JPS6050721B2 - Method for producing porous inorganic oxide - Google Patents
Method for producing porous inorganic oxideInfo
- Publication number
- JPS6050721B2 JPS6050721B2 JP55019597A JP1959780A JPS6050721B2 JP S6050721 B2 JPS6050721 B2 JP S6050721B2 JP 55019597 A JP55019597 A JP 55019597A JP 1959780 A JP1959780 A JP 1959780A JP S6050721 B2 JPS6050721 B2 JP S6050721B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogel
- slurry
- particles
- region
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多孔質無機酸化物の製造方法、さらに詳しくは
、触媒担体として好適な細孔構造の調節された無機酸化
物の製造方法に関するものてある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a porous inorganic oxide, and more particularly to a method for producing an inorganic oxide with a controlled pore structure suitable as a catalyst carrier.
つ アルミナ、シリカ、チタニア、シリカ−アルミナ、
ボリアなどの多孔質無機酸化物は、その多孔質構造を利
用して、触媒担体、乾燥剤、吸着剤、充填剤などに応用
されている。Alumina, silica, titania, silica-alumina,
Porous inorganic oxides such as boria are used as catalyst supports, desiccants, adsorbents, fillers, etc. by utilizing their porous structure.
ところで、このような多孔質無機酸化物を触媒担体とし
て用いる場合、その目的に適合した物理的性質と化学的
性質か要求される。By the way, when such a porous inorganic oxide is used as a catalyst carrier, it is required to have physical and chemical properties suitable for the purpose.
例えは、物理的性質としては、細孔構造が最適であるこ
と、物理的強度が大きいこと、成形性及び保形性がよい
こと、耐熱性がよいこと、熱伝導度、比熱及び比重が適
当であることなどが要求され、一方、化学的性質として
は、品質が安定し、変質しないこと、反応に適した化学
的性質を有すること、触媒金属の分散性がよいこと、酸
性又は塩基性が適当であることが要求される。前記物理
的性質のうち、触媒担体として特に重要なものは、細孔
構造と物理的強度である。この場合、細孔構造は、反・
応活性や触媒寿命を左右する重要な因子てあり、比表面
積、細孔径、細孔形状及び細孔容積と包含する。通常、
触媒反応においては、比表面積は大きい程反応に関与す
る活性点の数を増し、高活性を与える。細孔径は反応に
関与する分子が触媒細孔内の活性点へ拡散して行くため
の通路を与え、その細孔径が大きい程反応分子の触媒細
孔内への拡散は容易になる。しかしながら、細孔径が大
きくなりすぎると、比表面積が低下し、触媒の反応活性
が低下する。したがつて、細孔径はこれらのことを考え
て、最適範囲に調節することが重要である。また、細孔
の形状については、迷宮度の小一さな均一でストレート
な形状のものの方がよく、反応分子が拡散して行く通路
形状において、入口が狭いインクボトル形、途中がくび
れているひようたん形、曲りくねつている蛇行形などは
触媒の反応活性を低下させるので好ましくない。細孔容
!積は、直接触媒活性を支配するものではないが、余り
にも大きな場合、反応容器内への触媒充填密度が低下す
るので総合活性を低下させてしまうので好ましくない。
しかしながら、反応の進行に伴つて触媒を被毒するよう
な物質が触媒細孔内に5徐々に蓄積して行くような反応
の場合、例えば、重質油の水素化処理の場合においては
、被毒物質の蓄積にも耐え得るような大きな細孔容積が
好ましい場合もある。物理的強度は、触媒充填時や使用
時において、その摩耗性や破壊性に関係するも4ので、
実用的面から強度の大きいものが好ましい。触媒担体の
化学的性質に関連して特に重要なも一訪は、酸性及び塩
基性の性質である。For example, physical properties include optimal pore structure, high physical strength, good formability and shape retention, good heat resistance, and appropriate thermal conductivity, specific heat, and specific gravity. On the other hand, the chemical properties include stable quality and no deterioration, chemical properties suitable for the reaction, good dispersibility of the catalytic metal, and no acidity or basicity. Appropriateness is required. Among the above-mentioned physical properties, those that are particularly important for catalyst supports are pore structure and physical strength. In this case, the pore structure is anti-
There are important factors that influence reaction activity and catalyst life, including specific surface area, pore diameter, pore shape, and pore volume. usually,
In a catalytic reaction, the larger the specific surface area, the greater the number of active sites involved in the reaction, giving higher activity. The pore size provides a path for molecules involved in the reaction to diffuse into the active sites within the catalyst pores, and the larger the pore size, the easier it is for the reaction molecules to diffuse into the catalyst pores. However, when the pore diameter becomes too large, the specific surface area decreases and the reaction activity of the catalyst decreases. Therefore, it is important to take these matters into account and adjust the pore diameter to an optimal range. In addition, regarding the shape of the pores, it is better to have a uniform and straight shape with a small degree of labyrinth, and in the shape of the passage through which the reaction molecules diffuse, the inlet should be narrow in the shape of an ink bottle, and the middle should be constricted. A gourd shape, a meandering shape, etc. are not preferred because they reduce the reaction activity of the catalyst. Pore volume! Although the product does not directly control the catalytic activity, if it is too large, the packing density of the catalyst in the reaction vessel will decrease, which will lower the overall activity, which is undesirable.
