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JP5017802B2 - ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL PRODUCTION LIQUID, METHOD FOR PRODUCING ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL USING THE SAME, AND SEPARATION LIQUID COMPRISING LIQUID PART OBTAINED BY SEPARATING PRECISION - Google Patents
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JP5017802B2 - ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL PRODUCTION LIQUID, METHOD FOR PRODUCING ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL USING THE SAME, AND SEPARATION LIQUID COMPRISING LIQUID PART OBTAINED BY SEPARATING PRECISION - Google Patents

ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL PRODUCTION LIQUID, METHOD FOR PRODUCING ORIENTED ZEOLITE CRYSTAL USING THE SAME, AND SEPARATION LIQUID COMPRISING LIQUID PART OBTAINED BY SEPARATING PRECISION Download PDF

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本発明は配向性ゼオライト結晶製造液これを用いた配向性ゼオライト結晶の製造方法、及び析出物を分離して得られた液体部分からなる分離液に関する。更に詳しくは、高配向ゼオライト結晶を容易且つ確実に得るための配向性ゼオライト結晶製造液及びこれを用いた配向性ゼオライト結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to an oriented zeolite crystal production liquid , a method for producing an oriented zeolite crystal using the same , and a separation liquid comprising a liquid portion obtained by separating precipitates . More specifically, the present invention relates to an oriented zeolite crystal production liquid for easily and reliably obtaining highly oriented zeolite crystals, and a method for producing oriented zeolite crystals using the same.

ゼオライトは、分子ふるい(分子ふるい式気体分離膜)特性、固体酸性、イオン交換能、吸着分離能及び分子レベルの細孔を有すること等、特異な性質を有するため近年注目されている材料である。これらのゼオライトの特性は、天然から得られるゼオライトでは発揮され難く、数多くあるゼオライトの種々の結晶構造の中から目的にあった構造の結晶を選択的に得る必要がある。特に、この結晶を膜状に安定的に形成でき、更には、基体に強固に固定された膜が簡便に得られる方法の開発が望まれている。
しかし、ゼオライトは自己焼結性がなく、また、一般的な水熱合成でも膜化することができない。このため、結晶を形成する結晶形成工程と、この結晶を成長させて膜化する緻密化工程とを経て得るのが一般的である。このようなゼオライト結晶の製造方法として、下記特許文献1〜3等に開示された方法等が知られている。
Zeolite is a material that has been attracting attention in recent years because it has unique properties such as molecular sieve (molecular sieve gas separation membrane) characteristics, solid acidity, ion exchange capacity, adsorption separation capacity and molecular level pores. . The characteristics of these zeolites are difficult to be exhibited by zeolites obtained from nature, and it is necessary to selectively obtain crystals having a structure suitable for the purpose from various crystal structures of a large number of zeolites. In particular, it is desired to develop a method capable of stably forming the crystal in a film shape and easily obtaining a film firmly fixed to the substrate.
However, zeolite has no self-sintering property and cannot be formed into a film even by general hydrothermal synthesis. For this reason, it is generally obtained through a crystal formation step for forming a crystal and a densification step for growing the crystal into a film. As methods for producing such zeolite crystals, methods disclosed in the following Patent Documents 1 to 3 and the like are known.

特表2000−507909号公報Special Table 2000-507909 特表平8−509453号公報Japanese National Patent Publication No. 8-509453 特開2004−307296号公報JP 2004-307296 A

上記特許文献1におけるゼオライト結晶は、予め得られた大きな形状異方性を有する微細な結晶を、基板上に塗布するものである。一方、上記特許文2におけるゼオライト結晶も、同時に2工程を経て得られるものである。これらの方法では、ゼオライト結晶を析出させるための製造液の再現性及び保存性等についての検討はなされてない。また、これらの製造方法では、通常、高配向なゼオライト結晶を得ることが困難である。更に、製造に手間を要し、基体材料が限定されるなどの問題がある。
上記特許文献3は、本発明者らによるものである。この方法では、優れた配向性ゼオライト結晶を容易且つ確実に得ることができる優れた方法であるが、ゼオライト結晶を析出させるための製造液の再現性及び保存性等についての知見はない。
The zeolite crystal in Patent Document 1 is obtained by applying fine crystals having a large shape anisotropy obtained in advance on a substrate. On the other hand, the zeolite crystal in Patent Document 2 is also obtained through two steps at the same time. In these methods, the reproducibility and storage stability of the production liquid for precipitating zeolite crystals have not been studied. Also, in these production methods, it is usually difficult to obtain highly oriented zeolite crystals. Furthermore, there is a problem that manufacturing takes time and the base material is limited.
The above Patent Document 3 is based on the present inventors. This method is an excellent method by which an excellent oriented zeolite crystal can be obtained easily and reliably, but there is no knowledge about the reproducibility and storage stability of the production liquid for precipitating the zeolite crystal.

本発明は、上記課題を解決するものであり、高配向なゼオライト結晶を製造できる製造液であって、高い再現性が得られ、更には保存安定性に優れた配向性ゼオライト結晶製造液、及び、これを用いた配向性ゼオライト結晶の製造方法を提供することを目的とする。更に、単層の配向性ゼオライト結晶の製造に特に適した配向性ゼオライト結晶の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and is a production liquid capable of producing highly oriented zeolite crystals, which has high reproducibility and further has excellent storage stability, and Another object of the present invention is to provide a method for producing oriented zeolite crystals using the same. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the oriented zeolite crystal especially suitable for manufacture of the oriented zeolite crystal of a single layer.

本発明者らは、前記特許文献3における配向性ゼオライト結晶製造方法について更なる検討を行った。前記特許文献3に関する技術においては、極めて簡便に配向性ゼオライト結晶の、特に種結晶を得ることができるようになったが、十分な再現性が得られ難い面があった。このため、この配向性ゼオライト結晶を再現性よく得る方法について検討を行った。その結果、従来の再現性及び収率をはるかに超える極めて優れた配向性ゼオライト結晶製造液を得るに至った。更に、この配向性ゼオライト結晶製造液は、従来、困難であった液調製後の保存を行うことができる程に安定した液であることを知見し、本発明を完成させた。
更に、前記特許文献3においては困難であった、単層の配向性ゼオライト結晶が得られる配向性ゼオライト結晶の製造方法を見出し、本発明を完成させた。
The present inventors further examined the method for producing oriented zeolite crystals in Patent Document 3. In the technique relating to Patent Document 3, oriented zeolite crystals, particularly seed crystals, can be obtained very easily, but there is a problem that sufficient reproducibility is difficult to obtain. Therefore, a method for obtaining this oriented zeolite crystal with good reproducibility was examined. As a result, an extremely excellent oriented zeolite crystal production liquid far exceeding the conventional reproducibility and yield was obtained. Furthermore, it was found that this oriented zeolite crystal production liquid was stable enough to be stored after preparation of the liquid, which was difficult in the past, and the present invention was completed.
Furthermore, the inventors have found a method for producing an oriented zeolite crystal that is difficult in the above-mentioned Patent Document 3 to obtain a single-layer oriented zeolite crystal, and completed the present invention.

即ち、本発明は以下に示す通りである。
(1)水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を110〜190℃の温度で15〜150時間加熱保持して得られたことを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液。
(2)上記加熱保持後に析出物が形成されており、該析出物を分離して得られた液体部分からなる上記(1)に記載の配向性ゼオライト結晶製造液。
(3)水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を加熱保持して析出物が形成されたことを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液。
)上記ゼオライト構造規定成分は、テトラプロピルアンモニウムイオンである上記(1)乃至()のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。
)上記ゼオライト原料はNa成分を含有し、該Na成分は上記加熱保持前水溶液中に、水100質量部に対してNaOH換算で0.2〜2質量部含有される上記(1)乃至()のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。
)上記ゼオライト原料はAl成分を含有し、該Al成分は上記加熱保持前水溶液中に、モル比換算でSi/Alが5以上となるように含有される上記(1)乃至()のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。
)上記(1)乃至()のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液を温度110〜220℃に保持し、該配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶の製造方法。
)水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、ゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分の配合量が水100質量部に対して0.05〜5質量部であり、且つ、温度が120℃以上且つ150℃未満である配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した単層に配置された配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶の製造方法。
(9)上記(3)に記載の配向性ゼオライト結晶製造液より、上記析出物を分離して得られた液体部分からなる分離液。
That is, the present invention is as follows.
(1) An aqueous solution before heating and holding containing a zeolite raw material containing water and a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component is 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water. An oriented zeolite crystal production liquid obtained by heating and maintaining at a temperature of 110 to 190 ° C. for 15 to 150 hours.
(2) The oriented zeolite crystal production liquid according to (1), wherein a precipitate is formed after the heating and holding, and the liquid is a liquid portion obtained by separating the precipitate.
(3) An aqueous solution before heating and holding, containing a zeolite raw material containing water and a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, wherein the SiO 2 component is 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water. An oriented zeolite crystal production liquid, wherein precipitates are formed by heating and holding.
( 4 ) The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the zeolite structure-defining component is tetrapropylammonium ion.
( 5 ) The zeolite raw material contains a Na component, and the Na component is contained in the aqueous solution before heating and holding in an amount of 0.2 to 2 parts by mass in terms of NaOH with respect to 100 parts by mass of water. The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of ( 4 ).
(6) the zeolite raw material contains an Al component, said Al component in the aqueous solution before the heating retention, above Si / Al molar ratio terms is contained to be 5 or more (1) to (5) An oriented zeolite crystal production liquid according to any one of the above.
( 7 ) The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of (1) to ( 6 ) is maintained at a temperature of 110 to 220 ° C, and the substrate is immersed in the oriented zeolite crystal production liquid. A method for producing oriented zeolite crystals, comprising a step of depositing oriented zeolite crystals in which straight channels are oriented in a direction perpendicular to the surface of the substrate.
( 8 ) Contains water, a zeolite raw material containing an SiO 2 component, an Al component and an Na component, and a zeolite structure-defining component, and the blending amount of the SiO 2 component is 0.05 to 5 with respect to 100 parts by mass of water. The substrate is immersed in an oriented zeolite crystal production liquid that is part by mass and the temperature is 120 ° C. or more and less than 150 ° C., and is arranged in a single layer in which straight channels are oriented in a direction perpendicular to the substrate surface. A method for producing an oriented zeolite crystal, comprising the step of precipitating the oriented zeolite crystal.
(9) A separation liquid comprising a liquid portion obtained by separating the precipitate from the oriented zeolite crystal production liquid according to (3).

所定温度及び所定時間で加熱保持を行う本発明の配向性ゼオライト結晶製造液によると、配向性ゼオライト結晶を再現性よく製造できる。従って、配向性ゼオライト結晶を効率よく、高収率で得ることができる。また、この配向性ゼオライト結晶製造液は安定して保存できる。従って、大量に安定した条件で液調製でき、必要なときに必要な量だけを用いて配向性ゼオライト結晶を得ることができる。更に、一時に製造した液を分割使用できるため、製造ロットの異なる配向性ゼオライト結晶間の性質差を抑制でき、安定した配向性ゼオライト結晶が得られる。
析出物を分離して得られた液体部分からなる場合は、配向性ゼオライト結晶を製造する前に配向性ゼオライト結晶製造液内から析出物を除去する必要がなく、より簡便に配向性ゼオライト結晶を製造できる。また、この除去作業がまとめて行われていることにより製造ロット間の差をより確実に抑制できる。
加熱保持して析出物が形成された本発明の配向性ゼオライト結晶製造液によると、配向性ゼオライト結晶を再現性よく製造できる。従って、配向性ゼオライト結晶を効率よく、高収率で得ることができる。また、この配向性ゼオライト結晶製造液は安定して保存できる。従って、大量に安定した条件で液調製でき、必要なときに必要な量だけを用いて配向性ゼオライト結晶を得ることができる。更に、一時に製造した液を分割使用できるため、製造ロットの異なる配向性ゼオライト結晶間の性質差を抑制でき、安定した配向性ゼオライト結晶が得られる。
ゼオライト構造規定成分がテトラプロピルアンモニウムイオンである場合は、特に高い配向性を有するゼオライト結晶が得られ、更に、結晶をより密に形成できる。
Na成分が所定量含有される場合は、得られる配向性ゼオライト結晶の結晶粒子の大きさをより均一にできる。
Al成分が所定量含有される場合は、得られる配向性ゼオライト結晶の結晶粒子の大きさをより均一にでき、また、より高い配向性が得られる。
本発明の配向性ゼオライト結晶の製造方法によると、再現性よく製造でき、効率よく、高収率で配向性ゼオライト結晶を製造でき、配向性に優れたゼオライト結晶を安定的に製造できる。また、必要なときに必要な量だけを製造でき、更に製造ロットの異なる配向性ゼオライト結晶間の性質差も抑制できる。
本発明の他の配向性ゼオライト結晶の製造方法によると、単層に形成された配向性ゼオライト結晶を得ることができる。
析出物を分離して得られた液体部分からなる分離液の場合は、配向性ゼオライト結晶を製造する前に配向性ゼオライト結晶製造液内から析出物を除去する必要がなく、より簡便に配向性ゼオライト結晶を製造できる。また、この除去作業がまとめて行われていることにより製造ロット間の差をより確実に抑制できる。
According to the oriented zeolite crystal production liquid of the present invention which is heated and held at a predetermined temperature and a predetermined time, oriented zeolite crystals can be produced with good reproducibility. Therefore, oriented zeolite crystals can be obtained efficiently and in high yield. Moreover, this oriented zeolite crystal production liquid can be stored stably. Therefore, the liquid can be prepared under a large amount of stable conditions, and oriented zeolite crystals can be obtained using only the necessary amount when necessary. Furthermore, since the liquid manufactured at one time can be divided and used, the difference in properties between oriented zeolite crystals with different production lots can be suppressed, and stable oriented zeolite crystals can be obtained.
When it consists of a liquid part obtained by separating the precipitate, it is not necessary to remove the precipitate from the oriented zeolite crystal production liquid before producing the oriented zeolite crystal, and the oriented zeolite crystal is more easily prepared. Can be manufactured. Moreover, the difference between manufacturing lots can be more reliably suppressed by performing this removal work collectively.
According to the oriented zeolite crystal production liquid of the present invention in which precipitates are formed by heating and holding, oriented zeolite crystals can be produced with good reproducibility. Therefore, oriented zeolite crystals can be obtained efficiently and in high yield. Moreover, this oriented zeolite crystal production liquid can be stored stably. Therefore, the liquid can be prepared under a large amount of stable conditions, and oriented zeolite crystals can be obtained using only the necessary amount when necessary. Furthermore, since the liquid manufactured at one time can be divided and used, the difference in properties between oriented zeolite crystals with different production lots can be suppressed, and stable oriented zeolite crystals can be obtained.
When the zeolite structure-defining component is tetrapropylammonium ion, a zeolite crystal having particularly high orientation can be obtained, and the crystals can be formed more densely.
When a predetermined amount of the Na component is contained, the size of the crystal particles of the oriented zeolite crystals obtained can be made more uniform.
When a predetermined amount of Al component is contained, the size of the crystal grains of the obtained oriented zeolite crystal can be made more uniform, and higher orientation can be obtained.
According to the method for producing an oriented zeolite crystal of the present invention, it can be produced with good reproducibility, an oriented zeolite crystal can be produced efficiently and in a high yield, and a zeolite crystal excellent in orientation can be produced stably. Further, only the necessary amount can be produced when necessary, and further, the property difference between oriented zeolite crystals with different production lots can be suppressed.
According to another method for producing oriented zeolite crystals of the present invention, oriented zeolite crystals formed in a single layer can be obtained.
In the case of a separation liquid consisting of a liquid part obtained by separating precipitates, it is not necessary to remove the precipitates from the oriented zeolite crystal production liquid before producing oriented zeolite crystals, making orientation easier. Zeolite crystals can be produced. Moreover, the difference between manufacturing lots can be more reliably suppressed by performing this removal work collectively.

本発明について、以下詳細に説明する。
[1]配向性ゼオライト結晶製造液(1)
本発明の配向性ゼオライト結晶製造液(以下、単に「本製造液」ともいう)は、水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を110〜190℃の温度で15〜150時間加熱保持して得られたことを特徴とする。
The present invention will be described in detail below.
[1] Oriented zeolite crystal production liquid (1)
The oriented zeolite crystal production liquid of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the present production liquid”) contains water, a zeolite raw material containing a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component contains the water 100 It was obtained by heating and holding an aqueous solution before heating and holding at 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to parts by mass at a temperature of 110 to 190 ° C. for 15 to 150 hours.

