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特表2024-535577シリコン-アルミニウムモレキュラーシーブSCM-36、その製造方法およびその用途
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(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】2024-09-30
(54)【発明の名称】シリコン-アルミニウムモレキュラーシーブSCM-36、その製造方法およびその用途
(51)【国際特許分類】
   C01B 39/48 20060101AFI20240920BHJP
   B01J 29/70 20060101ALI20240920BHJP
【FI】
C01B39/48
B01J29/70 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024521821
(86)(22)【出願日】2022-10-08
(85)【翻訳文提出日】2024-06-06
(86)【国際出願番号】 CN2022123784
(87)【国際公開番号】W WO2023061256
(87)【国際公開日】2023-04-20
(31)【優先権主張番号】202111184012.0
(32)【優先日】2021-10-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】202111233138.2
(32)【優先日】2021-10-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503191287
【氏名又は名称】中国石油化工股▲ふん▼有限公司
(71)【出願人】
【識別番号】509128052
【氏名又は名称】中国石油化工股▲ふん▼有限公司上海石油化工研究院
【氏名又は名称原語表記】SHANGHAI RESEARCH INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY SINOPEC
【住所又は居所原語表記】NO.1658 PUDONG BEI ROAD,PUDONG NEW AREA,SHANGHAI 201208,CHINA
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】楊為民
(72)【発明者】
【氏名】王振東
(72)【発明者】
【氏名】馬多征
(72)【発明者】
【氏名】劉松霖
(72)【発明者】
【氏名】劉闖
(72)【発明者】
【氏名】李相呈
(72)【発明者】
【氏名】袁志慶
【テーマコード(参考)】
4G073
4G169
【Fターム(参考)】
4G073BA02
4G073BA04
4G073BA57
4G073BA63
4G073BA69
4G073BA75
4G073BA81
4G073BB03
4G073BB07
4G073BB48
4G073BD06
4G073BD21
4G073CZ41
4G073FB11
4G073FB26
4G073FC19
4G073GA01
4G073GA03
4G073GA08
4G073GA11
4G073GA12
4G073GA14
4G073GA40
4G073GB02
4G073GB07
4G073UA03
4G073UA04
4G169AA01
4G169AA02
4G169AA08
4G169BA07A
4G169BA07B
4G169CB25
4G169CB35
4G169DA06
4G169EA01Y
4G169EC03Y
4G169EC07Y
4G169EC27
4G169FA01
4G169ZA32B
4G169ZB08
4G169ZC02
4G169ZC04
4G169ZC08
(57)【要約】
ケイ素-アルミニウムモレキュラーシーブであるSCM-36ゼオライト、その製造方法及びその使用。前記分子シーブのケイ素/アルミニウム比n≧5であり、前記分子シーブは固有のXRD回折スペクトルを有する。前記SCM-36分子シーブは新規な分子シーブであり、吸着剤、触媒、または触媒担体として使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケイ素-アルミニウムゼオライトであって、前記ゼオライトは、ケイ素/アルミニウム比n≧5を有し、nは、好ましくは5~80の範囲、さらに好ましくは10~65の範囲であり、前記ゼオライトのX線回折スペクトルは、以下の表に示される回折ピークの相対強度特性を示す、ケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表1】
【請求項2】
前記ゼオライトのX線回折スペクトルが、以下の表のいずれか1つの行に示される回折ピークの相対強度特性をも示す、請求項1に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表2】
【請求項3】
前記ゼオライトのX線回折スペクトルが、以下の表のいずれか1つの行に示される回折ピークの相対強度特性をも示す、請求項2に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表3】
【請求項4】
以下の特徴のうちの少なくとも1つを有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト:
比表面積が300m/g~700m/g、好ましくは300m/g~600m/g、より好ましくは350m/g~500m/gである;
外部比表面積が50m/g~300m/g、好ましくは80m/g~250m/g、より好ましくは100m/g~220m/gである;
全細孔容積が0.20cm/g~1.50cm/g、好ましくは0.40cm/g~1.20cm/g、より好ましくは0.5cm/g~1.0cm/gである;
微細孔容積が0.05cm/g~0.35cm/g、好ましくは0.08cm/g~0.30cm/g、より好ましくは0.09cm/g~0.25cm/gである;
全酸含量が400μmol/g~1200μmol/g、好ましくは500μmol/g~1000μmol/gであり、弱酸含量が40%以上、好ましくは45~90%である;および、
ルイス酸/ブレンステッド酸比が0.1~3.8、好ましくは0.4~3.5である。
【請求項5】
前記ゼオライトは、30ナノメートル未満、好ましくは5ナノメートル~25ナノメートル、より好ましくは7ナノメートル~20ナノメートルの結晶厚さを有するナノフレーク結晶形態を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【請求項6】
前記ゼオライトが、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズおよび鉄からなる群から選択される少なくとも1種の元素Mをさらに含み、
好ましくは、前記ゼオライト中の前記元素Mの総含有量は、酸化物を基準として、Si、Alおよび元素Mの総量に基づいて計算される3モル%以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【請求項7】
1)ケイ素源、アルミニウム源、有機構造規定剤(A)、有機構造規定剤(B)、アルカリ源および水を含む混合物を結晶化させてゼオライトを得るステップ;および
2)任意に、ステップ1)で得られた前記ゼオライトを焼成するステップ;を含み、
前記有機構造規定剤(A)はテトラメチルアンモニウム化合物から選択され、前記有機構造規定剤(B)はC6-16アルキルピリジニウム化合物、n-オクチルトリメチルアンモニウム化合物、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項1~6のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトの製造方法。
【請求項8】
ステップ1)の前記混合物において、前記ケイ素源(SiOに基づいて計算)、前記アルミニウム源(Alに基づいて計算)、前記有機構造規定剤(A)、前記有機構造規定剤(B)、前記アルカリ源および水のモル比が、1:(0.01~0.20):(0.05~0.80):(0.05~0.80):(0.05~0.50):(8~80)であり、好ましくは1:(0.01~0.10):(0.08~0.65):(0.08~0.65):(0.08~0.45):(10~70)であり、より好ましくは1:(0.02~0.07):(0.10~0.50):(0.10~0.50):(0.10~0.40):(12~60)である、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
ステップ1)における結晶化温度は、120℃~200℃、好ましくは130℃~190℃、より好ましくは140℃~180℃であり;結晶化時間は1日間~15日間、好ましくは2日間~12日間、より好ましくは3日間~9日間である、請求項7または8に記載の方法。
【請求項10】
前記有機構造規定剤(A)は、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され、および/または、
前記有機構造規定剤(B)は、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、臭化デシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、塩化テトラデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、水酸化n-オクチルトリメチルアンモニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくは、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7~9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
前記ケイ素源が、ケイ酸、シリカゲル、シリカゾル、ケイ酸テトラエチル、ケイ酸ナトリウムまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記アルミニウム源は、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミン酸塩、アルミニウム塩、テトラアルコキシアルミニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され;および/または
前記アルカリ源は、カチオンとしてアルカリ金属を有する無機アルカリ、カチオンとしてアルカリ土類金属を有する無機アルカリ、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7~10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
ステップ1)による前記混合物が、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズ、鉄、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される元素Mの供給源をさらに含み、
好ましくは、前記ケイ素源の前記元素Mの供給源に対するモル比は、酸化物に基づいて計算される1:(0.002~0.10)、好ましくは1:(0.005~0.05)である、請求項7~11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
請求項1~6のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトと、バインダーとを含むゼオライト組成物。
【請求項14】
請求項1~6のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトまたは請求項13に記載のゼオライト組成物の、吸着剤、触媒または触媒担体としての使用。
【請求項15】
2,5-ジメチルフラン、2,5-ヘキサンジオンまたはそれらの組合せを含む原料を、請求項1~6のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトを含むまたはそれからなる触媒の存在下、エチレンと接触させて反応させるステップを含む、p-キシレンを調製する方法。
【請求項16】
以下の特徴のうちの少なくとも1つを有する、請求項15に記載の方法:
前記反応は、n-ヘキサン、n-ヘプタン、γ-バレロラクトン、テトラヒドロフラン、トルエン、シクロヘキサンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される有機溶媒の存在下で実施される;
前記原料の前記触媒に対する質量比は0.6~30:1、好ましくは1.0~10:1である;および、
前記有機溶媒の前記原料に対する質量比は8~60:1、好ましくは10~30:1である。
【請求項17】
前記反応の条件が、
反応温度は160℃~340℃、好ましくは220℃~270℃であり;
反応時間は6時間~64時間、好ましくは8時間~48時間であり;そして
反応圧力は1MPa~8MPa、好ましくは2MPa~4MPaであることを含む、請求項15または16に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔技術分野〕
本発明は、ゼオライトの技術分野に関し、特にケイ素-アルミニウムゼオライト、その製造方法およびその応用に関する。
【0002】
〔背景技術〕
産業界では、ゼオライト材料は、その中空構造と大きな表面積とにより、触媒作用、イオン交換、吸着、および分離などの分野で広く使用されている。これらの材料の構造の微妙な違いは、その形態、比表面積、細孔サイズ、およびこれらのサイズのばらつきなど、これらの材料を特徴付けるために使用される様々な観察可能な特性の違いを示している。一方、この違いは、材料自体の触媒特性および吸着特性にも大きな違いがあることを示唆している。
【0003】
