JPH03505720A - 結晶性アルミニウムホスフェート組成物 - Google Patents
結晶性アルミニウムホスフェート組成物Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
結晶性アルミニウムホスフェート組成物本発明は結晶性アルミニウムホスフェー
ト組成物に関し、特に大形孔結晶性アルミニウムホスフェート組成物およびその
製法に関する。
分子篩は長年の間当該技術で良く知られたものである。一般に、これらは2つの
タイプがある;結晶性アルミノシリケート分子篩からなるゼオライトタイプとこ
の結晶性アルミノシリケート組成物ではない他の分子篩である、。
ゼオライトの天然産生および合成類似物は1ooを越える組成物を含む。ゼオラ
イトは定義によればテクトシリケートであり、これはその骨格が酸素原子と頂点
を共有するSin、−’およびAIO,−5四面体からなる三次元構造であるこ
とを意味する。
ゼオライトは、均一径の開口部を有する多孔質構造を有し;イオン交換能力;お
よび開口部を介して結晶中に存在する間隙内に分子を可逆的に吸着および脱離す
る能力として特徴づけられる。これらの孔開口部はTo4四面体(式中、Tはケ
イ素またはアルミニウム原子のいずれかを表わす。)の結合により定義される。
ゼオラ°イトは一般に密閉系において反応成分から熱水作用法により合成される
。与えられたゼオライト形成へ導びく合成組成および条件における経験的データ
の多数の目録は文献で入手可能である。プラクティスは、様々なゼオライト生成
物が使用される粗原料、混合方法および結晶化手段にしたがって、同じ出発物質
から得られることを示している。
ゼオライトではない他の結晶性分子篩もまた良(知られている。シリカ多形が米
国特許第4.061,712号に記載されており、これは分子篩特性を示すが陽
イオン交換能に欠ける。、吸着剤の新しい分類を表わす分子篩特性を有する結晶
性アルミニウムホスフェートが米国特許第4,310.440号に記載されてい
る。これらアルミニウムホスフェートの特性は幾らがゼオライト系分子篩に似て
おり、それゆえこれらは様々な化学反応において触媒基剤または触媒として有用
である。米国特許第4.440,871号およびヨーロッパ特許出願第0146
389号に、ゼオライトおよび/またはアルミニウムボスフェート分子篩と類似
の分子篩、イオン交換および触媒特性を有する結晶性シリコアルミニウムホスフ
ェートが記載されている。
ゼオライトのものと類似の分子篩、イオン交換および触媒特性はまた特定のメタ
ロシリケートでも見出されている。これはケイ素またはアルミニウムの代わりに
ベリリウム、ホウ素、ガリウム、鉄、チタンおよびリンのような元素を用いるも
のである。これらはイー、モレッティら(E、Moretti et、al、)
の″有機成分の存在におけるゼオライト合成(Zeolite 5ynthes
isin the Presence of Organic Compone
nts)”キミヵエインダストリア(Chin+ica e Industri
a)、 67(1985) 21−34に記載されている。
しかしながら、上述の結晶性物質のすべては約2.1〜約7.4人の範囲の独立
孔を有することが知られている。最大の孔は12個のTO4四面体の環で定めら
れているようである。
今日までのところ、より大きな孔を有する非ゼオライ系分子篩組成物の合成のレ
ポートはあるものの、これらのレポートは立証されてはいない。たとえば、米国
特許第4.310.440号にはAlPO4−8として言及されるアルミニウム
ホスフェート組成物(当該特許の実施例62−Aを参照)が記載されており、こ
れはペルフルオロトリブチルアミン、PFTBA [(C4F9) sN) ]
をかなり吸着すると報告されている。PFTBAは約1OAの動力学的直径を有
することが知られている。アール・エム、バレール(R,M、Barrer)、
ゼオライトアンドクレイ ミネラルズ(Zeolites and CIay
Minerals) (1978) 7参照。英国特許第1.394.163号
にはAG−4として言及されるゼオライトに関して同様なりレームが作られてい
る。しかしながら、これらの文献のいずれも、PFTBA分子がそれ自身で微小
孔に結晶性粒子間の毛状孔または多分結晶性もしくは非晶質のいずれがである不
純物中に吸着されるかどうかを最終的に決定する十分なデータを提供していない
。
大形孔を有すると報告された他の物質は米国特許第3,567.372号に記載
されたZ−21であり、そして米国特許第3,414.602号に記載されたZ
−21と類似のゼオライトNである。さらに最近、ロシアの技術者がX線粉末回
折データに基づく大形孔ゼオライトをクレームしている(“ネオルガニシェスキ
マテリアリイ(Neorganicheskie Materialy)”イ゛
ズヴエスチャアカデミイヌークエスエスエスアール(Izuvestiya A
kademii Nauk 5SSR)17、6 (1981年6月) 101
8−1021参照コ。
したがって、ここにおいて三次元微孔質結晶骨格構造を有する結晶性アルミニウ
ムホスフェート組成物であ、って、その酸化物のモル比によって表わされる化学
組成がA1□Ox:1.0±0.2pzo。
であり、さらに第1表に実質的に示されるようにCuK−α線を用いて測定する
と約40’未満の2θでのd間隔により特徴づけられるX線粉末回折パターンを
有するものと定義されるものが提供される。
本発明はさらに構造指示剤(structure−directing age
nt)を含む三次元微孔質結晶骨格構造を有する結晶性アルミニウムホスフェー