上記「加熱保持前水溶液」は、水と、SiO成分を含むゼオライト原料と、構造規定成分とが含有された水溶液である。また、後述する加熱保持の処理が行われていない水溶液である。更に、この加熱保持前水溶液は、通常、pHが10以上であることにより、SiO成分及びゼオライト構造規定成分などが溶解され、常温(例えば25℃)において透明の液体となっている。 The “aqueous solution before heating and holding” is an aqueous solution containing water, a zeolite raw material containing a SiO 2 component, and a structure-defining component. Moreover, it is the aqueous solution in which the heat | fever holding process mentioned later is not performed. Further, the aqueous solution before heating and holding usually has a pH of 10 or more, so that the SiO 2 component, the zeolite structure-defining component and the like are dissolved, and becomes a transparent liquid at room temperature (for example, 25 ° C.).

上記「ゼオライト原料」は、配向性ゼオライト結晶を構成することとなる原料であり、少なくともSiO成分を含む。
上記「SiO成分」は、配向性ゼオライト結晶のSi骨格を形成、及び/又は、Si骨格を形成する成分を生成する。SiO成分としては特に限定されないが、例えば、シリカ(ヒュームドシリカ及びコロイダルシリカ等)、ケイ酸塩(ナトリウム塩及びカリウム塩のアルカリ金属塩等)、ケイ素を含むアルコキシド類等が挙げられる。これらのなかでも安価に入手できるためシリカが好ましい。SiO成分は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。また、上記Si骨格を形成する成分とは、Siを主とする低分子化合物などであり、例えば、水溶性ケイ素酸化物(ポリケイ酸イオン、メタケイ酸イオン及びオルトケイ酸イオンなど)等が挙げられる。
The “zeolite raw material” is a raw material that constitutes oriented zeolite crystals and includes at least a SiO 2 component.
The “SiO 2 component” forms a Si skeleton of oriented zeolite crystals and / or generates a component that forms a Si skeleton. No particular limitation is imposed on the SiO 2 component include silica (fumed silica and colloidal silica, etc.), silicates (alkali metal salts of sodium and potassium salts, etc.), alkoxides like containing silicon and the like. Of these, silica is preferred because it can be obtained at a low cost. SiO 2 component may be used in combination of two or more may be used alone. The component forming the Si skeleton is a low molecular compound mainly composed of Si, and examples thereof include water-soluble silicon oxides (polysilicate ions, metasilicate ions, orthosilicate ions, etc.).

このSiO成分の加熱保持前水溶液中の含有量は、SiOに換算した場合に水100質量部に対して0.5〜5.5質量部(より好ましくは0.5〜5.0質量部、更に好ましくは0.6〜5.0質量部、より更に好ましくは0.6〜4.0質量部、特に好ましくは1.0〜4.0質量部、より特に好ましくは1.5〜3.0質量部)である。0.5質量部未満又は5.5質量部を超えるとゼオライト結晶を得ることはできるが、配向性を有するゼオライト結晶を得ることが困難となり、また、高密度(例えば、形成する基板表面全面積を100%とした場合に70%以上を覆う程度)なものも得られ難く、適度な大きさの結晶粒子が得られ難くなる。特に単層の配向性ゼオライト結晶を目的とする場合、SiO成分の含有量は上記換算で0.5〜5.0質量部(より好ましくは0.6〜4.0質量部、特に好ましくは1.5〜2.5質量部)とすることが好ましい。 The content of the SiO 2 component in the aqueous solution before heating and holding is 0.5 to 5.5 parts by mass (more preferably 0.5 to 5.0 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of water when converted to SiO 2. Parts, more preferably 0.6 to 5.0 parts by mass, even more preferably 0.6 to 4.0 parts by mass, particularly preferably 1.0 to 4.0 parts by mass, and more particularly preferably 1.5 to 3.0 parts by mass). If less than 0.5 parts by mass or more than 5.5 parts by mass, zeolite crystals can be obtained, but it becomes difficult to obtain oriented zeolite crystals, and high density (for example, the total area of the substrate surface to be formed) When it is 100%, it is difficult to obtain a product that covers 70% or more), and it is difficult to obtain crystal particles of an appropriate size. In particular, when a single-layer oriented zeolite crystal is intended, the content of SiO 2 component is 0.5 to 5.0 parts by mass (more preferably 0.6 to 4.0 parts by mass, particularly preferably 1.5 to 2.5 parts by mass) is preferable.

このゼオライト原料は1種の化合物からなってもよく、2種以上の化合物からなってもよい。即ち、このゼオライト原料では、上記SiO成分以外の他のゼオライト原料成分を併せて用いることができる。SiO成分以外の他のゼオライト原料成分が含有される場合、SiO成分と他のゼオライト原料成分とは、別々の化合物であってもよく、SiO成分と他のゼオライト原料成分のうちの2種以上の成分を含有する化合物であってもよい。
上記他のゼオライト原料成分としては、Al成分、Na成分及びK成分などが挙げられる。
This zeolite raw material may be composed of one compound or two or more compounds. That is, in this zeolite raw material, other zeolite raw material components other than the SiO 2 component can be used together. When another zeolite raw material component other than the SiO 2 component is contained, the SiO 2 component and the other zeolite raw material component may be separate compounds, and two of the SiO 2 component and the other zeolite raw material component It may be a compound containing more than one component.
As said other zeolite raw material component, Al component, Na component, K component, etc. are mentioned.

上記Al成分は、Alが含有される配向性ゼオライト結晶を得る場合に用いることができる。Al成分は、Alを含有する配向性ゼオライト結晶を構成するAlを供給できる。
Al成分の種類は特に限定されないが、例えば、Al(NO、Al(OH)、AlCl及びAlBr等の各種アルミニウム塩及びAlを含有するアルコキシド等が挙げられる。これらのなかでも水に対する溶解性に優れるため、Al(NO等が好ましい。これらのAl成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。更に、これらは水和物であってもよく、非水和物であってもよい。
また、Al成分の含有量は、モル比換算でSi/Alが5以上(より好ましくは5〜800、更に好ましくは10〜800、より更に好ましくは10〜500、特に好ましくは10〜400、通常1000以下)が好ましい。この範囲では特に結晶粒子の大きさをより均一にすることができ、更に、高い配向性が得られる。また、特に単層の配向性ゼオライト結晶の製造を目的とする場合、Al成分の含有量は上記換算で10〜400(より好ましくは10〜200、特に好ましくは20〜100)とすることが好ましい。
The Al component can be used for obtaining oriented zeolite crystals containing Al. The Al component can supply Al constituting the oriented zeolite crystal containing Al.
The type of the Al component is not particularly limited, and examples thereof include various aluminum salts such as Al (NO 3 ) 3 , Al (OH) 3 , AlCl 3 and AlBr 3, and alkoxides containing Al. Among these, Al (NO 3 ) 3 or the like is preferable because of its excellent solubility in water. These Al components may use only 1 type and may use 2 or more types together. Furthermore, these may be hydrated or non-hydrated.
Further, the content of the Al component is such that Si / Al is 5 or more (more preferably 5 to 800, still more preferably 10 to 800, still more preferably 10 to 500, particularly preferably 10 to 400, in terms of molar ratio). 1000 or less) is preferable. In this range, the size of crystal grains can be made more uniform, and high orientation can be obtained. In particular, when the purpose is to produce single-layer oriented zeolite crystals, the content of the Al component is preferably 10 to 400 (more preferably 10 to 200, particularly preferably 20 to 100) in terms of the above. .

上記Na成分は、Naが含有される配向性ゼオライト結晶を得る場合に用いることができる。Na成分は、Naを含有する配向性ゼオライト結晶を構成するNaを供給できる。
Na成分の種類は特に限定されないが、例えば、NaOH、NaNO、NaCl、NaSO及びNa(COOH)等のナトリウム塩及びNaを含有するアルコキシド等が挙げられる。これらのなかでも水に対する溶解性に優れ、配合により配向性ゼオライト結晶の構成成分として機能する以外に、加熱保持前水溶液のpH調整を行うこともできるためNaOHが好ましい。これらのNa成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The Na component can be used when obtaining oriented zeolite crystals containing Na. The Na component can supply Na constituting an oriented zeolite crystal containing Na.
The type of Na component is not particularly limited, for example, NaOH, NaNO 3, NaCl, alkoxides, and the like containing sodium salt and Na such as Na 2 SO 4 and Na (COOH). Among these, NaOH is preferable because it has excellent solubility in water and functions as a constituent component of the oriented zeolite crystal by blending, and can also adjust the pH of the aqueous solution before heating and holding. These Na components may use only 1 type and may use 2 or more types together.

また、Na成分の配合量は、NaOHに換算した場合に水100質量部に対して0.2〜2.0質量部(より好ましくは0.25〜2.0質量部、更に好ましくは0.3〜2.0質量部、より更に好ましくは0.4〜2.0質量部、特に好ましくは0.5〜2.0質量部、より特に好ましくは0.5〜1.5質量部)が好ましい。この範囲内であれば得られる配向性ゼオライト結晶を構成する結晶粒子の大きさがより均一になる。   Moreover, the compounding quantity of Na component is 0.2-2.0 mass parts (more preferably 0.25-2.0 mass parts, still more preferably 0.2 mass parts with respect to 100 mass parts of water, when converted into NaOH. 3 to 2.0 parts by mass, more preferably 0.4 to 2.0 parts by mass, particularly preferably 0.5 to 2.0 parts by mass, and more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass). preferable. Within this range, the size of the crystal particles constituting the obtained oriented zeolite crystal becomes more uniform.

上記K成分は、Kが含有される配向性ゼオライト結晶を目的とする場合に用いることができる。即ち、このK成分は、Kを含有する配向性ゼオライト結晶を構成するKを供給できる。
K成分としては特に限定されないが、例えば、KOH、KNO、KCl、KSO及びK(COOH)等のカリウム塩及びKを含有するアルコキシド等を挙げることができる。これらのなかでも水に対する溶解性に優れ、配合により上記NaOHと同様にpH調整を行うことができるためKOHが好ましい。これらのK成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。K成分は、上記Na成分と等量で置き換えた量を含有できる。また、ゼオライト原料にNa成分及びK成分との両方が含有される場合は、Na成分とK成分とを等量で置き換えることができる。但し、Na成分とK成分とでは、Na成分を主として用いることが好ましい。
The K component can be used when an oriented zeolite crystal containing K is intended. That is, this K component can supply K constituting the oriented zeolite crystal containing K.
No particular limitation is imposed on the K component, for example, KOH, KNO 3, KCl, can be mentioned alkoxides containing K 2 SO 4 and K (COOH) potassium and K such. Among these, KOH is preferable because it is excellent in solubility in water and can be adjusted in pH similarly to the above NaOH by blending. These K components may use only 1 type and may use 2 or more types together. The K component can contain an amount replaced with an equivalent amount of the Na component. Further, when both the Na component and the K component are contained in the zeolite raw material, the Na component and the K component can be replaced with equal amounts. However, it is preferable to mainly use the Na component for the Na component and the K component.

上記「構造規定成分」は、得られる配向性ゼオライト結晶の構造を規定する成分である。構造規定成分としては、通常、水溶液中において四級アンモニウムイオンを生成する化合物を用いる。四級アンモニウムイオンとしては、テトラプロピルアンモニウム(TPA)イオンが好ましい。水溶液がテトラプロピルアンモニウムイオンを含有する場合は、特に配向性のよいゼオライト結晶を密に析出させることができるからである。
また、テトラプロピルアンモニウムイオンを生成する構造規定成分としては、例えば、テトラプロピルアンモニウムイオンのハロゲン化物(フッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物)及び水酸化物を用いることができる。これらのなかではテトラプロピルアンモニウムブロミドが特に好ましい。これら構造規定成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The “structure-defining component” is a component that defines the structure of the obtained oriented zeolite crystal. As the structure-defining component, a compound that generates a quaternary ammonium ion in an aqueous solution is usually used. As the quaternary ammonium ion, tetrapropylammonium (TPA) ion is preferable. This is because when the aqueous solution contains tetrapropylammonium ions, zeolite crystals with particularly good orientation can be densely precipitated.
In addition, as the structure-defining component that generates tetrapropylammonium ions, for example, tetrapropylammonium ion halides (fluorides, chlorides, bromides, and iodides) and hydroxides can be used. Of these, tetrapropylammonium bromide is particularly preferred. These structure-defining components may be used alone or in combination of two or more.

この構造規定成分の含有量は、特に限定されないが、テトラプロピルアンモニウムブロミド(以下、単に「TPABr」という)換算で、水100質量部に対して0.3質量部以上(より好ましくは0.4質量部以上、更に好ましくは0.5〜2.0質量部、通常10質量部以下)含有されることが好ましい。0.3質量部以上であれば、特に安定して配向性ゼオライト結晶を形成でき、更に、特に結晶製造に伴う原料消費量を小さく抑えることができる。   The content of the structure-defining component is not particularly limited, but is 0.3 parts by mass or more (more preferably 0.4 parts per 100 parts by mass of water) in terms of tetrapropylammonium bromide (hereinafter simply referred to as “TPABr”). It is preferably contained in an amount of not less than part by mass, more preferably 0.5 to 2.0 parts by mass, usually 10 parts by mass or less. If it is 0.3 parts by mass or more, oriented zeolite crystals can be formed particularly stably, and further, the amount of raw material consumption accompanying crystal production can be kept small.

本発明で用いるこの加熱保持前水溶液は、前述のように、通常、pHが10以上である。このpHは10〜13.5が好ましく、10〜12.5がより好ましく、10〜12が特に好ましい。
このpHの調整方法は特に限定されない。pH調整方法としては、例えば、(1)SiO成分以外の他のゼオライト原料成分を含有するゼオライト原料を用いる方法が挙げられる。即ち、塩基性化合物(水溶されて水溶液のpHをアルカリ性にできる化合物)を含有するゼオライト原料を用いる方法である。この塩基性化合物としては、例えば、NaOH及びKOHが挙げられ、特にNaOHが好ましい。また、(2)塩基性の構造規定成分を用いる方法が挙げられる。塩基性の構造規定成分としては、テトラプロピルアンモニウムイオンの水酸化物(TPAOH)が挙げられる。
As described above, the aqueous solution before heating and holding used in the present invention usually has a pH of 10 or more. This pH is preferably 10 to 13.5, more preferably 10 to 12.5, and particularly preferably 10 to 12.
The method for adjusting the pH is not particularly limited. Examples of the pH adjusting method include (1) a method using a zeolite raw material containing other zeolite raw material components other than the SiO 2 component. That is, it is a method using a zeolite raw material containing a basic compound (a compound that can be made water-soluble to make the pH of the aqueous solution alkaline). Examples of the basic compound include NaOH and KOH, and NaOH is particularly preferable. Further, (2) a method using a basic structure-defining component may be mentioned. Examples of the basic structure-defining component include tetrapropylammonium ion hydroxide (TPAOH).

本製造液は、上記の加熱保持前水溶液を加熱保持して得られる。
上記「加熱保持」は、110〜190℃の温度を15〜150時間加えることをいう。この加熱保持を行う際の温度(以下、単に「加熱保持温度」という)は、135〜190℃が好ましく、140〜190℃がより好ましく、150〜185℃が特に好ましい。加熱保持温度が110℃未満であると、配向性ゼオライト結晶形成の再現性の向上が十分に認められない場合がある。一方、加熱保持温度が190℃を超えると構造規定成分の熱分解等の目的としない反応を生じ、同様に十分な再現性の向上が認められない場合がある。
また、加熱保持を行う時間(以下、単に「加熱保持時間」という)は、15〜130時間が好ましく、15〜100時間がより好ましく、15〜80時間が特に好ましい。加熱保持時間が15時間未満であると、配向性ゼオライト結晶形成の再現性向上が十分に認められない場合がある。一方、加熱保持時間は150時間以上であってもよいが、より短時間で得られることが好ましい。即ち、例えば、低温で加熱保持したのち昇温させて反応促進させて全体時間を短縮する等の加熱保持方法により、通常、150時間以下に加熱保持時間を収めることができる。
This production liquid is obtained by heating and holding the aqueous solution before heating and holding.
The above “heat holding” refers to applying a temperature of 110 to 190 ° C. for 15 to 150 hours. 135-190 degreeC is preferable, as for the temperature at the time of performing this heat holding | maintenance (henceforth only a "heating holding temperature"), 140-190 degreeC is more preferable, and 150-185 degreeC is especially preferable. If the heating and holding temperature is less than 110 ° C., there may be a case where sufficient improvement in reproducibility of oriented zeolite crystal formation is not observed. On the other hand, when the heat holding temperature exceeds 190 ° C., an unintended reaction such as thermal decomposition of the structure-defining component occurs, and a sufficient improvement in reproducibility may not be recognized.
Further, the time for heating and holding (hereinafter simply referred to as “heating and holding time”) is preferably 15 to 130 hours, more preferably 15 to 100 hours, and particularly preferably 15 to 80 hours. If the heating and holding time is less than 15 hours, the reproducibility improvement of oriented zeolite crystal formation may not be sufficiently observed. On the other hand, the heating and holding time may be 150 hours or more, but it is preferable that the heating and holding time be obtained in a shorter time. That is, for example, the heating and holding time can be usually set to 150 hours or less by a heating and holding method such as heating and holding at a low temperature and then increasing the temperature to promote the reaction to shorten the total time.