結晶性微多孔性ゼオライトの基本骨格構造は、剛直な三次元TO(SiO、AlOなど)単位構造に基づいている。この構造では、TOが四面体で酸素原子を共有し、AlOなどの骨格四面体の電荷バランスは、NaおよびHなどの表面陽イオンの存在によって維持される。したがって、陽イオン交換によってゼオライトの骨格特性を変化させることができることは明らかである。同時に、前記ゼオライト構造には一定の孔径を持つ細孔チャネル系が豊富に存在する。これらの細孔チャネルは織り込まれて三次元網目構造を形成しており、細孔内の水分または有機物を除去しても骨格は安定に存在することができる(US4439409)。ゼオライトは、上記の構造に基づいて、様々な有機反応に対して優れた触媒活性と形状選択性とを示すだけでなく、修飾によって良好な選択性を実現する(US6162416、US4954325、US5362697)。
【0004】
ゼオライトの具体的な構造は、Cu-KαX線源とニッケルフィルターとを用いたX線粉末回折装置で測定されるX線回折スペクトル(XRD)によって決定される。ゼオライトによってX線回折スペクトルの特徴は異なる。A型ゼオライト、Y型ゼオライト、MCM-22ゼオライトなど公知のゼオライトは、全て、それぞれ特徴をもったXRDスペクトルをもっている。
【0005】
一方、XRDスペクトル特性が同じでも骨格元素の種類が異なるゼオライトも異なるゼオライトである。例えば、TS-1ゼオライト(US4410501)とZSM-5ゼオライト(US3702886)とは、XRDスペクトル特性は同じであるが、骨格元素が異なる。具体的には、TS-1ゼオライトの骨格元素は触媒酸化機能を有するSiおよびTiであり、ZSM-5ゼオライトの骨格元素は酸触媒機能を有するSiおよびAlである。
【0006】
さらに、同じXRDスペクトル特性および同じ種類の骨格元素を有するが、骨格元素の相対含有量が異なるゼオライトは、異なるゼオライトである。例えば、Xゼオライト(US2882244)とYゼオライト(US3130007)とは、XRDスペクトル特性が同じであり、SiおよびAlの骨格元素も同じであるが、Si/Alの相対含有量が異なる。具体的には、XゼオライトのSi/Alモル比は1.5より低く、YゼオライトのSi/Alモル比は1.5より高い。
【0007】
〔発明の内容〕
本願の目的は、新規なケイ素-アルミニウムゼオライト(本願ではSCM-36ゼオライトと称する)、その製造方法およびその用途を提供することである。前記ゼオライトは、特定のXRDスペクトル特性を有し、吸着剤、触媒担体および触媒として使用することができる。p-キシレンを調製するための2,5-ジメチルフランおよび/または2,5-ヘキサンジオンの反応において触媒として使用した場合、p-キシレンに対する高い選択性および環状安定性を有する。
【0008】
上記の目的を達成するために、1つの態様において、本願は、ケイ素/アルミニウム比n≧5であるケイ素-アルミニウムゼオライトを提供し、このゼオライトのX線回折スペクトルは、以下の表に示すような回折ピークの相対強度特性を示す:
【0009】
【表1】
【0010】
別の態様において、本願は、以下のステップを含む、ケイ素-アルミニウムゼオライトの製造方法を提供する:
1)ケイ素源、アルミニウム源、有機構造規定剤(A)、有機構造規定剤(B)、アルカリ源および水を含む混合物を結晶化させてゼオライトを得るステップ;および
2)任意に、ステップ1)で得られた前記ゼオライトを焼成するステップ;
ここで、前記有機構造規定剤(A)は、テトラメチルアンモニウム化合物から選択され、前記有機構造規定剤(B)は、C6-16アルキルピリジニウム化合物、n-オクチルトリメチルアンモニウム化合物、またはそれらの組み合わせから選択される。
【0011】
別の態様において、本願によるケイ素-アルミニウムゼオライトとバインダーとを含むゼオライト組成物が提供される。
【0012】
別の態様では、吸着剤、触媒または触媒担体としての、本願によるケイ素-アルミニウムゼオライトまたはゼオライト組成物の用途が提供される。
【0013】
さらなる態様において、本願は、p-キシレンを調製する方法であって、2,5-ジメチルフラン、2,5-ヘキサンジオンまたはそれらの組合せを含む原料を、本願のケイ素-アルミニウムゼオライトを含むまたは本願のケイ素-アルミニウムゼオライトからなる触媒の存在下、エチレンと接触させて反応させるステップを含む方法を提供する。
【0014】
従来技術では報告されていない新規な構造を有する本願のゼオライトは、吸着剤、触媒担体または触媒として使用することができる。特に、本願のゼオライトは、p-キシレンを調製するための2,5-ジメチルフランおよび/または2,5-ヘキサンジオンの反応において触媒として使用した場合、p-キシレンに対する高い選択性および環状安定性を有する。
【0015】
〔図面の簡単な説明〕
図1は、実施例I-1で得られたゼオライトのX線回折(XRD)スペクトルを示す;
図2は、実施例I-1で得られたゼオライトの走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す;
図3は、実施例I-1で得られたゼオライトの透過型電子顕微鏡(TEM)像を示す;
図4は、実施例I-1で得られたゼオライトのアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルを示す;
図5は、実施例I-1で得られたゼオライトのピリジン吸着赤外(Py-FTIR)スペクトルを示す;
図6は、実施例I-2で得られたゼオライトのXRDスペクトルを示す;
図7は、実施例I-3で得られたゼオライトのSEM像を示す;
図8は、比較例I-1で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図9は、比較例I-3で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図10は、比較例I-4で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図11は、実施例II-15におけるSCM-36ゼオライトのリサイクル条件下での2,5-ジメチルフランの転化率およびp-キシレン選択率のグラフである;
図12は、実施例II-16で得られたゼオライトのNH-TPDスペクトルを示す;
図13は、実施例II-16で得られたゼオライトのPy-FTIRスペクトルを示す。
〔本発明を実施する形態〕
以下、本願の具体的な実施形態について詳細に説明する。ただし、本願の保護範囲は、これらの具体的な実施形態によって限定されるものではなく、別紙の特許請求の範囲によって決定されることを指摘しておく。
【0016】
本明細書において言及される全ての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、本明細書において参考のために引用される。特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解される意味を有する。矛盾が生じた場合は、本明細書における定義が優先するものとする。
【0017】
材料、物質、方法、ステップ、装置または構成要素が、「当業者に既知」、「先行技術」または類似の用語の修飾語とともに導入される場合、修飾語によって説明される対象には、本願の出願時に当該技術分野で一般的に使用されているものだけでなく、現在は一般的に使用されていないが、当該技術分野で認識されるように、同様の目的に適するようになるものも含まれる。
【0018】
本明細書の文脈において、明示的に示されていない限り、言及されていない事項はすべて、変更を必要とすることなく、当該技術分野において公知のものに直接適用可能である。さらに、本願明細書に記載された任意の実施形態は、すべて、本明細書に記載された1つまたは複数の他の実施形態と自由に組み合わせることができるものとし、その結果得られる技術的解決策またはアイデアは、本願明細書の当初の開示または当初の記載の一部とみなされるが、当業者がそのような組み合わせが明らかに不合理であると考えない限り、本願明細書に開示または予測されていない新たな内容とみなされるべきではない。
【0019】
本明細書の文脈において、いわゆる「ケイ素/アルミニウム比(またはSi/Al比)」または「ケイ素/アルミニウムモル比(またはSi/Alモル比)」とは、ゼオライト中のSiOに基づいて計算されるケイ素のモル数およびゼオライト中のAlに基づいて計算されるアルミニウムのモル数との比率を指す。
【0020】
本明細書の文脈において、いわゆる「酸化物に基づいて計算された」とは、対応する元素の最高価数状態に存在する安定な酸化物に基づいて計算されたものを指す。例えば、「酸化物に基づいて計算される」という表現において、ケイ素はSiOに基づく計算を指し、アルミニウムはAlに基づく計算を指し、チタンはTiOに基づく計算を指し、ホウ素はBに基づく計算を指し、ジルコニウムはZrOに基づく計算を指し、スズはSnOに基づく計算を指し、鉄はFeに基づく計算を指す。
【0021】
本明細書の文脈では、ゼオライトに関して、ゼオライトの合成中に細孔チャネルに充填された、水および金属イオンを除く他の物質(有機構造規定剤分子など)を、他の物質が除去される前に「前駆体」と称する。
【0022】
本明細書の文脈において、用語「合成状態」「合成状態の形態」または「合成状態のゼオライト」は、合成ステップの完了後、および後処理ステップ(例えば、焼成ステップ)の開始前のゼオライトの状態を指す。合成状態の具体例としては、合成ステップの終了直後に示される状態を挙げることができ、これは一般にゼオライトの前駆体と呼ばれる。この観点から、合成状態のゼオライトは、水および/または有機物(特に有機構造規定剤)を含み得る。
【0023】
本明細書の文脈において、いわゆる「焼成」、「焼成形態」または「焼成ゼオライト」とは、焼成後のゼオライトの状態を指す。焼成後の状態の具体例は、合成状態のゼオライトを焼成することにより、細孔チャネル中の可能性のある有機物(特に有機構造規定剤)および水をさらに除去することによって示される状態であり得る。
【0024】
本明細書の文脈において、ゼオライトのXRDデータにおいて、w、m、s、vs、w-m、m-sおよびs-vsなどは、最も強い回折ピーク(すなわち、最も強度の高い回折ピーク)に対する回折ピーク強度(ピーク高さで測定)に基づいて計算された角度2θにおける対応する回折ピークの相対強度I/Iを表す。ここで、Iは対応する回折ピークのピーク強度を意味し、Iは最も強い回折ピークのピーク強度を意味し、wは弱い、mは中程度、sは強い、vsは非常に強いを表し、w-mは弱い~中程度、m-sは中程度~強い、s-vsは強い~非常に強いを表す。このような表現方法は当業者にはよく知られている。一般的には、wは20未満を表し、mは20~40を表し、sは40~70を表し、vsは70超えを表し、w-mは40未満を表し、m-sは20~70を表し、s-vsは40超えを表す。
【0025】
本明細書の文脈において、ゼオライトの構造は、550℃で5時間焼成した後のX線回折スペクトルを用いて決定される。X線回折スペクトルは、Cu-Kα線源とニッケルフィルターとを使用したX線粉末回折計で決定される。試料を試験する前に、走査型電子顕微鏡を用いてゼオライト試料の結晶化を観察し、試料が1種類の結晶しか含まないこと、すなわちゼオライト試料が純粋な相であることを確認する。これに基づいてXRD試験を行い、XRDスペクトルの回折ピークに他の結晶からの干渉ピークがないことを確認する。
【0026】
本願によれば、ゼオライトのXRD回折スペクトルにおける様々な回折ピークの面間隔は、回折ピークの2θ値に基づく計算により、ブラッグ公式:λ=2dsinθ(ここで、λは入射波の波長、λ=1.54オングストローム、dは面間隔、θは入射光線と散乱面との間の角度である)から得られる。
【0027】
本明細書の文脈において、いわゆる「比表面積」とは、内部表面積および外部表面積を含む、単位質量当たりの試料の総表面積を指す。ポルトランドセメント、粘土鉱物粉末粒子などの非多孔質試料は、外部表面積のみを有する。アスベスト繊維、珪藻土、およびゼオライトなどの多孔質試料は、外部表面積と内部表面積との両方を持つ。多孔質試料中の2ナノメートル未満の細孔サイズを有する細孔の表面積を内部表面積とし、内部表面積を差し引いた後の表面積を外部表面積とする。試料の単位質量あたりの外部表面積を外部比表面積とする。
【0028】
本明細書の文脈において、いわゆる「細孔容積」とは、単位質量当たりのゼオライトの細孔の容積を指す。いわゆる「全細孔容積」は、単位質量当たりのゼオライトの全細孔の容積を指す。いわゆる「微細孔容積」とは、単位質量あたりのゼオライトのすべての微細孔(一般に、2ナノメートル未満の細孔チャネル径を有する細孔を指す)の容積を指す。
【0029】
本願において、ゼオライト材料の細孔構造パラメータ、例えば、全細孔容積、微細孔容積、全比表面積および外部比表面積は、物理吸着装置(例えば、米国Micromeritics社のTriStar3000物理吸着装置)を用いてゼオライトの窒素物理吸着および脱着等温線を測定および取得し、BET法およびt-プロット法によって計算することによって得られ、ここで、全細孔容積は、相対圧力P/P=0.99に対応する細孔容積である。窒素の物理吸着および脱着の実験条件は、測定温度-196℃、測定前にゼオライトを300℃で10時間真空前処理すること、吸着物として窒素を用いることである。
【0030】
本明細書の文脈において、いわゆる結晶厚さとは、透過型電子顕微鏡を用いてゼオライトを倍率10万倍で観察する際に、無作為に選択した観察視野内の全ての板状結晶の厚さの平均値をいう。この操作を合計10回繰り返し、当該10回の平均値を結晶厚みとする。
【0031】
前述のように、第1の態様において、本願はケイ素-アルミニウムゼオライトを提供し、このゼオライトはケイ素/アルミニウム比n≧5を有し、nは好ましくは5~80の範囲、さらに好ましくは10~65の範囲であり、ゼオライトのX線回折スペクトルは下表に示すような回折ピークの相対強度特性を示す:
【0032】
【表2】
【0033】
好ましい実施形態では、ゼオライトのX線回折スペクトルは、以下の表のいずれか1つの行に示されるような回折ピークの相対強度特性も示す:
【0034】
【表3】
【0035】
さらに好ましい実施形態では、ゼオライトのX線回折スペクトルは、以下の表のいずれかの行に示されるような回折ピークの相対強度特性も示す:
【0036】
【表4】
【0037】
