JPH0818824B2 - Method for producing alumina-based porous gel - Google Patents
Method for producing alumina-based porous gelInfo
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- JPH0818824B2 JPH0818824B2 JP1338777A JP33877789A JPH0818824B2 JP H0818824 B2 JPH0818824 B2 JP H0818824B2 JP 1338777 A JP1338777 A JP 1338777A JP 33877789 A JP33877789 A JP 33877789A JP H0818824 B2 JPH0818824 B2 JP H0818824B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温触媒担体に好適な高温下でも高い比表
面積を維持しうるアルミナ系多孔質ゲルの製造方法に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing an alumina-based porous gel which is suitable for a high temperature catalyst carrier and which can maintain a high specific surface area even at a high temperature.
従来、化学プロセスに使用されてきた触媒は、通常、
600℃以下の温度に耐性であるなら通常の化学プロセス
に支障を生じることは特になかったためセラミックス触
媒が一般的に使用されても特にその耐熱性は問題になら
なかったが、近年、高温熱化学プロセスを伴う装置、特
に、触媒燃焼器は、ガスタービン、ボイラー、ジェット
エンジンなどの応用が期待され、NOx発生の低減化、燃
焼効率の向上等の要請から、1000℃以上の高温環境に耐
性のセラミックスが使用されるようになってきている。Conventionally, catalysts used in chemical processes are usually
As long as it is resistant to temperatures of 600 ° C or less, it does not cause any problems in ordinary chemical processes, so even if ceramic catalysts are generally used, their heat resistance did not become a problem. Devices with processes, especially catalytic combustors, are expected to be applied to gas turbines, boilers, jet engines, etc., and are required to withstand high temperature environments of 1000 ° C or higher due to demands such as reduction of NOx generation and improvement of combustion efficiency. Ceramics are being used.
このようなセラミックスは、例えば、所望の組成、形
状を得るために、種々の金属酸化物等の粉末を適宜配合
混合、成形、そして焼成して製造される。しかし、この
方法では出発原料粉末自体の比表面積が低いため高温焼
成により一層比表面積が低下し、効率の高い触媒とは言
えなかった。Such ceramics are produced, for example, by appropriately mixing and mixing powders of various metal oxides, molding, and firing to obtain a desired composition and shape. However, in this method, since the starting material powder itself has a low specific surface area, the specific surface area is further reduced by high temperature calcination, and it cannot be said that the catalyst has high efficiency.
そこで、より比表面積の高いセラッミクスを製造する
ために、出発原料を粉末に代えて金属アルコキシド、例
えば、アルミニウムアルコキシドやバリウムアルコキシ
ドを混合加水分解して形成したゲルを焼成するゾル・ゲ
ル法が、INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON FINE CERAMICS A
RITA'87に「高温触媒燃焼における耐熱性触媒材料の開
発」と題した荒井弘道の文献に記載されている。Therefore, in order to produce ceramics having a higher specific surface area, a sol-gel method of firing a gel formed by mixing and hydrolyzing a metal alkoxide, for example, an aluminum alkoxide or a barium alkoxide in place of powder as a starting material is INTERNATIONAL. SYMPOSIUM ON FINE CERAMICS A
It is described in Hirota Arai's document entitled "Development of Heat-Resistant Catalyst Material in High Temperature Catalytic Combustion" in RITA'87.
しかしながら、上記ゾル・ゲル法では、粉末として生
成するため一体化させるためには再形成が必要あるこ
と、また、燃焼触媒として最も一般的な使用温度である
1200℃付近での比表面積が、せいぜい50〜60g/m2と小さ
く、尚比表面積が十分に大きいとはいえなかった。However, in the above-mentioned sol-gel method, since it is generated as powder, it needs to be reformed in order to be integrated, and it is the most commonly used temperature as a combustion catalyst.
The specific surface area around 1200 ° C was as small as 50 to 60 g / m 2 at most, and it could not be said that the specific surface area was sufficiently large.