ト組成物を提供するものであって、モル比で表わされる化学組成が
XR:ALzO+ : 1.0+0.2 p2o。
であり、その際AlzOiおよびPzOsは酸化物格子を形成し;Rは構造指示
剤を表わし:そしてx>oであり;その構造はさらに実質的に第1表に示される
ようにCuK−α線を用いて測定したとき約40’未満の2θでのd間隔により
特徴ずけられるX線粉末回折パターンを有すると定義される。
本発明はまたこれらの結晶性アルミニウムホスフェート組成物を調製する方法を
提供するものであり、該方法は、モル比で表わされる化学組成が
Ah(h : 1.0 + 0.2 pzos : 10−100 H2O
でありさらにAltosの各モルに対し構造指示剤0.02〜4.0モルである
前駆体混合物から、アルミニウム供給源、リン供給源および水を混ぜて前駆体混
合物とし、前駆体混合物と構造指示剤とを混ぜて反応混合物を形成し、たとえば
実質的に第1表に示されるようなCuK−α線を用いて測定したとき約40″未
満の2θでのd間隔により特徴ずけられる結晶性アルミニウムホスフェート組成
物が形成されるような条件下で反応混合物を反応させることからなるものである
。
本発明はさらに構造指示剤を含む三次元微孔質結晶骨格構造を存する結晶性金属
置換アルミニウムホスフェート組成物であって、そのモル比で表わされる化学組
成はXR:Al2O2: 1.0±0.2 PzOs : 0.01−0.5
MOz八: 10−100 Hz。
でありそのNA1z03.PzOsおよびMOz/ zは酸化物格子を形成し;
Rは構造指示剤であり;X〉0であり−Mは金属であり;ZはMの酸化状態であ
り; MOz/zは少なくとも1個の金属酸化物であり:化学組成はさらに1つ
以上の電荷補償種を有し;構造はさらに実質的に第1表に示されるようなCuX
−α線を用いて測定したときに約40°未満の2θでのd間隔により特徴ずけら
れるXi粉末回折パターンを有するものと定義されるものを提供するものである
。
最後に、本発明はこれらの結晶性金属置換アルミニウムホスフェート組成物を調
製する方法を提供するものであって、該方法は、モル比で表わされる化学組成が
AI、O:l : 1.0±0.5 hog : 0.001 0.5 M
Oz/z: 10 1.00820
であり、その際Mは金属であり;ZはMの酸化状態であり;MOz/ zは少な
くとも1つの金属酸化物であり;化学組成はさらに1つ以上の荷電補正種とAl
z(hの各モルに対し0.02〜4モルの構造指示剤とを含む前駆体組成物から
、アルミニウム供給源、リン供給源、金属酸化物供給源および水を混ぜ合わせて
前駆体混合物を形成し、前駆体混合物と構造指示剤とを混ぜ合わせて反応混合物
を形成し、そして実質的に第1表に示されるCuK−α線を用いて測定したとき
約40°未溝の20でのd間隔により特徴ずけられる結晶性金属置換アルミニウ
ムホスフェート組成物が形成するような条件下で反応混合物を反応させることか
らなるものである。
第1図は、“VPI−5”で表わされる本発明アルミニウムホスフェートと比較
の目的で用いられるゼオライトX(Na)についてのアルゴン吸着等温線を示す
。ゼオライトX(Na)は米国特許第2.882.244号に記載されている。
第2図は、VPI−5で表わされる本発明アルミニウムホスフェートの一実施態
様の組成物は合成の結晶性アルミニウムホスフェート物質で、以後“VPI−5
”と記される。これはトリイソプロピルベンゼンのような大きな分子を分子内結
晶孔に可逆的に吸着および脱離しうるちのである。これらの物質は三次元微孔質
結晶骨格構造からなる。
これらのアルミニウムホスフェート物質は多数の方法で特徴ずけられる。一般に
、モル比で表わされる分子篩の基本的化学組成は、
Ah02 : 1.0±0.2P20Sであり、これらの組成物は第1表に与
えられたようなd間隔を実質的に有するX線粉末回折パターンにより定義される
結晶構造を有する。ここで用いられている“実質的に”という用語は、第1表で
与えられたd間隔が実験誤差の許容範囲内であり、したがって装置および技術に
おける変動に帰因する差異を考慮するということを意味するものである。表には
CuK−α線を用いて測定したときの2θ約3°と2θ約40゜の間のVPI−
5の特徴的d間隔を示す。ここで用いる“特徴的”および“特色のある”とは、
これらd間隔が約10と等しいかまたはそれ以上の最も大きなピークに関連する
強度を有するすべてのピークを表わすものである。これらのピークは非常に強い
ものに対しては“Vs”または中程度に対しては“m”と記載した強度を有する
として示される。より低い強度のピークは弱い(W)強度を有するとして記載さ
れ、これはしたがってこの定義から除外される。d間隔はVPI−5サンプルを
少なくとも約600°Cまで加熱した後でもほとんど同じままである。この加熱
は、たとえば減圧下に空気中または空気/蒸気混合物中で行なわれる。実験によ
るX線回折パターンはCuK−α線を用い自動粉末回折装置中で得られた。
第1表
合成されたVPI−5に対するX線粉末回折データ本発明のアルミニウムホスフ
ェートの別の特性は、実質的に第1表に示すようにX線粉末回折パターンのd間
隔により特徴ずつけられるものであり、これらの組成に基づいて、XR:Al2
(h : 1.O+0.2 pzosであり、その際Rは大形孔物質の合成に
使用される構造指示剤であり、XはA1□0.に対するRのモル比値であり、X
>。
である。構造指示剤が以下に検討するように調製方法の一部であるので、組成物
におけるその量は幾分これが部分脱着または分解を受けるかどうかによる。
第1図において、本発明VPI−5アルミニウムホスフェートと米国特許第2.