本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36は、当該分野でこれまでに得られなかった構造を有する。本願によれば、前記SCM-36ゼオライトは、未焼成状態(合成状態)または焼成状態で存在することができる。合成状態で存在する場合、前記SCM-36ゼオライトは、典型的には、式「nSiO-Al-有機構造規定剤-水」または「nSiO-Al-mMO-有機構造規定剤-水」で示される概略化学組成を有する。焼成状態または合成状態で存在する場合、前記SCM-36ゼオライトは、典型的には、式「nSiO-Al」または「nSiO-Al-mMO」で示される概略化学組成を有することもでき、式中、nはゼオライトのケイ素/アルミニウム比を表し、nは≧5であり、およびmは、ゼオライト中の元素Mに対する元素ケイ素のモル比を表し、mの値は、ゼオライト中の前記元素Mの合計含有量が、酸化物を基準として、Si、Alおよび元素Mの合計量を基準として、3モル%以下であることを満たす。後者の場合、ゼオライトが(特に合成直後に)一定量の水を含むことがあることが知られている。しかし、水の存在はゼオライトのXRDスペクトルに実質的に影響しないため、本願では水の量を決定する必要はない。このことから、前記概略的な化学組成は、実際にはゼオライトの無水化学組成を表す。
【0038】
好ましい実施形態において、BET法によって決定されるゼオライトの比表面積は、300~700m/g、好ましくは300~600m/g、より好ましくは350~500m/g、例えば360~480m/gである;外部比表面積は、50~300m/g、好ましくは80~250m/g、より好ましくは100~220m/gである。
【0039】
好ましい実施形態において、ゼオライトの全細孔容積は、0.20~1.50cm/g、好ましくは0.40~1.20cm/g、より好ましくは0.5cm/g~1.0cm/gである。t-プロット法によって決定される微細孔容積は、0.05cm/g~0.35cm/g、好ましくは0.08cm/g~0.30cm/g、より好ましくは0.09cm/g~0.25cm/gである。
【0040】
好ましい実施形態において、ゼオライトは、<30ナノメートル、好ましくは5ナノメートル~25ナノメートル、より好ましくは7~20ナノメートル、例えば10ナノメートル~20ナノメートルの結晶厚さを有するナノフレーク結晶形態を有する。
【0041】
好ましい実施形態において、NH温度プログラム脱離(NH-TPD)法によって決定されるゼオライトの全酸含量は、400~1200μmol/g、好ましくは500~1000μmol/gであり、脱離温度が100~250℃の酸として定義される弱酸の含有量は、≧40%、好ましくは45~90%である。
【0042】
好ましい実施形態では、ピリジン吸着赤外分光分析によって決定されるゼオライトのルイス酸/ブレンステッド酸比は0.1~3.8、好ましくは0.4~3.5である。
【0043】
好ましい実施形態では、ゼオライトは、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズ、鉄、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの元素Mをさらに含む。
【0044】
さらに好ましい実施形態において、ゼオライト中の前記元素Mの総含有量は、酸化物を基準にして、Si、Alおよび元素Mの総量を基準にして3mol%以下である(ここで、Si、Alおよび元素Mの量は、それぞれSiO、Alおよび元素Mの酸化物形態に基づいて計算される)。
【0045】
第2の態様において、本願は、以下のステップを含む、ケイ素-アルミニウムゼオライトの製造方法を提供する:
1)ケイ素源、アルミニウム源、有機構造規定剤(A)、有機構造規定剤(B)、アルカリ源および水を含む混合物を結晶化させてゼオライトを得るステップ;および
2)任意に、ステップ1)で得られたゼオライトを焼成するステップ;
ここで、有機構造規定剤(A)はテトラメチルアンモニウム化合物から選択され、有機構造規定剤(B)はC6-16アルキルピリジニウム化合物、n-オクチルトリメチルアンモニウム化合物、またはそれらの組み合わせから選択される。
【0046】
好ましい実施形態では、ステップ1)の混合物において、ケイ素源(SiOに基づいて計算される)、アルミニウム源(Alに基づいて計算される)、有機構造規定剤(A)、有機構造規定剤(B)、アルカリ源および水のモル比は、1:(0.01~0.20):(0.05~0.80)である:(0.05~0.80):(0.05~0.50):(8~80)であり、好ましくは1:(0.01~0.10):(0.08~0.65):(0.08~0.65):(0.08~0.45):(10~70)であり、より好ましくは1:(0.02~0.07):(0.10~0.50):(0.10~0.50):(0.10~0.40):(12~60)である。
【0047】
本願の方法において、ステップ1)における結晶化は、当該技術分野において従来公知の任意の様式で実施することができ、例えば、ケイ素源、アルミニウム源、有機構造規定剤、アルカリ源及び水を所定の割合で混合し、得られた混合物を結晶化条件下で水熱結晶化させる方法を例示することができる。
【0048】
好ましい実施形態において、ステップ1)における結晶の晶析温度は120℃~200℃であり、晶析時間は1日~15日であり、好ましくは、晶析温度は130℃~190℃であり、晶析時間は2日~12日であり、より好ましくは、晶析温度は140℃~180℃であり、晶析時間は3日~9日である。
【0049】
本願の方法において、ステップ1)における結晶化の完了後、本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36を得るように、従来公知の任意の分離方法を介して、得られた生成物混合物からゼオライトを生成物として分離することができる。分離方法に関しては、例えば、得られた生成物混合物を濾過し、洗浄し、乾燥する方法を例示することができる。ここで、濾過、洗浄及び乾燥は、当該技術分野において従来公知の任意の方法で実施することができる。具体的には、濾過の例として、得られた生成物混合物を例えば吸引濾過に供することができ;洗浄の例として、例えば脱イオン水を洗浄に供することができ;乾燥の例として、例えば市販の送風乾燥炉に入れて乾燥させることができる。乾燥温度は40℃~150℃、好ましくは50℃~120℃とすることができる;乾燥時間は1時間~30時間、好ましくは2時間~24時間とすることができる。乾燥は、常圧または減圧下で行うことができる。
【0050】
本願の方法において、所望により、ステップ1)で得られたゼオライトもまた、焼成して有機構造規定剤および存在し得る水を除去し、焼成ゼオライト(本願のSCM-36ゼオライトでもある)を得ることができる。焼成は、当該分野で従来公知の任意の方法で行ってもよい。例えば、焼成温度は一般に300℃~800℃、好ましくは400℃~650℃の範囲であり、焼成時間は一般に1時間~12時間、好ましくは2時間~10時間の範囲である。さらに、前記焼成は、一般に、空気または酸素雰囲気などの酸素含有雰囲気中で行われる。
【0051】
本願によれば、ケイ素源およびアルミニウム源は、ケイ素-アルミニウムゼオライトの製造に従来使用されている種々のケイ素源およびアルミニウム源とすることができ、本願においてこれに厳密な限定はない。好ましい実施形態において、ケイ素源は、ケイ酸、シリカゲル、シリカゾル、テトラエチルシリケート、ケイ酸ナトリウムまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され;前記アルミニウム源は、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミン酸塩、アルミニウム塩およびテトラアルコキシアルミニウムまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0052】
本願によれば、アルカリ源は、ケイ素-アルミニウムゼオライトの製造プロセスにおいて従来使用されている種々のアルカリ源とすることができ、本願において厳密な限定はない。好ましい実施形態では、前記アルカリ源は、カチオンとしてアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を有する無機アルカリ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。例えば、前記アルカリ源は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【0053】
本願によれば、前記有機構造規定剤(A)は、カチオンとして(CHを有するテトラメチルアンモニウム化合物、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム有機酸塩、およびテトラメチルアンモニウム無機酸塩から選択される。好ましい実施形態において、前記有機構造規定剤(A)は、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0054】
本願によれば、前記有機構造規定剤(B)は、RがC10-16アルキル基であるR(CN)をカチオンとして有するピリジニウム化合物、カチオンとしてC17(CHを有するn-オクチルトリメチルアンモニウム化合物、またはそれらの組み合わせから選択される。例えば、C10-16アルキルピリジニウム水酸化物、C10-16アルキルピリジニウム有機酸塩、C10-16アルキルピリジニウム無機酸塩、n-オクチルトリメチルアンモニウム水酸化物、n-オクチルトリメチルアンモニウム有機酸塩、およびn-オクチルトリメチルアンモニウム無機酸塩である。好ましい実施形態において、前記有機構造規定剤(B)は、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、臭化デシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、塩化テトラデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、水酸化n-オクチルトリメチルアンモニウム、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される。さらに好ましくは、前記有機構造規定剤(B)は、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0055】
好ましい実施形態では、ステップ1)の前記混合物は、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズおよび鉄からなる群から選択される元素Mの少なくとも1つの供給源をさらに含む。
【0056】
さらに好ましい実施形態では、前記チタン源は、チタン含有有機金属錯体、テトラアルコキシチタン、二酸化チタン、硝酸チタンまたはそれらの組み合わせから選択され;前記ホウ素源は、ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ砂、三酸化ホウ素またはそれらの組み合わせから選択され;前記ジルコニウム源は、ジルコニウム含有有機金属錯体、ジルコニウム塩、水酸化ジルコニウム、ジルコニウムアルコラート、二酸化ジルコニウム、またはそれらの組み合わせから選択され;前記スズ源は、スズ含有有機金属錯体、スズ塩、二酸化スズ、またはそれらの組み合わせから選択され;前記鉄源は、鉄含有有機金属錯体、硝酸鉄、塩化鉄、酸化鉄、またはそれらの組み合わせから選択される。
【0057】
さらに好ましい実施形態では、ケイ素源(SiOに基づいて計算される)と元素M源(対応する酸化物に基づいて計算される)とのモル比は、1:(0.002~0.10)、好ましくは1:(0.005~0.05)である。
【0058】
第3の態様において、本願の方法に従って製造されたケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36が提供される。
【0059】
本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36は、粉末、粒子、または成形品(ストリップ、クローバーなど)の形態のような任意の物理的形態で得られ、使用することができる。これらの物理的形態は、特に制限されることなく、当該技術分野において従来公知の任意の方法で得ることができる。
【0060】
第4の態様において、本願は、本願によるケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36、または本願の方法に従って製造されたケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36、およびバインダーを含むゼオライト組成物を提供する。
【0061】
本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36は、ゼオライト組成物を得るように追加材料と組み合わせて使用することができる。これらの追加材料の例には、活性材料および不活性材料が含まれ得る。前記活性材料の例には、合成ゼオライト、天然ゼオライト、または他のタイプのゼオライトが含まれ得る。前記非活性材料(一般にバインダーと呼ばれる)は、本願において厳密には限定されない。例えば、非活性材料は、吸着剤または触媒の製造に従来使用されているものであり得、これには、クレー、カルクラザイト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、またはこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。これらの追加材料は、単独または任意の割合の組み合わせで使用することができる。前記追加材料の量は、特に制限されることなく、当該技術分野における従来の量をそのまま参照することができる。
【0062】
本願によれば、前記ゼオライト組成物は、粉末、粒子、または成形品(ストリップ、クローバーなど)の形態のような任意の物理的形態で提示することができる。これらの物理的形態は、特に制限されることなく、当該技術分野において従来公知の任意の方法で得ることができる。
【0063】
第5の態様において、本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36もしくはゼオライト組成物、または本願の方法に従って製造されたケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36の、吸着剤、触媒、または触媒担体としての使用が提供される。
