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JPH0159965B2 - - Google Patents
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JPH0159965B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0159965B2
JPH0159965B2 JP59188611A JP18861184A JPH0159965B2 JP H0159965 B2 JPH0159965 B2 JP H0159965B2 JP 59188611 A JP59188611 A JP 59188611A JP 18861184 A JP18861184 A JP 18861184A JP H0159965 B2 JPH0159965 B2 JP H0159965B2
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JP
Japan
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compounds
oxygen
compound
titanium
aluminum
Prior art date
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Expired
Application number
JP59188611A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6168314A (en
Inventor
Fujio Mizukami
Shuichi Niwa
Tooru Tsucha
Kazuo Shimizu
Juichi Imamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP18861184A priority Critical patent/JPS6168314A/en
Publication of JPS6168314A publication Critical patent/JPS6168314A/en
Publication of JPH0159965B2 publication Critical patent/JPH0159965B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/34Preparation of aluminium hydroxide by precipitation from solutions containing aluminium salts
    • C01F7/36Preparation of aluminium hydroxide by precipitation from solutions containing aluminium salts from organic aluminium salts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、含酸素有機ケイ素、アルミニウム、
チタン、またはジルコニウム化合物を、多座ある
いは架橋配位能を有する極性化合物を含む溶液中
で混合して均一溶液とし、次いで加水分解によ
り、均一なゾルからゾル全体をゲル化させるゲル
化工程を経由することと、ゲルを低温乾燥後、ゲ
ル中に残存する極性化合物を飛散させる熱処理工
程を施すことによつて、極性化合物の多座あるい
は、架橋配位能とその構造を、目的とするケイ
素、アルミニウム、チタン、またはジルコニウム
酸化物の均一非晶質化、細孔設計、あるいは表面
設計に利用することを特徴とする、均質で非晶質
なケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコ
ニウム酸化物の製造方法に関するものである。 非晶質ケイ素、アルミニウム、チタン、または
ジルコニウム酸化物は、触媒、吸着剤、センサ
ー、光半導体、磁性材料など、数多くの用途があ
り、これに対応して種々の合成法があるが、微細
な点を除けば合成法は次の2つに集約される。す
なわち、無機金属塩の水溶液に酸やアルカリを添
加することによつて、金属酸化物あるいは金属水
酸化物を沈澱させる方法と、金属アルコキシドを
エタノールやプロパノールなどに溶解し、これに
水を添加して加水分解を行い、金属酸化物あるい
は金属水酸化物を得る方法である。 前者の方法は手軽であるが、原料中に含まれる
不純物を排除しにくく、沈澱発生に使用した塩類
を不純物として取り込み易いという欠点がある。 後者の方法は、金属アルコキシドを蒸留や昇華
により簡単に精製できるので、不純物を排除する
ことは比較的容易であるが、多孔化したり表面積
を拡大制御することは容易でない。 ケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコ
ニウム酸化物を触媒や吸着剤あるいはセンサーな
どに利用するときには、該酸化物の表面積や細孔
はいつも重要な問題である。表面積や細孔構造の
制御方法としては、加水分解直後や乾燥したゲル
にポリエチレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリルアミド、またはセルロースエー
テルを添加する方法や、ゲルを1価アルコールで
洗浄する方法、酸処理や水処理する方法、焼成処
理を行う方法などがあり、それぞれ利点をもつて
いる。しかし、これらの方法はアルミナなど特別
なものに限られているうえ、個々の方法のみで広
範囲に制御することは困難であるし、これらの処
理によつて不純物が混入したり金属酸化物の性質
が変化する場合もある。このほか制御された多孔
化法として、多孔質ガラスの製造方法がある。こ
の方法では、熱処理と酸処理により細孔径を十数
Åから数千Åまで変化させることができるが、現
在のところシリカや二酸化セリウムを含む2〜3
の複合金属酸化物の製造に限られており、適用範
囲が極めて狭い。 本発明者らは前記の点に留意し、均質で非晶質
な、しかも表面積や細孔が制御されたシリカ、ア
ルミナ、チタニア、またはジルコニアを製造すべ
く種々研究を行つた結果、本発明に到達したもの
である。 本発明は、10℃から100℃の温度で含酸素有機
ケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコニ
ウム化合物の1種あるいは2種以上の化合物を、
多座あるいは架橋配位能を有する極性化合物の1
種あるいは2種以上を含む溶液中で混合し均一溶
液とし、次いで加水分解により、均一なゾルから
ゾル全体をゲル化させるゲル化工程を経由するこ
とと、ゲルを低温乾燥後ゲル中に残存する極性化
合物を飛散させる熱処理工程を施すことによつ
て、極性化合物の多座あるいは架橋配位能とその
構造を目的とするケイ素、アルミニウム、チタ
ン、またはジルコニウム酸化物の均一非晶質化、
細孔設計、あるいは表面積設計に利用することを
特徴とする、均質で非晶質なシリカ、アルミナ、
チタニア、またはジルコニアの製造方法を提供す
るものである。 すなわち、均質なシリカ、アルミナ、チタニ
ア、またはジルコニアを調製するための第一段階
は均一な溶液を作ることであるから、含酸素有機
ケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコニ
ウム化合物と、多座あるいは架橋配位能を有する
極性化合物が、沈澱などを形成せず均一溶液とな
るように心がけることが大切である。このために
は、含酸素有機ケイ素、アルミニウム、チタン、
またはジルコニウム化合物と、多座あるいは架橋
配位能を有する極性化合物の組み合せと、混合温
度がしばしば重要な問題となる。たとえば、アル
ミニウム、チタン、ジルコニウムの含酸素有機金
属化合物、とくにアルコキシドは、エチレングリ
コールやプロパンジオールと不溶性の沈殿を生じ
るので、これらの金属種では多座あるいは架橋配
位能を有する極性化合物として、アミノアルコー
ルや分岐度の高い含酸素化合物(2価アルコー
ル、ケトアルコール、オキシカルボン酸)を選ぶ
必要がある。これに対して、ケイ素の含酸素有機
金属化合物、とくにこれらのアルコキシドではこ
のような問題はなく、ほとんどすべての2価アル
コール、アミノアルコール、ケトアルコール、ケ
トカルボン酸、オキシカルボン酸、ジカルボン酸
などが使用できる。混合温度が高すぎると、使用
した極性化合物と含酸素有機ケイ素、アルミニウ
ム、チタン、またはジルコニウム化合物が異常反
応を起こし不溶性の沈殿を生じることもあるの
で、必要以上の加熱を避ける必要があり、加熱温
度としては10℃〜100℃、好ましくは、20℃〜80
℃が良い。また、混合温度が高いと水酸基はエー
テル化され、カルボキシル基はエステル化され易
く、こうなると極性化合物の多座および架橋配位
能は著しく低下するので、エーテル化やエステル
化を防ぐためにも混合温度は20℃〜80℃が好まし
い。 次に、不可抗力のエーテル化やエステル化によ
る極性化合物の減少を補うためにも、ゾル化およ
びゲル化を円滑に行うためにも、極性化合物の使
用量が大切な問題となる。多座あるいは架橋配位
能を有する極性化合物の使用量は、最終的な金属
酸化物の細孔および表面設計にとつて重要である
が、少なすぎるとゲル化が円滑に進まず、加水分
解時に沈澱を生じたり、長時間を要したりするこ
とが多い。使用量が多すぎると均一にゲル化せ
ず、溶液中にゲルが浮いた状態となるうえ、この
場合もゲル化に長時間を要する。したがつて、多
座あるいは架橋配位能を有する化合物の使用量
は、含酸素有機ケイ素、アルミニウム、チタン、
またはジルコニウム化合物使用量に対して、モル
比で0.01から15が良く、0.1から5が特に好まし
い。ゲル化にあたつては水の使用量も重要であ
り、使用量が少なすぎるとゲル化に数日以上の長
時間を要し多すぎると均一なゲル化は困難にな
る。たとえば、ゲル化せずに酸化物沈殿が生成し
てしまうと、金属酸化物中の多座あるいは架橋能
力を有する極性化合物の絶対量が減少し、最終的
に多孔化や表面積拡大が円滑に進まない。従つ
て、加水分解時に使用する水の量は、含酸素有機
ケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコニ
ウム化合物に対して、モル比で0.5から20であり、
1から10が特に適当である。 本発明で使用する含酸素有機ケイ素、アルミニ
ウム、チタン、またはジルコニウム化合物は、金
属種や配位子に応じて、時として、加水分解が困
難である。このような場合には、酸やアルカリな
どの加水分解促進剤を用いると加水分解がすみや
かに進行し、ゲル化を円滑に行うことができる。
加水分解促進剤は通常の無機酸、有機酸、無機ア
ルカリ、有機アルカリいずれでも可溶性であれば
用いることができるが、最終的な金属酸化物中に
加水分解促進剤が残存することを好まないなら、
加水分解促進剤として有機酸(カルボン酸、ケト
カルボン酸、オシカルボン酸など)あるいは、有
機アルカリ(アミン、アミノアルコールなど)た
とえばギ酸、シウ酸、酒石酸、マロン酸、コハク
酸、エタノールアミン、プロパノールアミンなど
がを使用するのが良い。 以上述べて来たような手法や操作により均質な
ゲルが一般に数時間の間に、円滑に生成する。次
にゼリー状あるいは寒天状ゲルを適当な大きさに
粉砕し、80℃から110℃の温度、減圧下で数時間
から30時間乾燥する。乾燥後熱処理を行い、残存
する多座あるいは架橋配位能を有する極性化合物
を飛散させることによつて非晶質金属酸化物が完
成するわけであるが、熱処理はケイ素、アルミニ
ウム、チタン、またはジルコニウム酸化物の使用
目的に応じ、200〜700℃の範囲で温度および雰囲
気を設定すれば良い。この場合、通常のすべての
熱処理方法が採用できるとともに、いくつかの熱
処理方法を組合せることも可能である。たとえ
ば、水素雰囲気のみで熱処理を行うこともできる
し、酸素あるいは空気中で熱処理することも可能
である。また、酸素、空気、あるいは不活性ガス
中で熱処理したのち更に水素気流中で熱処理する
こともできる。 以上、述べてきたような方法で製造したケイ
素、アルミニウム、チタン、またはジルコニウム
酸化物は、粉末X線回折と電子顕微鏡から非晶質
で均質であることが確かめられるとともに、
BET法による表面積測定やメチルペンタンやn
−ヘキサンなどの吸着を利用したパルス吸着法に
よる細孔の測定から、表面積および細孔分布が決
定され、製造時の調合法によつて表面積や細孔が
制御されていることが確かめられた。すなわち、
シリカでは使用した極性化合物に応じて表面積は
150〜1000m2/gであり、細孔径は50Å以下に分
布し細孔容積は、0.01〜0.4cm3/gである。また、