882.244号に記載されたゼオライトX(Na)のアルゴン吸着等温線を示
す。これらの結果は液体アルゴン温度におけるオムニソーブ” 360装置(
1オムニソープはオミクロンチクノロシイ コーポレーション0m1cron
TechnologyCorporationの登録商標である。)で測定され
た。第2図はVPI−5と米国特許第2.882,244号のゼオライトに対す
る有効孔径を示す。吸着等温線および孔径分布は、ホルバスーカワゾエ(Hor
vath−Kawazoe)分析法(シイ・ホルバスらG、Horvathet
al、、 ”メソッドフォアザカリキュレーションオブイフェクティプボア
サイズデイストリ ビュージョン インモレキュラーシーブカーボンMetho
d for the calculationof Effective Po
re 5ize Distribution in Mo1ecular 5i
eveCarbon’ 、 J、Chem、Eng、of Japan 16.
(5) 470−475(1983))を用いて導びかれた。ゼオライトX(N
a)は、12員環四面体により画成された孔開口部を有するホージャサイト構造
の代表例でありその許容される径は約0.8rimである。この径は第2図に示
す値と良好に一致する。VPI−5が実質的にゼオライトX(Na)より大きな
孔を有することが立証された。
したがって、上記の実験から、VPI−5組成物はその孔間隔の幾つかがトリイ
ソプロピルベンゼンの分子の出入りを許すのに十分大きいような孔システムを有
する結晶構造を示すことが推論される。別の孔間隔がより小さい分子に対し利用
可能である。
金属置換アルミニウムホスフェートもまたX線回折を通して特徴づけられた。観
察された粉末パターンは第1表に示すように未置換VPI−5で得られたものと
同じ特色のあるd間隔を示す。これらの金属置換アルミニウムホスフェートはP
ZOsに対するA1□03の同様なモル比を示す。一般にこれらの組成物は次の
モル比により定義される:
Al2O3: 1.0±0.2 PzOs : 0.01 0.5 MOZ/
2、: 10−100 H,0
この式においてMは金属であり、ZはMの酸価状態であり、そしてMOz/2は
少なくとも1つの金属酸化物である。たとえばシリコアルミニウムホスフェート
組成物のモル比を示す式%式%
構造指示剤は金属置換アルミニウムホスフェート組成物に対して未置換アルミニ
ウムホスフェート組成物に対するのと同じ割合で存在し、アルミニウムおよびリ
ン供給源ならびに構造指示剤と同じ選択が適当であろう。同様に、構造指示剤は
、脱離または分解が生じたかと・うかにしたがって、最終シリコアルミニウムホ
スフェートνl’!−5組成物中にに残存するがまた残存しない。さらに化学組
成物は金属置換アルミニラ1ホスフエート種に対し電荷補正しこれにより電荷の
釣合をとるようなもの1種以上を含む。これらの電荷補正種は、たとえばナトリ
ウム、力IJウム、水酸化物、塩化物等の様々な陽イオンまたは陰イオンから選
択することができ、当業者にとっては公知である。
酸化物を形成しうる供給源からの他の元素はまたX線粉末回折パターンまたは一
般的酸化物格子構造に重大な影響を与えない基本的VPI−5アルミニウムホス
フェート結晶骨格構造へ置換することもできる。これらはたとえばチタン、スズ
、コバル)・、亜鉛、マグネシウム、ジルコニウムおよびこれらの混合物のよう
な置換金属を含む。
本発明はまたここで記載したVPI−5組成物の調製法からなる。一般に、反応
物成分の特定のモル比は上記の特色あるデータに従う最終結晶固体を得るのに重
要である。要約すると、本発明の結晶アルミニウムホスフェートはアルミニウム
供給源、リン供給源、構造指示剤および水を混ぜ合わせて反応混合物を形成し、
次いで反応混合物を第1表に示すように実質的にd間隔で特徴ずけられる結晶性
アルミニウムホスフェートW酸物が形成されるような条件下で反応混合物を反応
させることにより調製される。
成分の組合わせは記載したVPI−5m酸物が作られるように様々な方法で行な
われうる。たとえば、アルミニウム供給源を水と混ぜ合わせ、そしてリン供給源
を別に水と混合することもできる。次いでリン供給源/水混合物を好ましくはア
ルミニラl、供給源/水混合物へ加えその間撹拌して均質性を確保する。また、
アルミニウム供給源をリン供給源/水混合物へ加えたり、またはアルミニウム供
給源/水混合物をリン供給源/水混合物へ加えてもよい。他の混合順序もまた使
用可能である。
十分に混合したリン供給源/アルミニウム供給源/水前駆体混合物の調製に続い
て、前駆体混合物をそのpHが安定するように十分熟成するのが好ましい。この
熟成は撹拌しながらまたはすることなく行なうことができるが、しかしl)H安
定に必要な時間の間は撹拌を行なわないのが好ましい。熟成は1〜5時間室温で
行なうのが好ましい。
本発明の金属置換アルミニウムホスフェ−トの調製において、金属供給源は、上
述の熟成した後にアルミニウム供給源/リン供給源/水前駆体混合物へ加えるの
が好ましい。また、金属供給源を、アルミニウム供給源/水混合物またはリン供
給源/水混合物へ加えその後混合物を合わせることもできる。
これに代わり、金属供給源を合成の様々な段階で加えることも可能である。
本発明のアルミニウムホスフェートまたは金属置換アルミニウムホスフェ−1・
組成物の調製に適する出発物質は、幾つかの可能な選択から選ばれる。リンの可
能な供給源は、たとえばリン元素、オルトリン酸(H:1PO4)、リン酸化物
、リン酸のエステル、およびこれらの混合物である。これらのうちでオルトリン
酸が好ましい。好ましいアルミニウム供給源は、たとえばアルミニウムの水和物
たとえばべ〜マイト、プソイド−ベーマイト、ジブサイト、バイエライト、およ
びこれらの混合物を含む。アルミニウム元素、アルミニウムアルコキシド、アル
ミニウム酸化物およびこれらの混合物も他の可能性ある供給源の中に入る。リン
供給源およびアルミニウム供給源、そしてシリコアルミニウムホスフェ−1−V