本発明は、以上の問題点を解決し、ゾル・ゲル法によ
り高温下で高い比表面積を有し、かつ一体化したバルキ
ィなアルミナ単独又はアルミナと他の金属酸化物との組
成物からなるアルミナ系多孔質セラミックスの前駆体ゲ
ル、即ち、アルミナ系多孔質ゲルの製造方法を提供する
ことを解決課題とするものである。The present invention solves the above problems, and has a high specific surface area at high temperature by a sol-gel method and is an integral bulky alumina alone or an alumina composed of a composition of alumina and another metal oxide. It is an object of the present invention to provide a method for producing a precursor gel of a porous porous ceramic, that is, an alumina porous gel.
本発明は、アルミニウムアルコキシド単独又はアルミ
ニウムアルコキシドとアルミニウム以外の金属の化合物
との混合物からなるアルミナ系前駆体を加水分解するこ
とによりアルミナ系多孔質ゲルを製造する方法におい
て、前記アルミナ系前駆体中のアルミニウムアルコキシ
ドに対し、アルカノールアミン、βケト酸エステル、β
ジケトン化合物の1種または2種以上を0.1〜5倍モル
を混合してアルミナ系前駆体混合物を形成する工程、必
要に応じて塩基触媒の存在下、該混合物中に存在する加
水分解しうる反応基の数に対し0.5〜2倍モルの水で該
前駆体混合物を加水分解、ゲル化せしめる工程、および
該ゲル中の液分の大半を占める有機溶媒または少なくと
も当該有機溶媒を含む混合系の超臨界状態を経てゲルの
乾燥を行う工程からなることを特徴とするアルミナ系多
孔質ゲルの製造方法であり、これにより上記課題を解決
することができる。The present invention is a method for producing an alumina-based porous gel by hydrolyzing an alumina-based precursor comprising an aluminum alkoxide alone or a mixture of a compound of aluminum alkoxide and a metal other than aluminum, in the alumina-based precursor. For aluminum alkoxide, alkanolamine, β-keto acid ester, β
A step of mixing one or more diketone compounds in an amount of 0.1 to 5 times by mole to form an alumina-based precursor mixture, and optionally a hydrolyzable reaction in the mixture in the presence of a base catalyst. The step of hydrolyzing and gelling the precursor mixture with 0.5 to 2 moles of water relative to the number of groups, and an organic solvent that occupies most of the liquid in the gel or a mixture system containing at least the organic solvent A method for producing an alumina-based porous gel, which comprises the step of drying the gel after passing through a critical state, by which the above problems can be solved.
本発明において、アルミニウムアルコキシド単独又は
アルミニウムアルコキシドとアルミニウム以外の金属の
化合物との混合物からなるアルミナ系前駆体の成分であ
るアルミニウムアルコキシドとアルカノールアミン、β
ケト酸エステル、βジケトン化合物(以下、改質剤と言
う場合がある)との混合は反応を伴うもので、両者を常
温ないし加温下に混合することができ、混和性、反応の
均一性の面から有機溶媒存在下で行うのが好ましい。も
っとも、有機溶媒が存在しなくても混合は可能である。
ここで用いる有機溶媒としてはアルミニウムアルコキシ
ドを溶解するものが好ましく、具体的にはメタノール、
エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、s
ec−ブタノール等に代表されるアルコール類、トルエ
ン、ベンゼン、キシレン等に代表される芳香族系炭化水
素、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、四塩
化炭素等が例示されるが、溶解度の観点からアルコール
類が好ましい。In the present invention, aluminum alkoxide and alkanolamine, which are components of an alumina-based precursor composed of aluminum alkoxide alone or a mixture of aluminum alkoxide and a compound of a metal other than aluminum, β
Mixing with keto acid ester and β-diketone compound (hereinafter sometimes referred to as modifier) involves reaction, and both can be mixed at room temperature or under heating, so that miscibility and reaction uniformity From the aspect, it is preferable to carry out in the presence of an organic solvent. However, mixing is possible without the presence of an organic solvent.
The organic solvent used here is preferably one that dissolves an aluminum alkoxide, specifically methanol,
Ethanol, n-propanol, iso-propanol, s
Alcohols represented by ec-butanol, etc., aromatic hydrocarbons represented by toluene, benzene, xylene, etc., tetrahydrofuran, dimethylformamide, carbon tetrachloride, etc. are exemplified, but alcohols are preferable from the viewpoint of solubility. .
