルミニウム源は、アルミニウム金属、水酸化アルミニウム（例えば、ギブサイト、ベーマイトなど）、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムまたはそれらの混合物のうちの１つ以上を含んでもよいし、実質的にそれらからなるものであってもよいし、それらからなるものであってもよい。
【0024】
ＡＥＩ型ゼオライトの調製に使用される有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）は一般に、ゼオライトの骨格の分子形状とパターンを誘導または規定できる複雑な有機分子である。通常、ゼオライトの結晶はＯＳＤＡの周囲で形成する。結晶が形成された後、結晶の内部構造からＯＳＤＡを除去し、分子的に多孔質な空洞状の構造を残す。ＯＳＤＡとしては、Ｎ，Ｎ－ジメチル－３，５－ジメチルピペリジニウムヒドロキシド、Ｎ，Ｎ－ジエチル－２，６－ジメチルピペリジニウムヒドロキシド、テトラメチルホスホニウムヒドロキシドまたはそれらの混合物をあげることができるが、これに限定されるものではない。あるいは、ＯＳＤＡは、Ｎ，Ｎ－ジメチル－３，５－ジメチルピペリジニウムヒドロキシドである。
【0025】
アルカリ金属イオン源は、アルカリ金属（Ｍ）イオンを含んでもよいし、本質的にそれらからなるものであっても、それらからなるものであってもよく、ここでＭは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）またはセシウム（Ｃｓ）として選択される。アルカリ金属イオンについては、水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、水酸化カリウムまたはそれらの組み合わせから得られる。あるいは、アルカリ金属イオン源は、水酸化ナトリウムである。ゲル組成物にアルカリ金属イオンが含まれていると、ＯＳＤＡを好ましい状態で強制的にアルミニウムに配位させることにより、結晶化を促進しやすくなる。ゼオライトを吸着剤や触媒用の担体として使用する場合、ゼオライトの形成時にゼオライトの結晶構造に取り込まれたアルカリ金属原子を、イオン交換機構によって結晶構造内から除去することができる。イオン交換機構は、アルカリ金属イオンを、水素イオン、アンモニウムイオンまたは他の所望の金属イオンと交換することができる。
【0026】
この方法に従って形成されたＡＥＩ型ゼオライトの収率は、ゲル組成物中に存在する酸化物全体に対して３０％を超える。あるいは、収率は４０％を超え、あるいは５０％を超える。このように、本開示の方法では、高い収率を得るために、ゲル組成物の形成に用いる水の一部として母液を再利用する必要はない。しかしながら、母液には未反応のＯＳＤＡが含まれるため、必要に応じて、ゲル組成物を形成するために原料を混合する水の少なくとも一部を母液に置き換えて使用してもよい。ＡＥＩ型ゼオライトの結晶化と沈殿を促進するために、原料を混合する（３０）際の水の量（図１参照）は、以下でさらに定義するように、水とシリカとのモル比（Ｈ２Ｏ：ＳｉＯ２）が一般に少なくとも５：１かつ２０：１以下になるような量である。
【0027】
本開示の一態様によれば、ゲル組成物を、シリカ（ＳｉＯ２）の量に対する各原料のモル比によってさらに説明することができる。これらのモル比には、表１に示すものが含まれる。ここで、Ｍはアルカリ金属イオンを示し、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分を示す。
【0028】
【表1】
【0029】
あるいは、ゲル組成物を、シリカ（ＳｉＯ２）の量に対する原料のモル比によって説明することもでき、表２に提供されるものを含んでもよく、ここで、Ｍはアルカリ金属を示し、ＲはＯＳＤＡに由来する有機部分を示す。
【0030】
【表2】
【0031】
図１の方法１の工程ｆ）で形成されたゲル組成物を、調製直後、あるいは望ましい場合には、例えば約１～約２４時間にわたって、ほぼ室温または１００℃未満を含むがこれらに限定されるわけではない低温での時効処理などの混合時間を経た後に、水熱条件下においてもよい。大規模な製造では、ＡＥＩ型ゼオライトの高い収率と適切な結晶化を達成するのに十分な混合状態が必要であるという点で、原料の混合時の劣化が望ましくない場合もある。
【0032】