従来、配向性ゼオライト結晶を析出させるための溶液は、調製後に直ぐに結晶製造に使用したとしても、配向性ゼオライト結晶が製造される確率が低く、再現性が十分に得られない場合があった。即ち、同一手順により、同一各種原料を同一量用いて溶液調製し、同一基板を同一条件で浸漬しても、必ずしも理想的な配向性ゼオライト結晶は製造されなかった。この確率(製造総回数に対する配向性ゼオライト結晶が得られる回数の割合)は、例えば、約5〜10%程度であり、結果として収率は低かった。
これに対して、本製造液では、再現性を著しく高いものとすることができる。従って、配向性ゼオライト結晶を安定的に量産することができる。また、後述する優れた保存安定性を有するために、特に安定的に配向性ゼオライト結晶を製造することができる。本製造液では、配向性ゼオライト結晶を製造できる。例えば、約95%以上(100%を含む)の確率で目的とする配向性ゼオライト結晶を製造することができる。
Conventionally, even if a solution for depositing oriented zeolite crystals is used for crystal production immediately after preparation, the probability that oriented zeolite crystals are produced is low, and reproducibility may not be sufficiently obtained. That is, even if the same procedure was used to prepare solutions using the same amounts of the same raw materials and the same substrate was immersed under the same conditions, ideal oriented zeolite crystals were not necessarily produced. This probability (ratio of the number of times the oriented zeolite crystal is obtained with respect to the total number of productions) is, for example, about 5 to 10%, resulting in a low yield.
On the other hand, reproducibility can be made remarkably high with this manufacturing liquid. Therefore, oriented zeolite crystals can be stably mass-produced. Moreover, since it has the outstanding storage stability mentioned later, an oriented zeolite crystal can be manufactured especially stably. With this production liquid, oriented zeolite crystals can be produced. For example, the target oriented zeolite crystal can be produced with a probability of about 95% or more (including 100%).

また、従来、配向性ゼオライト結晶を析出させるための溶液は保存安定性に乏しく、調製後に低温保存しても短期間で析出物を生じて液組成が変化してしまい、その後は配向性ゼオライト結晶を製造できなかった。更に、この溶液からは析出物を除去したとしても配向性ゼオライト結晶の製造はできなかった。
これに対して、本製造液は、調製した後に長期間保存できる。従って、大量に安定した条件で溶液を調製できる。また、必要なときに必要な量だけを用いることができる。更に、一時に製造した溶液を分けて用いることができ、製造ロットの異なる配向性ゼオライト結晶であっても安定した性能を発揮できる。本製造液は、通常、2ヶ月以上(通常、半年以下)の保存が25℃において可能である。この製造液を保存する際の条件は特に限定されないが、例えば、温度30℃以下(好ましくは25℃以下、更に好ましくは−10〜25℃、特に好ましくは−10〜−10℃、通常−20℃以上)において保存することが好ましい。
In addition, conventionally, the solution for depositing oriented zeolite crystals has poor storage stability, and even when stored at a low temperature after preparation, precipitates are formed in a short period of time and the liquid composition changes. Could not be manufactured. Furthermore, even if precipitates were removed from this solution, oriented zeolite crystals could not be produced.
On the other hand, this manufacturing liquid can be stored for a long time after it is prepared. Therefore, a solution can be prepared under a stable condition in large quantities. Also, only the necessary amount can be used when necessary. Furthermore, the solution manufactured at once can be used separately, and stable performance can be exhibited even with oriented zeolite crystals having different production lots. This production solution can usually be stored at 25 ° C. for more than 2 months (usually less than half a year). The conditions for storing this production solution are not particularly limited. For example, the temperature is 30 ° C. or less (preferably 25 ° C. or less, more preferably −10 to 25 ° C., particularly preferably −10 to −10 ° C., usually −20 It is preferable to store at a temperature of ℃ or higher.

本製造液は、上記加熱保持した際又は加熱保持後に析出物を生じてもよく、生じなくてもよい。本製造液を保存する際には、この析出物が含まれたままの状態で保存してもよく、析出物を除去(析出物の全部又は一部をとわない)した状態で保存してもよい。
即ち、加熱保持後に析出物が形成されており、この析出物を分離して得られた液体部分からなる分離液も製造に用いることができる。
上記「析出物」は、加熱保持後の液中に認められる固形物であり、通常、加熱保持により析出する。また、この析出物は、通常、目視できる大きさであり、沈殿物でもよく、浮遊物(コロイド等)でもよく、これらの両方でもよい。析出物の大きさは特に限定されないが、通常、10nm以上である。但し、10nm以上であっても加熱保持後溶液中で目視できないものは含まれない。
この析出物の構成(組成など)及び量等は特に限定されないが、通常、ゼオライト原料中のSiが含有される。更に、Na成分が含有されるゼオライト原料を用いた場合は析出物にNaが含有され、Al成分が含有されるゼオライト原料を用いた場合は析出物にAlが含有される。この析出物の組成は特に限定されないが、例えば、AlとNaとの含有量は、モル比換算でNa/Alが0.75〜1.35(更に0.8〜1.3)である化合物が得られる。また、通常、加熱保持前溶液におけるNa/Alに相関せず、上記範囲でNaとAlとが含有される析出物となる。
The production liquid may or may not generate precipitates when the above-mentioned heat holding is performed or after the heat holding. When storing this production solution, it may be stored in a state in which this precipitate is contained, or it may be stored in a state in which the precipitate is removed (not all or part of the precipitate). Also good.
That is, a precipitate is formed after heating and holding, and a separation liquid composed of a liquid portion obtained by separating the precipitate can also be used for production .
The “precipitate” is a solid substance observed in the liquid after being heated and is usually precipitated by heating and holding. Further, the precipitate is usually of a size that can be visually observed, and may be a precipitate, a suspended matter (such as a colloid), or both of them. Although the magnitude | size of a deposit is not specifically limited, Usually, it is 10 nm or more. However, even if the thickness is 10 nm or more, those that cannot be visually observed in the solution after being heated are not included.
The structure (composition, etc.) and amount of this precipitate are not particularly limited, but usually contains Si in the zeolite raw material. Further, when a zeolite raw material containing an Na component is used, Na is contained in the precipitate, and when a zeolite raw material containing an Al component is used, the precipitate contains Al. The composition of the precipitate is not particularly limited. For example, the content of Al and Na is a compound in which Na / Al is 0.75 to 1.35 (more preferably 0.8 to 1.3) in terms of molar ratio. Is obtained. Moreover, it does not correlate with Na / Al in the pre-heated solution, and is a precipitate containing Na and Al in the above range.

上記「除去」は、析出物を全部又は一部を除去することを意味する。一部の除去である場合、その除去量は特に限定されない。また、除去方法も特に限定されず、デカンテーション、濾過、遠心分離及び透析等の方法を用いることができる。これらの方法は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上記のうちデカンテーションを用いる場合、加熱保持後溶液を静置する時間は、通常、1時間以上である。
The above “removal” means that all or a part of the precipitate is removed. In the case of partial removal, the removal amount is not particularly limited. The removal method is not particularly limited, and methods such as decantation, filtration, centrifugation, and dialysis can be used. These methods may use only 1 type and may use 2 or more types together.
When decantation is used among the above, the time for allowing the solution to stand after heating is usually 1 hour or longer.

上記「液体部分」とは、上記加熱保持により形成された析出物(沈殿物及び浮遊物など)を除いた部分である。この液体部分には、上記析出物として目視確認できない微細な固形物は含有されていてもよい。目視確認できない微細な固形物とは、例えば、前述のSi骨格を形成する成分などが挙げられる。即ち、ポリケイ酸イオン、メタケイ酸イオン及びオルトケイ酸イオン等が挙げられる。   The “liquid part” is a part excluding the precipitates (precipitates and suspended matters) formed by the heating and holding. The liquid portion may contain a fine solid that cannot be visually confirmed as the precipitate. Examples of the fine solid that cannot be visually confirmed include the components that form the Si skeleton described above. That is, polysilicate ion, metasilicate ion, orthosilicate ion and the like can be mentioned.

本製造液は、前記のように保存に際しては、析出物を含んだまま保存してもよく、析出物を除去した後に保存してもよいが、本製造液を用いて配向性ゼオライト結晶の製造を行う際には、通常、この析出物は除去する。但し、この除去は上記保存における除去と同様に、全部又は一部の除去を含む意味である。
除去が好ましいのは、この析出物が加熱保持後の本製造液の固液平衡を保っている要因と考えられるからである。従って、析出物を少なくとも一部除去することで固液平衡のバランスが崩すことができ、配向性ゼオライト結晶が製造され易い状態を形成できるものと考えられる。但し、配向性ゼオライト結晶の製造には高温条件が必要である。このため、析出物を除去したとしても高温に保持しなければ、上記のように本製造液を保存することができる。
As described above, the production solution may be stored while containing precipitates, or may be stored after removing the precipitates. However, the production solution is used to produce oriented zeolite crystals. Usually, this precipitate is removed. However, this removal includes all or a part of the removal as well as the removal in the storage.
The reason why the removal is preferable is that this precipitate is considered to be a factor that maintains the solid-liquid equilibrium of the production liquid after being heated. Therefore, it is considered that the balance of solid-liquid equilibrium can be lost by removing at least a part of the precipitate, and a state in which oriented zeolite crystals can be easily produced can be formed. However, the production of oriented zeolite crystals requires high temperature conditions. For this reason, even if it removes a deposit, if it does not hold | maintain at high temperature, this manufacturing liquid can be preserve | saved as mentioned above.

尚、本製造液においていう、配向性ゼオライト結晶は、配向性に優れるゼオライト結晶である。配向性に優れるとは、特にゼオライト結晶のストレートチャンネルが一定方向に配向されていることをいう。このストレートチャンネルとは、例えば、MFI型ゼオライト結晶においては、(010)面に開口する10員環により構成されている細孔である。この配向は、例えば、X線回折測定において(010)系列のピークしか実質的に得られないことにより確認できる。但し、(501)ピークが認められる場合には、(020)ピーク強度が(501)ピーク強度の30倍以上(より好ましくは40倍以上、更に好ましくは50倍以上)であることが好ましい。尚、(501)ピークは、粉末状(配向性が最も低いと考えられる状態)のゼオライト結晶のX線回折測定を行った際に、最も強く現れるピークである。   The oriented zeolite crystal referred to in the present production liquid is a zeolite crystal excellent in orientation. “Excellent orientation” means that the straight channel of the zeolite crystal is oriented in a certain direction. For example, in the MFI-type zeolite crystal, the straight channel is a pore constituted by a 10-membered ring opening in the (010) plane. This orientation can be confirmed, for example, by substantially only obtaining a (010) series peak in the X-ray diffraction measurement. However, when the (501) peak is observed, the (020) peak intensity is preferably 30 times or more (more preferably 40 times or more, and further preferably 50 times or more) of the (501) peak intensity. The (501) peak is the peak that appears most strongly when X-ray diffraction measurement is performed on a zeolite crystal in a powder form (state considered to have the lowest orientation).

本発明の配向性ゼオライト結晶製造液は、上記の通りの製造方法で得ることができる。即ち、
本発明の配向性ゼオライト結晶製造液は、水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.6〜4.0質量部である加熱保持前水溶液を110〜190℃の温度で15〜150時間加熱保持する工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液の製造方法により得ることができる。
また、この製造方法では、上記加熱保持後に析出物が形成されており、該析出物を分離する工程を備えることができる。更に、この製造方法では、上記ゼオライト構造規定成分は、テトラプロピルアンモニウムイオンとすることができる。また、この製造方法では、上記ゼオライト原料はNa成分を含有し、該Na成分は上記加熱保持前水溶液中に、水100質量部に対してNaOH換算で0.2〜2質量部含有されるものとすることができる。更に、上記ゼオライト原料はAl成分を含有し、該Al成分は上記加熱保持前水溶液中に、モル比換算でSi/Alが5以上となるように含有されるものとすることができる。
この配向性ゼオライト結晶製造液の製造方法によると、上記各種優れた効果を発揮できる本発明の配向性ゼオライト結晶製造液を、確実に且つ簡便に得ることができる。
The oriented zeolite crystal production liquid of the present invention can be obtained by the production method as described above. That is,
The oriented zeolite crystal production liquid of the present invention contains a zeolite raw material containing water and a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component is 0.6 to 4.0 with respect to 100 parts by mass of the water. It can be obtained by a method for producing an oriented zeolite crystal production liquid, comprising a step of heating and holding the aqueous solution before heating and holding that is part by mass at a temperature of 110 to 190 ° C. for 15 to 150 hours.
Moreover, in this manufacturing method, the precipitate is formed after the said heat holding, and the process of isolate | separating this precipitate can be provided. Furthermore, in this production method, the zeolite structure-defining component can be tetrapropylammonium ion. Moreover, in this manufacturing method, the said zeolite raw material contains Na component, and this Na component is 0.2-2 mass parts in conversion of NaOH with respect to 100 mass parts of water in the said aqueous solution before a heating holding | maintenance. It can be. Furthermore, the zeolite raw material contains an Al component, and the Al component can be contained in the aqueous solution before heating and holding so that Si / Al is 5 or more in terms of molar ratio.
According to this method for producing an oriented zeolite crystal production liquid, the oriented zeolite crystal production liquid of the present invention capable of exhibiting the above various excellent effects can be obtained reliably and simply.

[2]配向性ゼオライト結晶製造液(2)
本発明の配向性ゼオライト結晶製造液(以下、単に「本他の製造液」ともいう)は、水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を加熱保持して析出物が形成されたことを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液。
[2] Oriented zeolite crystal production liquid (2)
The oriented zeolite crystal production liquid of the present invention (hereinafter also simply referred to as “this other production liquid”) contains water, a zeolite raw material containing a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component is An oriented zeolite crystal production liquid, wherein a precipitate is formed by heating and holding an aqueous solution before heating and holding of 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.

上記「加熱保持前水溶液」、「析出物」及び「配向性ゼオライト結晶」は、前記本製造液における各々をそのまま適用できる。
上記「加熱保持」は、その加熱温度及び加熱時間等の加熱条件は限定されない。即ち、析出物が得られるように加熱保持を行えばよい。例えば、加熱保持は多段工程行ってもよく、単一工程で行ってもよい。多段工程で行うとは、異なる複数の所定温度で加熱保持を行う場合等である。この各工程は連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。また、単一工程で行うとは、前記本製造液における加熱保持を行う場合及び連続的に温度を変化させながら加熱保持を行う場合である。
Each of the above-mentioned “manufacturing aqueous solution before heating”, “precipitate”, and “oriented zeolite crystal” in the production liquid can be applied as it is.
The heating conditions such as the heating temperature and the heating time are not limited for the above “heat holding”. That is, heating and holding may be performed so that a precipitate is obtained. For example, heating and holding may be performed in a multistage process or in a single process. Performing in a multistage process is when heating and holding at a plurality of different predetermined temperatures. Each of these steps may be performed continuously or intermittently. In addition, performing in a single step refers to the case where the heating and holding in the production liquid is performed and the case where the heating and holding is performed while continuously changing the temperature.