PI−5の場合にはケイ素供給源は、°アルミニウムホスフェート格子へ混入し
たときこれらが金属の酸化物を形成しうるようにすべきである。好ましいケイ素
供給源は、ヒユームドシリカ、水性コロイドシリカ、テトラエチルオルトシリケ
ートおよび他の反応性シリカを含む。他のケイ素含有化合物もまた使用可能であ
る。本発明の他の金属置換例において、金属の酢酸塩二水和物または四水和物た
とえば酢酸コバルト四水和物、酢酸亜鉛三水和物または酢酸マグネシウム四水和
物が好ましいが、しかし他の金属含有化合物もまた可能性のある供給源である。
金属はまた錯体イオンとしてたとえば金属オキザレート、エチレンジアミンテト
ラ酢酸錯体等として供給されてもよい。
合成における次の工程は構造指示剤の添加である。これは熟成した前駆体混合物
へ添加するのが好ましい。しかしながら、これを合成の早い時点で添加すること
も可能である。他の出発物質のすべてと合わせた構造指示剤を反応混合物と呼ぶ
。この反応混合物を1〜2時間熟成して再びpHを安定化させることが好ましい
。
様々な有効構造指示剤は、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、テトラピ
ロピルアンモニウムヒドロキシド、テI・ラブチルアンモニウムヒドロキシド、
ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、トリブチルアミン、一般的アルキルア
ンモニウムおよびアルキルホスホニウム化合物、ならびにこれらの混合物である
。これらのうち、ジプロピルアミン、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドお
よびジペンチルアミンが好ましく、さらに好ましいのはテトラブチルアンモニウ
ムヒドロキシドである。関連した分子は本発明において構造指示剤としても働く
。
反応物の割合は与えられた範囲内で変化しうる。A1□03モル値1における割
合に基づいて、Ah(hに対する構造指示剤(“R”)のモル比は好ましくは0
.02〜4、より好ましくは0、2〜2、最も好ましくは1であり;Ah03に
対するPzOsのモル比は好ましくは0.8〜1.2、より好ましくは0.9〜
1,1、最も好ましくは1であり; Alzl;hに対する水のモル比は好まし
くは10〜100、より好ましくは30〜70、最も好ましくは35〜55であ
る。ケイ素または他の金属(“M”)を加えて本発明の金属置換アルミニウムホ
スフェートを作る場合、上記比はそのまま適用されそしてさらにAtzoiに対
すMOz/ zのモル比は好ましくはA1□0,1モルにつき金属酸化物0.0
01〜0.5モルが好ましい。この一般的に好まい範囲内で、ケイ素置換物とほ
とんどの他の金属置換物の間に差がある。すなわち、A1□03に対する比は二
酸化ケイ素に対して0.2〜0.5であり、最も好ましくは0.3〜0.4であ
る。一方、多くの他の金属酸化物のAhOzに対する比は0.001〜0.1で
あり、最も好ましくは0.02である。
本発明の別の実施態様において、水の一部を極性有機溶媒に代えることも可能で
ある。この目的のためにはアルコールたとえばヘキサノールまたはケトンまたは
他の極性溶媒を使用することもできる。この場合、構造指示剤を直接溶媒に溶か
しそれから酸化物混合物へ剤を混入するのが好ましい。
反応混合物の最小成分、すなわちアルミニウム供給源、リン供給源、構造指示剤
、水および場合により追加の金属供給源を合わせて反応混合物を形成し、そして
この反応混合物をほぼ一定pHが得られるまで好ましくは熟成すると、反応混合
物は、VPI−5組成物が定義されるX線粉末回折パターンを有する結晶固体が
形成されるような条件下で反応する。これに対し、公知の加熱方法が好ましく使
用される。テフロン(TEFLON)責テフロン9はデュポン ドネムールDu
Pont deNen+ours社の商標名である)でライニングしたボンベ
中でオートクレーブすることがこれを達成する1つの有効で便利な手段である。
代わりに別のタイプの反応容器を用いてもよい。
温度は好ましくは50°C〜200 ’Cの範囲であり、100 ’C〜150
°Cがより好ましい。反応は好ましくは加圧下たとえば自家発生的圧力下または
大気圧下に行なわれる。
反応時間は一部使用される温度にしたがって変化する。不十分な加熱は非晶質生
成物を導びくことになり、過剰加熱は非晶質生成物または不所望な相が形成する
結果となる。温度100″C〜150°Cと関連して2〜50時間の時間が好ま
しく、これらは反応物および反応混合物の組成に応じる。
結晶化に続いて、生成物に分離および回収の一般的方法を行なうのが好ましい。
母液からの分離は濾過を伴なうのが好ましいが、しかし遠心分離、沈降およびデ
カンテーション、VPI−5組成物の回収は、酸溶液たとえばI(CIまたはホ
ウ酸、有機溶媒たとえばアセトンまたはメタノール、塩溶液たとえば酢酸マグネ
シウムまたは脱イオン水を用いた普通の洗浄、ならびに乾燥および/または熱処
理工程を含む。これらの合成後処理は所望により構造指示剤を除去する助けとな
り、そして最終品へ特定の物理的および化学的特性を付与する。最後の結晶性ア
ルミニウムホスフェート組成物は触媒、吸着イオン交換および/または分子篩特
性を示し、そして様々な有機化合物の反応用触媒に適している。
次の実施例は本発明の様々な実施態様をさらに十分に示すために与えられる。こ
れらは例示する目的のためだけに説明するものであり、いかなる方法においても
本発明の範囲を限定することを意図するものでもなく解釈されるべきものでもな
い。
実施例1
水150g中の酸化アルミニウム供給源物55゜Ogのスラリーを、オルトリン
酸(85%)12PO4) 90 gと水100gの溶液へ加える。得られた前
駆体混合物を室温で2時間撹拌することなく熟成する。55%テトラブチルアン
モニウムヒドロキシド(TBA) 186gを前駆体混合物へ加え、得られた混
合物を室温で2.5時間撹拌する。反応混合物の組成は次のようである:
