ナノ細孔を活用した特異吸着性を有する遷移金属酸化物メソ多孔体の合成

利用纳米孔合成具有特定吸附性能的过渡金属氧化物介孔材料

基本信息

批准号：
14750551
负责人：
武井貴弘
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Yamanashi
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

本研究課題では、遷移金属酸化物のナノ多孔体の合成についての検討を行った。本年度の実績について以下に簡単に説明する。1.メソポーラスシリカ-バナジウム酸化物複合体の作製前年度では、バナジウム酸化物メソ多孔体が合成できたが、その比表面積は30m^2/g程度であった。そこで今年度は、大きな比表面積を持つヘキサゴナル型メソポーラスシリカをもちいて、その細孔内面にバナジウム酸化物をコーティングする検討を行った。バナジルカチオンを用いたイオン交換法および塩化バナジウムによる脱塩化水素法を行った結果、それぞれ最大で約7mol%、15mol%程度の酸化バナジウムがコーティングされたことがわかった。またそれらの比表面積から、10mol%までの含有量ではメソポーラスシリカの細孔内に酸化バナジウムがコーティングされていることがわかった。さらに、これらの試料の酸素-窒素吸着量測定を行ったところ、塩化バナジウムを用いた試料が酸素吸着選択性が最も大きく、O_2/N_2吸着量比はおよそ4と非常に大きくなることがわかった。2.リシ酸ジルコニウムのシリカピラー多孔体の作製と構造解析層状酸化物であるリン酸ジルコニウムを用いて、アルキルアミンにより層間空間を拡大した後、幾つかのシランを用いてその層間をピラリングした。そのようにして得られた多孔体の比表面積は最大で約220m^2/gであった。また、その構造を^<13>C、^<29>Siおよび^<31>P MAS NMR、XRDおよびTEMにより解析したところ、層間のアミンは400℃で燃焼し、シラン分子中の有機官能基は700℃で分解することがわかった。すなわち、有機官能基の吸着特性を多孔体に付与する場合は700℃以下の温度で熱処理すればよいことがわかった。また700℃以上では完全にシリカ質のピラーとなり、ポリケイ酸を出発原料に用いることで細孔サイズの制御ができることが示唆された。

在这个研究项目中，我们研究了纳米多孔过渡金属氧化物的合成。下面简要解释今年的结果。 1.介孔二氧化硅-氧化钒复合材料的制备前年合成了一种介孔氧化钒复合材料，但其比表面积约为30m^2/g。因此，今年我们研究了使用具有大比表面积的六方介孔二氧化硅，并用氧化钒涂覆其孔的内表面。作为进行使用氧钒阳离子的离子交换方法和使用氯化钒的脱氯化氢方法的结果，发现分别涂覆了最大约7mol％和15mol％的氧化钒。此外，从它们的比表面积来看，发现氧化钒以高达 10 mol% 的浓度涂覆在介孔二氧化硅的孔内。此外，当我们测量这些样品的氧氮吸附量时，我们发现使用氯化钒的样品具有最高的氧吸附选择性，并且O_2/N_2吸附量比极大，约为4。 2.蓖麻酸锆二氧化硅柱多孔材料的制备和结构分析使用层状氧化物磷酸锆，用烷基胺扩大层间空间，然后使用几种硅烷在层间进行柱化。由此获得的多孔材料的最大比表面积约为220 m^2/g。另外，通过^<13>C、^<29>Si和^<31>P MAS NMR、XRD和TEM分析其结构，发现层间胺在400℃下燃烧，有机物发现硅烷分子中的官能团在400℃下燃烧，在700℃下分解。换句话说，发现在700℃以下的温度下的热处理足以赋予多孔体对有机官能团的吸附性能。此外，在高于 700°C 的温度下，柱状物完全变成硅质，这表明可以通过使用聚硅酸作为起始材料来控制孔径。