JPH07206541A - 無機多孔質体の製造方法 - Google Patents
無機多孔質体の製造方法Info
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- JPH07206541A JPH07206541A JP6005265A JP526594A JPH07206541A JP H07206541 A JPH07206541 A JP H07206541A JP 6005265 A JP6005265 A JP 6005265A JP 526594 A JP526594 A JP 526594A JP H07206541 A JPH07206541 A JP H07206541A
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- porous body
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- inorganic porous
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温においても高い非表面積を有する多孔体
を提供する。 【構成】 金属アルコキシドを、エーテル性の酸素を有
するアルコールと混合し、金属アルコキシドを部分加水
分解する工程、次いでこの部分加水分解されたアルコキ
シドを非酸化性雰囲気下において熱処理を行う工程から
なることを特徴とする、無機多孔質体の製造方法。
を提供する。 【構成】 金属アルコキシドを、エーテル性の酸素を有
するアルコールと混合し、金属アルコキシドを部分加水
分解する工程、次いでこの部分加水分解されたアルコキ
シドを非酸化性雰囲気下において熱処理を行う工程から
なることを特徴とする、無機多孔質体の製造方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無機多孔質体の製造方
法に関し、更に詳細に述べるならば、本発明は、高温触
媒担体に適する高温下においても高い比表面積を有する
無機多孔質体の製造方法に関する。
法に関し、更に詳細に述べるならば、本発明は、高温触
媒担体に適する高温下においても高い比表面積を有する
無機多孔質体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】触媒作用は、触媒表面原子と反応分子と
の反応で始まる。そこで触媒物質の比表面積を大きくす
ることにより触媒物質単位重量あたりの活性が増大す
る。従って、この表面積を拡げるため、担体が用いられ
ている。現在実用化されている固体触媒の多くは、担体
に活性成分を分散担持させた担持触媒である。この担体
としては、現在、1000℃以上の高温において耐性を有す
るセラミックスが使用されている。
の反応で始まる。そこで触媒物質の比表面積を大きくす
ることにより触媒物質単位重量あたりの活性が増大す
る。従って、この表面積を拡げるため、担体が用いられ
ている。現在実用化されている固体触媒の多くは、担体
に活性成分を分散担持させた担持触媒である。この担体
としては、現在、1000℃以上の高温において耐性を有す
るセラミックスが使用されている。
【0003】このセラミックスは、種々の金属酸化物の
粉末を混合し、成形、そして焼成することにより製造さ
れている。しかしながら、この方法では、出発材料粉末
自体の比表面積が低いため、高温焼成によりさらに比表
面積が低下してしまう。
粉末を混合し、成形、そして焼成することにより製造さ
れている。しかしながら、この方法では、出発材料粉末
自体の比表面積が低いため、高温焼成によりさらに比表
面積が低下してしまう。
【0004】より比表面積の高いセラミックスを製造す
るために、金属の酸化物を加水分解・重合させ、ゾルを
形成し、さらに反応を進ませてゲル化し、形成された多
孔質のゲルを焼成する、いわゆるゾル・ゲル法が用いら
れた。しかしながら、ゾル・ゲル法によって製造された
アルミナは、1000℃以上の高温においてγ-Al2O3からα
-Al2O3へ構造転移し、それに伴い粒成長が起こり、比表
面積が低下し、微細孔が消失してしまう。このα化を防
止するため、例えば希土類元素を添加すること等が試み
られたが、満足な結果は得られなかった。
るために、金属の酸化物を加水分解・重合させ、ゾルを
形成し、さらに反応を進ませてゲル化し、形成された多
孔質のゲルを焼成する、いわゆるゾル・ゲル法が用いら
れた。しかしながら、ゾル・ゲル法によって製造された
アルミナは、1000℃以上の高温においてγ-Al2O3からα
-Al2O3へ構造転移し、それに伴い粒成長が起こり、比表
面積が低下し、微細孔が消失してしまう。このα化を防
止するため、例えば希土類元素を添加すること等が試み
られたが、満足な結果は得られなかった。
【0005】特開平4−6180号公報において、アルミニ
ウムアルコキシド、改質剤及びシリコンアルコキシドを
混合しアルミナ前駆体を形成し、これを加水分解し、有
機溶媒中で乾燥し、次いで加熱処理する工程からなるア
ルミナ系多孔質セラミックスの製造方法が開示された。
また、特開平5−51277 号公報において、アルコキシシ
ランを加水分解し、これを有機溶媒の存在下で有機処理