本発明において、アルミナ系前駆体混合物の加水分解
反応によりアルミニウムアルコキシド等由来のアルコー
ル等の有機溶媒が生成するので、ゲル形成後のゲル中
(ゲル中以外も包含されることは明らかである。)に
は、生成した有機溶媒、上記添加有機溶媒、該改質剤等
からなる有機溶媒が存在することになる。該有機溶媒
は、超臨界状態を経てなされるゲルの乾燥と共に除去さ
れるが(以下、超臨界乾燥と略す)、所望により当該有
機溶媒とそれ以外の化学物質との混合系、例えば、当該
有機溶媒と二酸化炭素との混合系にてなされるゲルの乾
燥を実施してもよい。この場合の超臨界状態とは、当該
有機溶媒の1種又は混合物または当該有機溶媒とそれ以
外の化学物質との混合物に固有の臨界温度(Tc)及び臨
界圧力(Pc)を越えた状態を指し、例えば二酸化炭素の
圧力−容積図において、等温線における不連続点が一致
して一点となる臨界温度以上の等温線の領域にある状態
をいうものであり、そこでは液体と気体との区別がつか
ない状態であって、本発明におけるそれら有機溶媒また
は該混合物が液体と気体との区別がつかない、言い換え
れば、広義には高密度に圧縮しても液化しない状態、す
なわちその物質固有の臨界温度以上に加熱された気体の
総称である「超臨界流体」の状態を意味する。In the present invention, the hydrolysis reaction of the alumina-based precursor mixture produces an organic solvent such as an alcohol derived from an aluminum alkoxide, etc., so that it is in the gel after gel formation (it is clear that it is also included in the gel). In this case, the organic solvent formed, the above-mentioned added organic solvent, and an organic solvent composed of the modifier and the like are present. The organic solvent is removed along with the drying of the gel that is made through a supercritical state (hereinafter, abbreviated as supercritical drying), but if desired, a mixed system of the organic solvent and other chemical substances, for example, the organic The gel may be dried in a mixed system of a solvent and carbon dioxide. The supercritical state in this case refers to a state in which the critical temperature (Tc) and the critical pressure (Pc) inherent to one or a mixture of the organic solvent or a mixture of the organic solvent and other chemical substances are exceeded. , For example, in a pressure-volume diagram of carbon dioxide, it refers to a state in which the discontinuity points in the isotherm are in the region of the isotherm above the critical temperature at which the discontinuity points coincide and become one point. In a state where the organic solvent or the mixture in the present invention cannot be distinguished from a liquid and a gas, that is, in a broad sense, a state in which the organic solvent or the mixture is not liquefied even when compressed to a high density, that is, a criticality peculiar to the substance. It means a state of "supercritical fluid" which is a general term for gases heated above a temperature.
又、物質によって臨界点が違うので、それを合わせる
ことは、超臨界流体の状態の制御が確実になるので好ま
しく、従って、湿潤ゲル中の溶媒が超臨界乾燥に用いる
所望の溶媒と違う場合は、湿潤ゲル中の溶媒と超臨界乾
燥に用いる所望の溶媒とを交換する。具体的には、多量
の超臨界乾燥に用いる溶媒中に湿潤ゲルを浸漬して数時
間放置し、溶媒の拡散を利用して溶媒を交換する。Also, since the critical point differs depending on the substance, it is preferable to match it so that the state of the supercritical fluid can be surely controlled. Therefore, when the solvent in the wet gel is different from the desired solvent used for supercritical drying, Replace the solvent in the wet gel with the desired solvent used for supercritical drying. Specifically, the wet gel is immersed in a large amount of the solvent used for supercritical drying and left for several hours, and the solvent is exchanged by utilizing the diffusion of the solvent.
従って、超臨界乾燥における該ゲル中の液分の大半を
占める有機溶媒とは、溶媒置換を実施した場合は、置換
に用いた有機溶媒を、溶媒置換を実施しない場合は、ゲ
ル生成系に存在する該生成した有機溶媒、上記添加有機
溶媒、該改質剤等からなる有機溶媒を意味する。Therefore, the organic solvent that occupies most of the liquid content in the gel in supercritical drying means that the organic solvent used for the substitution is present in the gel-forming system when the solvent substitution is not performed. Means the organic solvent formed, the added organic solvent, the modifier, and the like.
