JP3926403B2 - 微小−中間細孔ゲルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、所望により触媒作用を有する１種以上の金属酸化物が分散しているシリカマトリックスからなる微小−中間細孔ゲルに関する。
より詳しくは、本発明は、所望により遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属酸化物が一様に分散しているシリカマトリックスからなる、単一モードの細孔分布を特徴とする微小−中間細孔ゲル、およびその製造方法に関する。
本発明はさらにこのゲルの、工業的に重要な工程における不均質触媒として、吸収材として、または触媒担体としての使用にも関する。
【０００２】
この分野で公知の様々な材料の中で、不均質触媒、液体または気体の分離、イオン交換の様な異なった分野に使用できる材料は、天然または合成の、多孔質で結晶性のアルミノケイ酸塩であるゼオライトである。
ゼオライトの特徴は、約３オングストローム〜７オングストロームの寸法を有する通路を備えた、調整された微小細孔が存在することである。特定のゼオライト性構造では、約１３オングストロームまでの、より大きな寸法を有する細孔もある。通路の平均寸法に応じて、ゼオライトは小、中、または大細孔を有するものに分類されるが、後者は平均細孔径が約７オングストロームである。
通路の平均直径が７オングストロームを超えるゼオライトの製造は、それによって現在知られている微小細孔系では不可能な、大型の有機分子が関与する反応にこれらの材料を使用する可能性が広がるので、不均質触媒の分野ではなお非常に重要である。これらの材料は、化学工業用中間体、ファインケミカルスの製造、およびとりわけ、精油所における重質原料の変換および流動接触分解法（ＦＣＣ）と呼ばれる工程などの工業的製法に使用できる。この種のゼオライトを合成する試みはこれまで成功していないが、最近では、M.E. Davis, C. Saldarriaga, C. Montes, J. GarcesおよびC. Crowder, Nature(1988), Vol. 331, 698 頁に記載されている平均細孔直径が約１２．１オングストロームの、VPI-5 と呼ばれるリン酸アルミニウムが、M. Eastermann, L.B. McCusker, Ch. Baerlocher, A.Merrouche およびH. Kessler, Nature(1981), Vol. 352, 320 頁に記載されている、細孔直径６オングストローム〜１３．２オングストロームを特徴とするリン酸ガリウムであるCloverite と共に製造されている。
しかし、上記の製品の酸触媒反応における実使用は、酸強度が弱く、熱安定性が低く、水熱処理に対する耐性が低いために限られている。
狭い中間細孔分布（細孔寸法が３７オングストローム〜１５０オングストロームの範囲内）を特徴とする、表面積の高い無定形シリカ−アルミナを合成する方法が、M.R. Manton およびJ.C. Davidtz, Journal of Catalysis(1979), Vol. 60, 156-166頁に記載されている。しかし、これらの材料は実用化されていない。
【０００３】
より最近では、ヨーロッパ特許第４６３，６７３号および米国特許第４，９９２，６０８号および第５，０４９，５３６号が、細孔径分布がかなり狭く（平均直径が約１０オングストローム以下であり、３０オングストロームを超える細孔直径が実質的に存在しない）、酸触媒反応における触媒特性が優れている無定形アルミノケイ酸塩の製造方法を記載している。これらの特性は恐らく、使用する製造方法によりアルミニウムが正四面体配位で一様に分布するために得られるのであろう。これによって、上記の無定形アルミノケイ酸塩はゼオライト型材料に分類することができる。
上記材料の合成方法は、事実、ある種のゼオライトに一般的に使用されている製法に類似しているが、水熱処理が実質的に無い点で異なっている。この製法では、シリカ供給源（好ましくはテトラエチルオルトケイ酸塩、ＴＥＳ）およびアルミニウム供給源（トリアルコキシド、好ましくはトリ−ｎ−プロポキシドまたはトリ−イソプロポキシド）をテトラ−アルキルアンモニウムの水酸化物（Ｒ4 Ｎ−ＯＨ、Ｒ＝エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル）の水溶液と混合する。続いてこの溶液を５０℃〜７０℃の温度に加熱することによりゲル化する。この様にして、試薬の加水分解により生じたアルコールを部分的に蒸発させる。次いで、得られたゲルを乾燥させ、か焼して最終製品を得る。
さらに最近では、伊国特許出願第ＭＩ９３Ａ００２６９６号が、反応混合物からアルコール自体を排除せずに、試薬の加水分解により生じたアルコールの沸点（またはやや高い温度で）でゲル化を行なう方法により得られる、微小−中間細孔径の分布が非常に狭いことを特徴とする無定形アルミノケイ酸塩を開示している。この方法は、還流冷却器を備えた反応器または閉じたオートクレーブ中で、常圧で操作することにより、簡単に実行することができる。特許請求されているアンモニウム塩基はやはりＲ4 Ｎ−ＯＨ型（Ｒ＝エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル）である。アルコールの存在の、上記の無定形アルミノケイ酸塩の多孔質特性に対する好ましい影響も、アルコール、好ましくはエタノールを反応混合物に、加えるアルコールおよびＳｉＯ2 のモル比が最大８／１までの量で加えることにより立証されている。アルコールの存在により、反応混合物がまさに最初から均質になることは重要である。これらの条件下で、加水分解およびゲル化の速度は不均質条件下におけるよりもはるかに高い。さらに、ゲル化は、試薬の加水分解により生じたアルコールの沸点より低い温度でも、室温においても、起こり得るが、時間は、不均質相で６０℃で行なう類似の方法で使用する時間よりも長い訳ではない。
【０００４】
特許出願ＷＯ ９１／１１３９０は、平均細孔直径が２０オングストローム〜１００オングストロームであり、材料中に六角形または立方体構造で規則的に組織化された、新種の中間細孔アルミノケイ酸塩（ＭＣＭ−４１と呼ばれる）の製法を開示している。
これらの物質は、少なくとも１種のシリカ供給源、１種のアルミナ供給源、式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ−ＯＨ（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 の少なくとも一つが長鎖のアリールまたはアルキル基を、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 の残りのそれぞれが水素および短鎖のアルキル基から選択される。）の有機化合物、および恐らく上記の式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ−ＯＨ（ただし、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 が水素およびＣ1 〜Ｃ5 アルキル基から、あるいは２個がアルキル基から選択される。）を有する第４級アンモニウム塩基を含む混合物から製造することができ、これらの物質が一緒になって環状化合物を形成すると考えられる。この混合物に２５℃〜２５０℃の温度における水熱処理を５分間〜１４日間行なう。得られた生成物をＸ線粉末回折スペクトル（ＸＲＤ）で検査することにより、２次元規則性を有する六角構造または立方体対称を有する構造であることが分かる。高分解能透過電子顕微鏡（ＨＲＥＭ）で行なった試験により、中間細孔アルミノケイ酸塩（MCM-41と呼ばれる）の場合、六角対称、つまり六角ハニカム構造により規則的に組織化された１次元的中間細孔の存在が分かる。これらの材料では、アルミニウムは正四面体配位にあり、その材料に酸性度を与えている。さらに、これらの物質は熱処理に対して非常に安定している。
【０００５】
ここで本発明者は、驚くべきことに、伊国特許出願第ＭＩ９３Ａ００２６９６に記載されている無定形アルミノケイ酸塩の製造方法に由来する方法であって、特許出願ＷＯ９１／１１３９０中間細孔アルミノケイ酸塩（MCM-41と呼ばれる）の製造方法よりはるかに簡単な方法により、細孔径分布が狭く、細孔の部分的規則性を有することを特徴とする微小−中間細孔金属ケイ酸塩を製造できることを発見した。事実、上記の伊国特許出願に記載されている方法で得られるアルミノケイ酸塩は完全に無定形であるのに対し、ERS-8 と呼ばれるこれらの新規な物質は、Ｘ線粉末回折パターンの低角度領域に広い反射が存在するのが特徴であり、中間細孔構造の短範囲の規則性を示している。短範囲構造規則性の存在により、この種の物質は、類似の規則性を有する物質（MCM-41）および完全に無秩序化された物質（無定形アルミノケイ酸塩）の中の中間体として識別される。