However, in the case of a reaction in which a substance that poisons the catalyst gradually accumulates in the catalyst pores as the reaction progresses, for example, in the case of hydroprocessing of heavy oil, Large pore volumes may be preferred to withstand the accumulation of toxic substances. Physical strength is related to its abrasion and destructive properties during catalyst filling and use4, so
From a practical standpoint, those with high strength are preferred. Of particular importance in connection with the chemical properties of the catalyst support are its acidic and basic properties.
一般に、無機酸化物の多くが固体酸や固体塩基の性質を
示すことは良く知られており、また無機酸化物単独では
このような酸性又は塩基酸を示さない場合であつても、
この無機酸化物に他の無機酸化物を混合することによつ
て発現されることも知られている。さらに、同一の組成
を有する複合化合物であつても、その複合化合物の調製
法の相違によりこのような性質が異つてくることも、よ
く知られている。例えば、シリカ−アルミナの場合、同
一原フ料を用いて、沈着法、ゲル混合法あるいは共沈法
のような異なつた製造法を用いて製造すると、得られた
シリカ−アルミナの酸性度、酸強度分布等は異つてしま
う。無機酸化物におけるこれらの化学的性質は、触媒の
活性、選択性、寿命などの性・能に影響を与える重要な
因子となることから、対象反応に関連して適正に制御す
ることが必要であり、この目的のためには、通常化学的
性質を大巾に変化し得る点で、2成分以上の化合物を複
合化させることが有効であるが、この場合には、そのた
めにどのような複合化法を採用するかが重要になる。従
来、触媒担体に用いる多孔質無機酸化物の製造方法は、
多孔質無機酸化物を生成する先駆物質である種子となる
結晶粒子を正成し、この結晶粒子を成長させ、これらを
ゾルあるいはゲル状物質とした後、洗浄、脱水成形、乾
燥、焼成などの工程により、目的とする触媒担体を製造
しているものが一般的である。Generally, it is well known that many inorganic oxides exhibit the properties of solid acids or solid bases, and even if inorganic oxides alone do not exhibit such acidic or basic acid properties,
It is also known that the effect can be expressed by mixing this inorganic oxide with another inorganic oxide. Furthermore, it is well known that even complex compounds having the same composition can have different properties depending on the method of preparing the complex compound. For example, in the case of silica-alumina, if the same raw material is used to produce it using different manufacturing methods such as the deposition method, gel mixing method, or coprecipitation method, the acidity of the obtained silica-alumina will change. The intensity distribution etc. will be different. These chemical properties of inorganic oxides are important factors that affect the performance and performance of catalysts, such as activity, selectivity, and lifespan, so it is necessary to control them appropriately in relation to the target reaction. For this purpose, it is usually effective to combine two or more compounds in that the chemical properties can be drastically changed. It is important to decide whether to adopt the standardization method. Conventionally, the method for producing porous inorganic oxides used as catalyst carriers is as follows:
After forming crystal grains that serve as seeds, which are precursors for producing porous inorganic oxides, growing these crystal grains and turning them into sol or gel-like substances, processes such as washing, dehydration molding, drying, and firing are carried out. Generally, the desired catalyst carrier is manufactured using the following methods.