一方、生成ゲルを通常の大気圧下で溶媒を徐々に蒸発
させて乾燥する常圧乾燥の場合、乾燥時に収縮が生じる
ため高密度で気孔量の少ないゲル(キセロゲル)が形成
され、加熱と共に容易に緻密下し高い比表面積が維持で
きない。これに対してゲル溶媒をその超臨界状態下で除
く、ゲル溶媒である有機溶媒等が液体から気体に変化す
る場合のような容積変化を伴うことなくゲルから除かれ
て、収縮のない、嵩高いゲル(エアロゲル)が生成す
る。このエアロゲルは細かい気孔を多量に含む超多孔体
であるため、高温加熱後も高い比表面積を維持すること
ができる。更にキセロゲルの場合はそれを大気圧下で加
熱乾燥する場合には、気孔内の液体の有機溶媒等が蒸気
となることい伴う容積膨脹があり、それにより大きな応
力が発生し、数片または粉々に割れることが多いが、エ
アロゲルの場合は超臨界乾燥の性格上、応力が発生しな
いため一体性に優れる。従って、高い比表面積の一体化
したアルミナ系多孔質ゲルを製造することができる。On the other hand, in the case of normal pressure drying in which the solvent is gradually evaporated and dried under normal atmospheric pressure, a gel (xerogel) with a high density and a small amount of pores is formed due to shrinkage during drying, which is easy with heating. It is very dense and cannot maintain a high specific surface area. On the other hand, the gel solvent is removed under the supercritical state, and the gel solvent is removed from the gel without the volume change such as the case where the organic solvent, etc., which is the gel solvent changes from liquid to gas. A high gel (aerogel) is produced. Since this airgel is an ultraporous body containing a large amount of fine pores, it can maintain a high specific surface area even after being heated at a high temperature. Further, in the case of xerogel, when it is heated and dried under atmospheric pressure, there is volume expansion accompanied by the fact that the organic solvent of the liquid in the pores becomes vapor, which causes a large stress, causing a few stresses or pieces. In many cases, airgel has excellent integrity because it does not generate stress due to the nature of supercritical drying. Therefore, an integrated alumina-based porous gel having a high specific surface area can be produced.
本発明のアルミナ系前駆体混合物、ひいてはその加水
分解生成ゲルを形成するための出発原料としては、アル
ミニウムアルコキシド単独の他、アルミニウムアルコキ
シドと他のアルミニウム以外の他の金属アルコキシド
(例えば、NaOR、Mg(OR)2、Si(OR)4、PO(OR)3、KOR、Ca
(OR)2、Ti(OR)4、Sr(OR)2、Y(OR)3、Zr(OR)4、Ba(OR)2
などRはメチル、エチル等のアルキル基)、その金属塩
等の無機化合物(例えば、NaCl、MgBr2、TiCl4等のハロ
ゲン化物、NaNO3、K2SO4、Ca(NO3)2等の硝酸塩、硫酸
塩、硫酸塩等)、アルコキシド以外の有機金属化合物
(例えば、CH3COONa、(CH3COO)2 Ca等の酢酸塩、(COON
a)2、(COOK)2等のシュウ酸塩、EDTA、NTA等のキレート
化合物との錯体等)、場合によっては反応性のよい金属
並びに酸化物微粉末(例えば、CaO、TiO2、SiO2、P
2O5、ZrO2等)等を併用することができる。The alumina-based precursor mixture of the present invention, as a starting material for forming the hydrolysis product gel thereof, other than aluminum alkoxide alone, other metal alkoxides other than aluminum alkoxide and other aluminum (e.g., NaOR, Mg ( OR) 2 , Si (OR) 4 , PO (OR) 3 , KOR, Ca
(OR) 2 , Ti (OR) 4 , Sr (OR) 2 , Y (OR) 3 , Zr (OR) 4 , Ba (OR) 2
R is an alkyl group such as methyl and ethyl), an inorganic compound such as a metal salt thereof (for example, a halide such as NaCl, MgBr 2 , TiCl 4 , NaNO 3 , K 2 SO 4 and Ca (NO 3 ) 2 ) Nitrates, sulfates, sulfates, etc.), organometallic compounds other than alkoxides (eg, acetates such as CH 3 COONa, (CH 3 COO) 2 Ca, (COON
a) 2 , oxalates such as (COOK) 2 , complexes with chelate compounds such as EDTA and NTA), and in some cases finely reactive metals and oxide fine powders (eg, CaO, TiO 2 , SiO 2) , P