アルミナでは使用した極性化合物に応じて表面積
が50〜850m2/gと変化し、チタニアでは0.4〜60
m2/gジルコニアでは0.4〜15m2/gの間で制御
が可能であつた。このような表面積および細孔の
制御、とくにシリカやアルミナにおける広範囲に
わたつての制御は、一般の製造法では極めて困難
であり、本発明によつて可能となつたものであ
る。このようにして得られる非晶質ケイ素、アル
ミニウム、チタン、またはジルコニウム酸化物
は、均質性が高く吸着剤、センサー、光半導体、
触媒などに充分利用可能であり、とくに触媒とし
ては酸化、異性化、クラツキング、水和、水素
化、などに有効に利用し得るものである。 次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 1 200mlのビーカーに、10%の塩化水素を含むメ
タノール4gを入れ、これに50gのエチレングリ
コールと63.3gのテトラエトキシランを加え、65
℃で3時間撹拌する。次に11.5gの水を加え、同
温度で更に1時間撹拌したのち、再び12gの水を
加え同温度で撹拌していると、溶液全体が寒天状
に固化したゲルが得られる。ゲルを同温度で1時
間放置したのち、更に25℃で一夜放置する。次に
ゲルを適当な大きさに砕き、200mlのナス型フラ
スコに入れ、減圧下、100℃でロータリーエバポ
レーターで24時間乾燥する。収量25.6g(SiO2
算値の約1.4倍)。乾燥ゲルを微粉化し、石英管中
に広げ水素気流中、400℃で8時間熱処理を行つ
た。エチレングリコールの代りに、種々のジオー
ルを使用して、全く同様な操作でシリカを得た。
表1に物性値を示す。 実施例 2 300mlのビーカーに、15mlのtert−ブタノール
を入れ、これに50gのピナコールを加え、45℃で
あたためて完全に溶解する。次に9.3gのアルミ
ニウムsec−ブトキシドを加え、65℃で2時間撹
拌しながらあたためたのち、5.5gの水を含むtert
−ブタノール溶液100mlを加え、同温度で更に2
時間撹拌しながら加温する。更に、5.5gの水を
含むtert−ブタノール50mlを加え同温度で撹拌し
ていると、寒天状に固化する。以後の操作は実施
例1と同様である。また、ピナコールの代りに
種々の極性化合物を使用して同様な操作を行い、
種々のアルミナを得た。表2に物性値を示す。 実施例 3 50mlのビーカーに15mlのエタノーを入れ、これ
に10%の塩化水素を含むメタノール1gを加え、
更に17.4gのチタニウムiso−プロポキシドを加
え80℃で20分間あたためる。次に1.5gの水を含
むエタノール45mlを加え、同温度で2時間あたた
めたのち、再び1.5gの水を含むエタノールを20
ml加え、同温度で撹拌しているとゼリー状にゲル
化する。以後の操作は熱処理温度を300℃にした
ことを除き、実施例1と同様にして行つた。表面
積50.2m2/g。 実施例 4 300mlビーカーに15mlのエタノールを入れ、こ
れに50.1gのピナコールを加え、45℃で30分間あ
たためて溶解する。この溶液に50.7gのジルコニ
ウム・n−プロポキシドと10%の塩化水素を含む
メタノールを2g加え、65℃で3時間撹拌しなが
らあたためる。次に5.5gの水を含むエタノール
溶液60mlを加え、同温度で撹拌しているとゲル化
する。以後の操作は350℃で熱処理を行つたこと
を除き、実施例1と同様である。表面積13m2
g。
The present invention provides oxygen-containing organosilicon, aluminum,
A titanium or zirconium compound is mixed in a solution containing a polar compound with polydentate or bridging coordination ability to form a homogeneous solution, and then through a gelation process in which the entire sol is gelled from a homogeneous sol by hydrolysis. After drying the gel at low temperature, a heat treatment step is performed to scatter the polar compounds remaining in the gel, thereby changing the polydentate or crosslinking coordination ability of the polar compound and its structure to the target silicon, A method for producing homogeneous amorphous silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxide, which is used for homogeneous amorphization, pore design, or surface design of aluminum, titanium, or zirconium oxide. It is related to. Amorphous silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxides have many uses, such as catalysts, adsorbents, sensors, optical semiconductors, and magnetic materials, and there are correspondingly various synthesis methods. Other than this, the synthesis methods can be summarized into the following two methods. In other words, there are two methods: precipitating metal oxides or metal hydroxides by adding acid or alkali to an aqueous solution of