この製造操作において前述の物理的性質及び化学的性質
を制御するために重要な工程はゾルあるいはゲル状物質
を得る工程と脱水あるいは乾燥する工程である。従来、
多孔質無機酸化物を生成する先駆物質である種子となる
結晶粒子を生成し、この結晶粒子を成長させこられにゲ
ル状物質を得るゲル化工程における種子となる結晶粒子
を生成する方法には、不均一沈澱法、均一沈澱法及び加
水分解法などがある。In this manufacturing operation, the important steps for controlling the above-mentioned physical and chemical properties are the step of obtaining a sol or gel-like substance and the step of dehydration or drying. Conventionally,
A method for producing crystal particles that serve as seeds, which are precursors for producing porous inorganic oxides, and grow these crystal particles to produce crystal particles that serve as seeds in the gelation process to obtain a gel-like substance. , heterogeneous precipitation method, homogeneous precipitation method, and hydrolysis method.
不均一沈澱法は無機化合物を酸あるいはアルカリで中和
して種子となる結晶粒子を生成するものであるが、中和
時の局部的な濃度の不均一によつて生成する結晶粒子の
大きさが不均一になる欠点がある。均一沈澱法は、不均
一沈澱法の欠点が解消する方法ではあるが、中和剤とし
て尿素あるいはヘキサメチレンテトラミン等を用い加熱
することによつて、これらの中和剤を分解し、結晶粒子
を生成させなければならない。また、加水分解法は中和
剤を用いることなく無機化合物を加水分解することによ
つて結晶粒子を生成するものであり、均一な大きさの結
晶粒子を得るという観点からは不均一沈澱法と同一の部
類に属するものである。多孔質無機酸化物が2成分以上
から構成される場合には、ゲル化工程における種子とな
る結晶粒子を生成する方法には、沈着法(特公昭47一
8045)及び共沈法(特公昭43−25343)など
がある。In the heterogeneous precipitation method, inorganic compounds are neutralized with acid or alkali to produce crystal grains that serve as seeds, but the size of the crystal grains produced due to the uneven local concentration during neutralization It has the disadvantage that it becomes uneven. The homogeneous precipitation method is a method that overcomes the disadvantages of the heterogeneous precipitation method, but it uses urea or hexamethylenetetramine as a neutralizing agent and heats it to decompose these neutralizing agents and destroy the crystal particles. must be generated. In addition, the hydrolysis method generates crystal particles by hydrolyzing an inorganic compound without using a neutralizing agent, and from the viewpoint of obtaining crystal particles of uniform size, it is different from the heterogeneous precipitation method. They belong to the same category. When the porous inorganic oxide is composed of two or more components, methods for producing crystal particles that serve as seeds in the gelation process include the deposition method (Japanese Patent Publication No. 47-8045) and the coprecipitation method (Japanese Patent Publication No. 43-1989). -25343).
沈着法は、既調製の結晶粒子を良く分散し、この中に添
加すべき他の化合物を溶解させ、均一な共存状態下て中
和剤を加え結晶粒子の上に新たに他の結晶粒子を沈着さ
せるものであるが、この場合、生成物は表面コーティン
グされた状態になつて質的に不均一になつてしまうとい
う欠点がある。共沈法は、多孔質無機酸化物を構成する
2種以上の化合物を共存状態に溶解し、同時に共沈させ
る方法である。この方法は質的に均一な結晶粒子が期待
できるものの、沈澱条件(PHなど)が物質によつて異
なるので真に均一な沈澱物とはならない。多孔質物質の
細孔構造の制御は、一般に、前記の無機化合物の中和や
加水分解によつて生成した結晶粒子を成長させることに
より行われる。In the deposition method, prepared crystal particles are well dispersed, other compounds to be added are dissolved therein, a neutralizing agent is added under uniform coexistence conditions, and other crystal particles are newly added on top of the crystal particles. However, the disadvantage is that the product is surface-coated and non-uniform in quality. The coprecipitation method is a method in which two or more compounds constituting a porous inorganic oxide are dissolved in a coexisting state and simultaneously co-precipitated. Although qualitatively uniform crystal particles can be expected with this method, since the precipitation conditions (such as pH) differ depending on the substance, it does not result in truly uniform precipitates. The pore structure of a porous material is generally controlled by growing crystal particles generated by neutralization or hydrolysis of the above-mentioned inorganic compound.