2 O 5 , ZrO 2, etc.) can be used together.
本発明で用いられるアルミニウムアルコキシドは、一
般的(RO)3Al(R:アルキル基)で表わされるものであ
り、具体的にはRはメチル、エチル、n−プロピル、is
o−プロピル、n−ブチル、iso−ブチル、sec−ブチ
ル、tert−ブチル等がある。The aluminum alkoxide used in the present invention is generally represented by (RO) 3 Al (R: alkyl group), and specifically, R is methyl, ethyl, n-propyl, is
There are o-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl and the like.
本発明で用いられるアルミニウムアルコキシド等と混
合、反応されるアルカノールアミンとしては、モノエタ
ノールアミン、モノn−プルパノールアミン、モノiso
−プロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジiso−
プロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリiso
−プロパノールアミンなどが挙げられ、同じくβケト酸
エステルとしては、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチ
ル、マロン酸エチル、マロン酸ジエチルなどが挙げら
れ、βジケトン化合物としては、アセチルアセトン等が
挙げられる。Examples of alkanolamines to be mixed and reacted with the aluminum alkoxide used in the present invention include monoethanolamine, mono-n-purpanolamine, and mono iso.
-Propanolamine, diethanolamine, diiso-
Propanolamine, triethanolamine, tri-iso
-Propanolamine and the like, and likewise the β-keto acid ester include ethyl acetoacetate, methyl acetoacetate, ethyl malonate, diethyl malonate and the like, and the β-diketone compound includes acetylacetone and the like.
上記アルカノールアミン、βケト酸エステル、βジケ
トン化合物は、その1種または2種以上の総和がアルミ
ニウムアルコキシドに対し0.1倍モル〜5倍モルとなる
ように該アルミニウムアルコキシドと混合・反応させら
れ、アルミナ系前駆体混合物が形成される。この場合、
0.1倍モル以下であると次工程の加水分解速度制御の効
果が小さく均質なゲルが得られない。又、5倍モル以上
だと安定化され過ぎてゲル化が困難であるので好ましく
ない。The alkanolamine, β-keto acid ester, and β-diketone compound are mixed and reacted with the aluminum alkoxide so that the sum of one kind or two or more kinds thereof is 0.1 times to 5 times the mol of the aluminum alkoxide, and the alumina is mixed. A system precursor mixture is formed. in this case,
When the amount is 0.1 times or less, the effect of controlling the hydrolysis rate in the next step is small and a homogeneous gel cannot be obtained. On the other hand, if the amount is 5 times or more, it is not preferable because it is too stable and gelation becomes difficult.
該アルミナ系前駆体混合物は、必要に応じて、塩基触
媒、例えば、アンモニア、ピリジン、ピペリジン、ピペ
レジンの存在下、該混合物中に存在する加水分解しうる
反応基の数(例えば、該(RO)3Alの未反応のRO基、およ
び上記アルカノールアミン、βケト酸エステル、βジケ
トン化合物と該RO基との反応生成基の数、即ち、出発原
料のアルミニウムアルコキシドのRO基の数、更に、アル
ミニウムアルコキシド以外の添加金属アルコキシド或い
は金属単体から生成した金属アルコキシドのアルコキシ
ド基の数等が挙げられる。)に対して0.5〜2倍モルの
水で加水分解される。この場合、水の量が、0.5倍モル
以下だとゲル化が困難であり、2倍モル以上だと粒子が
生成する傾向にあり、目的とする均質なゲルが作製でき
ない。本発明の超臨界乾燥後に得られたアルミナ系多孔
質ゲルは、高温条件に耐え、またこれを焼成した場合に
はセラミックスを得ることができるが、そのセラミック
スの例としては、Al2O3、Al2O3−BaO系(BaO・6 Al
2O3)、Al2O3−SiO2系、Al2O3−TiO2系、Al2O3−ZrO
2系、Al2O3−SiO2−MgO系(コーディエライト)等が挙