inorganic metal salts, and dissolving metal alkoxides in ethanol, propanol, etc. and adding water to the solution. This method involves hydrolysis to obtain metal oxides or metal hydroxides. Although the former method is simple, it has the disadvantage that it is difficult to eliminate impurities contained in the raw materials, and salts used to generate precipitation are easily incorporated as impurities. In the latter method, the metal alkoxide can be easily purified by distillation or sublimation, so it is relatively easy to eliminate impurities, but it is not easy to make it porous or control the expansion of the surface area. When silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxides are used as catalysts, adsorbents, or sensors, the surface area and pores of the oxides are always important issues. Methods for controlling the surface area and pore structure include adding polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, or cellulose ether to the gel immediately after hydrolysis or drying, washing the gel with monohydric alcohol, acid treatment, etc. There are methods such as water treatment and firing treatment, each of which has its own advantages. However, these methods are limited to special materials such as alumina, and it is difficult to control over a wide range using only individual methods. may change. Other controlled porosity methods include methods for producing porous glass. With this method, the pore diameter can be changed from tens of angstroms to several thousand angstroms by heat treatment and acid treatment.
The scope of application is extremely narrow, as it is limited to the production of composite metal oxides. The present inventors kept the above points in mind and conducted various studies to produce homogeneous and amorphous silica, alumina, titania, or zirconia with controlled surface area and pores, and as a result, the present invention was achieved. It has been reached. The present invention provides a method for treating one or more oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compounds at a temperature of 10°C to 100°C.
One of the polar compounds with polydentate or bridging coordination ability
A homogeneous solution is obtained by mixing a species or two or more species in a solution, followed by a gelation process in which the entire sol is transformed from a homogeneous sol into a gel by hydrolysis, and the gel remains in the gel after drying at low temperature. Uniform amorphization of silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxides for the purpose of polydentate or crosslinking coordination ability and structure of polar compounds by applying a heat treatment step to scatter polar compounds;
Homogeneous amorphous silica, alumina, which is characterized by its use in pore design or surface area design.