そこで、本発明は、所望により遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属酸化物が一様に分散しているシリカマトリックスからなる、細孔の単一モード分布を特徴とする微小−中間細孔ゲルに関する。
【０００６】
パルス高さ分析装置および1/6 °の発散および受光スリットおよびＣｕＫα放射（λ＝１．５４１７８オングストローム）を備えたPhilips 垂直回折計で記録した、本発明の微小−中間細孔金属−シリカゲル（ERS-8 と呼ばれる）のＸ線粉末回折スペクトル（ＸＲＤ）は、２θ＝５°以下の角度値で単一の広い回折線が存在すること（図１を参照）、あるいはいずれの場合にも広い散乱がある（図２を参照）のが特徴である。これは、中間細孔構造の短範囲規則性が存在し、構造的な相関関係が基本的に最初の隣接構造に限られていることにより、説明することができる。
本発明の微小−中間細孔ゲル金属シリカゲルは、Carlo Erba Sorptomatic 1900 装置を使用し、液体窒素温度（７７Ｋ）におけるＮ2 の吸着−脱着サイクルによるB.E.T.法で測定して、表面積が５００ m2 /g〜１２００ m2 /gであり、細孔容積が０．３cm3 /g〜１．３cm3 /g であるのが特徴である。
細孔直径は４０オングストローム未満である。IUPAC “Manual of Symbols and Terminology” (1972), Appendix 2, Part I Coll. Surface Chem. Pure Appl. Chem., Vol. 31, 578 頁により提案されている用語では、微小細孔とは直径が２０オングストローム未満の細孔であり、中間細孔とは直径が２０オングストローム〜５００オングストロームの細孔であるので、本発明の金属−シリカゲルは微小−中間細孔固体に分類することができる。
【０００７】
本発明の微小−中間細孔金属−シリカゲルの製造方法は、
（ａ）オルトケイ酸テトラ−アルキルのアルコール溶液を、式（Ｉ）
Ｒ´ 4 Ｎ−ＯＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ´ はＣ3 〜Ｃ7 アルキル基を表す。）
を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物、および所望により酸化物が触媒活性を有する、遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択される１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液で加水分解およびゲル化するが、その際、
上記溶液の成分の量は下記のモル比、すなわち
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝５〜３０、
Ｒ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝５〜１０、
Ｒ´ 4 Ｎ+ ／ＳｉＯ2 ＝０．０５〜０．５、
金属酸化物／ＳｉＯ2 ＝０〜０．０５
に相当するのに対し、Ｈ2 Ｏ／Ｒ´ 4 Ｎ+ の比率はＲ´ アルキル鎖中の炭素原子数により異なり、下記の表１および図１７のグラフにしたがい、
常圧で、オルトケイ酸テトラアルキルの溶液に使用したアルコールおよび上記の加水分解反応の副生成物として発生するアルコールの沸点に近い温度で、好ましくは２０℃〜８０℃の温度で、該アルコールを反応環境から排除せずに、または実質的に排除せずに、操作する工程、および
（ｂ）工程（ａ）で得られたゲルを乾燥およびか焼する工程
を含む。
【０００８】
本発明の目的に使用できるオルトケイ酸テトラアルキルは、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラプロピルおよびオルトケイ酸テトライソプロピルから選択されるが、これらの中でオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）が好ましい。上記オルトケイ酸テトラアルキルの溶解に使用するアルコールは、好ましくはエタノール（ＥｔＯＨ）である。
本発明の目的に使用できる、酸化物が触媒活性を有する、１種以上の金属の可溶性または加水分解性化合物は、これらの金属自体の水溶性または加水分解性の塩または酸から選択される。これらの中で、アルミニウムトリプロポキシドおよびトリイソプロポキシドおよびオルトチタン酸テトラエチルが好ましい。
本発明の目的に使用できる、式（Ｉ）を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物はテトラプロピル−、テトライソプロピル−、テトラブチル−、テトライソブチル−、テトラｔｅｒｔ−ブチル−、テトラペンチル−、テトラヘキシル−およびテトラヘプチルアンモニウム水酸化物、およびこれらの中で、水酸化テトラプロピル（ＴプロピルＡ−ＯＨ）、水酸化テトラブチル（ＴブチルＡ−ＯＨ）、水酸化テトラペンチル（ＴペンチルＡ−ＯＨ）および水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）が好ましい。
【０００９】
上記製法の工程（ａ）を行なう際、式（Ｉ）を有する水酸化テトラアルキルアンモニウムの水溶液、および所望により１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液を最初に製造し、該溶液に、金属化合物が存在する場合にはそれが完全に溶解した後、オルトケイ酸テトラアルキルのアルコール溶液を続いて加える。加えた後、ゲルが形成されるまで試薬混合物の粘度増加が観察されるが、その率は混合物自体の温度および組成により異なる。ゲル化過程は１分〜３時間の間に完了する。同じゲルを、２０℃〜８０℃の温度で１〜７２時間熟成させることができる。
上記製法の工程（ｂ）では、工程（ａ）で得たゲルを真空中、６０℃〜１５０℃の温度で乾燥させ、最後に空気中、４５０℃〜５５０℃の温度で６〜１２時間か焼する。
本発明の金属−シリカゲルは、不均質触媒として、吸収材として、または製油、石油化学、基礎化学および精密化学の分野における工業製法の触媒担体として効果的に使用することができる。
【００１０】
下記の実施例により本発明およびその実用的な実施態様を詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものではない。
実施例１
サーモスタット制御されている開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）２４．４ｇ、水２０．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、ビーカーをサーモスタットで４０℃に調整してある加熱浴中に入れる。この温度に到達したら、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝７３
約３５分間攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．１°（ｄ＝４２．１オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している（図１）。比表面積７５２ m2 /g、比細孔容積０．３９６cm3 /g、細孔直径４０オングストローム未満である。
【００１１】
実施例２
還流系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）３７．８ｇ、水５．５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝７３
ゲル化工程は約３分後に完了し、攪拌が困難な緻密なゲルが形成される。さらにエタノール（ＥｔＯＨ）５０ｇを加えることにより、ゲルがより流動性になり、機械的に攪拌できる様になるので、攪拌をエタノールの沸点（７８℃）で２０時間行なう。次いで、こうして得られた高粘度生成物をオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に弱く、広い散乱の存在を示している（図３）。比表面積９８５ m2 /g、比細孔容積０．６４３cm3 /g、細孔直径４０オングストローム未満である。
【００１２】
実施例３
開放系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）３７．８ｇ、水５．５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解しら、加熱を中止し、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。
モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝７３
約１２分間攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、より低い角度領域で弱く、広い散乱の存在を示している（図４）。B.E.T.法で測定した比表面積は５７６ m2 /gであり、比細孔容積は０．３３６cm3 /gである。この物質は、直径３０オングストローム未満の細孔が存在するのが特徴である。
【００１３】
実施例４
サーモスタット制御されている開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
ゲル化温度を６０℃にする以外は、実施例３と同様にして製造する。
ＸＲＤスペクトルは、実施例３に記載する物質のそれとまったく類似している（図４）。
【００１４】
実施例５
還流系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）２４．４ｇ、水２０．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝７３
約１０分後に形成された粘性の物質をエタノールの沸点（７８℃）で２０時間攪拌し、得られたゲルを回転蒸発装置で濃縮し、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
図５に示すＸＲＤスペクトルは、２θ＝１．９５（ｄ＝４５．４オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している。比表面積９１１ m2 /g、比細孔容積０．４４７cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１５】
実施例６
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（２９．９重量％水溶液）３４．５ｇ、水１２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、溶液を室温に下げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝７３
約１２０分攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．２°（ｄ＝４０．２オングストローム）に中心がある、弱く、拡大された反射の存在を示している（図６）。比表面積８７５ m2 /g、比細孔容積０．４３５cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１６】
実施例７
還流系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）３４．５ｇ、水１２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝７３
エタノールの沸点（７８℃）で２０時間攪拌した混合物は、粘度が僅かに増加するが、ゲルまたは沈殿は形成されない。次いで得られた生成物を回転蒸発装置で濃縮し、オーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．５（ｄ＝３５．３オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している（図７）。比表面積９７０ m2 /g、比細孔容積０．４９０cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１７】
実施例８
開放系における水酸化テトラプロピルアンモニウム（ＴプロピルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴプロピルＡ−ＯＨ（４７．５重量％水溶液）１６ｇ、水２７．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴプロピルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１５
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴプロピルＡ−ＯＨ ＝５３
約２０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図８）。比表面積５８８ m2 /g、比細孔容積０．４１３cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００１８】
実施例９
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（２０．１重量％水溶液）１８．６ｇ、水２２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０６
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝１３３
約１４０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図９）。比表面積９６５ m2 /g、比細孔容積０．５２０cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１９】
実施例１０
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）１７．５ｇ、水２４．８ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０８
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝１００
約４０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜５°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１０）。比表面積８４３ m2 /g、比細孔容積０．４４７cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００２０】
実施例１１
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）４８．２ｇおよび水５ｇを混合する。こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．２２
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝３６
約４０分間攪拌した後、僅かに不透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜５°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１１）。比表面積５６５ m2 /g、比細孔容積０．２８４cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００２１】
実施例１２
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）４８．２ｇおよび水５．４ｇおよびオルトチタン酸テトラエチル（ＴＥＯＴ）２．２５ｇを混合する。こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ＝０．０１
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．２２
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝３６
透明な黄色液体が得られるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置中で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１２）。比表面積８３５ m2 /g、比細孔容積０．４２６cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００２２】
実施例１３（比較）
開放系における水酸化テトラプロピルアンモニウム（ＴプロピルＡ−ＯＨ）によるゲル化
