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 26(2): 59-64 (2009)
doi:10.20731/zeoraito.26.2.59

解説解説

氷晶テンプレート法による規則配列マクロ孔を有するゼオライト粒子成型体の創製と特性解析Synthesis of a zeolite column having straight and aligned macropores using the ice templating method

北海道大学大学院工学研究科有機プロセス工学専攻Division of Chemical Process Engineering, Graduate School of Engineering, Hokkaido University ◇ 〒060-8628 北海道札幌市北区北13条西8丁目

受理日:2009年3月25日Accepted: March 25, 2009
発行日:2009年6月10日Published: June 10, 2009
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シリカ等の比較的柔らかな湿潤ゲルを方向性を持たせて凍結した後,解凍,乾燥することで,µmサイズの直状流路を持つマイクロハニカム状のモノリス体を作製可能であることを以前に見出している。ゼオライト粒子を分散させて作製したシリカ湿潤ゲルにこの手法を適用したところ,同様な構造を有するモノリス体が作製可能であることが分かった。モノリス体内に発達している流路は,シリカがバインダーとなって固められたゼオライトの壁から成り,その厚みは粒子サイズと同オーダーである。つまり,このモノリス体は直状マクロ孔にゼオライト粒子のミクロ孔が直結している特異な細孔の階層構造を有する。また,流体を通過させた際の圧力降下が低いことも確認できた。よってこの手法を利用することで,内部の拡散距離が短く,流体を通過させた時の抵抗が低いモノリス体を得ることが可能である。

Previously, we found that a porous gel having a monolithic microhoneycomb structure with straight and aligned µm-sized channels can be synthesized by unidirectionally freezing a soft precursor hydrogel of the material. In this work, we applied this method to a silica hydrogel in which zeolite particles were uniformly dispersed, and found that this mixture could be casted into a monolith having a similar microhoneycomb structure. The monolith consists of walls formed by zeolite particles bound by silica, the thickness of which is similar to the size of the particles. Therefore, such monoliths can be regarded to have a unique hierarchical pore system in which micropores of the zeolite are directly connected to µm-sized macropores. We also verified that the pressure drop which occurs when fluids are passed through such monoliths is extremely small. Therefore this method allows the synthesis of a monolith in which short diffusion paths and low resistance to fluid flows are compatible, a feature which cannot be achieved in materials synthesized in the form of particles.

キーワード:ゼオライト粒子;成型体;氷晶テンプレート法;一方向凍結;ゾル-ゲル法

Key words: Zeolite particles; Monolith; Ice templating method; Unidirectional freezing; Sol-gel transition

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