多段工程で加熱保持を行う場合には、2段工程で行ってもよく、3段工程で行ってもよく、3段工程以上の更に多くの工程で行ってもよい(通常、10段工程以下で行う)。また、多段工程で加熱保持を行う場合、第1加熱保持工程では、例えば、温度100〜150℃(更には110〜140℃、特に110〜130℃)の温度で加熱保持することができる。また、この際には15〜100時間(更には15〜70時間、特に15〜40時間)その温度を保持できる。更に、第2加熱保持工程では、例えば、温度130〜190℃(更には150〜190℃、特に150〜180℃)の温度で加熱保持することができる。また、この際には1〜135時間(更には5〜40時間、特に10〜24時間)その温度を保持できる。   When performing heating and holding in a multistage process, it may be performed in a two-stage process, in a three-stage process, or may be performed in a larger number of processes than a three-stage process (usually 10-stage process or less To do). Moreover, when performing heat holding in a multistage process, it can heat-hold at the temperature of 100-150 degreeC (further 110-140 degreeC, especially 110-130 degreeC) in a 1st heat holding process, for example. In this case, the temperature can be maintained for 15 to 100 hours (further 15 to 70 hours, particularly 15 to 40 hours). Furthermore, in the second heating and holding step, for example, the heating and holding can be performed at a temperature of 130 to 190 ° C. (further, 150 to 190 ° C., particularly 150 to 180 ° C.). In this case, the temperature can be maintained for 1 to 135 hours (further 5 to 40 hours, particularly 10 to 24 hours).

本他の製造液による再現性を著しく高いものとすることができる効果、調製した後に長期間保存できる効果等については、前記本製造液における効果と同様である。
また、本他の製造液において得られた析出物は除去しても除去しなくてもよいことは前記本製造液と同様である。また、この際の「除去」及び「液体部分」は、前記本製造液における各々をそのまま適用できる。
The effect that the reproducibility by the other production liquid can be remarkably increased, the effect that it can be stored for a long time after preparation, and the like are the same as the effects in the production liquid.
Moreover, it is the same as the said manufacturing liquid that the deposit obtained in this other manufacturing liquid does not need to be removed even if it removes. Further, “removal” and “liquid portion” at this time can be applied as they are in the production liquid.

本発明の他の配向性ゼオライト結晶製造液は、上記の通りの製造方法で得ることができる。即ち、
本発明の配向性ゼオライト結晶製造液は、水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.6〜4.0質量部である加熱保持前水溶液を加熱保持して析出物が形成させる工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液により得ることができる。
また、この製造方法では、上記加熱保持後に析出物を分離する工程を備えることができる。更に、この製造方法では、上記ゼオライト構造規定成分は、テトラプロピルアンモニウムイオンとすることができる。また、この製造方法では、上記ゼオライト原料はNa成分を含有し、該Na成分は上記加熱保持前水溶液中に、水100質量部に対してNaOH換算で0.2〜2質量部含有されるものとすることができる。更に、上記ゼオライト原料はAl成分を含有し、該Al成分は上記加熱保持前水溶液中に、モル比換算でSi/Alが5以上となるように含有されるものとすることができる。
この配向性ゼオライト結晶製造液の製造方法によると、上記各種優れた効果を発揮できる本発明の配向性ゼオライト結晶製造液を、確実に且つ簡便に得ることができる。
The other oriented zeolite crystal production liquid of the present invention can be obtained by the production method as described above. That is,
The oriented zeolite crystal production liquid of the present invention contains a zeolite raw material containing water and a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component is 0.6 to 4.0 with respect to 100 parts by mass of the water. It can be obtained with an oriented zeolite crystal production liquid comprising a step of heating and holding the aqueous solution before heating and holding that is part by mass to form precipitates.
Moreover, in this manufacturing method, the process of isolate | separating a precipitate after the said heating holding can be provided. Furthermore, in this production method, the zeolite structure-defining component can be tetrapropylammonium ion. Moreover, in this manufacturing method, the said zeolite raw material contains Na component, and this Na component is 0.2-2 mass parts in conversion of NaOH with respect to 100 mass parts of water in the said aqueous solution before a heating holding | maintenance. It can be. Furthermore, the zeolite raw material contains an Al component, and the Al component can be contained in the aqueous solution before heating and holding so that Si / Al is 5 or more in terms of molar ratio.
According to this method for producing an oriented zeolite crystal production liquid, the oriented zeolite crystal production liquid of the present invention capable of exhibiting the above various excellent effects can be obtained reliably and simply.

[2]配向性ゼオライト結晶の製造方法(1)
本発明の配向性ゼオライト結晶の製造方法は、本発明の配向性ゼオライト結晶製造液を温度110〜220℃に保持し、該配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする。
[2] Method for producing oriented zeolite crystals (1)
The method for producing oriented zeolite crystals of the present invention comprises maintaining the oriented zeolite crystal production liquid of the present invention at a temperature of 110 to 220 ° C., immersing the substrate in the oriented zeolite crystal production liquid, and On the other hand, the method comprises a step of depositing oriented zeolite crystals in which straight channels are oriented in the vertical direction.

上記「温度」は、110〜220℃である。この温度は120〜200℃が好ましく、120〜190℃がより好ましく、150〜190℃が特に好ましい。この温度範囲では配向性ゼオライト結晶が製造される。
上記「保持」は、目的とする配向性ゼオライト結晶が得られる範囲であればよく、保持時間等は特に限定されないが、通常、5時間以上(好ましくは8時間以上、より好ましくは18時間以上、通常60時間以下)である。但し、この温度範囲での保持は、通常、連続して行う。上記温度範囲に保持することで配向性ゼオライト結晶製造が開始された後、上記温度範囲未満の温度になると結晶(特に種結晶)密度が低くなる場合があり好ましくない。また、上記温度範囲を超えると配向性が低下する場合があり好ましくない。尚、保持している間の上記温度範囲内の温度変動は特に限定されない。即ち、例えば、異なる複数の温度で各々保持して配向性ゼオライト結晶を得ることもできる。
The “temperature” is 110 to 220 ° C. This temperature is preferably 120 to 200 ° C, more preferably 120 to 190 ° C, and particularly preferably 150 to 190 ° C. In this temperature range, oriented zeolite crystals are produced.
The “holding” is not particularly limited as long as the target oriented zeolite crystal can be obtained, and the holding time and the like are not particularly limited, but usually 5 hours or longer (preferably 8 hours or longer, more preferably 18 hours or longer, Usually 60 hours or less). However, the holding in this temperature range is usually performed continuously. After the oriented zeolite crystal production is started by maintaining in the above temperature range, if the temperature falls below the above temperature range, the crystal (especially seed crystal) density may decrease, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds the above temperature range, the orientation may decrease, which is not preferable. In addition, the temperature fluctuation within the said temperature range while hold | maintaining is not specifically limited. That is, for example, oriented zeolite crystals can be obtained by holding at different temperatures.

上記「基体」は、配向性ゼオライト結晶を析出させることができるものであれば、材料、形状及び大きさは特に限定されない。基体を構成する材料としては、ジルコニア、アルミナ(α−アルミナ、γ−アルミナ及び陽極酸化アルミナ等)、金属(ステンレス及びニッケル等)及びガラス等を用いることができる。これらの中でも、ジルコニア、アルミナ及び金属が好ましく、更にはジルコニア及びアルミナがより好ましい。更にこのうちアルミナが特に好ましい。ジルコニア及びアルミナはいずれも優れた基板であるが、アルミナは更に配向性ゼオライト結晶との接合性がジルコニアに比べても更に優れる傾向にある。尚、基体にアルミナを用いる場合には、基体自身が配向性ゼオライト結晶を構成するAlを供給する成分となる場合がある。この場合、水溶液中のAl成分量がモル比換算のSi/Alにおいて上記好ましい範囲となるように上記Al成分の配合量を減らすことが好ましい。   The “substrate” is not particularly limited in material, shape and size as long as it can precipitate oriented zeolite crystals. As the material constituting the substrate, zirconia, alumina (such as α-alumina, γ-alumina and anodized alumina), metal (such as stainless steel and nickel), glass, and the like can be used. Among these, zirconia, alumina, and metal are preferable, and zirconia and alumina are more preferable. Of these, alumina is particularly preferred. Zirconia and alumina are both excellent substrates, but alumina has a tendency to be further superior to zirconia in terms of bondability with oriented zeolite crystals. When alumina is used for the substrate, the substrate itself may be a component that supplies Al constituting the oriented zeolite crystal. In this case, it is preferable to reduce the amount of the Al component so that the amount of the Al component in the aqueous solution is within the above preferable range in Si / Al in terms of molar ratio.

上記「浸漬」は、通常、基体全体を本製造液内に沈めることにより行うが、基体のうち配向性ゼオライト結晶を析出させる面が少なくとも本製造液内に浸漬される状態であればよい。また、一部のみを先に浸漬し、他部を後から浸漬することにより異なる部位の両方に析出させてもよい。更に、まんべんなく析出するように、ゆっくりと水溶液内で回転等させることもできる。また、浸漬させる時間は、特に限定されないが上記保持時間と同じである。浸漬時間を上記範囲とすることにより、配向性ゼオライト結晶を特に密に析出させることができる。   The “immersion” is usually performed by immersing the entire substrate in the production liquid, but it is sufficient that at least the surface of the substrate on which the oriented zeolite crystals are precipitated is immersed in the production liquid. Moreover, only one part may be immersed first, and another part may be immersed later, and you may make it precipitate on both different parts. Furthermore, it can be slowly rotated in the aqueous solution so that it can be uniformly deposited. Further, the immersion time is not particularly limited, but is the same as the above holding time. By setting the immersion time in the above range, oriented zeolite crystals can be precipitated particularly densely.

本製造方法において、本製造液を上記温度範囲に保持するためには、通常、上記温度における蒸気圧に耐えられる密閉容器を要する。この密閉容器を構成する材料は特に限定されないが、内壁はゼオライト結晶が付着しない材料で構成されることが好ましい。即ち、例えば、フッ素樹脂{例えば、テフロン(登録商標)等}などが好ましい。内壁にゼオライト結晶が付着した後に剥離されて基体表面に落下して成長し、ゼオライト結晶の配向性を乱す原因となる場合があるからである。   In this production method, in order to maintain the production liquid in the above temperature range, a sealed container that can withstand the vapor pressure at the above temperature is usually required. Although the material which comprises this airtight container is not specifically limited, It is preferable that an inner wall is comprised with the material to which a zeolite crystal does not adhere. That is, for example, a fluororesin {for example, Teflon (registered trademark)} is preferable. This is because the zeolite crystals may adhere to the inner wall and then peel off and drop to grow on the surface of the substrate, which may disturb the orientation of the zeolite crystals.

更に、本製造方法において製造できる配向性ゼオライト結晶は、通常、十分に結晶粒子同士が繋がっておらず、基板の平面方向に更に結晶成長する余地がある結晶である。即ち、いわゆる種結晶(配向性ゼオライト種結晶)である。この配向性ゼオライト結晶の結晶粒子の大きさは特に限定されないが、通常、最大平均長さ4μm以下であり、平均厚さは1μm以下である。
通常、本製造方法では配向性ゼオライト結晶を膜状にまで成長させることは困難である。これは本製造液内に貯蔵できる(溶解させることができる)ゼオライト原料に限界があり、結晶の成長とともに原料が消費されて結晶形成に必要な量を蓄えることができなくなることに起因するものと考えられる。本製造方法により形成された配向性ゼオライト結晶は、更に、後述する成長方法により成長させて配向性ゼオライト結晶膜にすることができる。
Furthermore, the oriented zeolite crystals that can be produced by this production method are usually crystals in which crystal particles are not sufficiently connected to each other and there is room for further crystal growth in the plane direction of the substrate. That is, it is a so-called seed crystal (orientated zeolite seed crystal). The size of the crystal grains of the oriented zeolite crystal is not particularly limited, but is usually a maximum average length of 4 μm or less and an average thickness of 1 μm or less.
Usually, it is difficult to grow oriented zeolite crystals into a film by this production method. This is because there is a limit to the zeolite raw material that can be stored (dissolved) in the production liquid, and the raw material is consumed as the crystal grows, and the amount necessary for crystal formation cannot be stored. Conceivable. The oriented zeolite crystal formed by this production method can be further grown by the growth method described later to form an oriented zeolite crystal film.

また、本発明の製造方法により得られる配向性ゼオライト結晶の構造は、通常、MFI型である。このMFI型には、Alを含む非シリカライト型及びAlを実質的に含有しないシリカライト型の両方が含まれるが、これらのなかでも、非シリカライト型の製造に適し、特にいわゆるZSM−5型ゼオライトの製造に適する。但し、水溶液内の各成分(特に構造規定成分)の含有量及び温度等によってはMFI型に換えてその他の構造のゼオライト(例えば、MOR型)が得られる場合がある。   Moreover, the structure of the oriented zeolite crystal obtained by the production method of the present invention is usually MFI type. The MFI type includes both a non-silicalite type containing Al and a silicalite type containing substantially no Al. Among these, the MFI type is suitable for the production of a non-silicalite type, and particularly so-called ZSM-5. Suitable for the production of type zeolite. However, depending on the content and temperature of each component (particularly structure-defining component) in the aqueous solution, a zeolite with other structure (for example, MOR type) may be obtained instead of the MFI type.

また、本製造方法では、本製造液内に基体を浸漬する工程を行う以外にも他の工程を備えることができる。その他の工程として、例えば、本製造液内から引き上げた基体(配向性ゼオライト結晶が形成された基体)を洗浄する洗浄工程が挙げられる。また、この配向性ゼオライト結晶が形成された基体を乾燥させる乾燥工程が挙げられる。これらの工程を行うことにより、結晶内に取り込まれた構造規定成分等を除去できる。但し、後述する成長方法では、これらの工程を行った後の基体(配向性ゼオライト結晶が形成された基体)を用いてもよく、行っていない基体(配向性ゼオライト結晶が形成された基体)を用いてもよい。   Moreover, in this manufacturing method, in addition to performing the process of immersing a base | substrate in this manufacturing liquid, another process can be provided. As other steps, for example, a washing step of washing the substrate pulled up from the production liquid (substrate on which oriented zeolite crystals are formed) can be mentioned. Moreover, the drying process which dries the base | substrate with which this oriented zeolite crystal was formed is mentioned. By performing these steps, the structure-defining component incorporated into the crystal can be removed. However, in the growth method to be described later, a substrate after being subjected to these steps (substrate on which oriented zeolite crystals are formed) may be used. It may be used.

[3]配向性ゼオライト結晶の製造方法(2)
水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、ゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分の配合量が水100質量部に対して0.05〜5質量部であり、且つ、温度が120℃以上且つ150℃未満である配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した単層に配置された配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする。
[3] Method for producing oriented zeolite crystals (2)
It contains water, a zeolite raw material containing an SiO 2 component, an Al component and an Na component, and a zeolite structure-defining component, and the blending amount of the SiO 2 component is 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. An orientation in which a substrate is immersed in an oriented zeolite crystal production liquid having a temperature of 120 ° C. or more and less than 150 ° C., and arranged in a single layer in which straight channels are oriented in a direction perpendicular to the surface of the substrate. Characterized by comprising a step of precipitating a crystalline zeolite crystal.

上記「配向性ゼオライト結晶製造液」は、水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、構造規定成分とが少なくとも配合された液体である。また、前記の本製造液におけると同様な加熱保持はされていてもよく、されていなくてもよい。また、本製造液に配合する水、ゼオライト原料及び構造規定成分の各々の配合順序は特に限定されない。更に、ゼオライト原料の配合においても、SiO成分等の各成分を別々に配合してもよく、これらの成分をまとめて配合してもよく、更には、必要な全ての成分を含有する固形物を配合してもよい。 The “oriented zeolite crystal production liquid” is a liquid in which water, a zeolite raw material containing an SiO 2 component, an Al component, and an Na component, and a structure-defining component are blended. Further, the same heat holding as in the above production liquid may or may not be performed. Further, the blending order of each of water, zeolite raw material and structure-defining component to be blended in the production liquid is not particularly limited. Furthermore, in the blending of the zeolite raw material, each component such as SiO 2 component may be blended separately, and these components may be blended together, and further, a solid containing all necessary components. May be blended.