８００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴプロピルＡ−ＯＨ（１４重量％水溶液）６５．２５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、この系を室温に下げ、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）１０４ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１８４ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴプロピルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０９
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝６．２
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝８
Ｈ2 Ｏ／ＴプロピルＡ−ＯＨ ＝６９
約１５分後、不透明なゲルが形成されるので、これを約２０時間放置して熟成させ、次いで１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、低角度で著しい散乱を示さない（図１３）が、B.E.T.分析は、比表面積６５６ m2 /gおよび比細孔容積０．４７３cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２３】
実施例１４（比較）
開放系における水酸化テトラエチルアンモニウム（ＴエチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴエチルＡ−ＯＨ（３５重量％水溶液）５５．５１ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴエチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．５２８
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴエチルＡ−ＯＨ ＝１５
透明な液体が形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１４）が、B.E.T.分析は、比表面積６６９ m2 /gおよび比細孔容積０．５２２cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２４】
実施例１５（比較）
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（４０重量％水溶液）６．９８ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０３
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝２６７
透明な液体が形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１５）が、B.E.T.分析は、比表面積６５６ m2 /gおよび比細孔容積０．４７３cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２５】
実施例１６（比較）
開放系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）１６．４１ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０５
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝１６０
約６０分後、僅かに不透明ゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１６）が、B.E.T.分析は、比表面積７１６ m2 /gおよび比細孔容積０．４３４cm3 /gを示す。細孔分布は極めて大きく、直径は４０オングストローム未満である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で得られたゲルのＸ線粉末回析スペクトルを示す図である。
【図２】同上の図である。
【図３】同上の図である。
【図４】同上の図である。
【図５】同上の図である。
【図６】同上の図である。
【図７】同上の図である。
【図８】同上の図である。
【図９】同上の図である。
【図１０】同上の図である。
【図１１】同上の図である。
【図１２】同上の図である。
【図１３】同上の図である。
【図１４】同上の図である。
【図１５】同上の図である。
【図１６】同上の図である。
【図１７】同上の図である。
本発明は、所望により触媒作用を有する１種以上の金属酸化物が分散しているシリカマトリックスからなる微小−中間細孔ゲルに関する。
より詳しくは、本発明は、所望により遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属酸化物が一様に分散しているシリカマトリックスからなる、単一モードの細孔分布を特徴とする微小−中間細孔ゲル、およびその製造方法に関する。
本発明はさらにこのゲルの、工業的に重要な工程における不均質触媒として、吸収材として、または触媒担体としての使用にも関する。
【０００２】
この分野で公知の様々な材料の中で、不均質触媒、液体または気体の分離、イオン交換の様な異なった分野に使用できる材料は、天然または合成の、多孔質で結晶性のアルミノケイ酸塩であるゼオライトである。
ゼオライトの特徴は、約３オングストローム〜７オングストロームの寸法を有する通路を備えた、調整された微小細孔が存在することである。特定のゼオライト性構造では、約１３オングストロームまでの、より大きな寸法を有する細孔もある。通路の平均寸法に応じて、ゼオライトは小、中、または大細孔を有するものに分類されるが、後者は平均細孔径が約７オングストロームである。
通路の平均直径が７オングストロームを超えるゼオライトの製造は、それによって現在知られている微小細孔系では不可能な、大型の有機分子が関与する反応にこれらの材料を使用する可能性が広がるので、不均質触媒の分野ではなお非常に重要である。これらの材料は、化学工業用中間体、ファインケミカルスの製造、およびとりわけ、精油所における重質原料の変換および流動接触分解法（ＦＣＣ）と呼ばれる工程などの工業的製法に使用できる。この種のゼオライトを合成する試みはこれまで成功していないが、最近では、M.E. Davis, C. Saldarriaga, C. Montes, J. GarcesおよびC. Crowder, Nature(1988), Vol. 331, 698 頁に記載されている平均細孔直径が約１２．１オングストロームの、VPI-5 と呼ばれるリン酸アルミニウムが、M. Eastermann, L.B. McCusker, Ch. Baerlocher, A.Merrouche およびH. Kessler, Nature(1981), Vol. 352, 320 頁に記載されている、細孔直径６オングストローム〜１３．２オングストロームを特徴とするリン酸ガリウムであるCloverite と共に製造されている。
しかし、上記の製品の酸触媒反応における実使用は、酸強度が弱く、熱安定性が低く、水熱処理に対する耐性が低いために限られている。
狭い中間細孔分布（細孔寸法が３７オングストローム〜１５０オングストロームの範囲内）を特徴とする、表面積の高い無定形シリカ−アルミナを合成する方法が、M.R. Manton およびJ.C. Davidtz, Journal of Catalysis(1979), Vol. 60, 156-166頁に記載されている。しかし、これらの材料は実用化されていない。
【０００３】
より最近では、ヨーロッパ特許第４６３，６７３号および米国特許第４，９９２，６０８号および第５，０４９，５３６号が、細孔径分布がかなり狭く（平均直径が約１０オングストローム以下であり、３０オングストロームを超える細孔直径が実質的に存在しない）、酸触媒反応における触媒特性が優れている無定形アルミノケイ酸塩の製造方法を記載している。これらの特性は恐らく、使用する製造方法によりアルミニウムが正四面体配位で一様に分布するために得られるのであろう。これによって、上記の無定形アルミノケイ酸塩はゼオライト型材料に分類することができる。
上記材料の合成方法は、事実、ある種のゼオライトに一般的に使用されている製法に類似しているが、水熱処理が実質的に無い点で異なっている。この製法では、シリカ供給源（好ましくはテトラエチルオルトケイ酸塩、ＴＥＳ）およびアルミニウム供給源（トリアルコキシド、好ましくはトリ−ｎ−プロポキシドまたはトリ−イソプロポキシド）をテトラ−アルキルアンモニウムの水酸化物（Ｒ4 Ｎ−ＯＨ、Ｒ＝エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル）の水溶液と混合する。続いてこの溶液を５０℃〜７０℃の温度に加熱することによりゲル化する。この様にして、試薬の加水分解により生じたアルコールを部分的に蒸発させる。次いで、得られたゲルを乾燥させ、か焼して最終製品を得る。