【0064】
本願のSCM-36ゼオライトまたはゼオライト組成物は、例えば、気相または液相中の複数の成分の混合物から少なくとも1つの成分を分離するための吸着剤として使用することができる。これに基づいて、例えば、具体的には、混合物をSCM-36ゼオライトまたはゼオライト組成物と接触させて成分を選択的に吸着させることにより、種々の成分の前記混合物から前記少なくとも1つの成分を部分的にまたは実質的に完全に分離することができる。吸着剤としての使用例としては、イソプロパノール、イソブタノール、およびイソブチルケトンなどの有機溶媒中の少量の水を除去する用途、および、天然ガス中の少量の水を吸着除去する用途を挙げることができる。
【0065】
さらに、SCM-36ゼオライトまたは本願のゼオライト組成物は、触媒担体、触媒またはその触媒活性成分として直接使用することもでき、または当該技術分野において従来ゼオライト上で行われている必要な処理または変換(イオン交換など)の後に使用することもできる。例えば、SCM-36ゼオライトを触媒担体として使用することができる。例えば、SCM-36ゼオライトに金属Pdを担持させてPd/SCM-36を得、このPd/SCM-36は、SCM-36が担体である水素化または脱水素化反応用のPd触媒として使用することができる;SCM-36はまた、金属Pdの担体として機能するとともに、酸部位を提供する固体酸触媒材料として機能する、二機能触媒として使用することもできる。さらに、反応物(炭化水素など)を、SCM-36ゼオライトまたは本願のゼオライト組成物を含む触媒の存在下で所定の反応に付し、それにより目的生成物を得ることができる。所定の反応の例としては、イソプロピルベンゼンの熱分解反応、メタノールのオレフィンまたは芳香族炭化水素への転化反応、2,5-ジメチルフランおよび/または2,5-ヘキサンジオンの原料とエチレンとの反応によるp-キシレンの調製などを挙げることができる。
【0066】
第6の態様において、本願は、ケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36もしくは本願のゼオライト組成物、または本願の方法に従って製造されたケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36を含むかもしくはこれらからなる触媒を提供する。
【0067】
好ましい実施形態において、前記触媒は、イソプロピルベンゼンの熱分解の反応、およびメタノールのオレフィンまたは芳香族炭化水素への転化の反応、ならびにp-キシレンを調製するための2,5-ジメチルフランおよび/または2,5-ヘキサンジオンの原料とエチレンとの反応に適した触媒である。
【0068】
第7の態様において、本願は、p-キシレンを調製するための方法であって、本願のケイ素-アルミニウムゼオライトSCM-36を含む又はこれらからなる触媒の存在下で、2,5-ジメチルフラン、2,5-ヘキサンジオン又はそれらの組合せを含む原料をエチレンと接触させて反応させるステップを含む方法を提供する。
【0069】
本願におけるp-キシレンの調製方法は、SCM-36ゼオライトを触媒または触媒活性成分として使用する。温和な反応条件下で、2,5-ジメチルフランおよび/または2,5-ヘキサンジオンを、p-キシレンの生成物の非常に高い選択性で、非常に高い転化率で高効率にp-キシレンに転化することができる。一方、得られる生成物中の主要不純物(ポリアルキルベンゼン、2,5-ヘキサンジオン、および2-シクロペンテノンなど)の含有量は極めて低く、分離エネルギー消費量を大幅に低減することができる。さらに、本願で触媒として使用したSCM-36ゼオライトは安定性が高く、4回リサイクルしてもその触媒性能に有意な変化はない。
【0070】
好ましい実施形態において、前記接触反応は有機溶媒の存在下で行われ、有機溶媒の種類は広い範囲内で選択することができる。通常の有機溶媒は、本願において全て適用可能である。好ましくは、前記有機溶媒は、n-ヘキサン、n-ヘプタン、γ-バレロラクトン、テトラヒドロフラン、トルエン、シクロヘキサンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される。前記有機溶媒の量は、広い範囲内で選択することができ、反応要件に基づいて決定することができる。好ましい実施形態において、原料に対する前記有機溶媒の質量比は、8~60:1、好ましくは10~30:1であり、これは、基質転化率およびp-キシレンの生成物の選択性を高め、前記生成物中の主要な不純物の含有量を低減する上で有利である。
【0071】
本願の方法において、前記触媒の量は広い範囲内で選択することができ、具体的には反応要件に基づいて決定することができる。好ましい実施形態において、原料の触媒に対する質量比は0.6~30:1、好ましくは1.0~10:1であり、これは基質転化率およびp-キシレンの生成物の選択性を高め、前記生成物中の主要不純物の含有量を低減するのに有利である。
【0072】
本願の方法において、前記接触反応の条件は広い範囲内で選択することができ、具体的には反応要件に基づいて決定することができる。好ましい実施形態において、反応条件としては以下が含まれる:反応温度は160℃~340℃、好ましくは220℃~270℃であり;反応時間は温度に基づいて決定することができ、例えば、前記反応時間は6時間~64時間、好ましくは8~48時間、より好ましくは18時間~40時間とすることができ;反応圧力は1MPa~8MPa、好ましくは2MPa~4MPaである。
[実施例]
本願の技術的解決策を実施例によりさらに詳細に説明する。しかし、本願の保護範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0073】
以下の実施例および比較例では、特に断らない限り、使用した試薬および原料はすべて分析純度の市販品である。
【0074】
以下の実施例および比較例において、実験方法について具体的な条件を指定していないものは、従来の方法および条件、または市販の仕様に従って条件を選択するものとする。
【0075】
以下の実施例および比較例において、ゼオライト生成物のXRDは、以下のような方法で測定された:試料の相は、CuKα線源(λ=1.54オングストローム)、ニッケルフィルター、2θ走査範囲2~50°、動作電圧40KV、電流40mA、および走査速度10°/分を有するPanalytical X PERPRO X線粉末回折計を用いて分析された。
【0076】
以下の実施例および比較例において、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP)の型式はVarian 725-ESであり、分析試料をフッ化水素酸で溶解し、前記試料中の元素の含有量を検出および取得した。
【0077】
以下の実施例および比較例では、NH温度プログラム脱離(NH-TPD)実験をTPD/TPR Altamira AMI-3300装置で行い、得られたスペクトルのピークフィッティングにより全酸量を算出した。脱離温度100℃~250℃に対応する酸を弱酸と定義し、それに応じて弱酸の割合を算出した。
【0078】
以下の実施例および比較例において、走査電子顕微鏡画像は、日本の日立製作所の日立S-4800II型電界放出型走査電子顕微鏡を用い、試験電圧15KVの下で試験した。オランダFEI社のG2F30型透過電子顕微鏡を使用し、作動電圧は300kVであった。前記ゼオライトを10万倍の倍率で観察し、無作為に選んだ観察視野内の全結晶の厚さを測定した。この操作を5回繰り返した後、この5回の測定値の平均値を前記結晶の平均厚さとした。
【0079】
以下の実施例および比較例では、Py-FTIRスペクトログラムをThermo Nicolet 5700FT-IRスペクトロメーターで試験した。
【0080】
実施例I-1
脱イオン水24.73g、水酸化ナトリウム水溶液6.89g(NaOHを10重量%含む)、有機構造規定剤(A):水酸化テトラメチルアンモニウム5.35g(TMAOHを25重量%含む)、有機構造規定剤(B):塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム3.05g、メタアルミン酸ナトリウム1.234g(Alを40.5重量%、NaOを30.6重量%含む)、シリカゾル14.72g(SiOを40重量%含む)を均一に混合し、混合物を調製した。反応物の材料比(モル比)は以下の通りである:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0081】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-1および図1に、試料のSEM像を図2に、TEM像を図3に示す。
【0082】
【表5】
【0083】
得られた焼成生成物の比表面積は380m/g、外部比表面積は170m/g、全細孔容積は0.92cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約15ナノメートルである。
【0084】
この焼成試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=21.6(モル比)を有する。
【0085】
得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルを図4に示す。その結果、全酸含量は782μmol/gであり、弱酸含量は63%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルを図5に示し、ルイス/ブレンステッド酸比は2.2と分析および測定された。
【0086】
実施例I-2
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.067
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=20;
均一に混合した後、前記混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で5日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、100℃のオーブンで16時間乾燥し、550℃の空気中で8時間焼成してゼオライトを得た。
【0087】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-2および図6に示し、前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0088】
【表6】
【0089】
得られた焼成生成物の比表面積は392m/g、外部比表面積は166m/g、全細孔容積は0.73cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約12ナノメートルである。
【0090】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=15.6(モル比)を有する。
【0091】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は827μmol/gであり、弱酸含有量は61%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.5と分析および測定された。
【0092】
実施例I-3
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.04
塩化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=35;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、155℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、80℃のオーブンで16時間乾燥させ、500℃の空気中で10時間焼成してゼオライトを得た。
【0093】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-3に、前記試料のSEM画像を図7に示す。
【0094】
【表7】
【0095】
得られた焼成生成物の比表面積は388m/g、外部比表面積は162m/g、全細孔容積は0.75cm/g、微穴容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約13ナノメートルである。
【0096】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=26.1(モル比)を有する。
【0097】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は674μmol/gであり、弱酸含有量は68%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は1.1と分析および測定された。
【0098】
実施例I-4
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.045
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.25
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.20
O/SiO=45;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、165℃で4日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、60℃のオーブンで24時間乾燥させ、600℃の空気中で4時間焼成してゼオライトを得た。
【0099】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-4に示し、前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0100】
【表8】
【0101】