げられる。The alumina-based precursor mixture is, if necessary, in the presence of a base catalyst, for example, ammonia, pyridine, piperidine, piperidine, the number of hydrolyzable reactive groups present in the mixture (for example, the (RO) 3 Al unreacted RO groups, and the number of reaction products groups of the alkanolamine, β-keto acid ester, β-diketone compound and the RO group, that is, the number of RO groups of the starting aluminum alkoxide, further aluminum The number of alkoxide groups of the added metal alkoxide other than the alkoxide or the metal alkoxide generated from the metal simple substance is included.), And the hydrolysis is performed with 0.5 to 2 moles of water. In this case, if the amount of water is 0.5 times or less the gelation is difficult, and if it is 2 times or more the particles tend to be formed, and the desired homogeneous gel cannot be produced. The alumina-based porous gel obtained after supercritical drying of the present invention withstands high-temperature conditions, and when it is fired, it is possible to obtain ceramics. As an example of the ceramics, Al 2 O 3 , Al 2 O 3 -BaO system (BaO ・ 6 Al
2 O 3), Al 2 O 3 -SiO 2 system, Al 2 O 3 -TiO 2 system, Al 2 O 3 -ZrO
2 system, Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO system (cordierite), and the like.
本発明の特徴は、ゾル・ゲル法によりアルミナ系多孔
質ゲルを合成するにあたりアルカノールアミン、βケト
酸エステル、βジケトン化合物をアルミニウムアルコキ
シドの改質剤としてを用いて、適量の水で加水分解する
ことにより粉末ではなく一体化した均質なアルミナ系ゲ
ルを形成し、これを超臨界乾燥により収縮、割れのない
一体化した均質なアルミナ系多孔質ゲルを形成する点で
ある。これにより得られたゲル(エアロゲル)は高温下
にさらされても高い比表面積を維持することができ、高
温触媒担体の前駆体として好適である。A feature of the present invention is that when synthesizing an alumina-based porous gel by the sol-gel method, an alkanolamine, a β-keto acid ester, and a β-diketone compound are used as a modifier for an aluminum alkoxide and hydrolyzed with an appropriate amount of water. This is to form an integrated homogeneous alumina-based gel instead of powder, and to form an integrated homogeneous alumina-based gel without shrinkage and cracks by supercritical drying. The gel (aerogel) thus obtained can maintain a high specific surface area even when exposed to a high temperature, and is suitable as a precursor of a high temperature catalyst carrier.
高温触媒担体は、該前駆体を800℃〜1200℃の範囲で
焼成すれば製造することができる。また高温触媒は、触
媒金属を含む溶液に高温触媒担体を浸せきさせて触媒金
属をコートする。そして、これを熱処理して高温触媒と
する。The high temperature catalyst carrier can be produced by firing the precursor in the range of 800 ° C to 1200 ° C. The high-temperature catalyst coats the catalyst metal by immersing the high-temperature catalyst carrier in a solution containing the catalyst metal. Then, this is heat-treated to obtain a high temperature catalyst.
以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1) アルミニウムトリsec−ブトキシド〔(sec-BuO)3Al〕1
0gと7mlの2−ブタノールを混合し、これにアセト酢酸
エチル5.28gを添加する。これにH2O2.16gと2−ブタノ
ール21.17ml混合液を徐々に添加し、その後、60℃に72h
に保ちゲル化させた。得られた湿潤ゲルをエタノールで
溶媒置換した後、CO2超臨界抽出装置を用いて、初期に8
0℃、160kg/cm2、末期に120℃、200kg/cm2の条件下でCO
2をフローしエタノールを抽出除去して一体化した乾燥
ゲル体を得た。この乾燥ゲルの比表面積は550m2/gであ
った。Example 1 Aluminum trisec-butoxide [(sec-BuO) 3 Al] 1
0 g and 7 ml 2-butanol are mixed and to this is added 5.28 g ethyl acetoacetate. A mixture of 2.16 g of H 2 O and 21.17 ml of 2-butanol was gradually added to this, and then at 60 ° C. for 72 hours.
And gelled. After replacing the solvent in the obtained wet gel with ethanol, the initial wetness was set to 8 using a CO 2 supercritical extraction device.