さらに最近では、伊国特許出願第ＭＩ９３Ａ００２６９６号が、反応混合物からアルコール自体を排除せずに、試薬の加水分解により生じたアルコールの沸点（またはやや高い温度で）でゲル化を行なう方法により得られる、微小−中間細孔径の分布が非常に狭いことを特徴とする無定形アルミノケイ酸塩を開示している。この方法は、還流冷却器を備えた反応器または閉じたオートクレーブ中で、常圧で操作することにより、簡単に実行することができる。特許請求されているアンモニウム塩基はやはりＲ4 Ｎ−ＯＨ型（Ｒ＝エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル）である。アルコールの存在の、上記の無定形アルミノケイ酸塩の多孔質特性に対する好ましい影響も、アルコール、好ましくはエタノールを反応混合物に、加えるアルコールおよびＳｉＯ2 のモル比が最大８／１までの量で加えることにより立証されている。アルコールの存在により、反応混合物がまさに最初から均質になることは重要である。これらの条件下で、加水分解およびゲル化の速度は不均質条件下におけるよりもはるかに高い。さらに、ゲル化は、試薬の加水分解により生じたアルコールの沸点より低い温度でも、室温においても、起こり得るが、時間は、不均質相で６０℃で行なう類似の方法で使用する時間よりも長い訳ではない。
【０００４】
特許出願ＷＯ ９１／１１３９０は、平均細孔直径が２０オングストローム〜１００オングストロームであり、材料中に六角形または立方体構造で規則的に組織化された、新種の中間細孔アルミノケイ酸塩（ＭＣＭ−４１と呼ばれる）の製法を開示している。
これらの物質は、少なくとも１種のシリカ供給源、１種のアルミナ供給源、式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ−ＯＨ（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 の少なくとも一つが長鎖のアリールまたはアルキル基を、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 の残りのそれぞれが水素および短鎖のアルキル基から選択される。）の有機化合物、および恐らく上記の式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ−ＯＨ（ただし、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 およびＲ4 が水素およびＣ1 〜Ｃ5 アルキル基から、あるいは２個がアルキル基から選択される。）を有する第４級アンモニウム塩基を含む混合物から製造することができ、これらの物質が一緒になって環状化合物を形成すると考えられる。この混合物に２５℃〜２５０℃の温度における水熱処理を５分間〜１４日間行なう。得られた生成物をＸ線粉末回折スペクトル（ＸＲＤ）で検査することにより、２次元規則性を有する六角構造または立方体対称を有する構造であることが分かる。高分解能透過電子顕微鏡（ＨＲＥＭ）で行なった試験により、中間細孔アルミノケイ酸塩（MCM-41と呼ばれる）の場合、六角対称、つまり六角ハニカム構造により規則的に組織化された１次元的中間細孔の存在が分かる。これらの材料では、アルミニウムは正四面体配位にあり、その材料に酸性度を与えている。さらに、これらの物質は熱処理に対して非常に安定している。
【０００５】
ここで本発明者は、驚くべきことに、伊国特許出願第ＭＩ９３Ａ００２６９６に記載されている無定形アルミノケイ酸塩の製造方法に由来する方法であって、特許出願ＷＯ９１／１１３９０中間細孔アルミノケイ酸塩（MCM-41と呼ばれる）の製造方法よりはるかに簡単な方法により、細孔径分布が狭く、細孔の部分的規則性を有することを特徴とする微小−中間細孔金属ケイ酸塩を製造できることを発見した。事実、上記の伊国特許出願に記載されている方法で得られるアルミノケイ酸塩は完全に無定形であるのに対し、ERS-8 と呼ばれるこれらの新規な物質は、Ｘ線粉末回折パターンの低角度領域に広い反射が存在するのが特徴であり、中間細孔構造の短範囲の規則性を示している。短範囲構造規則性の存在により、この種の物質は、類似の規則性を有する物質（MCM-41）および完全に無秩序化された物質（無定形アルミノケイ酸塩）の中の中間体として識別される。
そこで、本発明は、所望により遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属酸化物が一様に分散しているシリカマトリックスからなる、細孔の単一モード分布を特徴とする微小−中間細孔ゲルに関する。
【０００６】
パルス高さ分析装置および1/6 °の発散および受光スリットおよびＣｕＫα放射（λ＝１．５４１７８オングストローム）を備えたPhilips 垂直回折計で記録した、本発明の微小−中間細孔金属−シリカゲル（ERS-8 と呼ばれる）のＸ線粉末回折スペクトル（ＸＲＤ）は、２θ＝５°以下の角度値で単一の広い回折線が存在すること（図１を参照）、あるいはいずれの場合にも広い散乱がある（図２を参照）のが特徴である。これは、中間細孔構造の短範囲規則性が存在し、構造的な相関関係が基本的に最初の隣接構造に限られていることにより、説明することができる。
本発明の微小−中間細孔ゲル金属シリカゲルは、Carlo Erba Sorptomatic 1900 装置を使用し、液体窒素温度（７７Ｋ）におけるＮ2 の吸着−脱着サイクルによるB.E.T.法で測定して、表面積が５００ m2 /g〜１２００ m2 /gであり、細孔容積が０．３cm3 /g〜１．３cm3 /g であるのが特徴である。
細孔直径は４０オングストローム未満である。IUPAC “Manual of Symbols and Terminology” (1972), Appendix 2, Part I Coll. Surface Chem. Pure Appl. Chem., Vol. 31, 578 頁により提案されている用語では、微小細孔とは直径が２０オングストローム未満の細孔であり、中間細孔とは直径が２０オングストローム〜５００オングストロームの細孔であるので、本発明の金属−シリカゲルは微小−中間細孔固体に分類することができる。
【０００７】
本発明の微小−中間細孔金属−シリカゲルの製造方法は、
（ａ）オルトケイ酸テトラ−アルキルのアルコール溶液を、式（Ｉ）
Ｒ´ 4 Ｎ−ＯＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ´ はＣ3 〜Ｃ7 アルキル基を表す。）
を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物、および所望により酸化物が触媒活性を有する、遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択される１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液で加水分解およびゲル化するが、その際、
上記溶液の成分の量は下記のモル比、すなわち
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝５〜３０、
Ｒ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝５〜１０、
Ｒ´ 4 Ｎ+ ／ＳｉＯ2 ＝０．０５〜０．５、
金属酸化物／ＳｉＯ2 ＝０〜０．０５
に相当するのに対し、Ｈ2 Ｏ／Ｒ´ 4 Ｎ+ の比率はＲ´ アルキル鎖中の炭素原子数により異なり、下記の表１および図１７のグラフにしたがい、
（ｂ）工程（ａ）で得られたゲルを乾燥およびか焼する工程
を含む。
【０００８】
本発明の目的に使用できるオルトケイ酸テトラアルキルは、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラプロピルおよびオルトケイ酸テトライソプロピルから選択されるが、これらの中でオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）が好ましい。上記オルトケイ酸テトラアルキルの溶解に使用するアルコールは、好ましくはエタノール（ＥｔＯＨ）である。
本発明の目的に使用できる、酸化物が触媒活性を有する、１種以上の金属の可溶性または加水分解性化合物は、これらの金属自体の水溶性または加水分解性の塩または酸から選択される。これらの中で、アルミニウムトリプロポキシドおよびトリイソプロポキシドおよびオルトチタン酸テトラエチルが好ましい。