このまま図１を参照すると、方法１の実施時、あらかじめ定められた結晶化温度で、あらかじめ定められた時間、ゲル組成物を加熱する（３５）。この水熱合成では、１３５℃～２００℃の範囲、あるいは約１４０℃～約１９０℃、あるいは約１４５℃から約１８０℃、あるいは１４５～１６５℃の範囲の結晶化温度を利用する。ＡＥＩ型ゼオライトを結晶化させて沈殿させるために温度を維持する（３５）時間は、１５時間～１６８時間、あるいは約２４時間～約９６時間、あるいは約２４時間～約４８時間である。
【0033】
水熱反応が完了したら、残った液体（例えば、母液）から結晶性析出物の形態のＡＥＩ型ゼオライトを分離する。母液については廃棄してもよいし、必要に応じて、別のバッチのＡＥＩ型ゼオライトを製造する際に使用する水の少なくとも一部の代わりとして再利用してもよい。この分離では、濾過、デカンテーション、直接的な乾燥（蒸発など）を含むがこれらに限定されるものではない、従来の既知の方法のいずれかを使用することができる。
【0034】
母液からの分離後、ＯＳＤＡおよび／またはアルカリイオンをいくらか含む可能性があるＡＥＩ型ゼオライトを回収し、任意に水洗した後、乾燥させてもよい。乾燥させた担体材料は、用途によっては乾燥状態のまま使用してもよいし、他の用途では、使用前に焼成を行ってもよい。ＡＥＩゼオライトを高温（例えば、＞２００℃、あるいは＞３００℃など）で焼成すると、多孔質構造に存在する残留ＯＳＤＡが除去される。
【0035】
本開示の別の態様によれば、上述し、本明細書でさらに定義するプロセスに従って形成された乾燥ＡＥＩ型ゼオライトは、平均粒度が５マイクロメートル（μｍ）未満、あるいは約２マイクロメートル未満、あるいは約１μｍ未満である。ＡＥＩ型ゼオライトの平均粒度は、レーザー回折、動的光散乱およびふるい分けを含むがこれらに限定されるものではない、従来の既知の方法のいずれかを用いて測定することができる。
【0036】
また、本明細書で形成される「乾燥させた」ＡＥＩ型ゼオライトは、ＢＥＴ比表面積を５００ｍ２／ｇより大きくすることができ、あるいは少なくとも６００ｍ２／ｇ、あるいは７００ｍ２／ｇ以上にすることができる。ＡＥＩ型ゼオライトの比表面積は、従来のＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法を用いて測定することができる。
【0037】
「乾燥させた」ＡＥＩ型ゼオライトが示すモルフォロジーは、立方体、正方形のフレーク、不規則な粒子またはそれらの組み合わせもしくは混合物に類似する場合がある。あるいは、ＡＥＩ型ゼオライトのモルフォロジーは、立方体、正方形のフレークまたはそれらの混合物に類似している。
【0038】
本開示の別の態様によれば、シリカ源、アルミナ源、有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）、アルカリ金属イオン源、水および「シード」としての少量のＡＥＩゼオライトを含むゲル組成物が提供される。ゲル組成物中に存在する各原料の量は、シリカの量に対して表１または表２のいずれかに示す比で与えられる。このゲル組成物を用いると、１３５℃～約１８０℃の温度で１５時間～１６８時間の反応後、シリカ／アルミナ（ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）比が１５：１を超える結晶性のＡＥＩ型ゼオライトが形成される。
【0039】
本開示の方法に従って形成されたＡＥＩ型ゼオライトの用途としては、限定されることなく、触媒用の担体材料、吸着剤または分離材料としての用途があげられる。また、「乾燥させた」ＡＥＩ型ゼオライトは、焼成前に使用することもできるし、焼成後に使用することもできる。
【0040】
触媒は、１つ以上の触媒金属イオンが骨格中の原子と交換されているか、そうでなければゼオライトの細孔および／または空洞に浸透したＡＥＩ型ゼオライトを含むものであってもよい。ＡＥＩ型ゼオライトに取り込むことができる触媒金属イオンの例としては、遷移金属のイオン、白金族金属（ＰＧＭ）のイオン、金や銀などの貴金属のイオン、アルカリ土類金属のイオン、希土類金属のイオンまたはこれらの混合物があげられるが、これらに限定されるものではない。遷移金属は、銅、ニッケル、亜鉛、鉄、タングステン、モリブデン、コバルト、チタン、ジルコニウム、クロム、スズを含んでもよいし、本質的にそれらからなるものであっても、それらからなるものであってもよい。白金族金属としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、インジウム、プラチナがあげられるが、これらに限定されるものではない。アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを含む。希土類金属は、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、ユーロピウム、テルビウム、エルビウム、イッテルビウム、イットリウムを含む。