TBA : AhOs : PzOs : 50 HzO反応混合物をテフロン
9ライニングステンレススチールオートクレーブ中で24時間145°Cで加熱
する。生成物を除き、水で洗い、そして室温で一晩乾燥する。得られたX線回折
パターンはほぼ第1表に示すようなd間隔により特徴すけられる。
実施例2
酸化アルミニウム三水和物の7つの懸濁液を第2表に示すように調製する。各ス
ラリーをオルトリン酸(85%n、po;)11.38gと水11.0 gの溶
液へ加えそして撹拌することなく5時間室温で熟成する。55%テトラブチルア
ンモニウムヒドロキシド(TBA) 23.54gを撹拌しながら各前駆体混合
物へ加え第2表に示した反応混合物組成物を得る。
6.25 TBA:PzOs:0.90 Al2O2:40 Hz06.
59 TB^:hOs:0.95 Al2O2:40 Ht:06.73
TBA:hos:0.97 AlzO+:40 Hz06.94
TBA:PzOs: 1.00 AlzOs:40 Hz07.15
TBA:P2O5: 1.03 Al2O2:40 HzO7,29TBA:P
zOs: 1.05 Alz(h:40 HzO7,63TBA:PzOs:1
.10 Al□03:40 )120反応反応物をテフロンライニングしたステ
ンレススチール反応器中で18時間150°Cに加熱する。脱イオン水で各反応
容器の内容物をスラリーし固体を沈降させることにより白色固体を回収する。固
体を室温で空気中−晩乾燥する。得られた結晶性物質のX線回折パターンは実質
的に第1表に挙げたVPI−5と同じであるd間隔により特徴ずけられるパター
ンを示す。
実施例3
水性オルトリン酸(85%濃度)約8.9gを蒸留水約6.0g中に溶かす。こ
れと別に、酸化アルミニウムニ水和物約5.3gを蒸留水約6.0gと混ぜるこ
とによりスラリーを調製する。酸溶液をスラリーへ加え、その間室温で撹拌する
。得られた前駆体混合物を約20分間磁気棒で撹拌する。
別の溶液を、水性55%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBA)約1
8.3gと蒸留本釣10.9 gとを合わせることにより調製する。次いでこの
溶液を撹拌しながら前駆体混合物へ加える。次いで室温にて空気中で約1.5時
間撹拌を続ける。
この時点で混合物は次のモル比組成を有する:1、 OTBA : AIZ(h
: p、os : 52 HzOこのゲルのアリコート(全量の各々約25
%)を、内部容量的15mの密閉されたテフロン1ライニングオートクレーブへ
入れる。オートクレーブを約150°Cにて約44時間加熱する。得られた生成
物を実施例1に記載したように単離しそして第1表に示すような特色である。
実施例4
オルトリン酸(85%濃度H,PO4)約11.50 gを本釣968gに溶か
す。溶液を約5分間撹拌し、pitを約Oになるまで測定する。次いで、水20
.Og中で酸化アルミニウムニ水和物6.875 gを約5分間撹拌することに
より調製したスラリーへ前記溶液を加える。これと酸溶液とを混ぜ合わせる前の
スラリーpHは約7である。得られた前駆体混合物を、最初に手で次いで電磁撹
拌機により均質化し、反応混合物のpHを110分にわたり測定し、第3表に示
す:
第3表
1.20 30
1.70 110
前述の予備混合物へ撹拌しながらジプロピルアミン(DPrA)約5.075g
を加える。さらに得られた白色反応混合物(pH〜3.8)を約82分間均質化
する。結果は次のモル酸化物比で表わされる組成物である:
DPrA : AIZO:I : PzOs : 40 HzO次いでこの反
応混合物を、それぞれ1.2,3.4および5と標識化した5つのテフロン1ラ
イニングステンレススチールオートクレーブへ移し、第4表で特定する時間の間
142°Cで自己発生圧力下にて加熱する。p)lを各々の部分に対して測定し
、PH7,0まで観察する。
第4表
皇−笠 一時一−−澗一
1 20時間
2 24時間1o分
3 25時間1o分
4 25時間1o分
5 25時間10分
各オートクレーブの内容物を脱イオン水で別々にスラリー化し、数分間撹拌して
固体を沈降させ、そして上澄液を捨てることにより白色固体を回収する。次いで
この固体を濾過し、オーブンで100°Cにて乾燥し、第1表による特色を示す
。
実施例5
オルトリン酸(85%濃度)の5つの溶液を第5表に示すように調製する。各溶
液を酸化アルミニウムニ水和物と水とのスラリーへ滴加する。得られた前駆体混
合物を第5表に示した温度と時間にて加熱する。第5表に示す量のジプロピルア
ミンを滴加し得られた反応混合物を数分間撹拌する。
Δ1,0. 13.75 6.875 6.875 13.75
6.875H3PO−23,011,511,523,OH,5DPrA
10.15 5.075 5.075 10.15 5.07水
59.6 29.8 29.8 59.6 29
.8次いで各反応混合物をステンレス類のテフロン”ライニングオートクレーブ
で第6表に示す温度および時間にて加熱する。各反応容器の内容物を脱イオン水
でスラリー化し固体を沈降させることにより白色固体を回収する。次いで固体を
空中にて一晩室温で乾燥する。得られた結晶性固体の各々のX線回折パターンは
、実質的に第1表に示されているd間隔により特徴ずけられる。
−−はデータなしを表わt″。
すべての実験の反応組成はDPrA : A1z03: P2O5: 37 H