本発明の目的に使用できる、式（Ｉ）を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物はテトラプロピル−、テトライソプロピル−、テトラブチル−、テトライソブチル−、テトラｔｅｒｔ−ブチル−、テトラペンチル−、テトラヘキシル−およびテトラヘプチルアンモニウム水酸化物、およびこれらの中で、水酸化テトラプロピル（ＴプロピルＡ−ＯＨ）、水酸化テトラブチル（ＴブチルＡ−ＯＨ）、水酸化テトラペンチル（ＴペンチルＡ−ＯＨ）および水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）が好ましい。
【０００９】
上記製法の工程（ａ）を行なう際、式（Ｉ）を有する水酸化テトラアルキルアンモニウムの水溶液、および所望により１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液を最初に製造し、該溶液に、金属化合物が存在する場合にはそれが完全に溶解した後、オルトケイ酸テトラアルキルのアルコール溶液を続いて加える。加えた後、ゲルが形成されるまで試薬混合物の粘度増加が観察されるが、その率は混合物自体の温度および組成により異なる。ゲル化過程は１分〜３時間の間に完了する。同じゲルを、２０℃〜８０℃の温度で１〜７２時間熟成させることができる。
上記製法の工程（ｂ）では、工程（ａ）で得たゲルを真空中、６０℃〜１５０℃の温度で乾燥させ、最後に空気中、４５０℃〜５５０℃の温度で６〜１２時間か焼する。
本発明の金属−シリカゲルは、不均質触媒として、吸収材として、または製油、石油化学、基礎化学および精密化学の分野における工業製法の触媒担体として効果的に使用することができる。
【００１０】
下記の実施例により本発明およびその実用的な実施態様を詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものではない。
実施例１
サーモスタット制御されている開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）２４．４ｇ、水２０．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、ビーカーをサーモスタットで４０℃に調整してある加熱浴中に入れる。この温度に到達したら、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝７３
約３５分間攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．１°（ｄ＝４２．１オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している（図１）。比表面積７５２ m2 /g、比細孔容積０．３９６cm3 /g、細孔直径４０オングストローム未満である。
【００１１】
実施例２
還流系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）３７．８ｇ、水５．５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝７３
ゲル化工程は約３分後に完了し、攪拌が困難な緻密なゲルが形成される。さらにエタノール（ＥｔＯＨ）５０ｇを加えることにより、ゲルがより流動性になり、機械的に攪拌できる様になるので、攪拌をエタノールの沸点（７８℃）で２０時間行なう。次いで、こうして得られた高粘度生成物をオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に弱く、広い散乱の存在を示している（図３）。比表面積９８５ m2 /g、比細孔容積０．６４３cm3 /g、細孔直径４０オングストローム未満である。
【００１２】
実施例３
開放系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）３７．８ｇ、水５．５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解しら、加熱を中止し、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。
モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝７３
約１２分間攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、より低い角度領域で弱く、広い散乱の存在を示している（図４）。B.E.T.法で測定した比表面積は５７６ m2 /gであり、比細孔容積は０．３３６cm3 /gである。この物質は、直径３０オングストローム未満の細孔が存在するのが特徴である。
【００１３】
実施例４
サーモスタット制御されている開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
ゲル化温度を６０℃にする以外は、実施例３と同様にして製造する。
ＸＲＤスペクトルは、実施例３に記載する物質のそれとまったく類似している（図４）。
【００１４】
実施例５
還流系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）２４．４ｇ、水２０．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝７３
約１０分後に形成された粘性の物質をエタノールの沸点（７８℃）で２０時間攪拌し、得られたゲルを回転蒸発装置で濃縮し、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
図５に示すＸＲＤスペクトルは、２θ＝１．９５（ｄ＝４５．４オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している。比表面積９１１ m2 /g、比細孔容積０．４４７cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１５】
実施例６
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（２９．９重量％水溶液）３４．５ｇ、水１２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、溶液を室温に下げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝７３
約１２０分攪拌した後、形成された透明なゲルを約２０時間放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．２°（ｄ＝４０．２オングストローム）に中心がある、弱く、拡大された反射の存在を示している（図６）。比表面積８７５ m2 /g、比細孔容積０．４３５cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１６】
実施例７
還流系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
機械的攪拌機、還流冷却器および温度計を取り付けた５００cm3 の３口フラスコ中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）３４．５ｇ、水１２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、温度を約７０℃に上げ、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１１
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝７３
エタノールの沸点（７８℃）で２０時間攪拌した混合物は、粘度が僅かに増加するが、ゲルまたは沈殿は形成されない。次いで得られた生成物を回転蒸発装置で濃縮し、オーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、２θ＝２．５（ｄ＝３５．３オングストローム）に中心がある、弱く、広い反射の存在を示している（図７）。比表面積９７０ m2 /g、比細孔容積０．４９０cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１７】
実施例８
開放系における水酸化テトラプロピルアンモニウム（ＴプロピルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴプロピルＡ−ＯＨ（４７．５重量％水溶液）１６ｇ、水２７．６ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴプロピルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．１５