結晶粒子を成長させてゲル状態にする一般的な方法は、
熟成、水熱処理、成長原料の添加などである。これらの
中で最も一般的な方法は熟成による方法である。これは
大きさの異なる結晶粒子が共存する場合に、大きな粒子
に比べて表面エネルギーの大きい小粒子の表面では溶解
度が大きいため、母液のイオン濃度は小粒子表面ては飽
和でなくなり、また逆に大きな粒子の表面では過飽和と
なるので、結局小さな粒子は溶解し、大きな粒子のみが
成長することを利用している。また熟成条件下で均一な
結晶粒子が成長するように、PHl温度、時間などを厳
密に制御し、また攪拌操作は強攪拌を採用することが必
要である。水熱処理による方法は、この熟成を高温、高
圧で行うことによつて粒子成長を促進するものであるが
、結晶粒子の均一な成長を制御するのが難しいためあま
り行われない。また成長原料の添加による方法は、結晶
粒子の成長に必要な原料となる化合物を添加して行くこ
とによつて結晶粒子の成長を促進する方法であるが、成
長のために添加した原料による新たな結晶粒子の生成が
起りやすく、不均一な粒子が成長しやすい欠点がある。
また、2成分以上の成分からなる多孔質無機酸化物を製
造するためによく行われる方法として、結晶粒子の生成
、成長などは前述の種々の方法によつて行い、これらに
よつて得られたゲル状物質を混合するゲル混合法(特公
昭46−5817)がある。この方法は任意の割合で混
合した多成分の多孔質無機酸化物を容易に製造し得ると
いう特徴があるが、生成物の均質性を出すためには混合
を十分に行う必要があり、また、細孔構造の制御が困難
である。以上、従来一般に行われている多孔質無機酸化
物のゲル化工程における種子となる結晶粒子の生成とそ
の成長方法について述べたが、しかしながら、これらの
方法では、平均細孔径が大きく調節された生成物を得る
場合、その細孔径の増大に応じて比表面積が必然的に減
少してしまうという欠点があり、大きな細孔径の要求さ
れる触媒担体の製法として採用することができない。A common method for growing crystal particles into a gel state is as follows:
These include aging, hydrothermal treatment, and addition of growth materials. The most common method among these is the aging method. This is because when crystal particles of different sizes coexist, the solubility is greater on the surface of small particles with higher surface energy than on the surface of large particles, so the ion concentration of the mother liquor becomes unsaturated on the surface of small particles, and vice versa. The surface of large particles becomes supersaturated, so the small particles eventually dissolve and only the large particles grow. In addition, it is necessary to strictly control the PHL temperature, time, etc., and to use strong stirring in order to grow uniform crystal grains under ripening conditions. The hydrothermal treatment method promotes grain growth by carrying out this aging at high temperature and high pressure, but it is not often used because it is difficult to control the uniform growth of crystal grains. In addition, the method of adding growth raw materials is a method in which the growth of crystal grains is promoted by adding compounds that are raw materials necessary for the growth of crystal grains. The disadvantage is that crystal grains are likely to be formed and non-uniform grains are likely to grow.
In addition, as a method often used to produce porous inorganic oxides consisting of two or more components, the generation and growth of crystal particles are performed by the various methods described above. There is a gel mixing method (Japanese Patent Publication No. 46-5817) in which gel-like substances are mixed. This method is characterized by the ability to easily produce multi-component porous inorganic oxides mixed in arbitrary proportions, but sufficient mixing is required to achieve homogeneity of the product, and It is difficult to control the pore structure. Above, we have described the generation and growth of crystal grains that serve as seeds in the conventional gelation process of porous inorganic oxides. When obtaining a catalyst, there is a drawback that the specific surface area inevitably decreases as the pore size increases, and it cannot be used as a method for producing catalyst carriers that require a large pore size.
従つて、従来、多孔質無機酸化物の比表面積を大きな値
に維持し、なおかつ平均的な細孔径を大きく調節するた
めの種々な方法が提案されている。Therefore, conventionally, various methods have been proposed for maintaining the specific surface area of porous inorganic oxides at a large value and adjusting the average pore diameter to a large value.