し、次いで乾燥する工程からなる無機多孔体の製造方法
が開示された。しかしながら、これらの方法により得ら
れた担体も、高温においては必ずしも満足な結果は得ら
れなかった。
ウムアルコキシド、改質剤及びシリコンアルコキシドを
混合しアルミナ前駆体を形成し、これを加水分解し、有
機溶媒中で乾燥し、次いで加熱処理する工程からなるア
ルミナ系多孔質セラミックスの製造方法が開示された。
また、特開平5−51277 号公報において、アルコキシシ
ランを加水分解し、これを有機溶媒の存在下で有機処理
し、次いで乾燥する工程からなる無機多孔体の製造方法
が開示された。しかしながら、これらの方法により得ら
れた担体も、高温においては必ずしも満足な結果は得ら
れなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の無機
多孔質体の有する上記欠点を解消し、高温においても高
い比表面積を有する担体の製造に有用な無機多孔質体の
製造方法を提供しようとするものである。
多孔質体の有する上記欠点を解消し、高温においても高
い比表面積を有する担体の製造に有用な無機多孔質体の
製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、ゾル・ゲル法に
おいて用いられる溶媒として特定のアルコールを用いる
ことにより、高温においても高い比表面積を有する無機
多孔質体が得られることを見出し、本発明を完成した。
達成するために鋭意研究を重ねた結果、ゾル・ゲル法に
おいて用いられる溶媒として特定のアルコールを用いる
ことにより、高温においても高い比表面積を有する無機
多孔質体が得られることを見出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち、本発明の無機多孔質体の製造方
法は、金属アルコキシドを、エーテル性の酸素を有する
アルコールと混合し、金属アルコキシドを部分加水分解
する工程、次いでこの部分加水分解されたアルコキシド
を非酸化性雰囲気下において熱処理を行う工程からなる
ことを特徴とするものである。
法は、金属アルコキシドを、エーテル性の酸素を有する
アルコールと混合し、金属アルコキシドを部分加水分解
する工程、次いでこの部分加水分解されたアルコキシド
を非酸化性雰囲気下において熱処理を行う工程からなる
ことを特徴とするものである。
【0009】本発明において用いられる金属アルコキシ
ドは、一般式M(OR)x で表されるものであり、ここ
でMは金属を表し、Rはアルキル基を表し、そしてxは
金属Mによってきまる整数である。金属としては特に制
限はなく、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、アルミニウム、チタン、ストロンチウ
ム、イットリウム、ジルコニウム、珪素、鉄等を使用す
ることができる。アルキル基としては、メチル、エチ
ル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、i
so−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、等
を用いることができる。従って、金属アルコキシドとし
ては、例えば、Ti(OCH3)4 、Ti(OOC2 H5)
4 、Ti(OC3 H7)4 、Ti(OC4 H9)4 、Fe
(OCH3)3 、Fe(OOC2 H5)3 、Fe(OC3 H
7)3 、Fe(OC4 H9)3 、Al(OCH3)3 、Al
(OOC2 H5)3 、Al(OC3 H7)3 、Al(OC4
H9)3 等が例示される。
ドは、一般式M(OR)x で表されるものであり、ここ
でMは金属を表し、Rはアルキル基を表し、そしてxは
金属Mによってきまる整数である。金属としては特に制
限はなく、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、アルミニウム、チタン、ストロンチウ
ム、イットリウム、ジルコニウム、珪素、鉄等を使用す
ることができる。アルキル基としては、メチル、エチ
ル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、i
so−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、等
を用いることができる。従って、金属アルコキシドとし
ては、例えば、Ti(OCH3)4 、Ti(OOC2 H5)
4 、Ti(OC3 H7)4 、Ti(OC4 H9)4 、Fe
(OCH3)3 、Fe(OOC2 H5)3 、Fe(OC3 H
7)3 、Fe(OC4 H9)3 、Al(OCH3)3 、Al
(OOC2 H5)3 、Al(OC3 H7)3 、Al(OC4
H9)3 等が例示される。
【0010】本発明において、まず、上記金属アルコキ
シドをエーテル性の酸素を有するアルコールと混合す
る。エーテル性の酸素を有するアルコールとは、下式 R1 OR2 OH で表されるアルコールであり、ここでR1 及びR2 はア
ルキルであり、好ましくは炭素数3以下のアルキルであ
る。好ましいエーテル性の酸素を有するアルコールとし