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴプロピルＡ−ＯＨ ＝５３
約２０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図８）。比表面積５８８ m2 /g、比細孔容積０．４１３cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００１８】
実施例９
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（２０．１重量％水溶液）１８．６ｇ、水２２ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０６
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝１３３
約１４０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図９）。比表面積９６５ m2 /g、比細孔容積０．５２０cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００１９】
実施例１０
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）１７．５ｇ、水２４．８ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０８
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝１００
約４０分間攪拌した後、透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜５°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１０）。比表面積８４３ m2 /g、比細孔容積０．４４７cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００２０】
実施例１１
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）４８．２ｇおよび水５ｇを混合する。こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．２２
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝３６
約４０分間攪拌した後、僅かに不透明なゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜５°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１１）。比表面積５６５ m2 /g、比細孔容積０．２８４cm3 /g、直径４０オングストローム未満である。
【００２１】
実施例１２
開放系における水酸化テトラペンチルアンモニウム（ＴペンチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴペンチルＡ−ＯＨ（３６重量％水溶液）４８．２ｇおよび水５．４ｇおよびオルトチタン酸テトラエチル（ＴＥＯＴ）２．２５ｇを混合する。こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ＝０．０１
ＴペンチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．２２
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴペンチルＡ−ＯＨ ＝３６
透明な黄色液体が得られるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置中で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、１°〜４°の２θにおける角度領域に広い散乱の存在を示している（図１２）。比表面積８３５ m2 /g、比細孔容積０．４２６cm3 /g、直径３０オングストローム未満である。
【００２２】
実施例１３（比較）
開放系における水酸化テトラプロピルアンモニウム（ＴプロピルＡ−ＯＨ）によるゲル化
８００cm3 の実験室用ビーカー中、約６０℃で、ＴプロピルＡ−ＯＨ（１４重量％水溶液）６５．２５ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、この系を室温に下げ、強く攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）１０４ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１８４ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴプロピルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０９
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝６．２
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝８
Ｈ2 Ｏ／ＴプロピルＡ−ＯＨ ＝６９
約１５分後、不透明なゲルが形成されるので、これを約２０時間放置して熟成させ、次いで１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、低角度で著しい散乱を示さない（図１３）が、B.E.T.分析は、比表面積６５６ m2 /gおよび比細孔容積０．４７３cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２３】
実施例１４（比較）
開放系における水酸化テトラエチルアンモニウム（ＴエチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴエチルＡ−ＯＨ（３５重量％水溶液）５５．５１ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴエチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．５２８
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴエチルＡ−ＯＨ ＝１５
透明な液体が形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１４）が、B.E.T.分析は、比表面積６６９ m2 /gおよび比細孔容積０．５２２cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２４】
実施例１５（比較）
開放系における水酸化テトラヘキシルアンモニウム（ＴヘキシルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴヘキシルＡ−ＯＨ（４０重量％水溶液）６．９８ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド１ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０１
ＴヘキシルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０３
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴヘキシルＡ−ＯＨ ＝２６７
透明な液体が形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いで回転蒸発装置で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１５）が、B.E.T.分析は、比表面積６５６ m2 /gおよび比細孔容積０．４７３cm3 /gを示す。細孔分布は非常に狭く、大部分が直径４０オングストロームの値を中心にしている。
【００２５】
実施例１６（比較）
開放系における水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴブチルＡ−ＯＨ）によるゲル化
４００cm3 の実験室用ビーカー中で、ＴブチルＡ−ＯＨ（１９重量％水溶液）１６．４１ｇおよびアルミニウムイソプロポキシド２．０４ｇを混合する。アルミニウム塩が完全に溶解してから、加熱を中止し、こうして得られた溶液に、攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＳ）５２ｇをエタノール（ＥｔＯＨ）１００ｇに溶解させた溶液を加える。モル比で表した混合物の組成を以下に示す。