これらの方法の原理は、多孔質無機酸化物を構成する結
晶粒子の成長を制御すると共に生成したゲル状物質の乾
燥過程における水の表面張力によるゲル状物質のゲル構
造の収縮を制御することからなつている。しかし、この
ような方法では、得られる担体の表面積はほぼ一定にな
るので平均・細孔直径を調節することは細孔容積を調節
することに他ならないことに留意すべきである。このよ
うな方法を例にあげて説明すると、ヒドロゲルの乾燥速
度を変化せしめる方法(J.POlyrTlerSci
ence.vOl.34,Pl29)、濃厚ヒドロ・ゲ
ルに剪断力を加える方法(特開昭49−31597)な
どが挙げられるが、これらの方法ではその調節しうる細
孔容積の範囲が非常に狭くなるという欠点を有している
。The principle of these methods is to control the growth of crystal particles constituting the porous inorganic oxide and to control the shrinkage of the gel structure of the gel-like material due to the surface tension of water during the drying process of the gel-like material produced. It's summery. However, it should be noted that in such a method, since the surface area of the resulting carrier is approximately constant, adjusting the average pore diameter is nothing but adjusting the pore volume. An example of such a method is the method of changing the drying rate of hydrogel (J. POlyrTlerSci).
ence. vOl. 34, Pl 29), and a method of applying shear force to concentrated hydrogels (Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-31597), but these methods have the disadvantage that the range of pore volume that can be adjusted is extremely narrow. have.
また平均細孔直径を比較的大きくし、しかも細孔容積を
広い範囲に調節するためlに、ヒドロゲルにポリエチレ
ングリコール等の水溶性高分子化合物を加える方法(特
開昭52−10449戊特開昭52−50637、特開
昭54−104493)及びヒドロゲル中の水の一部あ
るいは大部分をアルコールなどで置換する方法(特開昭
50−12358&特開昭51−4093)がある。前
者の方法は乾燥時に働く水の表面張力によるヒドロゲル
微粒子の密凝集をその添加量に応じて妨ぎ、細孔容積を
変化せしめるものである。後者の方法はアルコールの置
換量を変化せしめることにより、水の表面張力を変化せ
しめ、ヒドロゲル粒子の凝集度を変化させることにより
最終的に担体の細孔容積を調節するものである。両者の
方法は最終的に凝集防止剤を焼成除去しなければならな
いために経済的に好ましくなく、また焼成時の焼成に際
して引き起される表面積の低下を防ぐことも難しい。In addition, in order to make the average pore diameter relatively large and to adjust the pore volume within a wide range, a method of adding a water-soluble polymer compound such as polyethylene glycol to the hydrogel (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-10449) 52-50637, JP-A-54-104493) and a method of replacing part or most of the water in the hydrogel with alcohol or the like (JP-A-50-12358 & JP-A-51-4093). The former method prevents the fine aggregation of hydrogel particles due to the surface tension of water acting during drying, and changes the pore volume depending on the amount added. In the latter method, the surface tension of water is changed by changing the amount of alcohol substitution, and the pore volume of the carrier is finally adjusted by changing the degree of aggregation of hydrogel particles. Both methods are economically unfavorable because the anti-agglomeration agent must be removed by firing, and it is also difficult to prevent the surface area from decreasing during firing.
後者の方法ではアルコールの回収装置を必要とする上に
、この方法で製造した酸化物は耐水性に劣り、含水する
と破損され易い欠点を有する。また、水と非水和性であ
つて、水との共沸混合物を形成する溶媒例えばベンゼン
、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどで結晶粒子の表
面水酸基と強く結合している水を置換して、脱水過程に
於けるゲル構造の収縮を防ぐ方法(特開昭49−880
0)もあるが、一部に回収できない溶媒を多量に要し高
価になるという欠点がある。The latter method not only requires an alcohol recovery device, but also has the disadvantage that the oxide produced by this method has poor water resistance and is easily damaged when it contains water. In addition, the water strongly bonded to the surface hydroxyl groups of the crystal particles is replaced with a solvent that is immiscible with water and forms an azeotrope with water, such as benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, etc. Method for preventing shrinkage of gel structure during dehydration process (Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-880
0), but it has the disadvantage that it requires a large amount of solvent that cannot be partially recovered and is expensive.
水の表面張力の影響を除去する方法として、細孔内の水
を凍結状態に保ち、真空乾燥する方法(特開昭49−1
0596)もある。As a method to remove the influence of surface tension of water, there is a method of keeping the water in the pores in a frozen state and drying it under vacuum (Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-1
0596) is also available.