CO under conditions of 0 ℃, 160kg / cm 2 and final 120 ℃, 200kg / cm 2.
2 was flowed and ethanol was extracted and removed to obtain an integrated dry gel body. The specific surface area of this dried gel was 550 m 2 / g.
これを1000℃、5時間焼成すると、比表面積130m2/g
の多孔質アルミナセラミックスが生成した。When baked at 1000 ℃ for 5 hours, the specific surface area is 130m 2 / g
Porous alumina ceramics were produced.
(実施例2) (sec-BuO)3Al9.688gと金属バリウム0.450gを10mlの2
−ブタノールに入れ還流する。金属バリウムが完全に溶
けたのち、改質剤としてジエタノールアミンを8.96g加
え、これに水2.24gと2−ブタノール20mlの混合液を徐
々に加え、この溶液を更に2時間還流した後、1N−NH3a
qを2ml添加して均質なアルミナ−バリウム系湿潤ゲルを
得た。この湿潤ゲルを60℃に7日熟成し、次にエタノー
ル溶媒中に入れて、昼夜置き溶媒置換を行った。このゲ
ルをCO2超臨界抽出装置で80℃、160kg/cm2で約6時間、
次に120℃、200kg/cm2で約12時間CO2をフローしエタノ
ールを抽出することにより一体化アルミナ−バリウム系
多孔質体を得た。この乾燥ゲルの比表面積は580m2/gで
あった。(Example 2) 9.88 g of (sec-BuO) 3 Al and 0.450 g of metal barium were added to 10 ml of 2
-Pour in butanol and reflux. After the metal barium was completely dissolved, 8.96 g of diethanolamine was added as a modifier, and a mixed solution of 2.24 g of water and 20 ml of 2-butanol was gradually added to this, and the solution was refluxed for another 2 hours, then 1N-NH 2 3 a
2 ml of q was added to obtain a homogeneous alumina-barium wet gel. The wet gel was aged at 60 ° C. for 7 days, then put in an ethanol solvent and left for day and night for solvent replacement. This gel is CO 2 supercritical extraction equipment at 80 ℃, 160kg / cm 2 for about 6 hours,
Next, CO 2 was flowed at 120 ° C. and 200 kg / cm 2 for about 12 hours to extract ethanol to obtain an integrated alumina-barium porous body. The specific surface area of this dried gel was 580 m 2 / g.
これを1000℃、5時間焼成すると、比表面積110m2/g
の多孔質アルミナセラミックスが生成した。When baked at 1000 ℃ for 5 hours, the specific surface area is 110m 2 / g
Porous alumina ceramics were produced.
(実施例3) (sec-BuO)3Al9.688gと金属バリウム0.450gを10mlの2
−ブタノールに入れ還流する。金属バリウムが完全に溶
けたのち、改質剤としてアセト酢酸エチル5.27gを添加
する。次にH2O2.16gを2−ブタノール20mlと混合し、徐
々に(sec-BuO)3Al溶液に加える。その後、60℃で7日間
保ちゲル化及び熟成させた。このゲルをエタノールで溶
媒置換しオートクレーブ装置で230kg/cm2、270℃のエタ
ノールの超臨界状態でエタノールを除き、乾燥ゲルを得
た。この乾燥ゲルの比表面積は420m2/gであった。(Example 3) 9.88 g of (sec-BuO) 3 Al and 0.450 g of metal barium were added to 10 ml of 2
-Pour in butanol and reflux. After the barium metal is completely dissolved, 5.27 g of ethyl acetoacetate is added as a modifier. Then 2.16 g of H 2 O is mixed with 20 ml of 2-butanol and slowly added to the (sec-BuO) 3 Al solution. Then, it was kept at 60 ° C. for 7 days for gelation and aging. The solvent of this gel was replaced with ethanol, and ethanol was removed with an autoclave at 230 kg / cm 2 and 270 ° C. in a supercritical state of ethanol to obtain a dry gel. The specific surface area of this dried gel was 420 m 2 / g.
これを1200℃、5時間焼成すると、比表面積95m2/gの
多孔質アルミナセラミックスが生成した。When this was fired at 1200 ° C. for 5 hours, porous alumina ceramics having a specific surface area of 95 m 2 / g was produced.