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．０２
ＴブチルＡ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝０．０５
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝８
ＥｔＯＨ／ＳｉＯ2 ＝９
Ｈ2 Ｏ／ＴブチルＡ−ＯＨ ＝１６０
約６０分後、僅かに不透明ゲルが形成されるので、これを次の日まで放置して熟成させ、次いでオーブン中、１２０℃で真空乾燥させ、最後に空気中、５５０℃で８時間か焼する。
ＸＲＤスペクトルは、スペクトルの低角度領域で著しい散乱現象を示さない（図１６）が、B.E.T.分析は、比表面積７１６ m2 /gおよび比細孔容積０．４３４cm3 /gを示す。細孔分布は極めて大きく、直径は４０オングストローム未満である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で得られたゲルのＸ線粉末回析スペクトルを示す図である。
【図２】同上の図である。
【図３】同上の図である。
【図４】同上の図である。
【図５】同上の図である。
【図６】同上の図である。
【図７】同上の図である。
【図８】同上の図である。
【図９】同上の図である。
【図１０】同上の図である。
【図１１】同上の図である。
【図１２】同上の図である。
【図１３】同上の図である。
【図１４】同上の図である。
【図１５】同上の図である。
【図１６】同上の図である。
【図１７】同上の図である。
Claims (18)
- シリカマトリックスからなる微小−中間細孔ゲルであって、
ＣｕＫα放射で、２θ＝５°以下の角度値で、単一の広い回折線またはいずれの場合も広範囲の散乱が存在すること、およびより大きな角度値に対して他の干渉性散乱が存在しない、単一モードの細孔分布を特徴とする、微小−中間細孔ゲル。 - 前記シリカマトリックス中に、遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属酸化物が一様に分散している、ことを特徴とする、請求項１に記載の微小−中間細孔ゲル。
- 比表面積が５００ m2 /g〜１２００ m2 /gであることを特徴とする、請求項１または２に記載の微小−中間細孔ゲル。
- 細孔体積が０．３cm3 /g〜１．３cm3 /gであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小−中間細孔ゲル。
- 細孔直径が４０オングストローム未満であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の微小−中間細孔ゲル。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の微小−中間細孔金属シリカゲルの製造方法であって、
（ａ）オルトケイ酸テトラ−アルキルのアルコール溶液を、式（Ｉ）
Ｒ' 4 Ｎ−ＯＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ' はＣ3 〜Ｃ7 ア ルキル基を表す。）
を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物の水溶液で、加水分解およびゲル化するが、その際、
上記溶液の成分の量は下記のモル比、すなわち
Ｈ2 Ｏ／ＳｉＯ2 ＝５〜３０、
Ｒ−ＯＨ／ＳｉＯ2 ＝５〜１０、
Ｒ' 4 Ｎ+ ／ＳｉＯ2 ＝０．０５〜０．５、
金属酸化物／ＳｉＯ2 ＝０〜０．０５
に相当するのに対し、Ｈ2 Ｏ／Ｒ' 4 Ｎ+ の比率はＲ' アルキル鎖中の炭素原子数により異なり、下記の表１にしたがい、
表１
Ｒ ' Ｈ 2 Ｏ／Ｒ ' 4 Ｎ +
ＴヘキシルＡ−ＯＨ ≦１３３
ＴペンチルＡ−ＯＨ ≦１００
ＴブチルＡ−ＯＨ ≦７３
ＴプロピルＡ−ＯＨ ≦５３
常圧で、オルトケイ酸テトラアルキルの溶液に使用したアルコールおよび上記の加水分解反応の副生成物として発生するアルコールの沸点に近い温度で、前記アルコールを反応環境から排除せずに、操作する工程、および
（ｂ）工程（ａ）で得られたゲルを 乾燥およびか焼する工程
を含むことを特徴とする方法。 - 前記工程（ａ）において、オルトケイ酸テトラ−アルキルのアルコール溶液を、式（Ｉ）を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物の水溶液、および酸化物が触媒活性を有する、遷移金属またはIIIA、IVA およびVA族に属する金属から選択された１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液で、加水分解およびゲル化することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- 前記（ａ）の工程を、２０℃〜８０℃の温度で行うことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- オルトケイ酸テトラアルキルが、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラプロピルおよびオルトケイ酸テトライソプロピルから選択されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- オルトケイ酸テトラアルキルがオルトケイ酸テトラエチルであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
- オルトケイ酸テトラアルキルの溶解に使用するアルコールがエタノールであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- 酸化物が触媒活性を有する、１種以上の金属の可溶性または加水分解性化合物が、これらの金属自体の水溶性または加水分解性の塩または酸であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- １種以上の金属の可溶性または加水分解性化合物が、アルミニウムトリプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシドおよびオルトチタン酸テトラエチルから選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
- 式（Ｉ）を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物が、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化 テトラブチルアンモニウム、水酸化テトライソブチルアンモニウム、水酸化テトラｔｅｒｔ−ブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウム、水酸化 テトラヘキシルアンモニウムおよび水酸化テトラヘプチルアンモニウムから選択されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- 式（Ｉ）を有するテトラアルキルアンモニウムの水酸化物が、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウムおよび水酸化テトラヘキシルアンモニウムから選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
- 工程（ａ）を行なう際、式（Ｉ）を有する水酸化テトラアルキルアンモニウムの水溶液、および１種以上の金属の、１種以上の可溶性または加水分解性化合物の水溶液を最初に製造し、前記溶液に、金属化合物が存在する場合にはそれらが完全に溶解した後、オルトケイ酸テトラアルキルのアルコール溶液を続いて加えることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
- 工程（ｂ）で、工程（ａ）で得たゲルを真空中、６０℃〜１５０℃の温度で乾燥させ、最後に空気中、４５０℃〜５５０℃の温度で６〜１２時間か焼することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- 請求項２〜５のいずれか１項に記載の微小−中間細孔金属−シリカゲルの、不均質触媒として、吸収材として、または製油、石油化学、基礎化学および精密化学の分野における工業製法の触媒担体としての使用。
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