ては、2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエ
トキシ)エタノール、トリエチレングリコールモノメチ
ルエーテルが挙げられる。
シドをエーテル性の酸素を有するアルコールと混合す
る。エーテル性の酸素を有するアルコールとは、下式 R1 OR2 OH で表されるアルコールであり、ここでR1 及びR2 はア
ルキルであり、好ましくは炭素数3以下のアルキルであ
る。好ましいエーテル性の酸素を有するアルコールとし
ては、2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエ
トキシ)エタノール、トリエチレングリコールモノメチ
ルエーテルが挙げられる。
【0011】金属アルコキシドと混合するエーテル性の
酸素を有するアルコールの量は、金属アルコキシドに対
し十分量であればよい。その量は金属アルコキシドの金
属によって異なり、金属が3価である場合、6モル以
上、金属が4価である場合、8モル以上のアルコールを
用いることが好ましい。アルコールを十分量加えること
により、このアルコールはアルコキシド中心金属に十分
配位する。その結果、金属アルコキシドは完全にアルコ
ール中に溶解する。
酸素を有するアルコールの量は、金属アルコキシドに対
し十分量であればよい。その量は金属アルコキシドの金
属によって異なり、金属が3価である場合、6モル以
上、金属が4価である場合、8モル以上のアルコールを
用いることが好ましい。アルコールを十分量加えること
により、このアルコールはアルコキシド中心金属に十分
配位する。その結果、金属アルコキシドは完全にアルコ
ール中に溶解する。
【0012】こうして得られた混合溶液に水、好ましく
はイオン交換水を加え部分加水分解を行う。部分加水分
解法は特に制限はなく、常法によって行ってよい。例え
ば、上記の混合溶液に水を直接加えることにより、又は
加圧容器から吹き出す水蒸気に上記混合溶液を接触させ
ることにより部分加水分解を行う。ゾル・ゲル法におけ
る金属アルコキシドの加水分解は下式 M(OR)x + nH2 O → M(OH)n (OR)x-n + nROH で示されるように進行する。本発明の方法において、x
>nであることが必要であり、すなわち、金属Mと結合
しているOR基のすべてが加水分解されないことが必要
である。例えば、金属Mが4価である場合、加える水の
量は2モル以下であることが必要であり、1モル以下で
あることが最も好ましい。このように完全に加水分解せ
ず、部分加水分解とすることにより、有機物が残ること
になる。
はイオン交換水を加え部分加水分解を行う。部分加水分
解法は特に制限はなく、常法によって行ってよい。例え
ば、上記の混合溶液に水を直接加えることにより、又は
加圧容器から吹き出す水蒸気に上記混合溶液を接触させ
ることにより部分加水分解を行う。ゾル・ゲル法におけ
る金属アルコキシドの加水分解は下式 M(OR)x + nH2 O → M(OH)n (OR)x-n + nROH で示されるように進行する。本発明の方法において、x
>nであることが必要であり、すなわち、金属Mと結合
しているOR基のすべてが加水分解されないことが必要
である。例えば、金属Mが4価である場合、加える水の
量は2モル以下であることが必要であり、1モル以下で
あることが最も好ましい。このように完全に加水分解せ
ず、部分加水分解とすることにより、有機物が残ること
になる。
【0013】この加水分解によりゾルが得られ、このゾ
ルを必要により遠心分離もしくは濾過により分離し、ま
た必要により乾燥(例えば 120〜130 ℃において4〜5
時間)を行い、粉末が得られる。この粉末を非酸化雰囲
気、すなわち不活性雰囲気(例えばアルゴン)もしくは
真空中又は還元雰囲気において約 400℃以上、好ましく
は700 〜1200℃において焼成し、熱処理を施すことによ
り、本発明の無機多孔体が得られる。この熱処理によ
り、アルコキシド金属に配位した有機物は分解し、炭素
化する。酸化雰囲気において焼成すると、有機基が燃焼
してしまい、炭素化が得られない。
ルを必要により遠心分離もしくは濾過により分離し、ま
た必要により乾燥(例えば 120〜130 ℃において4〜5
時間)を行い、粉末が得られる。この粉末を非酸化雰囲
気、すなわち不活性雰囲気(例えばアルゴン)もしくは
真空中又は還元雰囲気において約 400℃以上、好ましく
は700 〜1200℃において焼成し、熱処理を施すことによ
り、本発明の無機多孔体が得られる。この熱処理によ
り、アルコキシド金属に配位した有機物は分解し、炭素
化する。酸化雰囲気において焼成すると、有機基が燃焼
してしまい、炭素化が得られない。
【0014】
【作用】本発明の方法により製造した無機多孔体は、ゾ
ル・ゲル法ゆえのミクロな空孔を有している。さらに、
金属アルコキシドの加水分解を部分加水分解に止めるこ
とにより有機物が残存し、また金属アルコキシドを溶解
する溶媒としてエーテル性の酸素を有するアルコールを
用いることにより、このエーテル性の酸素を有するアル
コールが有する非共有電子対に由来する配位能のため、
このアルコールが中心金属に配位し、結果としてゲル中
に金属原子と化学結合を有する有機物が残存する。この