上記「ゼオライト原料」は、配向性ゼオライト結晶を構成することとなる各種原料である。このゼオライト原料は、少なくともSiO成分、Al成分及びNa成分の3成分を含む。上記「SiO成分」、上記「Al成分」及び上記「Na成分」は、各々前記本製造液における各成分をそのまま適用できる。
但し、SiO成分の配合量は、SiOに換算した場合に水100質量部に対して0.05〜5質量部(好ましくは0.5〜3質量部、より好ましくは1〜3質量部、更に好ましくは1〜2質量部)である。0.05質量部未満では、ゼオライト結晶自体の形成が困難となる傾向にあり、5質量部を超えて含有されると配向性ゼオライト結晶を単層で得ることが困難となる傾向になる。また、この範囲では、高配向且つ高密度の配向性ゼオライト結晶を得ることができる。
The “zeolite raw material” is a variety of raw materials that constitute the oriented zeolite crystal. This zeolite raw material contains at least three components of SiO 2 component, Al component and Na component. As the “SiO 2 component”, the “Al component”, and the “Na component”, each component in the production liquid can be applied as it is.
However, the amount of SiO 2 component, 0.05 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of water when converted into SiO 2 (preferably 0.5 to 3 parts by weight, more preferably 1 to 3 parts by weight More preferably, it is 1-2 mass parts). If it is less than 0.05 part by mass, formation of the zeolite crystal itself tends to be difficult, and if it exceeds 5 parts by mass, it becomes difficult to obtain an oriented zeolite crystal in a single layer. In this range, highly oriented and high density oriented zeolite crystals can be obtained.

更に、Al成分の配合量は、モル比換算でSi/Alが80〜1000(より好ましくは140〜800、更に好ましくは200〜800)が好ましい。この範囲では特に結晶サイズが安定し易く、高い配向性が得られる。
また、Na成分の配合量は、NaOHに換算した場合に水100質量部に対して0.05〜2.0質量部(より好ましくは0.2〜1.5質量部、更に好ましくは0.3〜01.5質量部)である。この範囲では結晶粒子の大きさがより均一になる。
ゼオライト原料として、SiO成分、Al成分及びNa成分以外の他の成分としてK成分が挙げられることも前記本製造液と同様である。
Furthermore, as for the compounding quantity of Al component, Si / Al is 80-1000 (more preferably 140-800, still more preferably 200-800) in terms of molar ratio. In this range, the crystal size is particularly stable and high orientation is obtained.
Moreover, the compounding quantity of Na component is 0.05-2.0 mass parts (more preferably 0.2-1.5 mass parts, still more preferably 0.2 mass parts with respect to 100 mass parts of water, when converted into NaOH. 3 to 01.5 parts by mass). In this range, the size of crystal grains becomes more uniform.
As the zeolite raw material, the K component may be mentioned as a component other than the SiO 2 component, the Al component, and the Na component as in the case of the production liquid.

上記「構造規定成分」は、各々前記本製造液における各成分をそのまま適用できる。但し、構造規定成分の含有量は、テトラプロピルアンモニウムブロミド(以下、単に「TPABr」という)換算で、水100質量部に対して0.3質量部以上(より好ましくは0.4質量部以上、更に好ましくは0.5〜2.0質量部)が好ましい。この範囲であれば特に安定して配向性ゼオライト結晶を製造でき、更に、原料消費量を小さく抑えることができる。
また、本製造液の温度は110℃以上且つ150℃未満(好ましくは110℃以上150℃未満、より好ましくは110〜140℃、更に好ましくは120〜135℃、特に好ましくは130〜135℃)である。110℃未満であるとゼオライト結晶の形成が困難となる傾向になり、150℃以上であると配向性ゼオライト結晶を単層で得ることが困難となる傾向にある。
As the “structure-defining component”, each component in the production liquid can be applied as it is. However, the content of the structure-defining component is 0.3 parts by mass or more (more preferably 0.4 parts by mass or more) with respect to 100 parts by mass of water in terms of tetrapropylammonium bromide (hereinafter simply referred to as “TPABr”). More preferably 0.5 to 2.0 parts by mass). Within this range, oriented zeolite crystals can be produced particularly stably, and the consumption of raw materials can be kept small.
Moreover, the temperature of this manufacturing liquid is 110 degreeC or more and less than 150 degreeC (preferably 110 degreeC or more and less than 150 degreeC, More preferably, it is 110-140 degreeC, More preferably, it is 120-135 degreeC, Most preferably, it is 130-135 degreeC). is there. If it is less than 110 ° C., formation of zeolite crystals tends to be difficult, and if it is 150 ° C. or more, it tends to be difficult to obtain oriented zeolite crystals in a single layer.

上記「基体」は、前記他の配向性ゼオライト結晶の製造方法における基体をそのまま適用できる。
上記「浸漬」は、前記他の配向性ゼオライト結晶の製造方法における浸漬をそのまま適用できる。
更に、本製造方法においては、前記他の製造方法と同様に、通常、上記温度における蒸気圧に耐えられる密閉容器を要する。この密閉容器については、前記他の製造方法における密閉容器をそのまま適用できる。
As the “substrate”, the substrate in the other method for producing oriented zeolite crystals can be applied as it is.
For the “immersion”, the immersion in the other method for producing oriented zeolite crystals can be applied as it is.
Furthermore, in this production method, a closed container that can withstand the vapor pressure at the above-mentioned temperature is usually required as in the other production methods. About this airtight container, the airtight container in the said other manufacturing method is applicable as it is.

本発明の製造方法により得られる配向性ゼオライト結晶は、基体表面に単層に配置された結晶である。上記「単層」とは、ゼオライト結晶同士の重なりがほとんどないことをいう。通常、ゼオライト結晶面全体を100%とした場合に、単層部分の面積割合は80%以上(更には90%以上)である。尚、この面積割合は、ゼオライト結晶が形成された基体表面の電子顕微鏡を用いた拡大像において、無作為に選択した実測20μm四方の像内の単層部分の面積割合を計測することで得られる。
更に、前記他の製造方法と同様に、本製造方法において製造できる配向性ゼオライト結晶はいわゆる種結晶であり、更に、後述する成長方法により成長させて配向性ゼオライト結晶膜にすることができる。また、本製造方法により得られる配向性ゼオライト結晶の構造が、通常、MFI型であることも同様である。
また、前記他の製造方法と同様に、同様な他の工程を備えることができる。
Oriented zeolite crystals obtained by the production method of the present invention are crystals arranged in a single layer on the surface of a substrate. The “single layer” means that there is almost no overlap between zeolite crystals. Usually, when the entire zeolite crystal plane is 100%, the area ratio of the single layer portion is 80% or more (more preferably 90% or more). This area ratio can be obtained by measuring the area ratio of a single layer portion in an actually measured 20 μm square image in a magnified image using an electron microscope on the surface of the substrate on which the zeolite crystal is formed. .
Further, like the other production methods, the oriented zeolite crystals that can be produced by this production method are so-called seed crystals, and can be grown by a growth method described later to form an oriented zeolite crystal film. It is also the same that the structure of the oriented zeolite crystal obtained by this production method is usually MFI type.
Moreover, the same other process can be provided similarly to the said other manufacturing method.

[4]配向性ゼオライト結晶の成長方法
上記本発明の製造方法により得られた配向性ゼオライト結晶は、その後、
水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、ゼオライト構造規定成分とが配合され、
上方は120〜220℃であって溶液状態に加熱保持され、下方は該上方よりも低温に保温されてゲル及び/又は固形分を含有する状態に保持された結晶成長用不均一液の該上方内に上記基体に析出された上記配向性ゼオライト結晶を浸漬し、
該配向性ゼオライト結晶を成長させる結晶成長工程を備える配向性ゼオライト結晶の成長方法により、配向性ゼオライト結晶を更に成長させることができる。
この成長方法によると、本発明の製造方法により得られた配向性に優れたゼオライト結晶を更に成長させることができる。
[4] Growth method of oriented zeolite crystals The oriented zeolite crystals obtained by the production method of the present invention are
Water, a zeolite raw material containing SiO 2 component, Al component and Na component, and a zeolite structure-defining component are blended,
The upper part is 120 to 220 ° C. and is heated and held in a solution state, and the lower part is above the heterogeneous liquid for crystal growth that is kept at a lower temperature than the upper part and contains gel and / or solids. Immerse the oriented zeolite crystals deposited on the substrate inside,
An oriented zeolite crystal can be further grown by a method for growing an oriented zeolite crystal comprising a crystal growth step for growing the oriented zeolite crystal.
According to this growth method, the zeolite crystal excellent in the orientation obtained by the production method of the present invention can be further grown.

上記「ゼオライト原料」は、配向性ゼオライト結晶を結晶成長させる原料である。このゼオライト原料は、少なくともSiO成分、Al成分及びNa成分の3成分を含む。上記「SiO成分」、上記「Al成分」及び上記「Na成分」は、前記各本製造方法における各成分を各々そのまま適用できる。また、上記「構造規定成分」は、前記各本製造方法における構造規定成分をそのまま適用できる。このゼオライト原料中のSiO成分等の各成分及び構造規定成分は、各々に配合されたものであってもよく、2種以上各成分が含有された固形物等を用いて配合されたものであってもよい。
但し、後述するように、結晶成長用不均一液中の各成分の含有量は特に限定されない。後述するように、上記結晶成長用不均一液中には、ゲル及び/又は固形物を含有する状態である原料貯留環境があり、この環境には多量のゼオライト原料を固体状態で貯留されているからである。
The “zeolite raw material” is a raw material for crystal growth of oriented zeolite crystals. This zeolite raw material contains at least three components of SiO 2 component, Al component and Na component. As the “SiO 2 component”, the “Al component”, and the “Na component”, the respective components in the respective production methods can be applied as they are. In addition, as the “structure-defining component”, the structure-defining component in each of the production methods can be applied as it is. Each component such as SiO 2 component and the structure-defining component in the zeolite raw material may be blended with each other, or may be blended using a solid or the like containing two or more kinds of each component. There may be.
However, as will be described later, the content of each component in the heterogeneous liquid for crystal growth is not particularly limited. As will be described later, in the heterogeneous liquid for crystal growth, there is a raw material storage environment containing gel and / or solid matter, and a large amount of zeolite raw material is stored in a solid state in this environment. Because.

上記「結晶成長用不均一液」は、水と、ゼオライト原料と、構造規定成分とが少なくとも配合されたものである。この結晶成長用不均一液を構成する媒体は、水だけであってもよく、他の媒体(アルコール類等)を含有してもよい。
また、この結晶成長用不均一液は、液内に溶液状態に加熱保持された上方と、ゲル及び/又は固形分を含有する状態に保持された下方と、を備える。
上記「上方」は、溶液状態に保たれており、配向性ゼオライト結晶を結晶成長させることができる環境である。この溶液状態の部分にはゲル及び/又は固形分が含有されない。即ち、ゼオライト原料及び構造規定成分は溶解して含有されている。この溶液状態には、目的部分の温度を120〜200℃に保持することで得られる。この保持温度は、更には120〜190℃とすることができ、特に120〜180℃とすることができ、とりわけ120〜175℃とすることができる。尚、固形分は、肉眼で確認できるものを意味し、前記本製造液における析出物より小さいものは含まれない。例えば、10nm未満の粒子等は固形分に含まれない。
The “crystal growth heterogeneous liquid” is a mixture of water, a zeolite raw material, and a structure-defining component. The medium constituting the heterogeneous liquid for crystal growth may be water alone or may contain other media (alcohols and the like).
Further, the heterogeneous liquid for crystal growth includes an upper part that is heated and held in a solution state and a lower part that is held in a state containing gel and / or solids.
The “above” is an environment in which the oriented zeolite crystal can be grown while being kept in a solution state. This solution state portion does not contain gel and / or solid content. That is, the zeolite raw material and the structure defining component are dissolved and contained. This solution state can be obtained by maintaining the temperature of the target portion at 120 to 200 ° C. This holding temperature can be further set to 120 to 190 ° C., in particular 120 to 180 ° C., in particular 120 to 175 ° C. In addition, solid content means what can be confirmed with the naked eye, and the thing smaller than the precipitate in the said manufacturing liquid is not contained. For example, particles of less than 10 nm are not included in the solid content.

上記「下方」は、ゲル及び/又は固形物を含有する状態に保たれており、配向性ゼオライト結晶の結晶成長が起きない環境である。この下方の部分に含有される上記「ゲル」及び上記「固形分」は、ゼオライト原料を主成分とする。ゲルとしては、例えば、SiOがゲル化することにより形成される化合物が挙げられ、固形分としては粉末状のゼオライト原料成分を打錠して得られる錠剤(各ゼオライト原料を別々に含有する錠剤であってもよく、全てのゼオライト原料を含有する錠剤であってもよい)等が挙げられる。ゲル及び固形分を構成するゼオライト原料は1種であってもよく、2種以上であってもよい。このゲル及び固形分は、上記結晶成長環境に含有される各成分が結晶成長に使用されると、次第に溶け出して原料貯留環境から結晶成長環境へ供給される。
この下方の温度は上方の最低温度よりも低い温度であり、固形分等を生じる温度であれば特に限定されず、製造規模等によって適宜のものとすることが好ましい。この温度は、例えば、120℃未満とすることができる。
The “downward” is an environment where gel and / or solids are contained and no crystal growth of oriented zeolite crystals occurs. The “gel” and the “solid content” contained in the lower part are mainly composed of a zeolite raw material. Examples of the gel include a compound formed by gelation of SiO 2 , and the solid content is a tablet obtained by tableting a powdery zeolite raw material component (tablet containing each zeolite raw material separately) And may be tablets containing all zeolite raw materials). One or two or more zeolite raw materials constituting the gel and the solid content may be used. When each component contained in the crystal growth environment is used for crystal growth, the gel and the solid content are gradually dissolved and supplied from the raw material storage environment to the crystal growth environment.
This lower temperature is lower than the lowest upper temperature, and is not particularly limited as long as it is a temperature that generates a solid content or the like. This temperature can be, for example, less than 120 ° C.

この上方と下方との温度差(温度勾配)を形成する方法は特に限定されないが、例えば、〔1〕系全体を加温できる恒温槽内に置き、配向性ゼオライト結晶を浸漬した部分から上方を更に加熱する方法、〔2〕系全体を加温できる恒温槽内に置き、配向性ゼオライト結晶を浸漬した部分から上方を更に加熱し、下方を冷却する方法、〔3〕配向性ゼオライト結晶を浸漬した部分から上方を加熱し且つ下方を上方よりも低温に加熱する方法、〔4〕系全体を加温できる恒温槽内に置き、下方のみを冷却する方法等を用いることができる。
また、上記〔1〕〜〔4〕の各方法における加熱及び冷却はどのような方法で行ってもよい。例えば、加熱は、各種のヒータ(電熱線等)を用いる方法、恒温槽を用いる方法、並びに、高温の熱媒(液体、粘性体、固液共存体及びガス等の各種流体)を配管内に循環させる方法等で行うことができる。また、各々を行う場合のヒータ及び配管等は結晶成長用不均一液を保持する容器の外側に設置してもよく、内側に設置してもよい。同様に、冷却は、低温の冷媒(液体、粘性体、固液共存体及びガス等の各種流体)を配管内に循環させる方法、並びに、恒温槽を用いる方法等で行うことができる。
The method of forming the temperature difference (temperature gradient) between the upper side and the lower side is not particularly limited. For example, [1] The whole system is placed in a thermostatic bath where the whole system can be heated, and the upper part from the part where the oriented zeolite crystals are immersed A method of further heating, [2] A method in which the whole system is placed in a constant temperature bath, and the upper part is further heated from the portion where the oriented zeolite crystals are immersed, and the lower part is cooled, [3] the oriented zeolite crystals are immersed It is possible to use a method of heating the upper part from the above-mentioned part and heating the lower part at a lower temperature than the upper part, [4] a method of placing the whole system in a constant temperature bath and cooling only the lower part, and the like.
Moreover, you may perform the heating and cooling in each method of said [1]-[4] by what kind of method. For example, for heating, a method using various heaters (such as a heating wire), a method using a thermostatic bath, and a high-temperature heat medium (various fluids such as liquid, viscous material, solid-liquid coexisting material, and gas) in the pipe. It can be performed by a circulating method or the like. Moreover, the heater, piping, etc. in each case may be installed in the outer side of the container holding the heterogeneous liquid for crystal growth, and may be installed in the inner side. Similarly, cooling can be performed by a method of circulating a low-temperature refrigerant (various fluids such as a liquid, a viscous material, a solid-liquid coexisting material, and a gas) in the pipe, a method using a thermostatic bath, and the like.

