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 40(3): 103-108 (2023)
doi:10.20731/zeoraito.40.3.103

解説解説

メソポーラスゼオライト合成研究における細孔構造制御の展望Synthesis of Mesoporous Zeolites and the Future Prospects for Controlling the Porous Structure

1早稲田大学理工学術院先進理工学部応用化学科Department of Applied Chemistry, Faculty of Science and Engineering, Waseda University ◇ 〒169–8555 東京都新宿区大久保3–4–1

2早稲田大学各務記念材料技術研究所Kagami Memorial Research Institute for Materials Science and Technology, Waseda University

受理日:2023年4月1日Accepted: April 1, 2023
発行日:2023年7月15日Published: July 15, 2023
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本稿ではメソポーラスゼオライトの細孔構造を精密に制御する合成法に焦点をあてて従来法と近年の発展について紹介し,その課題を明らかにしたうえで最近我々が取り組んでいるナノ多孔質金属酸化物を鋳型とする合成法についても紹介する。ゼオライト中にメソ細孔構造を精密に作り込むことは触媒・吸着性能を向上させるうえで重要であり,ごく最近では金属酸化物との複合触媒においてもナノ構造制御の重要性が示されている。多孔質炭素を鋳型に用いることで細孔径と構造規則性を制御できることが報告されているが,疎水性の炭素鋳型中でゼオライトを水熱合成することが難しい点が問題であった。そこで,筆者らは比較的親水的な金属酸化物を鋳型に用いるという着想により解決を試みた。その結果,逆オパール構造の多孔質酸化コバルトを鋳型として用いることにより,水熱合成法により鋳型の内部でゼオライト(silicalite-1)を成長させた後,鋳型を除去することで規則的なメソ細孔構造を得ることに成功した。多孔質炭素を鋳型とした場合と比較して,鋳型外部でのゼオライト形成がより抑制されたことが確認された。

In this paper, we focus on the conventional synthesis methods of mesoporous zeolites with precisely controlled nanopore structures, and the recent development and challenges are introduced. Then, our new synthetic method using a nanoporous metal oxide as a template is presented. The precise control of mesopore structures of zeolites is crucial to improve the catalytic performances. The importance of nanostructures has also been demonstrated very recently in zeolite–metal oxide mixed catalysts. Previous studies have shown that nanoporous carbon templates are useful for the control of pore size and structural regularity of mesoporous zeolites. However, hydrothermal synthesis of zeolites using hydrophobic carbon templates is often plagued by the zeolite formation outside the template. We attempted to solve this problem by using a relatively hydrophilic metal oxide as a template. When nanoporous cobalt oxide was used as a template, silicalite-1 was preferentially grown inside the template by the hydrothermal synthesis, giving ordered mesoporous zeolite by the template removal. In contrast, when carbon was used as a template, external precipitation and the formation of small nanoparticles occurred under the same conditions.

キーワード:メソポーラスゼオライト;シリカナノ粒子;金属酸化物;鋳型法;水熱合成法

Key words: mesoporous zeolite; silica nanospheres; metal oxides; templating method; hydrothermal synthesis

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