【実施例】
【0041】
以下の具体例は、本開示を説明するためにあげられたものであり、本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではない。当業者であれば、本開示に照らして、本開示の意図または範囲から逸脱したりこれを越えたりすることなく、本明細書に開示した特定の実施形態に多くの変更を加えることが可能であり、それでもなお同様の結果または類似の結果を得ることができる旨を理解するであろう。
【0042】
以下の実施例では、粒度分布の測定には株式会社堀場製作所のＬＡ－９２０レーザー粒子サイザーを使用し、相および結晶性の測定には株式会社リガクのＭｉｎｉＦｌｅｘ ＩＩ ＤＥＳＫＴＯＰ Ｘ線回折計を使用し、ＢＥＴ表面積の測定にはマイクロメリティックストライスターＩＩ ３０２０を使用し、化学組成の分析にはＳｐｅｃｔｒｏ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｍｏｄｅｌ ＦＣＰＳＡ８３Ｄ ＩＣＰを使用し、ゼオライトのモルフォロジーについては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定する。
【0043】
実施例１－ＡＥＩ型ゼオライトのバッチの調製及び特性評価
【0044】
本実施例で用いたアルミナ源は、シリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）３７．７４および９．５５の高ＳＡＲのＹ型ゼオライトであった。本実施例で利用したＯＳＤＡ：ＳｉＯ２比は、およそ０．０６：１であった。
【0045】
有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）として、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド（ＴＭＰＯＨ３５％、Ｓａｃｈｅｍ Ａｍｅｒｉｃａｓ、テキサス州オースティン）合計２１２．８４グラムを２リットルのビーカーに入れた。次に、ＮａＯＨ（９９％）３８．５５ｇを十分な量の蒸留水に溶解し、５０％の溶液を得た。このＮａＯＨ溶液を、撹拌しながらゆっくりとＯＳＤＡに加えた。続いて、シリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）が３７．７４、強熱減量（ＬＯＩ）が１３．１７％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－２Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）合計１４４．３３グラムと、ＳＡＲが９．５５、ＬＯＩが１０．９２％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－１Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）６７．６４グラムを撹拌下で加えた。この混合物を１０分間撹拌した。次に、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２Ｏ：８．８１％、ＳｉＯ２：２８．８０％、ＰＱ Ｃｏｒｐ．、ペンシルバニア州マルバーン）１０３４．８３グラムを上記混合物に加えた。得られたスラリーを１０分間混合して、均一なゲルを形成した。次に、このゲルを２リットルのオートクレーブ反応容器に移した。シードとして、プロトン型ＡＥＩゼオライト合計２ｇをゲルに加えた。このゲルを１６５℃で２０時間、水熱反応させて結晶化させた。反応生成物を漏斗フィルターに入れ、５リットルの脱イオン水で洗浄した。このウェットケーキを１２０℃のオーブンで一晩乾燥させた。得られた乾燥物を粉砕し、３００μｍのスクリーンでふるい、粉末状のＡＥＩ型ゼオライト約１４０ｇを得た。
【0046】
ここで図２を参照すると、本実施例で回収して乾燥させたゼオライトのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定したところ、ＡＥＩ型の構造または骨格が存在することがわかる。さらに、測定したＸＲＤパターンは、このＡＥＩ型ゼオライトには、２θ約１５．７８°、１８．２４°、２５．９８°の方沸石、２θ約６．５°のモルデナイトの競合相ピークなどの他のタイプの結晶性ゼオライトの相または構造が実質的に含まれていないことを示している。