上記「基体に析出された上記配向性ゼオライト結晶」は、上記結晶成長用不均一液中の上方内に配置する。即ち、成長させようとする配向性ゼオライト結晶が溶液状態の部分に浸漬されていればよい。但し、成長させる配向性ゼオライト結晶表面から下方(例えば、120℃未満の領域)までの距離は特に限定されないが、例えば、40mm以下(更に30mm以下、特に20mm以下)とすることができる。この範囲であれば安定してゼオライト原料を貯留でき、上方の環境を乱すこともない。また、上方と下方とは、なんら境界を有さない容器内で形成することができるが、多孔体及び透過性膜等により仕切りを設けることもできる。   The “oriented zeolite crystals deposited on the substrate” are disposed in the upper part of the heterogeneous liquid for crystal growth. That is, the oriented zeolite crystal to be grown only needs to be immersed in the solution portion. However, the distance from the surface of the oriented zeolite crystal to be grown to the lower part (for example, a region below 120 ° C.) is not particularly limited, but can be, for example, 40 mm or less (further 30 mm or less, particularly 20 mm or less). Within this range, the zeolite raw material can be stably stored, and the upper environment is not disturbed. The upper and lower portions can be formed in a container having no boundary, but a partition can be provided by a porous body, a permeable membrane, or the like.

また、この基体に析出された上記配向性ゼオライト結晶は、容器の上下左右等のどの方向に向けて浸漬してもよい。しかし、より高配向に成長させるために、上記配向性ゼオライト結晶が下方を向くように行うことが好ましい。即ち、結晶成長面を下方に向けて浸漬した場合は、結晶成長面に新たに形成された結晶核が堆積して配向性が低下することが防止される。また、新たな結晶核は下方に沈降し、再びゼオライト原料として利用され、ゼオライト原料を無駄無く利用できる。また、新たに形成される結晶核に影響されないため、高配向なゼオライト膜を得る際に、高溶質濃度の環境を用いても配向性を低下させることなく、低溶質濃度の環境から高溶質濃度の環境までの広い環境を利用できる。   Further, the oriented zeolite crystals deposited on the substrate may be immersed in any direction such as up, down, left, and right of the container. However, in order to grow in a higher orientation, it is preferable that the oriented zeolite crystal is directed downward. That is, when the crystal growth surface is immersed downward, it is possible to prevent newly formed crystal nuclei from depositing on the crystal growth surface and lowering the orientation. Further, new crystal nuclei settle down and are used again as a zeolite raw material, so that the zeolite raw material can be used without waste. In addition, since it is not affected by newly formed crystal nuclei, when obtaining a highly oriented zeolite film, even if a high solute concentration environment is used, even if a high solute concentration environment is used, the orientation from the low solute concentration is not reduced. A wide range of environments can be used.

更に、上方が120℃以上且つ200℃以下であり、下方が120℃未満である環境は、水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、構造規定成分とが配合され、このうちSiO成分が水100質量部に対して0.6〜8.0質量部(より好ましくは1.0〜4.0質量部、更に好ましくは1.0〜2.0質量部)配合された結晶成長用不均一液を用いる場合に効果的である。更に、これらの条件に加えて、Al成分はSi/Alモル比換算で30〜1000(より好ましくは100〜800、更に好ましくは150〜800)配合され、且つ、Na成分は水100質量部に対して0.05〜4.0質量部(より好ましくは0.05〜2.0質量部、更に好ましくは0.05〜0.8質量部)配合された結晶成長用不均一液を用いる場合に特に効果的である。この環境及び結晶成長用不均一液を用いた製造方法はMFI型の配向性ゼオライト結晶の成長に効果的である。
また、結晶成長用不均一液に配合される構造規定成分の含有量は、特に限定されないが、TPABr換算で、水100質量部に対して0.3質量部以上(より好ましくは0.4質量部以上、更に好ましくは0.4〜0.8質量部)含有されることが好ましい。更に、結晶成長用不均一液のpHは特に限定されないが、温度30℃の固形分等を含む不均一状態において、通常、10.0〜13.5(好ましくは10.0〜12.5、より好ましくは10.0〜12.0)である。
Furthermore, the environment in which the upper part is 120 ° C. or more and 200 ° C. or less and the lower part is less than 120 ° C. includes water, a zeolite raw material containing a SiO 2 component, an Al component, and a Na component, and a structure-defining component, 0.6 to 8.0 parts by mass (more preferably 1.0 to 4.0 parts by weight, more preferably 1.0 to 2.0 parts by mass) with respect to these SiO 2 component 100 parts by weight of water blended This is effective when using a heterogeneous liquid for crystal growth. Further, in addition to these conditions, the Al component is blended in an Si / Al molar ratio of 30 to 1000 (more preferably 100 to 800, still more preferably 150 to 800), and the Na component is added to 100 parts by mass of water. On the other hand, when using a heterogeneous liquid for crystal growth mixed with 0.05 to 4.0 parts by mass (more preferably 0.05 to 2.0 parts by mass, still more preferably 0.05 to 0.8 parts by mass) Especially effective. This production method using the environment and the heterogeneous liquid for crystal growth is effective for the growth of MFI type oriented zeolite crystals.
Further, the content of the structure-defining component blended in the heterogeneous liquid for crystal growth is not particularly limited, but is 0.3 parts by mass or more (more preferably 0.4 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of water in terms of TPABr. Part or more, more preferably 0.4 to 0.8 parts by mass). Furthermore, although the pH of the heterogeneous liquid for crystal growth is not particularly limited, it is usually 10.0 to 13.5 (preferably 10.0 to 12.5, preferably in a heterogeneous state including a solid content at a temperature of 30 ° C. More preferably, it is 10.0-12.0).

上記「浸漬」は、通常、配向性ゼオライト結晶全体が溶液状態の部分内に浸かるように行うが、少なくとも配向性ゼオライト結晶の成長面が結晶成長用不均一液の溶液状態の部分内に浸かるように行えばよい。また、まんべんなく成長を促進するために、結晶成長用不均一液内で回転等させることもできる。
浸漬時間は、特に限定されないが、通常、少なくとも5時間以上(より好ましくは24時間以上、更に好ましくは40時間以上)である。結晶成長用不均一液の組成及びpH等によっても異なるが、5時間以上であればゼオライト膜とすることができる。
The above “immersion” is usually performed so that the entire oriented zeolite crystal is immersed in the solution state portion, but at least the growth surface of the oriented zeolite crystal is immersed in the solution state portion of the heterogeneous liquid for crystal growth. You can go to Further, in order to promote the growth evenly, it can be rotated in a non-uniform liquid for crystal growth.
The immersion time is not particularly limited, but is usually at least 5 hours or more (more preferably 24 hours or more, still more preferably 40 hours or more). Although it depends on the composition and pH of the heterogeneous liquid for crystal growth, a zeolite membrane can be formed if it is 5 hours or longer.

この成長方法において、結晶成長用不均一液を入れる容器は特に限定されないが、通常、密閉容器を用いる。密閉容器であることで水の蒸発及び高い保温効果が得られ、結晶成長用不均一液の溶液状態の部分をゼオライト膜の形成に適したものに保持し易い。この密閉容器については、前記配向性ゼオライト結晶の製造方法における密閉容器をそのまま適用できる。   In this growth method, the container in which the heterogeneous liquid for crystal growth is put is not particularly limited, but usually a sealed container is used. By being an airtight container, water evaporation and a high heat retention effect can be obtained, and the solution state portion of the heterogeneous liquid for crystal growth can be easily held in a form suitable for forming a zeolite membrane. About this airtight container, the airtight container in the manufacturing method of the said oriented zeolite crystal can be applied as it is.

また、この成長方法は、上記配向性ゼオライト結晶が、種結晶であっても、より成長されたゼオライト膜に近いものであっても、更には、ゼオライト膜であっても利用できる。尚、種結晶は各結晶粒子の多くが独立して存在し多角形状を呈する。これに対して、ゼオライト膜は、隣接する結晶粒子同士が連続的に繋がって形成された膜状であり、繋がっていない部分の結晶の端辺は丸みを帯びた形状となっている。
この成長方法によると、配向性ゼオライト結晶が、種結晶である場合には各結晶粒子の平面積を1.2倍以上(更には1.3倍以上、特に1.5倍以上)に成長させることができる。また、得られるゼオライト膜は、通常、平均膜厚が1μm以上(更には1〜5μm)である。
Further, this growth method can be used even if the oriented zeolite crystal is a seed crystal, closer to a more grown zeolite membrane, or even a zeolite membrane. The seed crystal has a polygonal shape in which many of each crystal particle are present independently. On the other hand, the zeolite membrane is in the form of a film in which adjacent crystal particles are continuously connected to each other, and the end of the crystal in the portion where the crystals are not connected has a rounded shape.
According to this growth method, when the oriented zeolite crystal is a seed crystal, the plane area of each crystal particle is grown 1.2 times or more (more preferably 1.3 times or more, particularly 1.5 times or more). be able to. Further, the obtained zeolite membrane usually has an average film thickness of 1 μm or more (more preferably 1 to 5 μm).

この成長方法では、結晶成長用不均一液の溶液状態の部分内で配向性ゼオライト結晶を成長させる工程以外に、他の工程を備えることができる。他の工程としては、例えば、成長された配向性ゼオライト結晶から構造規定成分を除去する工程、成長された配向性ゼオライト結晶の細孔内に種々の化学物質を固定する工程、及び、成長された配向性ゼオライト結晶内の陽イオンを他の陽イオンと交換する工程等が挙げられる。   In this growth method, in addition to the step of growing oriented zeolite crystals within the solution state portion of the heterogeneous liquid for crystal growth, other steps can be provided. Other steps include, for example, a step of removing structure-defining components from the grown oriented zeolite crystal, a step of fixing various chemical substances in the pores of the grown oriented zeolite crystal, and a grown Examples include a step of exchanging the cation in the oriented zeolite crystal with another cation.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
[1]配向性ゼオライト結晶製造液、及び、配向性ゼオライト結晶の製造
(1)加熱保持をした製造液(製造液1、製造液2)
(i)複層に配置された配向性ゼオライト結晶が得られた例
{実施例1〜3(製造液1)}
下記表1に示す量の各ゼオライト原料(SiO成分、Na成分、Al成分)を配合した水溶液を調製した。その後、内壁がフッ素樹脂で被覆された加圧可能なステンレス製の密閉容器内に調製した水溶液を投入してから蓋をして密閉した。次いで、密閉容器をオートクレーブ内に静置して175℃(自己加圧される)に18時間加熱保持した後、放冷して配向性ゼオライト結晶製造液(製造液1)を得た。得られた製造液1内には析出物の沈殿が認められた。この沈殿物は温度25℃で1時間静置したのち上澄液をデカンテーションにより取出して除去した。
また、除去した析出物は、自然乾燥させた後、マススペクトルにより定性及び定量を行った。その結果、Naは0.49mass%であり、Alは0.4mass%であり、残部(SiO等)が99.11%であった。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
[1] Oriented zeolite crystal production liquid and production of oriented zeolite crystals (1) Heated and retained production liquid (Production liquid 1, Production liquid 2)
(I) Example in which oriented zeolite crystals arranged in multiple layers were obtained {Examples 1 to 3 (Production Solution 1)}
Each zeolite raw material in an amount shown in Table 1 were (SiO 2 component, Na component, Al component) an aqueous solution prepared by blending to prepare. Thereafter, the prepared aqueous solution was poured into a pressurizable stainless steel sealed container whose inner wall was coated with a fluororesin, and then sealed with a lid. The sealed container was then allowed to stand in an autoclave, heated and held at 175 ° C. (self-pressurized) for 18 hours, and then allowed to cool to obtain an oriented zeolite crystal production liquid (production liquid 1). Precipitation of precipitates was observed in the resulting production liquid 1. This precipitate was allowed to stand at a temperature of 25 ° C. for 1 hour, and then the supernatant was removed by decantation.
The removed precipitate was naturally dried and then qualitatively and quantitatively analyzed by mass spectrum. As a result, Na was 0.49 mass%, Al was 0.4 mass%, and the balance (SiO 2 etc.) was 99.11%.

実施例1;製造液1、加熱保持条件175℃×18時間
析出条件175℃×18時間
実施例2;製造液1、加熱保持条件175℃×18時間、
析出条件175℃×18時間
実施例3;製造液1、加熱保持条件175℃×18時間、
析出条件175℃×18時間
Example 1: Production solution 1, heating and holding condition 175 ° C. × 18 hours
Precipitation conditions 175 ° C. × 18 hours Example 2; Production solution 1, heating and holding conditions 175 ° C. × 18 hours,
Precipitation conditions 175 ° C. × 18 hours Example 3; production solution 1, heating and holding conditions 175 ° C. × 18 hours,
Deposition conditions 175 ° C. × 18 hours

尚、上記表1中のSiO成分として粉末状のヒュームドシリカ(シグマアルドリッチジャパン社製、品名「SILICA FUMED」)を用いた。また、Na成分としてNaOHを用いた。更に、Al成分としてAl(NO・9HOを用いた。また、構造規定成分として、粉末状の臭化テトラプロピルアンモニウム(Aldrich Chemical Company社製、品名「Tetrepropylammonium bromide」)を用いた。以降、全ての製造液において同様である。 In addition, powdered fumed silica (manufactured by Sigma Aldrich Japan, product name “SILICA FUMED”) was used as the SiO 2 component in Table 1 above. Moreover, NaOH was used as the Na component. Further, Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was used as the Al component. Further, powdered tetrapropylammonium bromide (manufactured by Aldrich Chemical Company, product name “Tetrepropylammonium bromide”) was used as a structure-defining component. Thereafter, the same applies to all manufacturing solutions.

その後、内底から1cmの高さに基体を固定できる足場を備え、内壁がフッ素樹脂で被覆された加圧可能なステンレス製の密閉容器(内高さ8.5cm、内径3.4cm、内容積60ml)を3本用意した。各密閉容器内に先に調製した製造液1を投入した。次いで、反応容器内の足場に表面研磨されたアルミナ基体(板状:縦0.5cm、横0.5cm、厚さ0.2cm、鏡面仕上げ表面)を固定した後、蓋をして密閉し、オートクレーブ内に静置し、各容器内の温度を175℃(自己加圧される)に18時間保持した。
18時間経過後、上記密閉容器から各アルミナ基体(実施例1〜3)を取り出し、その表面を電子顕微鏡により拡大した画像(以下、単に「SEM画像」という)において結晶状態を目視観察した。この際に使用した実施例1のSEM画像による説明図を図1〜3に示した。
この結果、ゼオライト結晶は、図1〜3に示すように、高密度にまんべんなく基体を覆うように、複層のゼオライト結晶(種結晶)が形成されていることが分かる。この外観は、実施例2及び実施例3でも酷似した結果となった(図示せず)。
After that, a pressurizable stainless steel sealed container (inner height of 8.5 cm, inner diameter of 3.4 cm, inner volume) provided with a scaffold capable of fixing the substrate at a height of 1 cm from the inner bottom and having an inner wall coated with a fluororesin. 60 ml) were prepared. The production liquid 1 prepared previously was put into each sealed container. Next, the surface-polished alumina substrate (plate: vertical 0.5 cm, horizontal 0.5 cm, thickness 0.2 cm, mirror-finished surface) was fixed to the scaffold in the reaction vessel, and then sealed with a lid, It left still in an autoclave and the temperature in each container was hold | maintained at 175 degreeC (self-pressurized) for 18 hours.
After 18 hours, each alumina substrate (Examples 1 to 3) was taken out from the sealed container, and the crystal state was visually observed in an image (hereinafter simply referred to as “SEM image”) whose surface was enlarged by an electron microscope. FIGS. 1 to 3 are explanatory diagrams of the SEM image of Example 1 used at this time.
As a result, as shown in FIGS. 1 to 3, it can be seen that the zeolite crystal is formed with a multi-layered zeolite crystal (seed crystal) so as to cover the substrate evenly at a high density. This appearance was very similar in Example 2 and Example 3 (not shown).