The present invention provides a method for producing titania or zirconia. That is, since the first step in preparing homogeneous silica, alumina, titania, or zirconia is to create a homogeneous solution, oxygenated organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compounds and polydentate or cross-linked It is important to keep in mind that the polar compound having potential becomes a homogeneous solution without forming a precipitate. For this purpose, oxygenated organosilicon, aluminum, titanium,
Alternatively, the combination of a zirconium compound and a polar compound having polydentate or crosslinking coordination ability, and the mixing temperature are often important issues. For example, oxygen-containing organometallic compounds such as aluminum, titanium, and zirconium, especially alkoxides, produce precipitates that are insoluble in ethylene glycol and propanediol. It is necessary to select alcohols and oxygen-containing compounds with a high degree of branching (dihydric alcohols, keto alcohols, oxycarboxylic acids). On the other hand, oxygen-containing organometallic compounds of silicon, especially these alkoxides, do not have this problem, and almost all dihydric alcohols, amino alcohols, keto alcohols, ketocarboxylic acids, oxycarboxylic acids, dicarboxylic acids, etc. can be used. can. If the mixing temperature is too high, an abnormal reaction may occur between the polar compound used and the oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compound, resulting in the formation of an insoluble precipitate, so it is necessary to avoid excessive heating. Temperature: 10℃~100℃, preferably 20℃~80℃
℃ is good. In addition, when the mixing temperature is high, hydroxyl groups are easily etherified and carboxyl groups are easily esterified, and in this case, the multidentate and crosslinking coordination abilities of polar compounds are significantly reduced. is preferably 20°C to 80°C. Next, the amount of polar compounds to be used is an important issue in order to compensate for the decrease in polar compounds due to unavoidable etherification and esterification, and to ensure smooth solization and gelation. The amount of polar compounds with polydentate or cross-linking coordination ability is important for the pore and surface design of the final metal oxide, but if it is too small, gelation will not proceed smoothly and problems may occur during hydrolysis. It often causes precipitation and takes a long time. If the amount used is too large, the gel will not be uniformly gelled, and the gel will float in the solution, and also in this case, gelation will take a long time. Therefore, the amount of the compound with polydentate or cross-linking coordination ability should be determined from oxygen-containing organic silicon, aluminum, titanium,
Alternatively, the molar ratio is preferably from 0.01 to 15, particularly preferably from 0.1 to 5, relative to the amount of the zirconium compound used. The amount of water used is also important for gelation; if the amount is too small, gelation will take several days or more, and if it is too large, uniform gelation will be difficult. For example, if an oxide precipitate is formed without gelation, the absolute amount of polydentate or crosslinking polar compounds in the metal oxide will decrease, and eventually porosity and surface area expansion will proceed smoothly. do not have. Therefore, the amount of water used during hydrolysis is in a molar ratio of 0.5 to 20 with respect to the oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compound;
1 to 10 are particularly suitable. The oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compounds used in the present invention are sometimes difficult to hydrolyze depending on the metal species and ligands. In such a case, if a hydrolysis accelerator such as an acid or an alkali is used, hydrolysis can proceed quickly and gelation can be smoothly performed.
As the hydrolysis accelerator, any ordinary inorganic acid, organic acid, inorganic alkali, or organic alkali can be used as long as it is soluble, but if you do not want the hydrolysis accelerator to remain in the final metal oxide, ,
Hydrolysis accelerators include organic acids (carboxylic acids, ketocarboxylic acids, oxycarboxylic acids, etc.) or organic alkalis (amines, amino alcohols, etc.) such as formic acid, cilic acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, ethanolamine, propanolamine, etc. It is better to use By the methods and operations described above, a homogeneous gel can generally be smoothly produced within several hours. Next, the jelly-like or agar-like gel is ground to an appropriate size and dried at a temperature of 80°C to 110°C under reduced pressure for several hours to 30 hours. The amorphous metal oxide is completed by performing heat treatment after drying and scattering the remaining polydentate or polar compounds with cross-linking coordination ability. The temperature and atmosphere may be set in the range of 200 to 700°C depending on the intended use of the oxide. In this case, all usual heat treatment methods can be employed, and it is also possible to combine several heat treatment methods. For example, heat treatment can be performed only in a hydrogen atmosphere, or in oxygen or air. Furthermore, after heat treatment in oxygen, air, or inert gas, it is also possible to further heat treat in a hydrogen stream. The silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxides produced by the methods described above are confirmed to be amorphous and homogeneous by powder X-ray diffraction and electron microscopy, and
Surface area measurement by BET method and methylpentane and n
- Surface area and pore distribution were determined by measuring pores using a pulse adsorption method using adsorption of hexane, etc., and it was confirmed that surface area and pores were controlled by the manufacturing method. That is,
For silica, the surface area depends on the polar compound used.