ゲルを非酸化雰囲気下において焼成することにより、こ
の有機物が炭素化し、炭素もしくは炭化物として得られ
る無機多孔体に均一に分散し残存する。従来のゾル・ゲ
ル法により製造した多孔体は高温になるほどその非表面
積が低下したが、本発明により製造した多孔体は、上記
の残存している炭素のため、ミクロな空孔が保持され、
熱処理時に生ずる第2相の粒子表面への析出等により、
さらに非表面積が向上する。
ル・ゲル法ゆえのミクロな空孔を有している。さらに、
金属アルコキシドの加水分解を部分加水分解に止めるこ
とにより有機物が残存し、また金属アルコキシドを溶解
する溶媒としてエーテル性の酸素を有するアルコールを
用いることにより、このエーテル性の酸素を有するアル
コールが有する非共有電子対に由来する配位能のため、
このアルコールが中心金属に配位し、結果としてゲル中
に金属原子と化学結合を有する有機物が残存する。この
ゲルを非酸化雰囲気下において焼成することにより、こ
の有機物が炭素化し、炭素もしくは炭化物として得られ
る無機多孔体に均一に分散し残存する。従来のゾル・ゲ
ル法により製造した多孔体は高温になるほどその非表面
積が低下したが、本発明により製造した多孔体は、上記
の残存している炭素のため、ミクロな空孔が保持され、
熱処理時に生ずる第2相の粒子表面への析出等により、
さらに非表面積が向上する。
【0015】
【実施例】本発明を下記実施例によりさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【0016】実施例1 テトライソプロポキシド1mol に対し、2−メトキシエ
タノール10mol を溶媒及び配位子として加え、常温・常
圧下において十分に攪拌した。得られた溶液を85℃にお
いて1.5 時間、乾燥雰囲気下で還流し、アルコール交換
反応を行った。この溶液を室温まで冷却後、攪拌しなが
ら1mol の水(1mol の2−メトキシエタノールで希釈
したもの)を徐々に滴下し、部分加水分解を行った。滴
下終了後、4時間攪拌し、縮重合により線状分子生成を
促進し、ゾルの熟成を行った。このゾルを溶媒の沸点直
下(120 〜130 ℃)において油浴濃縮・乾燥を行った。
こうして得られた白黄色粉末80g をAr中で、昇温速度
30K/min 、700 〜900 ℃で1時間の保持を行った。得ら
れた多孔体についてN2 吸着法によりその比表面積を測
定した。この結果を図1に示す。700 ℃での熱処理によ
り得られた多孔体の比表面積に比較し、800 ℃での熱処
理により得られた多孔体の比表面積はその約3倍の増加
を示し、900 ℃での熱処理により得られた多孔体の比表
面積はその約5倍の増加を示した。
タノール10mol を溶媒及び配位子として加え、常温・常
圧下において十分に攪拌した。得られた溶液を85℃にお
いて1.5 時間、乾燥雰囲気下で還流し、アルコール交換
反応を行った。この溶液を室温まで冷却後、攪拌しなが
ら1mol の水(1mol の2−メトキシエタノールで希釈
したもの)を徐々に滴下し、部分加水分解を行った。滴
下終了後、4時間攪拌し、縮重合により線状分子生成を
促進し、ゾルの熟成を行った。このゾルを溶媒の沸点直
下(120 〜130 ℃)において油浴濃縮・乾燥を行った。
こうして得られた白黄色粉末80g をAr中で、昇温速度
30K/min 、700 〜900 ℃で1時間の保持を行った。得ら
れた多孔体についてN2 吸着法によりその比表面積を測
定した。この結果を図1に示す。700 ℃での熱処理によ
り得られた多孔体の比表面積に比較し、800 ℃での熱処
理により得られた多孔体の比表面積はその約3倍の増加
を示し、900 ℃での熱処理により得られた多孔体の比表
面積はその約5倍の増加を示した。
【0017】比較例1 テトライソプロポキシチタン1mol に対し、イソプロパ
ノール10mol を加え、常温・常圧下において十分に攪拌
した。次いで4mol の水を徐々に滴下し、加水分解、縮
重合を行った。得られた粉末を80℃において加熱乾燥
し、回収した。これを実施例1と同様にして熱処理を行
い、比表面積を測定した。この結果を図2に示す。この
方法により得られた多孔体は、900 ℃処理品において、
700 ℃処理品に比較し、その比表面積が20〜25%低下
し、また非熱処理品に対し90%の非表面積の低下が確認
された。
ノール10mol を加え、常温・常圧下において十分に攪拌
した。次いで4mol の水を徐々に滴下し、加水分解、縮
重合を行った。得られた粉末を80℃において加熱乾燥
し、回収した。これを実施例1と同様にして熱処理を行
い、比表面積を測定した。この結果を図2に示す。この
方法により得られた多孔体は、900 ℃処理品において、
700 ℃処理品に比較し、その比表面積が20〜25%低下
し、また非熱処理品に対し90%の非表面積の低下が確認
された。
【0018】
【発明の効果】本発明の方法において、ゾル・ゲル法に
おける溶媒としてエーテル性の酸素を有するアルコール
を用いることにより、このエーテル性の酸素が有する非
共有電子対に由来する金属アルコキシドの中心金属への
配位能が高いため、部分加水分解及び穏やかな乾燥条件
により配位子としてゲル中に残留する。この残留した有
機物は高温下においても炭素もしくは炭化物として残留