また、実施例1のXRDの結果を図4に示した。この結果より、(501)ピーク強度(このピーク強度を100[counts/s]とする)に対する(020)ピーク強度の比は68.1であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における(501)ピーク強度(このピーク強度を100[counts/s]とする)に対する(020)ピーク強度の比0.4に比べて極めて高い値(約170倍)が得られており、優れた配向性を有することが分かる。更に、実施例2においては、上記ピーク強度比は68.0であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における同じピーク強度比の約170倍であり、優れた配向性を有することが分かった。また、実施例3においては、上記ピーク強度比は69であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における同じピーク強度比の約170倍であり、優れた配向性を有することが分かった。
更に、製造液1を用いた場合は、3回の製造のいずれにおいても外観及びXRD測定結果ともに近似した、優れた配向性ゼオライト結晶が得られている。従って、安定的に同質な配向性ゼオライト結晶を効率よく製造できることが分かる。
The XRD result of Example 1 is shown in FIG. From this result, the ratio of (020) peak intensity to (501) peak intensity (this peak intensity is taken as 100 [counts / s]) is 68.1, and (501) peak intensity ( It can be seen that an extremely high value (about 170 times) is obtained as compared with the ratio of (020) peak intensity to 0.4 (this peak intensity is 100 [counts / s]), which is excellent. . Further, in Example 2, the peak intensity ratio was 68.0, which was about 170 times the same peak intensity ratio in the powdered zeolite crystal by ASTM, and it was found that the film had excellent orientation. Further, in Example 3, the peak intensity ratio was 69, which was about 170 times the same peak intensity ratio in the powdered zeolite crystal by ASTM, and was found to have excellent orientation.
Furthermore, when the production liquid 1 was used, excellent oriented zeolite crystals that approximated both appearance and XRD measurement results were obtained in all three productions. Therefore, it can be seen that oriented zeolite crystals of the same quality can be produced efficiently and stably.

(ii)単層に配置された配向性ゼオライト結晶が得られた例
{実施例4(製造液2)}
下記表2に示す量の各ゼオライト原料(SiO成分、Na成分、Al成分)を配合した水溶液を調製した。その後、上記[1](1)(i)と同様の密閉容器を用いて175℃で72時間加熱保持を行った。その後、放冷して製造液2を得た。得られた製造液2には析出物が認められ、この析出物はデカンテーションにより除去した。
(Ii) Example in which oriented zeolite crystals arranged in a single layer were obtained {Example 4 (Production Solution 2)}
Each zeolite raw material in an amount shown in Table 2 (SiO 2 component, Na component, Al component) an aqueous solution prepared by blending to prepare. Thereafter, the container was heated and held at 175 ° C. for 72 hours using the same sealed container as in the above [1] (1) (i). Then, it stood to cool and the manufacturing liquid 2 was obtained. Precipitates were observed in the obtained production liquid 2, and these precipitates were removed by decantation.

実施例4;製造液2、加熱保持条件175℃×72時間、
析出条件130℃×24時間+175℃×18時間
Example 4: Production solution 2, heating and holding conditions 175 ° C. × 72 hours,
Deposition conditions 130 ° C. × 24 hours + 175 ° C. × 18 hours

その後、上記[1](1)(i)と同様に密閉容器を用意し、密閉容器内に製造液2を投入し、更にジルコニア基体(板状:縦0.5cm、横0.5cm、厚さ0.2cm、鏡面仕上げ表面)を固定して蓋をして密閉し、オートクレーブ内で130℃(自己加圧される)で24時間加熱し、引き続いて10分間かけて175℃に昇温させて、175℃で18時間加熱した。
その後、上記密閉容器からジルコニア基体を取り出し、その表面を電子顕微鏡により拡大したSEM画像において結晶状態を目視観察した。この際に使用した実施例4のSEM画像による説明図を図5に示した。図5より、ゼオライト結晶は、単層に配置され、更には高密度にまんべんなくジルコニア基体を覆うようにゼオライト結晶が形成され、優れた単層配向性ゼオライト結晶が得られていることが分かる。また、実施例4のXRDの結果を図6に示した。この結果より、(501)ピークはほとんど認められない程に小さいのに対して、(020)ピークは1517counts/sと大きく、実施例1における同様のピーク強度比に較べても更に大きく、著しく高い配向性を有することが分かる。
Thereafter, a sealed container is prepared in the same manner as in the above [1] (1) (i), the production liquid 2 is put into the sealed container, and a zirconia substrate (plate shape: 0.5 cm in length, 0.5 cm in width, thickness) (0.2 cm long, mirror-finished surface) and sealed with a lid, heated in an autoclave at 130 ° C (self-pressurized) for 24 hours, and then raised to 175 ° C over 10 minutes. And heated at 175 ° C. for 18 hours.
Thereafter, the zirconia substrate was taken out from the sealed container, and the surface of the zirconia substrate was visually observed in an SEM image enlarged by an electron microscope. FIG. 5 shows an explanatory diagram of the SEM image of Example 4 used at this time. As can be seen from FIG. 5, the zeolite crystals are arranged in a single layer, and the zeolite crystals are formed so as to cover the zirconia substrate evenly at a high density, and an excellent single-layer oriented zeolite crystal is obtained. Further, the XRD result of Example 4 is shown in FIG. From this result, the (501) peak is so small as to be hardly recognized, whereas the (020) peak is as large as 1517 counts / s, which is larger and significantly higher than the similar peak intensity ratio in Example 1. It turns out that it has orientation.

(2)加熱保持しない製造液(製造液1の組成再現液)
{比較例1(製造液3)}
上記[1](1)(i)の製造液1(加熱保持あり)内から取り出した析出物の分析結果を基に、予め沈殿されると予測される量の各成分を差し引いた製造液3を、下記表3の配合により調製した。即ち、析出物除去後の上記[1](1)(i)の製造液1の組成を、加熱保持せず再現した擬似的な製造液である製造液3を調製した。
比較例1;製造液3、加熱保持条件−加熱保持なし、
析出条件175℃×18時間
(2) Manufacturing liquid that is not heated and held (reproduction liquid of composition of manufacturing liquid 1)
{Comparative Example 1 (Production Solution 3)}
Production liquid 3 obtained by subtracting the amount of each component predicted to be precipitated in advance based on the analysis result of the precipitate taken out from the production liquid 1 (with heating and holding) of [1] (1) (i) above Was prepared according to the formulation shown in Table 3 below. That is, the production liquid 3 which is a pseudo production liquid that reproduces the composition of the production liquid 1 of the above [1] (1) (i) after removing the precipitate without heating and holding was prepared.
Comparative Example 1; production solution 3, heating and holding conditions-no heating and holding,
Deposition conditions 175 ° C. × 18 hours

得られた製造液3を加熱保持せず、上記[1](1)(i)と同様にアルミナ基体表面に175℃(自己加圧される)で18時間保持してゼオライト結晶を形成させた。得られたアルミナ基体の表面を電子顕微鏡により拡大したSEM画像において結晶状態を目視観察した。この際に使用した比較例1のSEM画像による説明図を図7及び図8に示した。その結果、ゼオライト結晶は得られているものの極めて形成密度が低いものであった。また、比較例1において測定したXRDより、上記と同様のピーク強度比は1.3であった。これはASTMによる粉末ゼオライト結晶におけるピーク強度比0.4の3.25倍に留まる値であり、配向性が得られていないことが分かる。
従って、加熱保持後の製造液組成を、加熱保持を行うことなく再現したとしても、目的とする配向性ゼオライト結晶は得られないことが分かる。
The obtained production solution 3 was not heated and held, but was kept at 175 ° C. (self-pressurized) for 18 hours on the surface of the alumina substrate in the same manner as in the above [1] (1) (i) to form zeolite crystals. . The crystal state was visually observed in the SEM image obtained by enlarging the surface of the obtained alumina substrate with an electron microscope. 7 and 8 are explanatory diagrams of SEM images of Comparative Example 1 used at this time. As a result, although zeolite crystals were obtained, the formation density was extremely low. From the XRD measured in Comparative Example 1, the peak intensity ratio similar to the above was 1.3. This is a value that remains at 3.25 times the peak intensity ratio of 0.4 in the powdered zeolite crystal by ASTM, and it can be seen that the orientation is not obtained.
Therefore, it can be seen that even if the composition of the production solution after heating and holding is reproduced without heating and holding, the target oriented zeolite crystal cannot be obtained.

(3)加熱保持した製造液の保存性
{実施例5(製造液1−1)、実施例6(製造液1−2)}
上記[1](1)(i)と同様に製造液1を得た。得られた製造液1内の析出物は同様に除去した。その後、この製造液1の一部を、温度25℃で60日間保存して製造液1−1を得た。また、製造液1の残部を、温度5℃で180日間保存して製造液1−2を得た。
その後、上記[1](1)(i)と同様に、2本の密閉容器内に製造液1−1と製造液1−2を各々投入し、各密閉容器内にアルミナ基体を固定し、蓋をして密閉した。その後、オートクレーブ内に密閉容器を静置し、容器内の温度を175℃(自己加圧される)に18時間保持した。18時間経過後、上記密閉容器からアルミナ基体を取り出し、各表面を電子顕微鏡により拡大したSEM画像において結晶状態を目視観察した。
(3) Preservability of heated and maintained production liquid {Example 5 (Production liquid 1-1), Example 6 (Production liquid 1-2)}
A production liquid 1 was obtained in the same manner as in the above [1] (1) (i). The precipitate in the obtained production liquid 1 was similarly removed. Thereafter, a part of the production liquid 1 was stored at a temperature of 25 ° C. for 60 days to obtain a production liquid 1-1. Moreover, the remainder of the manufacturing liquid 1 was preserve | saved for 180 days at the temperature of 5 degreeC, and the manufacturing liquid 1-2 was obtained.
Thereafter, in the same manner as in the above [1] (1) (i), the production liquid 1-1 and the production liquid 1-2 are respectively put in two sealed containers, and the alumina substrate is fixed in each sealed container, Sealed with a lid. Thereafter, the sealed container was left in the autoclave, and the temperature in the container was maintained at 175 ° C. (self-pressurized) for 18 hours. After 18 hours, the alumina substrate was taken out from the sealed container, and the crystal state was visually observed in an SEM image in which each surface was enlarged by an electron microscope.

その結果、実施例5及び実施例6のいずれにおいても、外観上、実施例1と酷似したゼオライト結晶が得られた。また、同様に高密度にまんべんなく基体を覆うようにゼオライト結晶が形成された。
更に、実施例5及び実施例6に対するXRDの結果から、実施例5では(501)ピーク強度に対する(020)ピーク強度の比は68であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における同じピーク強度比の約170倍であり、実施例1とほぼ同じであり、優れた配向性を有することが分かる。また、実施例6においても、上記ピーク強度比は68であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における同じピーク強度比の約170倍であり、実施例1とほぼ同じであり、優れた配向性を有することが分かる。
従って、本発明の加熱保持した配向性ゼオライト結晶製造液は、保存安定性に優れていることが分かる。
As a result, in any of Example 5 and Example 6, a zeolite crystal very similar to Example 1 in appearance was obtained. Similarly, zeolite crystals were formed so as to cover the substrate evenly at a high density.
Further, from the XRD results for Example 5 and Example 6, in Example 5, the ratio of (020) peak intensity to (501) peak intensity is 68, which is about 170 of the same peak intensity ratio in powder zeolite crystals by ASTM. It is double that it is almost the same as in Example 1, and it can be seen that it has excellent orientation. Also in Example 6, the peak intensity ratio is 68, which is about 170 times the same peak intensity ratio in powdered zeolite crystals by ASTM, is almost the same as Example 1, and has excellent orientation. I understand.
Therefore, it can be seen that the oriented zeolite crystal production liquid held by heating according to the present invention is excellent in storage stability.

[2]加熱保持せず単層に配置された配向性ゼオライト結晶が得られる製造液
(1)適切な温度条件における製造{(実施例7(製造液4)}
下記表4に示す配合割合で各ゼオライト原料(SiO成分、Na成分、Al成分)を配合して配向性ゼオライト結晶製造液(製造液4)を調製した。
実施例7;製造液4、析出条件130℃×72時間
比較例2;製造液4、析出条件175℃×18時間
[2] Production liquid for obtaining oriented zeolite crystals arranged in a single layer without heating and holding (1) Production under appropriate temperature conditions {(Example 7 (Production liquid 4)}
Each zeolite raw material (SiO 2 component, Na component, Al component) was blended at a blending ratio shown in Table 4 below to prepare an oriented zeolite crystal production liquid (production liquid 4).
Example 7: Production liquid 4, precipitation conditions 130 ° C. × 72 hours Comparative example 2: Production liquid 4, precipitation conditions 175 ° C. × 18 hours

その後、上記[1](1)(i)と同じ密閉容器内に製造液4を投入し、密閉容器内にジルコニアアルミナ基体を固定し、蓋をして密閉した。次いで、オートクレーブ内に静置し、容器内の温度を130℃(自己加圧される)に72時間保持した。   Thereafter, the production liquid 4 was put into the same sealed container as the above [1] (1) (i), the zirconia alumina substrate was fixed in the sealed container, and the lid was sealed. Subsequently, it was left still in an autoclave, and the temperature in the container was maintained at 130 ° C. (self-pressurized) for 72 hours.

上記72時間経過後、密閉容器からジルコニア基体を取り出し、その表面をSEM画像において結晶状態を目視観察した。この際に使用したSEM画像による説明図を図9〜11(実施例7)に示した。尚、図9及び図10は結晶を平面方向から撮影したSEM画像による説明図であり、図11は断面方向から撮影したSEM画像による説明図である。図11では、中央部に横方向に並ぶ四角形の結晶が配向性ゼオライト結晶であり、結晶に対して下方の白い部分はジルコニア基体であり、結晶に対して上方の灰色部分は試料表面の保護に用いたガラス板である。   After 72 hours, the zirconia substrate was taken out from the sealed container, and the crystal state of the surface was visually observed on the SEM image. FIGS. 9 to 11 (Example 7) are explanatory diagrams based on the SEM images used at this time. 9 and 10 are explanatory diagrams based on the SEM image obtained by photographing the crystal from the plane direction, and FIG. 11 is an explanatory diagram based on the SEM image photographed from the cross-sectional direction. In FIG. 11, square crystals arranged in the lateral direction at the center are oriented zeolite crystals, the white part below the crystal is the zirconia substrate, and the gray part above the crystal is for protecting the sample surface. It is the glass plate used.

(2)過度に高い温度条件における製造{比較例2(製造液4)}
上記[2](1)と同様に製造液4を密閉容器内に投入し、ジルコニア基体を内部に固定して密閉した。次いで、オートクレーブ内に静置し、容器内の温度を175℃(自己加圧される)に18時間保持した。
上記18時間経過後、密閉容器からジルコニア基体を取り出し、その表面をSEM画像において結晶状態を目視観察した。この際に使用したSEM画像による説明図を図12(比較例2)に示した。
(2) Production under excessively high temperature conditions {Comparative Example 2 (Production Solution 4)}
In the same manner as in the above [2] (1), the production liquid 4 was put into a sealed container, and the zirconia substrate was fixed inside and sealed. Subsequently, it was left still in an autoclave, and the temperature in the container was maintained at 175 ° C. (self-pressurized) for 18 hours.
After the elapse of 18 hours, the zirconia substrate was taken out from the sealed container, and the crystal state of the surface was visually observed on the SEM image. An explanatory diagram based on the SEM image used at this time is shown in FIG. 12 (Comparative Example 2).

(3)実施例7及び比較例2の効果
図8〜11の結果より、150℃以上の温度で保持した比較例2では、単層のゼオライト結晶が得られてないことが図12より分かる。これに対して、実施例7では、図11に示すように断面方向に重なりがなく、極めて理想的な単層に形成されたゼオライト結晶が得られていることが分かる。また、図9及び図10より、ゼオライト結晶はジルコニア基体表面の約70%を占める十分な結晶形成密度で形成されていることが分かる。この単層の配向性ゼオライト結晶に対して、更に、結晶成長工程(即ち、例えば、前記配向性ゼオライト結晶の成長方法)を行うことで、単層の配向性ゼオライト結晶膜にまで成長させることができる。
(3) Effect of Example 7 and Comparative Example 2 From the results of FIGS. 8 to 11, it can be seen from FIG. 12 that in Comparative Example 2 held at a temperature of 150 ° C. or higher, single-layer zeolite crystals were not obtained. On the other hand, in Example 7, as shown in FIG. 11, it turns out that the zeolite crystal formed in the ideal ideal single layer without the overlap in a cross-sectional direction is obtained. 9 and 10, it can be seen that the zeolite crystals are formed with a sufficient crystal formation density that occupies about 70% of the surface of the zirconia substrate. This single-layer oriented zeolite crystal can be further grown to a single-layer oriented zeolite crystal film by performing a crystal growth step (that is, for example, the growth method of the oriented zeolite crystal). it can.