2Oであり、さらに第1表による特徴を示す。
実施例6
オルトリン酸(85%H,PO,) と水の溶液4つを第7表に示すような成
分を用いて調製する。各溶液を酸化アルミニウムニ水和物と水のスラリーへ表に
示すように滴加する。得られた前駆体混合物を撹拌しpHを測定する。ジペンチ
ルアミン(DPtA)を滴加して得られた反応前駆体混合物の各々を示した時間
再び撹拌する。
Alz(h 5.3 10.5 15.75 6.875H,
Po、 8.9 17.8 23.0 11.5DPtA
7.89 15.7B 15.78 7.89水 1
2 36 59.6 39.8反応混合物を、第8表で
示すように、ステンレススチール製テフロン”ライニングオートクレーブ中であ
る時間加熱する。
各反応容器の内容物を脱イオン水でスラリー化し固体を沈降させ、次いでアセト
ンで洗うことにより白色固体を回収する。
固体を室温で一晩空気中で乾燥させ、第1表による特徴を示す。
1=表
pH1,78” 1.90° 1.70′″*は前駆体混合物を表わ
す
**は反応混合物を表わす
実施例7
オルトリン酸HffPO4約8.9gを蒸留水約6.0gに溶かず。
これと別に、酸化アルミニウムニ水和物約5.3gを蒸留水約6.0gと混合す
る。次いでリン含有混合物をアルミニウム含有混合物へ加え、得られた前駆体混
合物を約20分間磁気棒で撹拌することにより均質化する。
水性95%ジベンチルアミン約7.89gを次いで撹拌しながら均質前駆体混合
物へ加え、続いて蒸留水約10.9gを加える。
得られた反応混合物の撹拌を、室温にて空気中でさらに4.5時間続ける。反応
混合物は次のモル比組成を存する:DPtA : Al2O2: has :
40 Hz0熟成した混合物のアリコート(それぞれ全量の約25%)をテフロ
ン1ライニングオートクレーブへ移し、自己発生圧力下で150°Cに加熱する
。
次いで固体生成物を濾過により母液から分離し、そして各オートクレーブ中の内
容物を蒸留水約100威中でスラリー化し、数分間撹拌し、重量により固体を沈
降させ、次いで上澄液を捨てることにより回収する。次いで固体を濾過しそして
約30分間100°Cにて空中で乾燥する。
実施例8
前記実施例と同じ方法を用いて、オルトリン酸の溶液を調製し、次いで酸化アル
ミニウムニ水和物のスラリーへ添加する。出発物質の量を第9表に示す。雰囲気
温度での撹拌と加熱を第10表に記すように行ない、第11表に示すような反応
組成の範囲を有する。反応混合物のアリコートを約15−内部容量の密閉された
テフロン”ライニングオ・−トクレーブへ入れる。オートクレーブを指示した温
度と時間にて加熱する。得られた生成物は白色固体でありこれは脱イオン水で反
応容器の内容物をスラリー化し固体を沈降させることにより回収される。これを
室温にて空気中で一晩乾燥する。
】」L表
AI□0. 5.3 1i、15 11.15 11.15
5.72H,PO48,917,817,817,88,9TBA
18.3 36.6 36.6 36.6 18
.3水 32.9 11.6 25.65 39.6
9 35加熱時間 5時間 5 日 5 日 5 日 41時間 44時間−
一はデータなしを表わす
上記情報から計算すると、次の第11表に示すように反応物組成のモル比範囲が
あり前記組成はさらに第1表による特徴を示すことがわかる。
第11表
JLJi u
I TBA : Ah(h : p、o、 : 48 H2O2TB
A : A12os : PzOs : 20 Hz03
TBA : 八1□03 : P2O5: 30 HzO4TBA
; AlzOz : p、o、 : 40 HzO5TBA : Al□(h
” has : 50 H20実施例9
オルトリン酸(85%thPo4) 8.9 gと水6.0gで調製した溶液を
水6.Og中の酸化アルミニウムニ水和物5.3gのスラリーへ加える。この前
駆体混合物を数分間均質化する。水性55重量%テトラブチルアンモニウムヒド
ロキシド(TBA)18.3gとヒユームドシリカ0.928 gを水10.9
gへ加えることにより二番目の溶液を調製する。この二番目の溶液を混合しなが
ら加え、そして得られた反応混合物を90分間均質化する。反応混合物は次の組
成を有する:
]、QTBA: 八1□0+ : PzOs : 0.4 SiO□ :
50H20混合物の一部を内容量15dのテフロン9ライニングステンレススチ
ール製オートクレーブへ移すとほぼ60容量%まで充てんする。オートクレーブ
を自己発生圧力下44時間以上150’Cまで加熱する。生成物を実施例日に記
載のように回収し、第1表による特徴を示す。
実施例10
85%オルトリン酸8.9gと水6gで溶液を作る。これを、水6g中の酸化ア
ルミニウムニ水和物5.3gのスラリーへ加える。数分間これを均質化し40%
低ナトリウムコロイドシリカ2.5gを加える。得られたゲルを撹拌することな
く室温で1時間熟成する。次いで水10.9gと55%テトラブチルアンモニウ
ムヒドロキシド18.3 gの溶液を加える。反応物組成は次のようである:
TBA : AhO* 二 has : 0.4 SiO□
:50 H2゜ゲルを前述の実施例に記載されたように41時間150°C
で加熱する。反応器の内容物を脱イオン水でスラリー化し固体を沈降させること
により白色固体を回収する。固体を室温にて空気中−晩乾燥し、第1表による特
徴を示す。
実施例11