(比較例3) 実施例1で作成した湿潤ゲルを常圧で徐々に溶媒を蒸
発させて得た乾燥ゲルは550m2/gであったが、これを120
0℃焼成を行うと比表面積は3m2/g迄低下した。Comparative Example 3 The dry gel obtained by gradually evaporating the solvent of the wet gel prepared in Example 1 at atmospheric pressure was 550 m 2 / g.
The specific surface area was reduced to 3 m 2 / g by firing at 0 ° C.
本発明は、加水分解による生成ゲル中に存在する有機
溶媒を超臨界状態で徐々に除去することにより、収縮、
割れのない一体化したアルミナ系多孔質ゲルが得られ
る。このゲル(エアロゲル)は、高温下にさらされても
高い比表面積を維持することができるので、高温下での
使用に適する。また、このアルミナ系多孔質ゲルは800
〜1200℃の範囲で焼成するとアルミナ系セラミックスを
得ることができる。このものは、高温化学プロセスの高
効率化、高温装置の効率改善等に寄与するところが極め
て広範囲である。The present invention, by gradually removing the organic solvent present in the gel produced by hydrolysis in a supercritical state, shrinkage,
An integrated alumina-based porous gel without cracks is obtained. This gel (aerogel) can maintain a high specific surface area even when exposed to high temperatures, and is therefore suitable for use at high temperatures. Also, this alumina-based porous gel is 800
Alumina-based ceramics can be obtained by firing in the range of up to 1200 ° C. This product has an extremely wide range of contributions to high efficiency of high temperature chemical process, improvement of efficiency of high temperature apparatus and the like.
Claims (1)
ニウムアルコキシドとアルミニウム以外の金属の化合物
との混合物からなるアルミナ系前駆体を加水分解するこ
とによりアルミナ系多孔質ゲルを製造する方法におい
て、前記アルミナ系前駆体中のアルミニウムアルコキシ
ドに対し、アルカノールアミン、βケト酸エステル、β
ジケトン化合物の1種または2種以上を0.1〜5倍モル
を混合してアルミナ系前駆体混合物を形成する工程、必
要に応じて塩基触媒の存在下、該混合物中に存在する加
水分解しうる反応基の数に対し0.5〜2倍モルの水で該
前駆体混合物を加水分解、ゲル化せしめる工程、および
該ゲル中の液分の大半を占める有機溶媒または少なくと
も当該有機溶媒を含む混合系の超臨界状態を経てゲルの
乾燥を行う工程からなることを特徴とするアルミナ系多
孔質ゲルの製造方法。1. A method for producing an alumina-based porous gel by hydrolyzing an alumina-based precursor comprising an aluminum alkoxide alone or a mixture of an aluminum alkoxide and a compound of a metal other than aluminum. Alkanolamine, β-keto acid ester, β
A step of mixing one or more diketone compounds in an amount of 0.1 to 5 times by mole to form an alumina-based precursor mixture, and optionally a hydrolyzable reaction in the mixture in the presence of a base catalyst. The step of hydrolyzing and gelling the precursor mixture with 0.5 to 2 moles of water relative to the number of groups, and an organic solvent that occupies most of the liquid in the gel or a mixture system containing at least the organic solvent A method for producing an alumina-based porous gel, comprising the step of drying the gel after passing through a critical state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338777A JPH0818824B2 (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Method for producing alumina-based porous gel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338777A JPH0818824B2 (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Method for producing alumina-based porous gel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199120A JPH03199120A (en) | 1991-08-30 |
| JPH0818824B2 true JPH0818824B2 (en) | 1996-02-28 |
Family
ID=18321369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338777A Expired - Lifetime JPH0818824B2 (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Method for producing alumina-based porous gel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818824B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59213602A (en) * | 1983-05-13 | 1984-12-03 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Composite metallic solution |
| JPS6168314A (en) * | 1984-09-07 | 1986-04-08 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of porous silica, alumina, titania, and zirconia |
| JPH01164723A (en) * | 1987-12-22 | 1989-06-28 | Koroido Res:Kk | Production of gel as precursor of alumina |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1338777A patent/JPH0818824B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03199120A (en) | 1991-08-30 |
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