ゼオライトの自在設計・合成 ―ゼオライト転換

keywords.jpg無機多孔質材料,ゼオライト,触媒 

佐野 庸治 

TSUNEJI SANO

division.jpg工学研究院 物質化学工学部門 グリーンケミストリー講座

position.jpg教授

研究概要

研究の背景

分子レベルの細孔を有するゼオライトは、その“分子ふるい作用”、“イオン交換能”等により工業用触媒、吸着・分離剤等として工業的に幅広く用いられている。最近では、分離膜素材としても利用されている。しかし、未だに詳細な結晶化メカニズムが解明されていないため、現在も新規構造を有するゼオライトの合成は場当たり的な試行錯誤によって行われており、ゼオライトを自在に設計し合成できるレベルには達していない。

研究内容

ゼオライトの結晶化過程では、有機構造規定剤とアルミノシリケート種の複合体から局所的秩序構造を有する構造ユニット(ナノパーツ)が形成され、それらが有機的に結合して行くことにより核形成・結晶成長が進行していると考えられている。従って、このナノパーツの一つをレゴ遊びの部品と見なし、その自在な組み合わせが可能となれば、これまで困難であったゼオライトの自在設計・合成が期待される。

成果

既存のゼオライトの分解により生成するナノパーツを他のゼオライトへ再構築するゼオライト転換法に着目し研究を進め,FAUおよび*BEA型ゼオライトから様々なゼオライトの合成に成功した。 また、この手法をゼオライト膜合成へも応用し、耐酸性のCHA型ゼオライト膜の調製に成功するとともに、酢酸水溶液の脱水膜として利用できることを示した。

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

ゼオライト転換法で得られたCHA型ゼオライト膜は、多結晶膜であるが耐酸性を有しており、酢酸以外の様々な有機溶媒(酸性)の脱水に利用できると期待される。

本研究の特徴・優位性

ナノパーツを化学的操作により組み立てていく手法が確立されれば、レゴ遊びのように新規構造を有するゼオライトを自由自在に設計することも近い将来可能になる。

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・ゼオライト合成の新展開―ゼオライト転換,触媒,53, 392-397 (2011).
・ゼオライト膜およびその製造方法,特願2012-052163.
・High potential of interzeolite conversion method for zeolite synthesis, J. Jpn. Petrol. Inst., 56, 183-197 (2013).
・FAUを出発原料としてつくる高シリカCHA膜の合成と酢酸水溶液からの脱水性能、ゼオライト、31, 19-26 (2014).
・平成25年度触媒学会学会賞(学術部門)受賞「ゼオライトの合成法および触媒・分離材料への応用に関する研究」.

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