【0047】
ここで図３を参照すると、実施例１で回収して乾燥させたＡＥＩ型ゼオライト１００のモルフォロジーでは平均サイズ２マイクロメートルの立方体１０５が優勢であることが、走査型電子顕微鏡写真に示されている。
【0048】
回収した粉末をマッフル炉にて５５０℃で８時間焼成し、残ったＯＳＤＡをゼオライトの空洞から除去した。次に、この焼成粉末に、室温で１時間、塩化アンモニウムを用いてイオン交換処理を２回ほどこした。固体と液体とを分離した後、固体を水中で洗浄し、オーブンで一晩乾燥させて、アンモニア型のＡＥＩゼオライトを得た。アンモニア型のＡＥＩゼオライトを４５０℃で１６時間焼成することによって、プロトン形態のＡＥＩゼオライトを得ることもできる。
【0049】
本実施例で形成したＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）を誘導結合プラズマＩＣＰで測定した。このＡＥＩ型ゼオライトのＳＡＲは、残留Ｎａ２Ｏが２０ｐｐｍの量で存在する状態で１６．５８であった。
【0050】
比表面積（ＳＡ）、細孔容積（ＰＶ）および細孔径（ＰＤ）については、従来のＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法を用いて測定した。ＡＥＩ型ゼオライトの新鮮な試料の比表面積は６９７．２６ｍ２／ｇであったのに対し、細孔容積（ＰＶ）は０．３１６ｃｍ３／ｇ、細孔径（ＰＤ）は１．８ナノメートル（ｎｍ）であった。ＡＥＩ型ゼオライトを９００℃で３時間（１０％が水蒸気で残りが空気で）水熱時効処理した後、時効後のＡＥＩ型ゼオライトではＳＡ＝７０１．７５ｍ２／ｇ、ＰＶ＝０．３１１ｃｍ３／ｇ、ＰＤ＝１．８ｎｍであった。
【0051】
実施例２－ＡＥＩ型ゼオライトの別のバッチの調製及び特性評価
【0052】
本実施例で用いたアルミナ源は、ＳＡＲ３５．１１および９．１９の高ＳＡＲのＹ型ゼオライトであった。本実施例で利用したＯＳＤＡ：ＳｉＯ２比は、およそ０．０９：１であった。
【0053】
有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）として、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド（ＴＭＰＯＨ３５％、Ｓａｃｈｅｍ Ａｍｅｒｉｃａｓ、テキサス州オースティン）合計３４２．１４グラムを２リットルのビーカーに入れた。次に、ＮａＯＨ（９９％）２１．６６ｇを十分な量の蒸留水に溶解し、５０％の溶液を得た。このＮａＯＨ溶液を、撹拌しながらゆっくりとＯＳＤＡに加えた。続いて、シリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）が３５．１１、強熱減量（ＬＯＩ）が１０．８６％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－２Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）合計１７３．８１グラムと、ＳＡＲが９．１９、ＬＯＩが１４．４６％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－１Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）７４．１８グラムを撹拌下で加えた。この混合物を１０分間撹拌した。次に、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２Ｏ：８．８４％、ＳｉＯ２：２８．８６％、ＰＱ Ｃｏｒｐ．、ペンシルバニア州マルバーン）１０３４．８３グラムを上記混合物に加えた。得られたスラリーを１０分間混合して、均一なゲルを形成した。次に、このゲルを２リットルのオートクレーブ反応容器に移した。シードとして、プロトン型ＡＥＩゼオライト合計２ｇをゲルに加えた。このゲルを１６５℃で９６時間、水熱反応させて結晶化させた。反応生成物を漏斗フィルターに入れ、５リットルの脱イオン水で洗浄した。このウェットケーキを１２０℃のオーブンで一晩乾燥させた。得られた乾燥物を粉砕し、３００μｍのスクリーンでふるい、粉末状のＡＥＩ型ゼオライト約１８０ｇを得た。
【0054】