得られた焼成生成物の比表面積は377m/g、外部比表面積は158m/g、全細孔容積は0.74cm/g、微細孔容積は0.11cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約11ナノメートルである。
【0102】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=22.3(モル比)を有する。
【0103】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は835μmol/gであり、弱酸含有量は64%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.8と分析および測定された。
【0104】
実施例I-5
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.017
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.25
NaOH/SiO=0.20
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、155℃で8日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、水洗し、120℃のオーブンで6時間乾燥し、550℃の空気中で8時間焼成してゼオライトを得た。
【0105】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-5に示し、前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0106】
【表9】
【0107】
得られた焼成生成物の比表面積は372m/g、外部比表面積は149m/g、全細孔容積は0.74cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約12ナノメートルである。
【0108】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=61.5(モル比)を有する。
【0109】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は621μmol/gであり、弱酸含量は56%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は1.0と分析および測定された。
【0110】
実施例I-6
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.03
ヨウ化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=35;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、170℃で5日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、100℃のオーブンで12時間乾燥し、500℃の空気中で10時間焼成してゼオライトを得た。
【0111】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-6に示し、前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0112】
【表10】
【0113】
得られた焼成生成物の比表面積は362m/g、外部比表面積は149m/g、全細孔容積は0.67cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約12ナノメートルである。
【0114】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=34.5(モル比)を有する。
【0115】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は643μmol/gであり、弱酸含有量は66%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.1と分析および測定された。
【0116】
実施例I-7
試験は、使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
臭化テトラデシルピリジン(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=35;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、110℃のオーブンで6時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0117】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-7に示し、前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0118】
【表11】
【0119】
前記得られた焼成生成物の比表面積は378m/g、外部比表面積は156m/g、全細孔容積は0.77cm/g、微細孔容積は0.11cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約13ナノメートルである。
【0120】
焼成試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=21.1(モル比)を有する。
【0121】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は815μmol/gであり、弱酸含量は68%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は1.7と分析および測定された。
【0122】
実施例I-8
前記有機構造規定剤(B)として臭化ヘキサデシルピリジンを使用し、以下の反応物の物質比(モル比)を用いたこと以外は、実施例I-1を参照して試験を行った:
Al/SiO=0.045
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
臭化ヘキサデシルピリジン(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、90℃のオーブンで12時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0123】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-8に示し、前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0124】
【表12】
【0125】
得られた焼成生成物の比表面積は394m/g、外部比表面積は171m/g、全細孔容積は0.68cm/g、微細孔容積は0.12cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約12ナノメートルである。
【0126】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=22.8(モル比)を有する。
【0127】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は849μmol/gであり、弱酸含量は59%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.3と分析および測定された。
【0128】
実施例I-9
試験は、使用した反応物と材料との比率(モル比)が以下の通りであったこと以外は、実施例I-8を参照して行った:
Al/SiO=0.068
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
臭化ヘキサデシルピリジン(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=40;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、80℃のオーブンで16時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0129】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-9に示した。前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0130】
【表13】
【0131】
得られた焼成生成物の比表面積は372m/g、外部比表面積は144m/g、全細孔容積は0.65cm/g、微細孔容積は0.11cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約15ナノメートルである。
【0132】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=14.5(モル比)を有する。
【0133】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は896μmol/gであり、弱酸含有量は82%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は3.0と分析および測定された。
【0134】
実施例I-10
試験は、以下の使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
TiO/SiO=0.01
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=35;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、100℃のオーブンで10時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0135】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-10に示した。前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0136】
【表14】
【0137】
得られた焼成生成物の比表面積は364m/g、外部比表面積は146m/g、全細孔容積は0.71cm/g、微細孔容積は0.12cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約18ナノメートルである。
【0138】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=21.2(モル比)およびSiO/TiO=106.2(モル比)を有する。
【0139】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は795μmol/gであり、弱酸含量は60%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は1.6と分析および測定された。
【0140】
実施例I-11
試験は、以下の使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.065
/SiO=0.012
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=40;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、155℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、80℃のオーブンで8時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0141】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-11に示した。前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0142】
【表15】
【0143】
得られた焼成生成物の比表面積は385m/g、外部比表面積は152m/g、全細孔容積は0.63cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約20ナノメートルである。
【0144】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=15.9(モル比)およびSiO/B=96.3(モル比)を有する。
【0145】
得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は860μmol/gであり、弱酸含量は74%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は3.2と分析および測定された。
【0146】
実施例I-12
試験は実施例I-7を参考に行ったが、使用した反応物と材料の比率(モル比)は以下の通りである:
Al/SiO=0.035
ZrO/SiO=0.008
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
臭化ドデシルピリジン(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、165℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥し、550℃の空気中で5時間焼成してゼオライトを得た。
【0147】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-12に示し、前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0148】
【表16】
【0149】
得られた焼成生成物の比表面積は373m/g、外部比表面積は148m/g、全細孔容積は0.75cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約16ナノメートルである。