The pore size is 150 to 1000 m 2 /g, the pore diameter is distributed below 50 Å, and the pore volume is 0.01 to 0.4 cm 3 /g. Also,
For alumina, the surface area varies from 50 to 850 m 2 /g, depending on the polar compound used, and for titania, it varies from 0.4 to 60 m 2 /g.
In the case of m 2 /g zirconia, control was possible between 0.4 and 15 m 2 /g. Such control of surface area and pores, particularly over a wide range of silica and alumina, is extremely difficult with conventional manufacturing methods, and has been made possible by the present invention. The amorphous silicon, aluminum, titanium, or zirconium oxides obtained in this way are highly homogeneous and can be used as adsorbents, sensors, optical semiconductors, etc.
It can be fully used as a catalyst, and in particular, it can be effectively used as a catalyst for oxidation, isomerization, cracking, hydration, hydrogenation, etc. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 Put 4 g of methanol containing 10% hydrogen chloride in a 200 ml beaker, add 50 g of ethylene glycol and 63.3 g of tetraethoxylan, and add 65
Stir at ℃ for 3 hours. Next, 11.5 g of water was added and stirred for another hour at the same temperature, and then 12 g of water was added again and stirred at the same temperature to obtain a gel in which the entire solution solidified into agar-like form. After the gel was left at the same temperature for 1 hour, it was further left at 25°C overnight. Next, crush the gel to an appropriate size, place it in a 200 ml eggplant-shaped flask, and dry it in a rotary evaporator at 100°C under reduced pressure for 24 hours. Yield: 25.6g (approximately 1.4 times the calculated value of SiO2 ). The dried gel was pulverized, spread in a quartz tube, and heat-treated at 400°C for 8 hours in a hydrogen stream. Silica was obtained in exactly the same manner using various diols instead of ethylene glycol.
Table 1 shows the physical property values. Example 2 Put 15 ml of tert-butanol in a 300 ml beaker, add 50 g of pinacol, and warm at 45°C to completely dissolve. Next, 9.3 g of aluminum sec-butoxide was added, and after warming at 65°C for 2 hours with stirring, tert containing 5.5 g of water was added.
- Add 100ml of butanol solution and add 2 more at the same temperature.
Warm while stirring for an hour. Furthermore, when 50 ml of tert-butanol containing 5.5 g of water is added and stirred at the same temperature, it solidifies into agar-like form. The subsequent operations are the same as in Example 1. In addition, similar operations were performed using various polar compounds instead of pinacol.
Various aluminas were obtained. Table 2 shows the physical property values. Example 3 Put 15 ml of ethanol in a 50 ml beaker, add 1 g of methanol containing 10% hydrogen chloride,
Furthermore, 17.4 g of titanium iso-propoxide was added and heated at 80°C for 20 minutes. Next, add 45 ml of ethanol containing 1.5 g of water and warm at the same temperature for 2 hours, then add 20 ml of ethanol containing 1.5 g of water again.