ここで図４を参照すると、本実施例で回収して乾燥させたゼオライトのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定したところ、ＡＥＩ型の構造または骨格が存在することがわかる。さらに、測定したＸＲＤパターンは、このＡＥＩ型ゼオライトには、２θ約１５．７８°、１８．２４°、２５．９８°の方沸石、２θ約６．５°のモルデナイトの競合相ピークなどの他のタイプの結晶性ゼオライトの相または構造が実質的に含まれていないことを示している。
【0055】
ここで図５を参照すると、実施例２で回収して乾燥させたＡＥＩ型ゼオライト１００のモルフォロジーには、立方体１０５、正方形のフレーク１１０、不規則な粒子１１５の組み合わせが含まれることが、走査型電子顕微鏡写真に示されている。平均粒度を測定したところ、約１μｍ未満であった。本実施例で形成したＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）を誘導結合プラズマＩＣＰで測定した。このＡＥＩ型ゼオライトのＳＡＲは、残留Ｎａ２Ｏが３６ｐｐｍの量で存在する状態で２０．９８であった。
【0056】
比表面積（ＳＡ）、細孔容積（ＰＶ）および細孔径（ＰＤ）については、従来のＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法を用いて測定した。ＡＥＩ型ゼオライトの新鮮な試料の比表面積は７７１．２２ｍ２／ｇであったのに対し、細孔容積（ＰＶ）は０．２９３ｃｍ３／ｇ、細孔径（ＰＤ）は１．５ナノメートル（ｎｍ）であった。ＡＥＩ型ゼオライトを９００℃で３時間（１０％が水蒸気で残りが空気で）水熱時効処理した後、時効後のＡＥＩ型ゼオライトではＳＡ＝７２９．２７ｍ２／ｇ、ＰＶ＝０．２８６ｃｍ３／ｇ、ＰＤ＝１．５ｎｍであった。
【0057】
実施例３－ＡＥＩ型ゼオライトの別のバッチの調製及び特性評価
【0058】
本実施例で用いたアルミナ源は、ＳＡＲ３５．１１および９．１９の高ＳＡＲのＹ型ゼオライトであった。本実施例で利用したＯＳＤＡ：ＳｉＯ２比は、およそ０．０９：１であった。
【0059】
有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）として、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド（ＴＭＰＯＨ３５％、Ｓａｃｈｅｍ Ａｍｅｒｉｃａｓ、テキサス州オースティン）合計４４８．１２グラムを２リットルのビーカーに入れた。次に、ＮａＯＨ（９９％）１１．３４ｇを十分な量の蒸留水に溶解し、５０％の溶液を得た。このＮａＯＨ溶液を、撹拌しながらゆっくりとＯＳＤＡに加えた。続いて、シリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）が３５．１１、強熱減量（ＬＯＩ）が１０．８６％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－２Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）合計１７０．７３グラムと、ＳＡＲが９．１９、ＬＯＩが１４．４６％のＹ型ゼオライト（ＳＡＲＨ－１Ｈ、ＰＩＤＣ、ミシガン州アナーバー）７２．８７グラムを撹拌下で加えた。この混合物を１０分間撹拌した。次に、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２Ｏ：８．８４％、ＳｉＯ２：２８．８６％、ＰＱ Ｃｏｒｐ．、ペンシルバニア州マルバーン）１０２３．０１グラムを上記混合物に加えた。得られたスラリーを１０分間混合して、均一なゲルを形成した。次に、このゲルを２リットルのオートクレーブ反応容器に移した。シードとして、プロトン型ＡＥＩゼオライト合計２ｇをゲルに加えた。このゲルを１６５℃で２４時間、水熱反応させて結晶化させた。反応生成物を漏斗フィルターに入れ、５リットルの脱イオン水で洗浄した。このウェットケーキを１２０℃のオーブンで一晩乾燥させた。得られた乾燥物を粉砕し、３００μｍのスクリーンでふるい、粉末状のＡＥＩ型ゼオライト約１８０ｇを得た。
【0060】
ここで図６を参照すると、本実施例で回収して乾燥させたゼオライトのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定したところ、ＡＥＩ型の構造または骨格が存在することがわかる。さらに、測定したＸＲＤパターンは、このＡＥＩ型ゼオライトには、２θ約１５．７８°、１８．２４°、２５．９８°の方沸石、２θ約６．５°のモルデナイトの競合相ピークなどの他のタイプの結晶性ゼオライトの相または構造が実質的に含まれていないことを示している。
【0061】