【0150】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=30.6(モル比)およびSiO/ZrO=131.2(モル比)を有する。
【0151】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は773μmol/gであり、弱酸含量は63%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.8と分析および測定された。
【0152】
実施例I-13
試験は、以下の使用した反応物および材料の比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
SnO/SiO=0.008
臭化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0153】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-13に示した。前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0154】
【表17】
【0155】
得られた焼成生成物の比表面積は386m/g、外部比表面積は154m/g、全細孔容積は0.73cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約15ナノメートルである。
【0156】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=21.5(モル比)およびSiO/SnO=126.4(モル比)を有する。
【0157】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、総酸含有量は794μmol/g、であり、弱酸含有量は66%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.4と分析および測定された。
【0158】
実施例I-14
試験は実施例I-8を参考に行ったが、使用した反応物と材料との比率(モル比)は以下の通りである:
Al/SiO=0.04
Fe/SiO=0.005
塩化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
水酸化ヘキサデシルピリジン(B)/SiO=0.25
NaOH/SiO=0.20
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、165℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0159】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-14に示し、前記試料のSEM像を図2に示す。
【0160】
【表18】
【0161】
得られた焼成生成物の比表面積は383m/g、外部比表面積は155m/g、全細孔容積は0.75cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約17ナノメートルである。
【0162】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=26.5(モル比)およびSiO/Fe=188.4(モル比)を有する。
【0163】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、総酸含有量は787μmol/gであり、弱酸含有量は68%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は1.8と分析および測定された。
【0164】
実施例I-15
試験は、使用した反応物と材料との比率(モル比)を除き、実施例I-1を参考に行った:
Al/SiO=0.045
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.45
臭化ドデシルピリジン(B)/SiO=0.20
NaOH/SiO=0.25
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0165】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-15に示した。前記試料のSEM像は図2に示したものと同様である。
【0166】
【表19】
【0167】
得られた焼成生成物の比表面積は368m/g、外部比表面積は145m/g、全細孔容積は0.72cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約17ナノメートルである。
【0168】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=22.8(モル比)を有する。
【0169】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は861μmol/gであり、弱酸含有量は57%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は2.0と分析および測定された。
【0170】
実施例I-16
試験は実施例I-7を参照して行った。使用した反応物と材料との比率(モル比)は以下の通りである:
Al/SiO=0.040
塩化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
臭化ドデシルピリジン(B)/SiO=0.45
NaOH/SiO=0.15
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で8日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥し、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0171】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-16に示した。前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0172】
【表20】
【0173】
得られた焼成生成物の比表面積は388m/g、外部比表面積は159m/g、全細孔容積は0.71cm/g、微細孔容積は0.10cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約17ナノメートルである。
【0174】
前記焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=26.1(モル比)を有する。
【0175】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は872μmol/gであり、弱酸含量は75%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は3.0と分析および測定された。
【0176】
実施例I-17
試験は、使用した反応物と材料との比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化ヘキサデシルピリジン(B)/SiO=0.25
NaOH/SiO=0.15
O/SiO=20;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で7日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0177】
前記乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表I-17に示し、前記試料のSEM画像は図2に示したものと同様である。
【0178】
【表21】
【0179】
得られた焼成生成物の比表面積は392m/g、外部比表面積は159m/g、全細孔容積は0.72cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約15ナノメートルである。
【0180】
焼成試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=21.6(モル比)を有する。
【0181】
前記得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルは、図4に示されたものと同様である。その結果、全酸含量は908μmol/gであり、弱酸含有量は79%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルは図5と同様であり、ルイス/ブレンステッド酸比は3.2と分析および測定された。
【0182】
比較例I-1
試験は、使用した反応物と材料との比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.22
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0183】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを図8に示す。前記乾燥した試料は非晶質物質であり、SCM-36ゼオライトではない。
【0184】
比較例 I-2
試験は、使用した反応物と材料との比率(モル比)を除き、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.55
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0185】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータは、図8に示したものと同様である。前記乾燥した試料は非晶質物質であり、SCM-36ゼオライトではない。
【0186】
比較例I-3
試験は、有機構造規定剤(B)としてオクチルアミンを使用し、使用した反応物と材料との比率(モル比)は以下の通りである以外は、実施例I-1を参照して行った:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.15
オクチルアミン(B)/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0187】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを図9に示す。前記乾燥した試料は、MORとSCM-36ゼオライトではない別の構造を有するゼオライトとの混合物である。
【0188】
比較例I-4
有機構造規定剤として水酸化テトラメチルアンモニウムのみを使用し、使用した反応物と材料との比率(モル比)を変えたこと以外は、実施例I-1を参照して試験を行った:
Al/SiO=0.05
水酸化テトラメチルアンモニウム/SiO=0.15
NaOH/SiO=0.30
O/SiO=25;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、160℃で6日間結晶化させた。晶析終了後、生成物をろ過、洗浄し、110℃のオーブンで12時間乾燥させ、550℃の空気中で6時間焼成してゼオライトを得た。
【0189】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを図10に示す。前記乾燥した試料は、SODとSCM-36ゼオライトではない別の構造を持つゼオライトとの混合物である。
【0190】
実施例I-18
実施例I-5で合成したゼオライトを、0.5mol/LのNHCl溶液(ゼオライトと塩化アンモニウム溶液との質量比は1:20)と70℃で2時間イオン交換した後、遠心分離して洗浄した。2回のイオン交換で得られた試料を100℃で12時間乾燥し、550℃で6時間焼成してH型SCM-36ゼオライトを得た。
【0191】
上記焼成したH型SCM-36ゼオライトの粉末試料を粉砕し、粒度20~40メッシュの試料の一部分をふるい分けし、固定床反応器に入れ、イソプロピルベンゼンの熱分解反応を行った。反応条件は、反応温度が320℃、反応圧力が大気圧、イソプロピルベンゼン重量時空間速度が2時間-1であった。生成物は島津GC-2014ガスクロマトグラフを用いて分析した。反応1時間後のイソプロピルベンゼンの転化率は25.2%、生成物中のベンゼンの選択率は94.1%であった。
【0192】
この例では、イソプロピルベンゼンを原料としてイソプロピルベンゼンの熱分解反応を行い、触媒の作用下でプロピレンおよびベンゼンなどの生成物に熱分解した。
【0193】
イソプロピルベンゼンの転化率%=(イソプロピルベンゼンの供給モル量-生成物中のイソプロピルベンゼンのモル量)/(イソプロピルベンゼンの供給モル量)×100%。
【0194】
ベンゼンの選択率=(生成物中のベンゼンのモル量)/(生成物中の芳香族炭化水素の総モル量)×100%;
ここで、生成物中の芳香族炭化水素は、原料のイソプロピルベンゼンを含まない。
【0195】
実施例I-19
実施例I-5で合成したゼオライトを、0.5mol/LのNHCl溶液(ゼオライトと塩化アンモニウム溶液との質量比は1:20)と70℃で2時間イオン交換した後、遠心分離して洗浄した。2回のイオン交換で得られた試料を100℃で12時間乾燥し、550℃で6時間焼成してH型SCM-36ゼオライトを得た。
【0196】
上記焼成したH型SCM-36ゼオライトの粉末試料を粉砕し、粒度20~40メッシュの試料の一部分をふるい分けし、固定床反応器に入れメタノール転化反応を行った。反応条件は、反応温度460℃、反応圧力0.1MPa、原料メタノールの重量時空間速度1時間-1であった。生成物は島津GC-2014ガスクロマトグラフを用いて分析した。反応45分後のメタノール転化率は99.0%、生成物中のC2-C4オレフィンの選択率は58.6%、芳香族炭化水素の選択率は4.2%であった。
【0197】
この例では、メタノール転化反応は、原料のメタノールを触媒の作用下でオレフィンおよび芳香族炭化水素などの炭化水素に転化する反応である。
【0198】
メタノールの転化率%=(メタノールの供給モル量-生成物中のメタノールのモル量-2×生成物中のジメチルエーテルのモル量)/(メタノールの供給モル量)×100%;