この方法は著るしい低温(−160℃以下)と著しい高
真空を備えるための高価な装置を必要とする欠点がある
。また、これらの方法とは異なり、粉末無機酸化物をそ
のまま又はそのキセロゲルとして特別の結合剤や接着剤
で固めて成形する方法(特開昭51−55791、特開
昭54−125192、特開昭54−1677、特開昭
49一37517)も知られているが、これらの方法は
、前述の方法と同じく特別な添加物を用いるといる欠点
があるのみではなく、小細孔と大細孔とを共に有するい
わゆるダブルピーク型の細孔分布を有す−る酸化物が得
られ易く触媒担体として用いた場合、単一ピーク型の細
孔分布を有するものに比べ、しばしば活性が低くなると
いう欠点をもつ。以上、従来の調節された細孔構造をも
つ多孔質無機酸化物の製造方法について述べたが、これ
ら−の方法は夫々前述したような欠点を有し、未だ満足
すべきものということができなかつた。本発明者らは、
触媒担体に適した調節された細孔構造をもつ無機酸化物
の製造技術に関する前記したような不満足な事情を考慮
し、特別な添加物例えば従来法で見られる凝集防止剤な
どを用いず、しかも特に複雑な製造工程を経ないで、多
孔質無機酸化物を容易に製造し得る方法を開発すべく鋭
意研究を続け、本発明を完成するに到つた。This method has the disadvantage of requiring expensive equipment with significant low temperatures (below -160 DEG C.) and significant high vacuum. In addition, unlike these methods, there is a method in which powdered inorganic oxide is solidified as it is or as a xerogel with a special binder or adhesive and molded (JP-A-51-55791, JP-A-54-125192, JP-A-Sho 54-125192, JP-A-Sho. 54-1677 and JP-A-49-137517), these methods not only have the disadvantage of using special additives like the above-mentioned method, but also have the disadvantage of having small pores and large pores. It is said that oxides with a so-called double-peak pore distribution are easily obtained, and when used as a catalyst support, they often have lower activity than those with a single-peak pore distribution. have shortcomings. The conventional methods for producing porous inorganic oxides with controlled pore structures have been described above, but each of these methods has the drawbacks mentioned above and has not yet been satisfactory. . The inventors
In view of the above-mentioned unsatisfactory circumstances regarding the production technology of inorganic oxides with controlled pore structures suitable for catalyst supports, we have developed a method that does not use special additives such as anti-agglomerating agents found in conventional methods. In order to develop a method for easily manufacturing porous inorganic oxides without going through particularly complicated manufacturing processes, we continued our intensive research and finally completed the present invention.
すなわち、本発明によれば、ヒドロゾル形成物質を原料
とし、これから多孔質無機酸化物を製造する方法におい
て、(a).ヒドロゲル形成物質からその種子ヒドロゲ
ルを得る工程、(b)該ヒドロゲルのPHを、ヒドロゲ
ル溶解領域とヒドロゲル沈澱領域との間を交互に変動さ
せると共に、ヒドロゲル溶解領域及びヒドロゲル沈澱領
域の少なくとも一方の領域へのPH変動に際して、ヒド
ロゲル形成物質を添加し、最終的に結晶成長し、疎凝集
体を形成したヒドロゲルを得る工程、(c)ヒドロゲル
を乾燥してキセロゲルにした後、焼成して無機酸化物に
変換する工程、を含むことを特徴とする多孔質無機酸化
物の製造法が提供される。That is, according to the present invention, in a method for producing a porous inorganic oxide using a hydrosol-forming substance as a raw material, (a). obtaining the seed hydrogel from a hydrogel-forming material; (b) varying the pH of the hydrogel alternately between a hydrogel dissolution region and a hydrogel precipitation region and to at least one of the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region; (c) Drying the hydrogel to form a xerogel, followed by baking to form an inorganic oxide. A method for producing a porous inorganic oxide is provided, the method comprising the step of converting the porous inorganic oxide.
多孔質無機酸化物を、その先駆物質であるヒドロゲルを
乾燥してキセロゲル化し、そして焼成により無機酸化物
に変換することによつて製造する場合、生成無機酸化物
内部に形成される細孔構造は、次の3種の空隙から構成
される。When a porous inorganic oxide is produced by drying its precursor hydrogel to xerogel and converting it to an inorganic oxide by calcination, the pore structure formed inside the resulting inorganic oxide is , consists of the following three types of voids.
(1)結晶粒子の結晶水や結合水が気化脱離した跡に生
じる空隙。(1) Voids that form where crystallized water or bound water in crystal particles evaporates and desorbs.
(2)成長した結晶粒子間の空隙。(2) Voids between grown crystal grains.