更に、実施例7のジルコニア基体の結晶形成面のX線回折測定(以下、単に「XRD」という)を行い、(020)ピークと(501)ピークとのピーク強度を比較し、(501)ピーク強度に対する(020)ピーク強度の比を換算した。このXRDチャートを図13(実施例7)に示した。
図13より、ピーク強度比は37.0であり、(020)ピーク強度が(501)ピーク強度に対してきわめて大きいものであり、配向性に優れた結晶であることが分かる。即ち、単層の配向性ゼオライト結晶が得られていることが分かる。
Further, X-ray diffraction measurement (hereinafter, simply referred to as “XRD”) of the crystal forming surface of the zirconia substrate of Example 7 was performed, and the peak intensities of the (020) peak and (501) peak were compared, and (501) peak The ratio of (020) peak intensity to intensity was converted. This XRD chart is shown in FIG. 13 (Example 7).
FIG. 13 shows that the peak intensity ratio is 37.0, the (020) peak intensity is extremely large with respect to the (501) peak intensity, and the crystal is excellent in orientation. That is, it can be seen that a single-layer oriented zeolite crystal is obtained.

[3]配向性ゼオライト結晶の成長
(1)反応装置の説明
図14に示す反応装置Aは、内壁がフッ素樹脂で被覆された加圧可能なステンレス製の反応容器10と、反応容器の上部外周に巻いて用いられ通電により発熱するヒータ20と、反応容器の下部外周を囲って用いられ冷媒の循環により冷却作用を発揮する冷却ジャケット30とを備える。
[3] Growth of Oriented Zeolite Crystals (1) Description of Reaction Apparatus A reaction apparatus A shown in FIG. 14 includes a pressurizable stainless steel reaction vessel 10 whose inner wall is coated with a fluororesin, and an upper outer periphery of the reaction vessel. A heater 20 that is wound around and generates heat when energized, and a cooling jacket 30 that surrounds the lower outer periphery of the reaction vessel and exhibits a cooling action by circulating the refrigerant.

反応容器10は、本体部11と蓋部12とを備える。
本体部11は、外高約9.5cm、外径約4.5cmであり、内高約8.5cm、内径約3.5cmである。また、外底から約6cmの位置に鍔部111を備え、外底から約8〜9.5cmの位置に蓋部12を螺合するための螺子部を備える。
蓋部12は、外高約4.5cm、外径約6.5cmであり、内高約4.0cm、内径約5.5cmである。また、蓋部は本体部に取り付けたときに、本体部内底から約2cmまで届く、温度計挿入用ケース部121を備える。この温度計挿入用ケース部121は反応容器内が加圧状態であっても圧抜けしないように溶接されている。この温度計挿入用ケース部121内には、温度計40を挿入し、温度計をケース内で上下させることにより容器内の高さ方向の所望の位置における温度を測定できるようになっている。更に、配向性ゼオライト結晶が形成された基体を内底から6〜8cmの位置に固定する配向性ゼオライト結晶固定部122を備える。
The reaction vessel 10 includes a main body 11 and a lid 12.
The main body 11 has an outer height of about 9.5 cm, an outer diameter of about 4.5 cm, an inner height of about 8.5 cm, and an inner diameter of about 3.5 cm. Moreover, the collar part 111 is provided in the position of about 6 cm from an outer bottom, and the screw part for screwing the cover part 12 in the position of about 8-9.5 cm from an outer bottom is provided.
The lid 12 has an outer height of about 4.5 cm, an outer diameter of about 6.5 cm, an inner height of about 4.0 cm, and an inner diameter of about 5.5 cm. Further, the lid portion includes a thermometer insertion case portion 121 that reaches about 2 cm from the inner bottom of the main body when attached to the main body. This thermometer insertion case part 121 is welded so as not to be released even when the inside of the reaction vessel is in a pressurized state. A thermometer 40 is inserted into the thermometer insertion case 121, and the temperature at a desired position in the height direction in the container can be measured by moving the thermometer up and down in the case. Furthermore, the oriented zeolite crystal fixing | fixed part 122 which fixes the base | substrate with which the oriented zeolite crystal was formed in the position of 6-8 cm from an inner bottom is provided.

ヒータ20は、通電により発熱する熱線と、熱線の温度を制御する制御部とを備える。このヒータ20は、本体部11と蓋部12とを螺合した後に、本体部11の鍔部111上端から蓋部12の外側を覆うように螺旋状に熱線を巻いて使用した。
冷却ジャケット30は、オートクレーブ外に配置されたポンプにより、その内部の冷媒31を循環できる。また、冷却ジャケット30は反応容器10の本体部11の鍔部111下端より下方を覆って使用した。
The heater 20 includes a heat wire that generates heat when energized, and a control unit that controls the temperature of the heat wire. The heater 20 was used by screwing the main body portion 11 and the lid portion 12 and then winding a heat wire in a spiral shape so as to cover the outside of the lid portion 12 from the upper end of the flange portion 111 of the main body portion 11.
The cooling jacket 30 can circulate the refrigerant 31 inside by a pump disposed outside the autoclave. The cooling jacket 30 was used by covering the lower side from the lower end of the flange 111 of the main body 11 of the reaction vessel 10.

(2)配向性ゼオライト結晶の成長
下記表5に示す量の各ゼオライト原料を配合した結晶成長用不均一液(pH10.4)を調製した。その後、図14に示す容器の本体部11内にこの結晶成長用不均一液70を投入した。次いで、配向性ゼオライト結晶固定部122に、前記[1](1)(i)で得られた実施例1の配向性ゼオライト結晶が形成されたアルミナ基体50を、結晶形成面が反応容器の底を向くように(下方を向くように)固定した。次いで、蓋部12を本体部11に螺合し、ヒータ20の熱線を鍔部111より上方に巻き、鍔部111より下方は冷却ジャケット30内に入れ、更に、この反応装置A全体をオートクレーブ内に載置した。そして、結晶成長用不均一液において、配向性ゼオライト結晶60を浸漬した部分から上方(図14中D1)の温度を175℃に保温し、配向性ゼオライト結晶60を浸漬した部分から下方(図14中D2)の温度を20℃に保温した。配向性ゼオライト結晶60を浸漬した部分から下方は、具体的には、配向性ゼオライト結晶60の表面から反応容器内底方向に1cmの位置から下方とした。また、この下方にはゲル71が形成された。この状態で45時間静置し、配向性ゼオライト結晶を成長させた。
(2) Growth of Oriented Zeolite Crystal A heterogeneous liquid for crystal growth (pH 10.4) was prepared by blending each amount of zeolite raw materials shown in Table 5 below. Thereafter, the heterogeneous liquid for crystal growth 70 was put into the main body 11 of the container shown in FIG. Next, the alumina substrate 50 on which the oriented zeolite crystals of Example 1 obtained in [1] (1) (i) above are formed on the oriented zeolite crystal fixing part 122, and the crystal forming surface is the bottom of the reaction vessel. It was fixed so as to face (downward). Next, the lid portion 12 is screwed into the main body portion 11, the heat ray of the heater 20 is wound above the flange portion 111, the portion below the flange portion 111 is placed in the cooling jacket 30, and the entire reactor A is further placed in the autoclave. Placed on. Then, in the heterogeneous liquid for crystal growth, the temperature above the portion where the oriented zeolite crystal 60 is immersed (D1 in FIG. 14) is kept at 175 ° C., and below the portion where the oriented zeolite crystal 60 is immersed (FIG. 14). The temperature of medium D2) was kept at 20 ° C. Specifically, the portion below the portion where the oriented zeolite crystal 60 was immersed was downward from a position of 1 cm from the surface of the oriented zeolite crystal 60 toward the bottom of the reaction vessel. Further, a gel 71 was formed below this. This state was allowed to stand for 45 hours to grow oriented zeolite crystals.

上記(2)で成長させた実施例2の配向性ゼオライト結晶に対するXRDの結果から、(501)ピーク強度に対する(020)ピーク強度の比は68であり、ASTMによる粉末ゼオライト結晶における同じピーク強度比の約170倍であり、実施例1とほぼ同じであり、優れた配向性が維持されていることが分かる。
この結果、この成長方法によると、本発明の製造液を用いて得られた配向性ゼオライト結晶の配向性を維持しつつ、成長させることができることが分かる。
From the XRD results for the oriented zeolite crystal of Example 2 grown in (2) above, the ratio of (020) peak intensity to (501) peak intensity is 68, and the same peak intensity ratio in powder zeolite crystals by ASTM It is about 170 times as large as that of Example 1, and it can be seen that excellent orientation is maintained.
As a result, according to this growth method, it can be seen that growth can be performed while maintaining the orientation of the oriented zeolite crystal obtained using the production liquid of the present invention.

本発明は、発光素子、化学センサ、ガス分離膜及び量子効果素子等に利用できる。また、自動車関連分野(排ガス浄化、各種センサ、発光素子及び燃料ガス精製等)、合成化学関連分野(触媒、分離及び精製等)、石油関連分野(精製、分離及び触媒等)、家電関連分野(吸着、乾燥、脱臭及び抗菌等)、環境関連分野(吸着、乾燥、脱臭及び抗菌等)及び、医療関連分野等において広く利用できる。   The present invention can be used for light-emitting elements, chemical sensors, gas separation membranes, quantum effect elements, and the like. In addition, automobile related fields (exhaust gas purification, various sensors, light emitting devices and fuel gas purification, etc.), synthetic chemistry related fields (catalyst, separation and purification, etc.), petroleum related fields (purification, separation and catalyst, etc.), household appliance related fields ( Adsorption, drying, deodorization, antibacterial, etc.), environment-related fields (adsorption, drying, deodorization, antibacterial, etc.) and medical-related fields.

実施例1の配向性ゼオライト結晶を500倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientational zeolite crystal of Example 1 500 times, and image | photographed in the plane direction. 実施例1の配向性ゼオライト結晶を500倍に拡大して断面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientation zeolite crystal of Example 1 500 times, and image | photographed to the cross-sectional direction. 実施例1の配向性ゼオライト結晶を3000倍に拡大して断面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientation zeolite crystal of Example 1 3000 times, and image | photographed in the cross-sectional direction. 実施例1のXRDチャートによる説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an XRD chart of Example 1. 実施例4の結晶を3000倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the crystal | crystallization of Example 4 3000 times, and image | photographed in the plane direction. 実施例4のXRDチャートによる説明図である。It is explanatory drawing by the XRD chart of Example 4. FIG. 比較例1の結晶を500倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the crystal | crystallization of the comparative example 1 500 times, and image | photographed in the plane direction. 比較例1の結晶を3000倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the crystal | crystallization of the comparative example 1 3000 times, and image | photographed in the plane direction. 実施例7の配向性ゼオライト結晶を3000倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientation zeolite crystal of Example 7 by 3000 time, and image | photographed in the plane direction. 実施例7の配向性ゼオライト結晶を1000倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientation zeolite crystal of Example 7 1000 times, and image | photographed it in the plane direction. 実施例7の配向性ゼオライト結晶を2500倍に拡大して断面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the orientation zeolite crystal of Example 7 2500 times, and image | photographed in the cross-sectional direction. 比較例2の結晶を5000倍に拡大して平面方向に撮影したSEM画像による説明図である。It is explanatory drawing by the SEM image which expanded the crystal | crystallization of the comparative example 2 5000 times, and image | photographed in the plane direction. 実施例7のXRDチャートによる説明図である。10 is an explanatory diagram of an XRD chart of Example 7. FIG. 実施例において配向性ゼオライト結晶の成長に用いた反応装置を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the reactor used for the growth of the oriented zeolite crystal in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

A;反応装置、10;密閉容器、11;本体部、111;鍔部、12;蓋部、121;温度計挿入用ケース部、122;配向性ゼオライト結晶固定部、20;ヒータ、30;冷却ジャケット、31;冷媒、40;温度計、50;基体、60;配向性ゼオライト結晶、70;結晶成長用不均一液。   A; reactor, 10; sealed container, 11; main body part, 111; collar part, 12; lid part, 121; thermometer insertion case part, 122; oriented zeolite crystal fixing part, 20; heater, 30; Jacket, 31; Refrigerant, 40; Thermometer, 50; Substrate, 60; Oriented zeolite crystal, 70; Heterogeneous liquid for crystal growth.

Claims (9)

水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を110〜190℃の温度で15〜150時間加熱保持して得られたことを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液。 An aqueous solution before heating and holding, containing a zeolite raw material containing water and a SiO 2 component, and a zeolite structure-defining component, wherein the SiO 2 component is 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water. An oriented zeolite crystal production liquid obtained by heating and maintaining at a temperature of 190 ° C. for 15 to 150 hours. 上記加熱保持後に析出物が形成されており、該析出物を分離して得られた液体部分からなる請求項1に記載の配向性ゼオライト結晶製造液。   The oriented zeolite crystal production liquid according to claim 1, wherein a precipitate is formed after the heating and holding, and the liquid is a liquid portion obtained by separating the precipitate. 水とSiO成分を含むゼオライト原料とゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分が該水100質量部に対して0.5〜5.5質量部である加熱保持前水溶液を加熱保持して析出物が形成されたことを特徴とする配向性ゼオライト結晶製造液。 Contains water and an SiO 2 component-containing zeolite raw material and a zeolite structure-defining component, and the SiO 2 component is heated and held before heating and holding in an amount of 0.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water. An oriented zeolite crystal production liquid characterized in that precipitates are formed. 上記ゼオライト構造規定成分は、テトラプロピルアンモニウムイオンである請求項1乃至のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。 The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of claims 1 to 3 , wherein the zeolite structure-defining component is tetrapropylammonium ion. 上記ゼオライト原料はNa成分を含有し、該Na成分は上記加熱保持前水溶液中に、水100質量部に対してNaOH換算で0.2〜2質量部含有される請求項1乃至のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。 Said zeolite raw material containing Na component, the Na component in the aqueous solution prior to the heating and holding, of claims 1 to 4, with respect to 100 parts by mass of water contained 0.2 to 2 parts by terms of NaOH The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of the above. 上記ゼオライト原料はAl成分を含有し、該Al成分は上記加熱保持前水溶液中に、モル比換算でSi/Alが5以上となるように含有される請求項1乃至のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液。 The zeolite raw material contains an Al component, said Al component in the aqueous solution before the heating holding, in any one of claims 1 to 5 Si / Al is contained to be 5 or more in a molar ratio in terms The orientation zeolite crystal production liquid described. 請求項1乃至のうちのいずれかに記載の配向性ゼオライト結晶製造液を温度110〜220℃に保持し、該配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶の製造方法。 The oriented zeolite crystal production liquid according to any one of claims 1 to 6 is maintained at a temperature of 110 to 220 ° C, a substrate is immersed in the oriented zeolite crystal production liquid, and the surface of the substrate is immersed in the oriented zeolite crystal production liquid. A method for producing oriented zeolite crystals, comprising a step of depositing oriented zeolite crystals having straight channels oriented in a vertical direction. 水と、SiO成分、Al成分及びNa成分を含むゼオライト原料と、ゼオライト構造規定成分とを含有し、該SiO成分の配合量が水100質量部に対して0.05〜5質量部であり、且つ、温度が120℃以上且つ150℃未満である配向性ゼオライト結晶製造液内に、基体を浸漬し、該基体表面に対して垂直方向にストレートチャンネルが配向した単層に配置された配向性ゼオライト結晶を析出させる工程を備えることを特徴とする配向性ゼオライト結晶の製造方法。 It contains water, a zeolite raw material containing an SiO 2 component, an Al component and an Na component, and a zeolite structure-defining component, and the blending amount of the SiO 2 component is 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. An orientation in which a substrate is immersed in an oriented zeolite crystal production liquid having a temperature of 120 ° C. or more and less than 150 ° C., and arranged in a single layer in which straight channels are oriented in a direction perpendicular to the surface of the substrate. A method for producing an oriented zeolite crystal, comprising the step of precipitating a crystalline zeolite crystal. 請求項3に記載の配向性ゼオライト結晶製造液より、上記析出物を分離して得られた液体部分からなる分離液 A separation liquid comprising a liquid portion obtained by separating the precipitate from the oriented zeolite crystal production liquid according to claim 3 .
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