C2-C4オレフィンの選択率=(生成物中のC2オレフィンのモル量×2+生成物中のC3オレフィンのモル量×3+生成物中のC4オレフィンのモル量×4)/(メタノールの供給モル量-生成物中のメタノールのモル量-生成物中のジメチルエーテルのモル量×2)×100%。
【0199】
芳香族炭化水素の選択率=(生成物中のベンゼンのモル量×6+生成物中のトルエンのモル量×7+生成物中のキシレンのモル量×8)/(メタノールの供給モル量-生成物中のメタノールのモル量-生成物中のジメチルエーテルのモル量×2)×100%。
【0200】
以下の実施例及び比較例において、p-キシレンの反応生成物をガスクロマトグラフィー質量分析計(GC-MS)により定性分析し、2,5-メチルフラン及び/又は2,5-ヘキサンジオンの基質の転化率及びpXの反応生成物の収率をガスクロマトグラフィー(GC)により分析した。ガスクロマトグラフ質量分析計は米国Agilent社製Agilent 7890A、クロマトグラフィーカラムはHP-5無極性キャピラリーカラム(30m、0.53mm)、ガスクロマトグラフはAgilent 7890B、検出器は水素炎イオン化検出器(FID)、クロマトグラフィーカラムはSE-54キャピラリーカラム(30m、0.53mm)であった。
【0201】
以下の実施例および比較例において、2,5-ジメチルフラン(または2,5-ヘキサンジオン)の転化率の式は次の通りである:
2,5-ジメチルフラン(及び/又は2,5-ヘキサンジオン)の転化率%=(反応に関与する2,5-ジメチルフラン(及び/又は2,5-ヘキサンジオン)のモル量)/(2,5-ジメチルフラン(及び/又は2,5-ヘキサンジオン)の反応基質のモル量)×100%。
【0202】
本願において、p-キシレン(pX)の生成物の収率を計算するための式は以下の通りである:
pXの生成物の収率%=(反応で生成したpXのモル量)/(反応基質である2,5-ジメチルフラン(および/または2,5-ヘキサンジオン)のモル量)×100%。
【0203】
本願において、p-キシレンの生成物の選択性を計算する式は以下の通りである:
pXの生成物の選択率%=(反応で生成したpXのモル量)/(反応した2,5-ジメチルフラン(および/または2,5-ヘキサンジオン)のモル量)×100%。
【0204】
実施例II-1
反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンの2,5-ジメチルフラン(DMF)に対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は240℃、反応時間は24時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は86%、pXの選択率は94%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0205】
実施例II-2
反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は240℃、反応時間は24時間であった。実施例I-2で調製したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は90%、pXの選択率は94%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0206】
実施例II-3
反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は240℃、反応時間は24時間であった。実施例I-3で調製したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は86%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0207】
実施例II-4
反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は240℃、反応時間は24時間であった。実施例I-4で調製したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は92%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0208】
実施例II-5
この実施例では、反応溶媒としてn-ヘプタンを使用し、n-ヘプタンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1.5であった。反応温度は250℃、反応時間は30時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、DMF1.5g、n-ヘプタン30gを撹拌しながらオートクレーブに加え、3.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は250℃の条件下で30時間続いた。DMFの転化率は88%、pXの選択率は96%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0209】
実施例II-6
本実施例では、反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンの2,5-ヘキサンジオン(HDO)に対する質量比は20、HDOの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は230℃、反応時間は20時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、HDO1g、およびn-ヘプタン20gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気攪拌機を用いて攪拌した。反応は230℃の条件下で20時間続いた。HDOの転化率は86%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0210】
実施例II-7
本実施例では、反応溶媒としてn-ヘキサンを用い、DMFに対するn-ヘキサンの質量比は30、触媒に対するDMFの質量比は2であった。反応温度は260℃、反応時間は24時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、DMF2.0g、およびn-ヘキサン60gを撹拌しながらオートクレーブに加え、4.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は260℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は83%、pXの選択率は94%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0211】
実施例II-8
この実施例では、反応溶媒としてn-ヘキサンを使用し、n-ヘキサンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1.5であった。反応温度は240℃、反応時間は30時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、DMF1.5g、およびn-ヘキサン30gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて撹拌した。反応は240℃の条件下で30時間続いた。DMFの転化率は88%、pXの選択率は93%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0212】
実施例II-9
本実施例では、反応溶媒としてγ-バレロラクトンを用い、HDOに対するγ-バレロラクトンの質量比は15、触媒に対するHDOの質量比は2であった。反応温度は270℃、反応時間は28時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、HDO2g、およびγ-バレロラクトン30gを撹拌しながらオートクレーブに加え、3.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は270℃の条件下で28時間続いた。HDOの転化率は89%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0213】
実施例II-10
本実施例では、反応溶媒としてγ-バレロラクトンを用い、DMFに対するγ-バレロラクトンの質量比は30、触媒に対するDMFの質量比は3であった。反応温度は270℃、反応時間は32時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、DMF3.0g、およびγ-バレロラクトン90gを撹拌しながらオートクレーブに加え、4.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は270℃の条件下で32時間続いた。DMFの転化率は85%、pXの選択率は94%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0214】
実施例II-11
本実施例では、反応溶媒としてトルエンを用い、HDOに対するトルエンの質量比は22、触媒に対するHDOの質量比は1であった。反応温度は250℃、反応時間は18時間である。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、HDO1g、トルエン22gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気攪拌機を用いて攪拌した。反応は250℃の条件下で18時間続いた。HDOの転化率は93%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析から計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0215】
実施例II-12
本実施例では、反応溶媒としてトルエンを使用し、HDOに対するトルエンの質量比は25、触媒に対するHDOの質量比は1.5であった。反応温度は260℃、反応時間は24時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、HDO1.5g、およびトルエン37.5gを撹拌しながらオートクレーブに加え、4.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気攪拌機を用いて攪拌した。反応は260℃の条件下で24時間続いた。HDOの転化率は90%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0216】
実施例II-13
本実施例では、反応溶媒としてシクロヘキサンを使用し、DMFに対するシクロヘキサンの質量比は30、触媒に対するDMFの質量比は2であった。反応温度は250℃、反応時間は40時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、DMF2.0g、およびシクロヘキサン60gを撹拌しながらオートクレーブに加え、4.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は250℃の条件下で40時間続いた。DMFの転化率は86%、pXの選択率は96%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0217】
実施例II-14
本実施例では、反応溶媒としてシクロヘキサンを使用し、HDOに対するシクロヘキサンの質量比は20、触媒に対するHDOの質量比は2であった。反応温度は255℃、反応時間は38時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト触媒1.0g、HDO2.0g、およびシクロヘキサン40.0gを撹拌しながらオートクレーブに加え、4.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は255℃の条件下で38時間続いた。HDOの転化率は87%、pXの選択率は95%であり、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であった。
【0218】
上記実施例II-1~II-14の反応条件および結果をより直感的に説明するために、種々のパラメータおよび結果を表II-1に示す。
【0219】
【表22】
【0220】
実施例II-15
反応溶媒としてn-ヘプタンを用い、n-ヘプタンのDMFに対する質量比は20、DMFの触媒に対する質量比は1であった。反応温度は240℃、反応時間は24時間であった。実施例I-1で調製したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20.0gを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。反応液の気相分析に基づいて、DMFの転化率とpXの選択率とを算出した。使用した触媒は次の反応に移る前に洗浄し、乾燥し、合計4回反応を繰り返した。結果は図11の通りである。その結果、4回の反応後もDMFの転化率は82%以上を維持し、pXの選択率は92%を維持し、主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は1%未満であり、SCM-36ゼオライトのサイクル安定性が良好であることが示された。
【0221】
実施例II-16
1)SCM-36ゼオライトの製造
試験は、実施例I-1を参照して行ったが、使用した反応物と材料との比率(モル比)は以下の通りであった:
Al/SiO=0.017
水酸化テトラメチルアンモニウム(A)/SiO=0.20
塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム(B)/SiO=0.25
NaOH/SiO=0.20
O/SiO=30;
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に加え、155℃で8日間結晶化させた。晶析終了後、生成物を濾過し、水洗し、120℃のオーブンで6時間乾燥し、550℃の空気中で8時間焼成してゼオライトを得た。
