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 22(1): 10-17 (2005)
doi:10.20731/zeoraito.22.1.10

解説解説

層状珪酸塩を前駆体に用いた新規ゼオライトCDS-1の合成と構造Synthesis and crystal structure of novel zeolite CDS-1 using a layered silicate as a topotactic precursor

1産業技術総合研究所メンブレン化学研究ラボNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology ◇ 〒983-8551 宮城県仙台市宮城野区苦竹4-2-1

2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

発行日:2005年3月10日Published: March 10, 2005
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最近我々は,新しい層状珪酸塩PLS-1を相転移的に構造変化をさせることで,その骨格構造と幾何学的相似な新規高シリカゼオライトCDS-1(CDO型)の合成に成功した。PLS-1はSiO2-KOH–TMAOH-1,4–dioxane-H20を原料とし水熱合成で得られる。このPLS-1の結晶構造について,粉末X線回折法を主力とする未知構造解析を試み,骨格構造がケイ素5員環から構成されferrieriteと部分的に同一なトポロジーであることを明らかにした。また隣接する骨格レイヤー間には細孔的な隙間が形成され,そこにTMAOHが内包されていたことから,脱水重縮合により架橋させることで新しい細孔が形成可能であると予想した。これを分子動力学シミュレーションにより,脱水縮合後の安定構造のモデル化を行ったところ,新たに層間に8員環からなる2次元細孔が形成される新規トポロジーのゼオライトになることが予測された。実際,PLS-1を真空下で加熱させるのみのシンプルな方法で,容易に高シリカゼオライトCDS-1を得ることに成功した。本稿ではこのゼオライトCDS-1の設計・合成・解析について述べる。

Recently, we successfully synthesized novel high-silica zeolite CDS-1 by topotactic conversion from a new three-dimensional layered silicate PLS-1. PLS-1 is obtained by hydrothermal synthesis with SiO2-KOH-tetramethylammonium hydroxide-1,4-dioxane-H2O system. Crystal structure of PLS-1 was determined by ab-initio technique using conventional X-ray powder diffraction data. Crystal system, lattice parameters and chemical composition of PLS-1 are monoclinic phase with space group of P21/m and of a=10.5710(5) Å, b=14.0064(3) Å, c=7.4220(2) Å, β=98.014(4)゜ and Si18O34(OH)4K1.3·1.7{(CH3)4NOH}, respectively. Framework of PLS-1 composed of all 5-MR is consistent with a part of ferrierite framework. We estimated that new zeolite CDS-1 could be formed by a topotactic dehydration-condensation between the layers of a new silicate with a layer structure consisting of face sharing of pentagonal cylinders, and so available microporous concisting of face sharing of pentagonal cylinders, and so available microporous stractures structures were simulated and designed by a molecular dynamics calculation. Experimentally, CDS-1 could be obtained by complete block dehydration-condensation of PLS-1 powder under evacuated conditions. Crystal structure of CDS-1 was determined by the Rietveld refinement based on simulated models. Space group and lattice constants were Pnma and a=18.355(3) Å, b=13.779(2) Å and c=7.3674(6) Å, respectively. CDS-1 has a novel topology with two 8-MR straight channels between pentagonal-cylinder layered blocks. Here, the novel high-silica zeolite CDS-1 (type CDO) is reviewed.

Key words: zeolite; layered silicate; powder diffraction; ab-initio analysis; MD simulation and topotactic dehydration-condensation

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