オルトリン酸(85%HxPOa ) 11.5 gおよび水9.8gで調製さ
れた溶液を20分間撹拌する。酸化アルミニウム三水和物6.8gと水20gか
らなるスラリーを15分間撹拌する。
次いでリン酸溶液を撹拌しながらアルミニウム含有混合物へ加える。ヒユームド
シリカ約0.93gを次いで加える。シリコアルミニウムホスフェート前駆体混
合物を2時間均質化し、この間混合物のpHが0.9から1.6まで上昇し、1
.6で安定する。
次に、ジプロピルアミン(DPrA)約6.87dを一定に撹拌しながら混合物
へ加える。次いでゲルを4時間以上均質化する。
このゲルは酸化物組成を有する:
DPrA :AlzOi :P2O3: 0.35i(h :40 HzO
混合物の一部をテフロン9ライニングオートクレーブへ移し少なくとも24時間
自己発生圧力下で142°Cまで加熱する。
各オートクレーブの内容物を水でスラリー化し、数分間撹拌し、固体を沈降させ
、上澄液を捨てることにより白色固体生成物を回収する。次いで固体を濾過し、
オーブン中100°Cにて乾燥し、第1表による特徴を示す。
実施例12
オルトリン酸(85%H,PO4)約11.5 gを水9.7gに溶かし、撹拌
する。この溶液を、酸化アルミニウムニ水和物6.7gと水20gのスラリーへ
滴加する。得られた前駆体混合物を熟成し、一方第13表で示す期間室温にて撹
拌する。この時点で同表に示す金属化合物の量を室温で撹拌しながら加える。全
化合物添加前および添加後の両方のAl zO3/ F’zOs混合物撹拌で定
義される全撹拌時間は表に示される。別の反応混合物を、マグネシウム、コバル
ト、および亜鉛を用いて割合を変えながら調製する。水の割合もまた示す。すべ
ての場合水を使用する。これもまた表に示しである。ジプロピルアミン(DPr
A)の量を次いで滴加する。反応混合物を表に示した時間ステンレススチール製
テフロン1ライニングオートクレーブ中で加熱する。得られた固体を、反応器の
内容物を脱イオン水でスラリー化し固体を沈降させることにより回収する。
固体を室温で空気中−晩乾燥し、第1表に特徴ずけられる。
特定の反応物と可変しうる方法を第12表に示す。
第12表
量(g) 2L 25 25 0.25 0.21 0.22加熱時
間 5時間 3時間 3時間 24+ 24+ 24+時間 時
間 時間
温度 150°C150℃150°C142°C142°C142°C実施例1
3
本発明VPI−5の性質をより良く理解するため、上述の第1表のユニークなX
線回折パターンを示しながら、少なくとも1時間かけて少なくとも約350°C
まで予め加熱しそして減圧下に室温まで冷却したVPI−5のサンプルにおいて
吸着実験を行なった。次いで与えられた吸着質の雰囲気へ平衡吸収が得られるま
でサンプルを暴露する。平衡は、少なくとも約2時間の間のサンプルと吸着質を
合わせた一定重量として定義された。これらの実験の結果を第13表に示す。こ
れには水、酸素、窒素、シクロヘキサン、ネオペンタンおよびトリイソプロピル
ベンゼンに対する吸着データを含む。
この表には、2つの異なった構造指示剤、ジプロピルアミンおよびテトラブチル
アンモニウムヒドロキシドを用いて調製されたVPI−5に関する吸着データが
示される。また、3つの他の報告された物質、すなわちゼオライI−Y(米国特
許第3.216.789号に記載されたもの)および分子篩AIPO,−5とA
lPO4−8(米国特許第3,414,602号に記載されたもの)についての
吸着データも示される。この表から、約3オングストローム〜約14オングスト
ロームの範囲の動的直径を有する分子がVPI−5内部結晶独立型微小孔へ入る
ことができることがわかる。
6 補正の対象
明細書及び請求の範囲の翻訳文
8 添付書類の目録
明細書及び請求の範囲の翻訳文 各1通手続補正書
平成1年7月j日
特許庁長官 吉 1)文 毅 殿
1、事件の表示
PCT/US88102910
2、発明の名称
結晶性アルミニウムホスフェート組成物〜3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
名称 ザ ダウ ケミカル カンパニー4、代理人
住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号靜光虎ノ門ビル 電話504
−07215、補正の対象
請求の範囲
6、補正の内容
請求の範囲を別紙の通り補正する。
7、添付書類の目録
請求の範囲 1通請求の範囲
1、三次元微孔質結晶骨格構造を有し、酸化物のモル比で表わされる化学組成が
Δ1□0. : 1.0±0.2 P2O。
であり、さらに第1表で示すようにCuK−α線と用いて測定すると約40°未
溝の20でのd間隔により特徴ずけられるX線粉末回折パター・ンを有するもの
と定義される結晶性アルミニウムホスフェート組成物。
2、(1)アルミニウム供給源、リン供給源および水を混ぜて前駆体混合物を形
成し;
(2)前駆体混合物と構造指示剤とを混ぜて反応混合物を形成し;
(3)反応混合物を、結晶性固体が第1表に示すようなd間隔により特徴すけち
れるX線回折パターンを有するような条件下で加熱する。
ことからなる、酸化物のモル比で表わされる前駆体混合物の化学組成が
^1□o、 : i、o±0.2 P2O5: 10−100 H2Oである三
次元微孔質結晶骨格構造を有しさらにΔ1203の各モルに対し構造指示剤0.
