日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite News Letters 19(4): 133-141 (2002)
doi:10.20731/zeoraito.19.4.133

解説解説

ゼオライトの脱アルミニウムと骨格構造への金属元素の再挿入Dealumination of zeolite and reinsertion of metals into the framework

北陸先端科学技術大学院大学材料科学研究科School of Materials Science, Japan Advanced Institute of Science and Technology ◇ 〒923-1292 石川県能美郡辰口町旭台1-1

発行日:2002年12月10日Published: December 10, 2002
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ゼオライトの持つ固体酸性,吸着能,イオン交換能等の種々の機能は,骨格構造中の4配位アルミニウムに起因する。そのためゼオライトの物性制御や結晶構造の安定性等の観点から,骨格構造からの脱アルミニウム及びアルミニウムの代わりに3価あるいは4価の金属元素を導入したメタロケイ酸塩の合成に関する研究が活発に行われている。ここでは,工業触媒として用いられている骨格構造の異なるMOR,MFI,FER及びBEAゼオライトの脱アルミニウム挙動,及び脱アルミニウム処理後のゼオライトを利用したpH調整Post-Synthesis法による骨格構造への金属元素導入の可能性について筆者らの結果を概説した。脱アルミニウムの起こりやすさは,BEA>MOR>MFI>FERの順であり,骨格構造中のT原子の4員環に存在する割合と良く一致した。また,溶液のpHを調整することにより脱アルミニウムにより形成される格子欠陥(ヒドロキシネスト)に比較的容易にアルミニウム及びガリウム原子を導入できることが明らかとなった。

The physicochemical properties of zeolite such as thermal stability and catalytic, sorptive and ion-exchange abilities are known to strongly depend on the number of framework (tetrahedrally coordinated) aluminum in the zeolite structure. Dealumination from the zeolite framework and isomorphous substitution of various metals for the framework aluminum or silicon atoms have therefore been a matter of scientific and industrial interests. In this paper, the dealumination processes of MOR, MFI, FER and BEA zeolites were investigated by means of XRD, 27Al MAS NMR, FT-IR and N2 adsorption. It was found that the framework structure type is one of major factors that influence the dealumination behavior and that the extent of dealumination decreases in the same order as the number of T-sites in four-member ring: BEA > MOR > MFI > FER. From a study on the reinsertion of aluminums into the zeolite framework of dealuminated zeolite using a post-synthesis liquid modification, it was also found that aluminum species in the solution, which are eliminated from the frameworks of BEA and MOR zeolites by HCl treatment, are easily reinserted into the frameworks by controlling the pH value of the suspension below 7. The post-synthetic galliation of BEA zeolite was also conducted using this method with acidic gallium solutions

Key words: dealumination; post-synthesis; pH control; alumination; galliation

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