有機無機相互作用を利用した金属酸化物多孔体の細孔構造制御とその応用

利用有机-无机相互作用控制金属氧化物多孔材料的孔结构及其应用

基本信息

批准号：
14750548
负责人：
高橋亮治
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

安価なシリカ源である水ガラスを原料としたゾルゲル過程においても有機物の添加により特徴的なマクロ-メゾの二元細孔構造が形成されることを見出した。特に従来から利用されている有機高分子だけでなく酸性のアニオン性界面活性剤を用いてもこのような二元細孔シリカの作製に成功した。このようにして作製されたシリカゲルは優れた断熱性、調湿性を併せ持ち、建材として利用可能なことが示唆された。また有機溶媒中で液滴としてゲル化させることにより真球状のミリメートルサイズ球状粒子の作製に成功した。球状構造は角の破損による微粉の発生による装置の目詰まりや充填効率の観点から実用化において重要となるものである。このシリカゲルについて適宜、アルミニウムやチタニウムを担持した後、テトラアルキルアンモニウム共存下で水熱処理をすることにより、成形体としての構造やマクロ孔構造を維持したまま、シリカゲル骨格のみを様々な結晶系のゼオタイトに転化することに成功した。これによりマクロ孔を有するゼオライト成形体の作製が可能であり、特に工業触媒として有用である、BEA型およびMFI型のものについて再現性よく結晶化が進んだ。さらに固体触媒の実用化において重要となる、細孔内物質輸送についての検討を継続し、ナノメートルサイズの細孔内における拡散係数について、細孔サイズや細孔表面特性の依存性について測定をすすめ、束縛空間内における物質輸送現象を明らかにした。あわせて、細孔表面への吸着挙動の評価を進め、細孔サイズに吸着挙動が大きく依存することがわかった。こうした吸着と拡散が、液相触媒反応において反応速度に影響を及ぼすパラメーターの一つであることを見出した。

我们发现，即使在使用水玻璃（一种廉价的二氧化硅源）的溶胶-凝胶过程中，通过添加有机物也可以形成特征性的宏观-介观二元孔隙结构。特别是，我们不仅使用传统使用的有机聚合物，而且还使用酸性阴离子表面活性剂成功地生产了这种二元孔二氧化硅。用这种方法生产的硅胶具有优异的隔热和湿度控制性能，表明它可以用作建筑材料。我们还通过将它们在有机溶剂中胶凝成液滴，成功地生产出真正的球形毫米尺寸的球形颗粒。从因角破损而产生细粉而引起的装置堵塞和填充效率的观点来看，球状结构在实际使用中很重要。将该硅胶适当地担载有铝或钛后，通过在四烷基铵的共存下进行水热处理，在保持成形体的结构的同时，仅将硅胶骨架转变成各种结晶性沸石，并且成功地将其转变为大孔结构。这使得生产具有大孔的沸石成型体成为可能，并且特别可用作工业催化剂的BEA和MFI类型的结晶以良好的再现性进行。此外，我们将继续研究孔中物质的传输，这对于固体催化剂的实际应用很重要，并将测量纳米级孔中的扩散系数对孔径和孔表面特性的依赖性。有限空间内的质量传输现象。同时，我们评估了孔隙表面的吸附行为，发现吸附行为在很大程度上取决于孔径。我们发现这种吸附和扩散是影响液相催化反应反应速率的参数之一。