02〜4.0モルを含む結晶性アルミニウムホスフェート組成物の調製方法。
国淳順審輔牢
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.三次元微孔質結晶骨格構造を有し、酸化物のモル比で表わされる化学組成が Al2O3:1.0±0.2P205 であり、さらに第1表で示すようにCuk−α線を用いて測定すると約40°未 満の2θでのd間隔により特徴ずけられるX線粉末回折パターンを有するものと 定義される結晶性アルミニウムホスフェート組成物。 2.約3オングストロームから約14オングストロームの範囲の動力学的直径を 有する分子を入れることのできるような内部結晶性独立型微小孔を有する請求項 1に記載の組成物。 3.分子がトリイソプロピルベンゼンである請求項2に記載の組成物。 4.第1図に示すようにゼオライトX(Na)のアルゴン吸着等温線と比較した アルゴン吸着等温線を示す請求項1に記載の組成物。 5.Al2O3とP205が酸化物格子を形成する請求項1に記載の組成物。 6.酸化物のモル比で表わされる化学組成がXR:Al2O3:1.0±0.2 P205であり、その際 Al2O3とP205は酸化物格子を形成し;Rは構造指示剤を表わし;そして X>0である ように構造指示剤をさらに含む請求項1に記載の組成物。 7.構造指示剤が、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、テトラブチルア ンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、ジペンチ ルアミン、トリベンチルアミンまたはトリブチルアミンである請求項6に記載の 組成物。 8.構造指示剤がAl2O3の各モルに対し0.02モル〜4モルの量である請 求項6に記載の組成物。 9.構造指示剤がAl2O3の各モルに対し1モルの量である請求項6に記載の 組成物。 10.構造指示剤が脱離されうる請求項16に記載の組成物。 11.さらに、ケイ素、マグネシウム、チタン、コバルト、スズまたはジルコニ ウムの少なくとも1つの金属酸化物0.001〜0.5モルを含む請求項1また は6に記載の組成物。 12.Al2O3,P205および金属酸化物が酸化物格子を形成する請求項1 1に記載の組成物。 13.少なくとも600℃まで加熱後の組成物のX線粉末回折パターンが、実質 的に第1表に示されるものであるCuk−α線を用いて測定したとき約40°未 満の2θでのd間隔により特徴ずけられるものである請求項1または6に記載の 組成物。 14.酸化ケイ素がヒュームドシリカ、水性コロイドシリカ、テトラエチルオル トシリケートまたはこれらの混合物である請求項24に記載の組成物。 15. (1)アルミニウム供給源、リン供給源および水を混ぜて前駆体混合物を形成し ; (2)前駆体混合物と構造指示剤とを混ぜて反応混合物を形成し; (3)反応混合物を、結晶性固体が第1表に示すようなd間隔により特徴ずけら れるX線回折パターンを有するような条件下で加熱する。 ことからなる、酸化物のモル比で表わされる前駆体混合物の化学組成が Al2O3:1.0±0.2P205:10−100H20である三次元微孔質 結晶骨格構造を有しさらにAl2O3の各モルに対し構造指示剤0.02〜4. 0モルを含む結晶性アルミニウムホスフェート組成物の調製方法。 16.Al2O3に対するP205のモル比が0.9〜1.1である請求項15 に記載の方法。 17.Al2O3に対する水のモル比が20〜70である請求項15に記載の方 法。 18.アルミニウム供給源がアルミニウム元素、アルミニウムの水和物、酸化ア ルミニウム、アルミニウムアルコキシドまたはこれらの混合物である請求項15 に記載の方法。 19.リン供給源がオルトリン酸、リン元素、酸化リン、リン酸のエステルまた はこれらの混合物である請求項15に記載の方法。 20.構造指示剤がジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、テトラブチルア ンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、ジペンチ ルアミン、トリベンチルアミンまたはトリブチルアミンである請求項15に記載 の方法。 21.組成物が3オングストロームから14オングストロームの範囲の動力学的 直径を有する分子を入れることのできるような内部結晶性独立型微小孔を有する 請求項15に記載の方法。 22.分子がトリイソプロピルベンゼンである請求項15に記載の方法。 23.第1図に示すようなゼオライトX(Na)のアルゴン吸着等温線と比較し たアルゴン吸着等温線を示す請求項15に記載の方法。 24.加熱を50℃〜200℃の温度で行なう請求項15に記載の方法。 25.加熱を1時間〜約10日間行なう請求項15に記載の方法。 26.アルミニウム供給源と水の一部を別に混合し、リンと水の2番目の一部を 別に混合し、次いで2つの混合物を合わせて前駆体混合物を形成することからな る請求項15に記載の方法。 27.前駆体混合物を1時間〜5時間熟成して実質的に一定pHに達するように する請求項15に記載の方法。 28.ケイ素、マグネシウム、コバルト、チタン、スズ、亜鉛、ジルコニウムま たはこれらの混合物の金属供給源を前駆体混合物へ加えて得られた前駆体混合物 のモル比で表わされる化学組成が金属の酸化物の合計0.001〜3モルである ようにする請求項15に記載の方法。 29.金属供給源がケイ素供給源であり前駆体混合物が二酸化ケイ素0.1〜1 モルを含む請求項28に記載の方法。 30.ケイ素供給源がヒュームドシリカ、水性コロイドシリカ、テトラエチルオ ルトシリケートまたはこれらの混合物である請求項29に記載の方法。 31.結晶性固体に、さらに酸溶液、塩溶液、有機溶媒または脱イオン水で洗浄 し;乾燥し;そして熱的処理を施こす請求項15に記載の方法。
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