ここで図７を参照すると、実施例３で回収して乾燥させたＡＥＩ型ゼオライト１００のモルフォロジーには、正方形のフレーク１１０と不規則な粒子１１５の組み合わせが含まれることが、走査型電子顕微鏡写真に示されている。平均粒度を測定したところ、１μｍ未満であった。
【0062】
本実施例で形成したＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）を誘導結合プラズマＩＣＰで測定した。このＡＥＩ型ゼオライトのＳＡＲは、残留Ｎａ２Ｏが５０ｐｐｍの量で存在する状態で２２．０１であった。
【0063】
比表面積（ＳＡ）、細孔容積（ＰＶ）および細孔径（ＰＤ）については、従来のＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法を用いて測定した。ＡＥＩ型ゼオライトの新鮮な試料の比表面積は７５２．０１ｍ２／ｇであったのに対し、細孔容積（ＰＶ）は０．３１１ｃｍ３／ｇ、細孔径（ＰＤ）は１．７ナノメートル（ｎｍ）であった。ＡＥＩ型ゼオライトを９００℃で３時間（１０％が水蒸気で残りが空気で）水熱時効処理した後、時効後のＡＥＩ型ゼオライトではＳＡ＝７７１．８３ｍ２／ｇ、ＰＶ＝０．３１９ｃｍ３／ｇ、ＰＤ＝１．７ｎｍであった。
【0064】
実施例４－ＡＥＩ型ゼオライトの別のバッチの調製及び特性評価
【0065】
本実施例で用いたアルミナ源は、ＳＡＲ５．０のＦＡＵ Ｙ型ゼオライトであった。本実施例で利用したＯＳＤＡ：ＳｉＯ２比は、およそ０．０９：１であった。
【0066】
有機構造規定剤（ＯＳＤＡ）として、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド（ＴＭＰＯＨ３５％、Ｓａｃｈｅｍ Ａｍｅｒｉｃａｓ、テキサス州オースティン）合計３１７．０３グラムを２リットルのビーカーに入れた。次に、ＮａＯＨ（９９％）１２１．８１ｇを十分な量の蒸留水に溶解し、５０％の溶液を得た。このＮａＯＨ溶液を、撹拌しながらゆっくりとＯＳＤＡに加えた。続いて、シリカゾル（４０％ＳｉＯ２、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ、メリーランド州コロンビア）合計１０４６．３グラムを滴下して加えた。この混合物を１０分間撹拌した。次に、ＳＡＲが５、Ｎａ２Ｏ量が８．８２％、強熱減量（ＬＯＩ）が２４．８８％のＮａＹ８２．９５グラムを撹拌下で加えた。得られたスラリーを１０分間混合して、均一なゲルを形成した。次に、このゲルを２リットルのオートクレーブ反応容器に移した。シードとして、プロトン型ＡＥＩゼオライト合計２ｇをゲルに加えた。このゲルを１６５℃で３６時間、水熱反応させて結晶化させた。反応生成物を漏斗フィルターに入れ、５リットルの脱イオン水で洗浄した。このウェットケーキを１２０℃のオーブンで一晩乾燥させた。得られた乾燥物を粉砕し、３００μｍのスクリーンでふるい、粉末状のＡＥＩ型ゼオライト約１８０ｇを得た。
【0067】
ここで図８を参照すると、本実施例で回収して乾燥させたゼオライトのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定したところ、ＡＥＩ型の構造または骨格が存在することがわかる。さらに、測定したＸＲＤパターンは、このＡＥＩ型ゼオライトには、２θ約１５．７８°、１８．２４°、２５．９８°の方沸石、２θ約６．５°のモルデナイトの競合相ピークなどの他のタイプの結晶性ゼオライトの相または構造が実質的に含まれていないことを示している。
【0068】
ここで図９を参照すると、実施例４で回収して乾燥させたＡＥＩ型ゼオライト１００のモルフォロジーには、正方形のフレーク１１０と不規則な粒子１１５の組み合わせが含まれることが、走査型電子顕微鏡写真に示されている。
【0069】
本実施例で形成したＡＥＩ型ゼオライトのシリカ／アルミナ比（ＳＡＲ）を誘導結合プラズマＩＣＰで測定した。このＡＥＩ型ゼオライトのＳＡＲは、残留Ｎａ２Ｏが３０ｐｐｍの量で存在する状態で２０．５８であった。
【0070】
比表面積（ＳＡ）、細孔容積（ＰＶ）および細孔径（ＰＤ）については、従来のＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法を用いて測定した。ＡＥＩ型ゼオライトの新鮮な試料の比表面積は７５７．６９ｍ２／ｇであったのに対し、細孔容積（ＰＶ）は０．３４７ｃｍ３／ｇ、細孔径（ＰＤ）は１．８ナノメートル（ｎｍ）であった。ＡＥＩ型ゼオライトを９００℃で３時間（１０％が水蒸気で残りが空気で）水熱時効処理した後、時効後のＡＥＩ型ゼオライトではＳＡ＝７７３．９８ｍ２／ｇ、ＰＶ＝０．３３２ｃｍ３／ｇ、ＰＤ＝１．７ｎｍであった。
