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 43(2): 41-50 (2026)
doi:10.20731/zeoraito.43.2.41

解説解説

小細孔ゼオライトの構造欠陥,Al分布制御ならびに結晶化過程との紐づけControl of Aluminum Distribution and Structural Defect of Small-Pore Zeolite and Their Correlation into Crystallization Pathway

鳥取大学工学部化学バイオ系学科Center for Research on Green Sustainable Chemistry, Tottori University ◇ 〒680–8550 鳥取市湖山町南4丁目101

受理日:2026年2月12日Accepted: February 12, 2026
発行日:2026年4月25日Published: April 25, 2026
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無機多孔質材料であるゼオライトは触媒や吸着材として広く用いられ,近年は炭素循環に関連した応用への関心が高まっている。ゼオライトの機能を合理的に制御するためには,その合成過程への深い理解が重要である。しかし,未だゼオライトの結晶化メカニズムの全容は明らかでなく,その触媒・吸着機能の設計は道半ばである。本研究では,独自に開発した多段階ゲル調製法(SGP)を含め様々な手法によって出発シリカ・アルミナ源を調製し,AEIおよびCHAゼオライト合成に適用した。SGP法により得られたゼオライトは,低減された構造欠陥量や特異なAl分布を示し,NH3-SCRにおける高い耐水熱安定性を示した。NMRおよびエレクトロスプレーイオン化質量分析を組み合わせた多角的な手法によって,得られたゼオライトの結晶化過程を追跡したところ,結晶化前の誘導期に形成されるアルミノシリケートオリゴマーの特異な構造分布や種結晶などの前駆体の分解挙動が,高い触媒耐久性の要因である特異なAl分布の生成や欠陥量の低減に関与していると結論付けられた。

Zeolites have been widely used as catalysts and adsorbents, and in recent years, increasing attention has been paid to their applications related to carbon neutrality. For the rational control of zeolite functions, a deep understanding of their synthesis processes is essential. However, the crystallization mechanisms of zeolites remain only partially understood, and the design of their catalytic and adsorption properties remains challenging. In this study, various types of silica alumina sources were prepared using different approaches, including an originally developed stepwise gel preparation (SGP) method. Furthermore, the obtained starting materials were used to synthesize AEI and CHA zeolites. Zeolites synthesized by the SGP method exhibited reduced structural defects and specific aluminum distributions, resulting in high hydrothermal stability in NH3-SCR. By employing a comprehensive analytical approach combining solid- and liquid-state NMR spectroscopy and electrospray ionization mass spectrometry, the crystallization processes of the obtained zeolites were systematically investigated. The results revealed that the unique structural distribution of aluminosilicate oligomers formed during the induction period, as well as the decomposition behavior of precursor species such as seed crystals, plays a crucial role in the formation of favorable Al distributions and the suppression of structural defect formation.

キーワード:小細孔ゼオライト;結晶化メカニズム;アンモニアによる窒素酸化物の選択的触媒還元;アルミニウム分布;構造欠陥

Key words: small-pore zeolite; crystallization mechanism; NH3-SCR; aluminum distribution; structural defect

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