【0222】
乾燥した試料のXRDスペクトルデータを表II-2に示し、試料のSEM画像は図2に示すものと同様である。
【0223】
【表23】
【0224】
得られた焼成生成物の比表面積は372m/g、外部比表面積は149m/g、全細孔容積は0.74cm/g、微細孔容積は0.09cm/gである。前記試料の形態はナノフレーク状で、結晶の厚さは約12ナノメートルである。この焼成した試料は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)を用いて測定したSiO/Al=61.5(モル比)を有する。
【0225】
得られた試料のアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルを図12に示す。その結果、総酸含有量は470μmol/gであり、弱酸含有量は47%であった。ピリジン吸着の赤外スペクトルを図13に示し、ルイス/ブレンステッド酸比は0.4と分析および測定された。
【0226】
2)p-キシレンの調製
n-ヘプタンを反応溶媒として用いた。上記で製造したSCM-36ゼオライト1.0g、DMF1.0g、およびn-ヘプタン20mlを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラム式加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気撹拌機を用いて攪拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。DMFの転化率は93%、pXの選択率は90%、反応液の気相分析に基づいて計算した主要不純物であるポリアルキルベンゼンの選択率は3%であった。
【0227】
比較例II-1
文献(Microporous and Mesoporous Materials,2018,263,11-20)には、AlPO-17ゼオライトを製造したことが報告されている。リン酸、アルミニウムイソプロポキシド、シクロヘキシルアミンおよび脱イオン水を均一に混合し、P:Al:CHA(シクロヘキシルアミン):HOが1:0.9:1:50の比率に従ってゲルを形成した。その後、温度190℃で120時間の水熱結晶化、洗浄、乾燥、および空気中550℃で5時間の焼成を行い、AlPO-17ゼオライトを生成した。この試料の総酸含有量は262μmol/gで、弱酸含有量は93%、ルイス/ブレンステッド酸比は4.2であった。
【0228】
反応溶媒としてn-ヘプタンを用いた。上記で製造した触媒1.0g、DMF1.0gおよびn-ヘプタン20mlを撹拌しながらオートクレーブに加え、2.0MPaのエチレンを充填した。温度プログラムされた加熱ジャケットを用いて予め設定した温度まで昇温した後、磁気攪拌機を用いて攪拌した。反応は240℃の条件下で24時間続いた。反応液の気相分析に基づいて計算したDMF転化率は67%、pX選択率は72%であった。
【0229】
本願の好ましい実施形態を上記のように詳細に説明した。しかしながら、本願は、上記実施形態の特定の詳細に限定されるものではない。本願の技術的思想の範囲内で、本願の技術的解決手段に複数の簡単な変更を加えることができ、これらはすべて本願の保護範囲に入る。
【0230】
さらに、上記の具体的な実施形態で説明した具体的な技術的特徴の各々は、矛盾がない限り、任意の適切な態様で組み合わせることができることに留意すべきである。不必要な繰り返しを避けるために、本願では、様々な可能な組み合わせについて個別に説明しない。
【0231】
また、本願の様々な異なる実施形態を任意に組み合わせることも可能である。それらも、本願の思想に反しない限り、本願に開示された内容とみなすべきである。
【図面の簡単な説明】
【0232】
図1図1は、実施例I-1で得られたゼオライトのX線回折(XRD)スペクトルを示す;
図2図2は、実施例I-1で得られたゼオライトの走査型電子顕微鏡(SEM)像である;
図3図3は、実施例I-1で得られたゼオライトの透過型電子顕微鏡(TEM)像である;
図4図4は、実施例I-1で得られたゼオライトのアンモニア昇温脱離(NH-TPD)スペクトルを示す;
図5図5は、実施例I-1で得られたゼオライトのピリジン吸着赤外(Py-FTIR)スペクトルを示す;
図6図6は、実施例I-2で得られたゼオライトのXRDスペクトルを示す;
図7図7は、実施例I-3で得られたゼオライトのSEM像を示す;
図8図8は、比較例I-1で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図9図9は、比較例I-3で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図10図10は、比較例I-4で得られた試料のXRDスペクトルを示す;
図11図11は、実施例II-15におけるSCM-36ゼオライトのリサイクル条件下での2,5-ジメチルフランの転化率とp-キシレン選択性のグラフである;
図12図12は、実施例II-16で得られたゼオライトのNH-TPDスペクトルを示す;
図13図13は、実施例II-16で得られたゼオライトのPy-FTIRスペクトルを示す。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
【手続補正書】
【提出日】2024-07-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケイ素-アルミニウムゼオライトであって、前記ゼオライトは、ケイ素/アルミニウム比n≧5を有し、nは、好ましくは5~80の範囲、さらに好ましくは10~65の範囲であり、前記ゼオライトのX線回折スペクトルは、以下の表に示される回折ピークの相対強度特性を示す、ケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表1】
【請求項2】
前記ゼオライトのX線回折スペクトルが、以下の表のいずれか1つの行に示される回折ピークの相対強度特性をも示す、請求項1に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表2】
【請求項3】
前記ゼオライトのX線回折スペクトルが、以下の表のいずれか1つの行に示される回折ピークの相対強度特性をも示す、請求項2に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【表3】
【請求項4】
以下の特徴のうちの少なくとも1つを有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライト:
比表面積が300m/g~700m/g、好ましくは300m/g~600m/g、より好ましくは350m/g~500m/gである;
外部比表面積が50m/g~300m/g、好ましくは80m/g~250m/g、より好ましくは100m/g~220m/gである;
全細孔容積が0.20cm/g~1.50cm/g、好ましくは0.40cm/g~1.20cm/g、より好ましくは0.5cm/g~1.0cm/gである;
微細孔容積が0.05cm/g~0.35cm/g、好ましくは0.08cm/g~0.30cm/g、より好ましくは0.09cm/g~0.25cm/gである;
全酸含量が400μmol/g~1200μmol/g、好ましくは500μmol/g~1000μmol/gであり、弱酸含量が40%以上、好ましくは45~90%である;および、
ルイス酸/ブレンステッド酸比が0.1~3.8、好ましくは0.4~3.5である。
【請求項5】
前記ゼオライトは、30ナノメートル未満、好ましくは5ナノメートル~25ナノメートル、より好ましくは7ナノメートル~20ナノメートルの結晶厚さを有するナノフレーク結晶形態を有する、請求項1~の何れかに記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【請求項6】
前記ゼオライトが、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズおよび鉄からなる群から選択される少なくとも1種の元素Mをさらに含み、
好ましくは、前記ゼオライト中の前記元素Mの総含有量は、酸化物を基準として、Si、Alおよび元素Mの総量に基づいて計算される3モル%以下である、請求項1~の何れかに記載のケイ素-アルミニウムゼオライト。
【請求項7】
1)ケイ素源、アルミニウム源、有機構造規定剤(A)、有機構造規定剤(B)、アルカリ源および水を含む混合物を結晶化させてゼオライトを得るステップ;および
2)任意に、ステップ1)で得られた前記ゼオライトを焼成するステップ;を含み、
前記有機構造規定剤(A)はテトラメチルアンモニウム化合物から選択され、前記有機構造規定剤(B)はC6-16アルキルピリジニウム化合物、n-オクチルトリメチルアンモニウム化合物、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトの製造方法。
【請求項8】
ステップ1)の前記混合物において、前記ケイ素源(SiOに基づいて計算)、前記アルミニウム源(Alに基づいて計算)、前記有機構造規定剤(A)、前記有機構造規定剤(B)、前記アルカリ源および水のモル比が、1:(0.01~0.20):(0.05~0.80):(0.05~0.80):(0.05~0.50):(8~80)であり、好ましくは1:(0.01~0.10):(0.08~0.65):(0.08~0.65):(0.08~0.45):(10~70)であり、より好ましくは1:(0.02~0.07):(0.10~0.50):(0.10~0.50):(0.10~0.40):(12~60)である、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
ステップ1)における結晶化温度は、120℃~200℃、好ましくは130℃~190℃、より好ましくは140℃~180℃であり;結晶化時間は1日間~15日間、好ましくは2日間~12日間、より好ましくは3日間~9日間である、請求項7または8に記載の方法。
【請求項10】
前記有機構造規定剤(A)は、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され、および/または、
前記有機構造規定剤(B)は、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、臭化デシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、塩化テトラデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、水酸化n-オクチルトリメチルアンモニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくは、臭化ヘキサデシルピリジン、臭化テトラデシルピリジン、臭化ドデシルピリジン、塩化ヘキサデシルピリジン、水酸化ヘキサデシルピリジン、塩化n-オクチルトリメチルアンモニウム、臭化n-オクチルトリメチルアンモニウム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7または8に記載の方法。
【請求項11】
前記ケイ素源が、ケイ酸、シリカゲル、シリカゾル、ケイ酸テトラエチル、ケイ酸ナトリウムまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記アルミニウム源は、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミン酸塩、アルミニウム塩、テトラアルコキシアルミニウム、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択され;および/または
前記アルカリ源は、カチオンとしてアルカリ金属を有する無機アルカリ、カチオンとしてアルカリ土類金属を有する無機アルカリ、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項7または8に記載の方法。
【請求項12】
ステップ1)による前記混合物が、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スズ、鉄、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される元素Mの供給源をさらに含み、
好ましくは、前記ケイ素源の前記元素Mの供給源に対するモル比は、酸化物に基づいて計算される1:(0.002~0.10)、好ましくは1:(0.005~0.05)である、請求項7または8に記載の方法。
【請求項13】
請求項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトと、バインダーとを含むゼオライト組成物。
【請求項14】
請求項1~のいずれか1項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトまたは請求項13に記載のゼオライト組成物の、吸着剤、触媒または触媒担体としての使用。
【請求項15】
2,5-ジメチルフラン、2,5-ヘキサンジオンまたはそれらの組合せを含む原料を、請求項に記載のケイ素-アルミニウムゼオライトを含むまたはそれからなる触媒の存在下、エチレンと接触させて反応させるステップを含む、p-キシレンを調製する方法。
【請求項16】
以下の特徴のうちの少なくとも1つを有する、請求項15に記載の方法:
前記反応は、n-ヘキサン、n-ヘプタン、γ-バレロラクトン、テトラヒドロフラン、トルエン、シクロヘキサンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される有機溶媒の存在下で実施される;
前記原料の前記触媒に対する質量比は0.6~30:1、好ましくは1.0~10:1である;および、
前記有機溶媒の前記原料に対する質量比は8~60:1、好ましくは10~30:1である。
【請求項17】
前記反応の条件が、
反応温度は160℃~340℃、好ましくは220℃~270℃であり;
反応時間は6時間~64時間、好ましくは8時間~48時間であり;そして
反応圧力は1MPa~8MPa、好ましくは2MPa~4MPaであることを含む、請求項15または16に記載の方法。
【国際調査報告】