ハイシリカゼオライトの合成において，有機アミンなどの構造指向剤（Structure-Directing Agent: SDA）が用いられている。ゼオライト結晶化の際，SDAがどのように作用し，最終的に結晶構造を形成するのか詳細は明らかでなく，報告されている例は少ない。固体NMR は，試料を“在るがままの姿”で測定することが可能であり，そのスペクトルは，試料の局所構造を敏感に反映しているので構造解析の研究に適し，材料の化学構造や分子の運動性に関する情報が得られる。そこで，本解説では，主に固体NMRを用いて，2種類の異なる有機SDA（ピリジン，ピペリジン）を含むハイシリカフェリエライトをモデルに，ホスト–ゲスト間相互作用を解析し，SDAのテンプレート作用と構造安定化の役割を明らかにした結果を紹介する。ピリジンはゼオライト中で主に細孔充填しているが，ピペリジンはカウンターカチオンとして骨格と結合し電気的中性を保つSDAの存在を示した。ピペリジンを用いて合成したH+型FERは，ピリジンを用いて合成したFERよりも耐熱水安定性が低い。これは，ピペリジン-FER合成時により多くの構造欠陥が生成したためと考えられた。
Structure-directing agent such as organic amines is used to synthesize the high-silica zeolite. To clarify the properties of the H+-zeolite, it is necessary to understand the structure of as-synthesized zeolites, that is, it is essential to understand the functions in a template and the stabilizing role of the SDA. Solid-state NMR is well suited for investigating the local structure of a particular zeolite with an SDA because these spectra are sensitive to the local structure of the sample.
In this study, we mainly conducted solid-state NMR analysis on high-silica FER with different SDAs, pyridine, and piperidine, and have quantitatively analyzed the SDA that interacts with aluminosilicate. Relaxation experiments show the results correlate with the bonding property in terms of the distance between the zeolite framework and the SDA.
While pyridine mainly acts as a pore filler in FER, piperidine, which is adjacent to the aluminosilicate framework and framework defects, acts as a counter cation to balance the charge. The H+-FER synthesized with piperidine shows low hydrothermal stability as compared to that synthesized with pyridine. This can be explained as being a result of the formation of framework defects during the synthesis of the FER with piperidine.
キーワード：ゼオライト；有機SDA；固体NMR；分子軌道計算；相互作用
Key words: zeolite; organic structure-directing agent; solid-state NMR; molecular orbital calculation; interaction
© 2013 ゼオライト学会© 2013 Japan Association of Zeolite
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