【0071】
実施例５－選択触媒還元（ＳＣＲ）の性能
【0072】
実施例１～４で形成されたＡＥＩ型ゼオライトを用いて形成された触媒のＮＯｘ変換を試験するために、流動反応器を使用した。ＡＥＩ型ゼオライト粉末を酢酸銅溶液に添加し、混合物を８０℃で２時間時効させることによって、ゼオライトの構造に存在する銅（Ｃｕ）イオンをアルカリ金属イオンにイオン交換した。実施例１～４のゼオライトに取り込まれたＣｕＯの含有量を測定したところ、４．２２％（実施例１）、３．８４％（実施例２）、３．９０％（実施例３）、３．９４％（実施例４）であった。図１０に示すように、実施例１～４で調製したＣｕ－ＡＥＩゼオライトの新鮮なサンプルは、２５０℃～６００℃の広い温度範囲でＮＯｘ変換率が９０％を超えた。Ｃｕ－ＡＥＩゼオライト（実施例１～４）を８５０℃で１６時間水熱時効処理した後も、図１１に示すように、Ｃｕ－ＡＥＩゼオライトは、３００℃～５５０℃までＮＯｘ変換率が約８５％以上となる。
【0073】
本開示の目的のために、本明細書では、「約」および「実質的に」という語は、当業者に知られた予想されるばらつき（例えば、測定における限界および変動）による測定可能な値および範囲に関して使用される。
【0074】
本開示の目的のために、本明細書で「［第１の数］と［第２の数］との間」または「［第１の数］から［第２の数］の間」であると述べるパラメータの範囲はいずれも、言及された数を含むことを意図している。言い換えれば、範囲は、「［第１の数］から［第２の数字］まで」として示した範囲と同様に解釈されることを意図している。
【0075】
本開示の目的のために、「重量」という語は、グラム、キログラムなどの単位で表記されるような質量値を意味する。さらに、端点による数値範囲の記載は、端点およびその数値範囲内のすべての数を含む。例えば、４０重量％～６０重量％の範囲の濃度は、４０重量％、６０重量％およびその間のすべての濃度（例えば、４０．１％、４１％、４５％、５０％、５２．５％、５５％、５９％など）を含む。
【0076】
本開示の目的のために、「少なくとも１つの」および「１つ以上の」要素という表現は同義に用いられ、同じ意味を持ってもよい。単一の要素または複数の要素を含むことを示すこれらの表現については、要素の最後に「（複数）」というカッコ書きを付けて表すこともできる。例えば、「少なくとも１の金属」、「１以上の金属」および「金属（複数）」を同義に用いることができ、同じ意味を持つことを意図している。
【0077】
本明細書では、明確かつ簡潔な明細書を書くことができるような方法で実施形態を説明したが、本発明から逸脱することなく、実施形態を様々に組み合わせたり、分離したりできることが想定され、理解されるであろう。例えば、本明細書で説明した好ましい特徴はいずれも、本明細書で説明した本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されるであろう。
【0078】
当業者であれば、本開示に照らして、本開示の意図または範囲から逸脱したりこれを越えたりすることなく、本明細書に開示した特定の実施形態に多くの変更を加えることが可能であり、それでもなお同様の結果または類似の結果を得ることができる旨を理解するであろう。また、当業者であれば、本明細書で報告した特性はいずれも、日常的に測定され、複数の異なる方法で得られる特性を表していることも、理解するであろう。本明細書で説明した方法は、そのような方法の１つを表しており、本開示の範囲を越えることなく、他の方法を用いることができる。
【0079】
本発明の様々な形態についての上述した説明は、例示および説明の目的で提示されたものである。網羅的であることや、開示された厳密な形態に本発明を限定することは、意図されていない。上記の教示内容に照らして、多数の改変または変形を施すことが可能である。ここに示す形態は、本発明の原理およびその実用的な用途を最もよく示すことで、当業者が、考えられる特定の用途に適した様々な改変を施して様々な形態で本発明を利用できるようにするために選択され、説明されたものである。このようなすべての改変および変形は、添付の特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内であり、特許請求の範囲が公正かつ適法に、公平に与えられる範囲に従って解釈される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】