ml and while stirring at the same temperature, it gels into a jelly. The subsequent operations were carried out in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment temperature was 300°C. Surface area 50.2m 2 /g. Example 4 Put 15 ml of ethanol in a 300 ml beaker, add 50.1 g of pinacol, and dissolve by heating at 45° C. for 30 minutes. To this solution, 50.7 g of zirconium n-propoxide and 2 g of methanol containing 10% hydrogen chloride were added, and the mixture was heated at 65° C. for 3 hours with stirring. Next, 60 ml of an ethanol solution containing 5.5 g of water is added, and while stirring at the same temperature, it becomes a gel. The subsequent operations were the same as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 350°C. Surface area 13m 2 /
g.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 10℃から、100℃の温度で、含酸素有機ケイ
素、アルミニウム、チタンまたはジルコニウム化
合物を、多座あるいは架橋配位能を有する極性化
合物の1種あるいは、2種以上を含む溶液中で混
合して均一溶液とし、次いで加水分解により均一
なゾルからゾル全体をゲル化させるゲル化工程を
経由することと、ゲルを低温乾燥後、ゲル中に残
存する極性化合物を飛散させる熱処理工程を施す
ことによつて、極性化合物の多座あるいは架橋配
位能とその構造を、目的とする無機酸化物の均一
非晶質化、細孔設計、あるいは表面設計に利用す
ることを特徴とする、均質な多孔性シリカ、アル
ミナ、チタニア、およびジルコニアの製造方法。 2 含酸素有機ケイ素、アルミニウム、チタン、
およびジルコニウム化合物がアルコキシド、ケト
アルコール化合物、ジケトン化合物、ケトカルボ
ン酸化合物、オキシカルボン酸化合物およびカル
ボン酸化合物の1種または、2種以上の混合物で
ある特許請求の範囲第1項の方法。 3 多座あるいは架橋配位能を有する極性化合物
が、2価アルコール、アミノアルコール、ケトア
ルコール、ジケトン、ケトカルボン酸、オキシカ
ルボン酸、およびジカルボン酸の1種または2種
以上の混合物である特許請求の範囲第1項の方
法。 4 二価アルコールが炭素数14以下のジオール
の1種または、2種以上の混合物である特許請求
の範囲第3項の方法。 5 多座あるいは、架橋配位能を有する極性化合
物と含酸素、有機ケイ素、アルミニウム、チタ
ン、またはジルコニウム化合物の混合比が、モル
比(極性化合物/有機金属化合物)で0.01から15
である特許請求の範囲第1項の方法。 6 前記混合比がモル比で0.1から5である特許
請求の範囲第1項の方法。 7 原料化合物の混合および加水分解温度が20℃
から80℃である特許請求の範囲第1項の方法。 8 加水分解時に使用する水の量が、含酸素有機
ケイ素、アルミニウム、チタン、またはジルコニ
ウム化合物に対して、モル比(水/含酸素有機金
属化合物)で0.5から20である特許請求の範囲第
1項の方法。 9 前記加水分解時のモル比が1から10である特
許請求の範囲第1項の方法。 10 熱処理温度が200℃から700℃である特許請
求の範囲第1項の方法。
[Claims] 1. Oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compounds are mixed with one or more polar compounds having polydentate or crosslinking coordination ability at a temperature of 10°C to 100°C. A homogeneous solution is obtained by mixing the sol in a solution containing the sol, followed by a gelation process in which the entire sol is gelled from a homogeneous sol by hydrolysis, and after drying the gel at a low temperature, the polar compounds remaining in the gel are dispersed. By applying a heat treatment process, the polydentate or cross-linking coordination ability of a polar compound and its structure are utilized for homogeneous amorphization, pore design, or surface design of the target inorganic oxide. A method for producing homogeneous porous silica, alumina, titania, and zirconia. 2 Oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium,
and the zirconium compound is one or a mixture of two or more of alkoxides, ketoalcohol compounds, diketone compounds, ketocarboxylic acid compounds, oxycarboxylic acid compounds, and carboxylic acid compounds. 3. A patent claim in which the polar compound having polydentate or crosslinking coordination ability is one or a mixture of two or more of dihydric alcohols, amino alcohols, keto alcohols, diketones, ketocarboxylic acids, oxycarboxylic acids, and dicarboxylic acids. Method of scope 1. 4. The method according to claim 3, wherein the dihydric alcohol is one or a mixture of two or more diols having 14 or less carbon atoms. 5 The mixing ratio of a polydentate or polar compound having crosslinking coordination ability and an oxygen-containing, organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compound is from 0.01 to 15 in terms of molar ratio (polar compound/organometallic compound).
The method according to claim 1. 6. The method according to claim 1, wherein the mixing ratio is from 0.1 to 5 in molar ratio. 7 Mixing and hydrolysis temperature of raw material compounds is 20℃
80°C. 8. Claim 1, wherein the amount of water used during hydrolysis is 0.5 to 20 in molar ratio (water/oxygen-containing organometallic compound) to the oxygen-containing organosilicon, aluminum, titanium, or zirconium compound. Section method. 9. The method according to claim 1, wherein the molar ratio during the hydrolysis is from 1 to 10. 10. The method according to claim 1, wherein the heat treatment temperature is from 200°C to 700°C.
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