し、これらの作用により、マイクロポアの高温下迄の保
持及び熱処理時のガスとの反応により生ずる相の粒子表
面への析出等の挙動が起こり、このため非表面積が高く
なる。
おける溶媒としてエーテル性の酸素を有するアルコール
を用いることにより、このエーテル性の酸素が有する非
共有電子対に由来する金属アルコキシドの中心金属への
配位能が高いため、部分加水分解及び穏やかな乾燥条件
により配位子としてゲル中に残留する。この残留した有
機物は高温下においても炭素もしくは炭化物として残留
し、これらの作用により、マイクロポアの高温下迄の保
持及び熱処理時のガスとの反応により生ずる相の粒子表
面への析出等の挙動が起こり、このため非表面積が高く
なる。
【図1】実施例1における得られた多孔体の非表面積と
熱処理温度の関係を示すグラフである。
熱処理温度の関係を示すグラフである。
【図2】比較例における得られた多孔体の非表面積と熱
処理温度の関係を示すグラフである。
処理温度の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 金属アルコキシドを、エーテル性の酸素
を有するアルコールと混合し、金属アルコキシドを部分
加水分解する工程、次いでこの部分加水分解されたアル
コキシドを非酸化性雰囲気下において熱処理を行う工程
からなることを特徴とする、無機多孔質体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00526594A JP3186398B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 無機多孔質体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00526594A JP3186398B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 無機多孔質体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206541A true JPH07206541A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3186398B2 JP3186398B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=11606404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00526594A Expired - Fee Related JP3186398B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 無機多孔質体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186398B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001262007A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | チタニア塗布液及びその製造方法、並びにチタニア膜及びその形成方法 |
| JP2001262008A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | チタニア塗布液及びその製造方法、並びにチタニア膜及びその形成方法 |
| KR20200065146A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-09 | 롯데케미칼 주식회사 | 폴리올레핀 중합 촉매용 담체 조성물, 담체 제조방법 및 이를 포함하는 촉매 조성물 |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP00526594A patent/JP3186398B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001262007A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | チタニア塗布液及びその製造方法、並びにチタニア膜及びその形成方法 |
| JP2001262008A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | チタニア塗布液及びその製造方法、並びにチタニア膜及びその形成方法 |
| KR20200065146A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-09 | 롯데케미칼 주식회사 | 폴리올레핀 중합 촉매용 담체 조성물, 담체 제조방법 및 이를 포함하는 촉매 조성물 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3186398B2 (ja) | 2001-07-11 |
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