(3)成長した結晶粒子が凝集した凝集粒子間の空隙、
すなわち、結晶粒子が凝集状態が変化した粒子相互の凝
集が1次だけではなく、2次、3次と高次凝集すること
によつて生ずる空隙。(3) voids between aggregated particles where grown crystal particles aggregate;
In other words, voids are created when crystal particles with different agglomeration states agglomerate not only in the first order, but also in the second and third order.
これらの空隙のうち、(1)の空隙によつて形成される
微細孔は、細孔構造を自由に調節するための手段として
は不適当てあり、(2)及び(3)の空隙がその細孔構
造の調節手段となる。本発明では、これらの(2)及び
(3)の空隙を調節するために、ヒドロゲルの成長過程
において、ヒドロゲル形成物質の供給を行いながら、ヒ
ドロゲルのスラリーのPHをヒドロゲル溶解領域とヒド
ロゲル沈澱領域との間を交互に変動させることにより、
ヒドロゲル結晶粒子の大きさ、形状、分布及びヒドロゲ
ルの凝集状態(結晶粒子の接触点の数や接触点での結合
の強さなど)を制御するものである。本発明の特徴を簡
単に言えは、所望する任意組成の調節された細孔構造を
もつ多孔質無機酸化物を簡単な操作でしかも特別な物質
を使用しないで製造できるというところにあるが、具体
的に本発−明方法の特徴を示すと次の通りである。Among these voids, the micropores formed by the voids in (1) are inappropriate as a means for freely adjusting the pore structure, and the voids in (2) and (3) are It serves as a means of adjusting the pore structure. In the present invention, in order to adjust these voids (2) and (3), during the hydrogel growth process, while supplying a hydrogel forming substance, the pH of the hydrogel slurry is adjusted between the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region. By alternating between
It controls the size, shape, and distribution of the hydrogel crystal particles and the aggregation state of the hydrogel (the number of contact points of the crystal particles, the strength of bonding at the contact points, etc.). Briefly speaking, the characteristics of the present invention are that porous inorganic oxides having a desired composition and controlled pore structure can be produced by simple operations and without using any special substances. The characteristics of the method of the present invention are as follows.
即ち、本発明によれば゛、(1)種子となるヒドロゲル
粒子に任意の種々の形状、大きさ、組成をもつものが使
用できるので所望の細孔構造及ひ組成をもつ多孔質無機
酸化物を得やすい。That is, according to the present invention, (1) Since hydrogel particles serving as seeds can have any desired shape, size, and composition, porous inorganic oxides having a desired pore structure and composition can be used. Easy to get.
という利点があり、また本発明の場合、ヒドロゲルスラ
リーを強制的にヒドロゲル粒子の沈澱(成長)領域及び
溶解領域に保持することから、溶解領域に於いては(2
)ヒドロゲルスラリーの粘度が低下し、添加した化合物
が容易に均一に分散する、(3)更に、通常ヒドロゲル
粒子の成長領域で徐々に起るヒドロゲル微粒子の溶解の
速度が大巾に促進され、安定なある程度の大きさに揃つ
た均,一なヒドロゲル粒子が生成される整粒効果がある
、という利点が得られ、一方沈澱領域に於いては(4)
添加された化合物及び溶解領域で溶解されたヒドロゲル
粒子が、上記の均一な大きさに揃つたヒドロゲル粒子に
強制的にかつ迅速に吸蔵されるのて他の方法に比べ結晶
粒子の成長が著しく促進される。In addition, in the case of the present invention, since the hydrogel slurry is forcibly held in the precipitation (growth) region and dissolution region of hydrogel particles, in the dissolution region (2
) The viscosity of the hydrogel slurry is reduced, and the added compound is easily and uniformly dispersed. (3) Furthermore, the rate of dissolution of the hydrogel fine particles, which normally occurs gradually in the growth region of the hydrogel particles, is greatly accelerated and stabilized. This has the advantage of producing uniform hydrogel particles with a certain size, while in the precipitation region (4)
The added compound and the hydrogel particles dissolved in the dissolution region are forcibly and quickly absorbed into the uniformly sized hydrogel particles, which significantly promotes the growth of crystal particles compared to other methods. be done.
という利点が得られる。This is an advantage.
また、沈澱領域及び溶解領域に交互に保持する操作を複
数回繰り返すことから、(5)均一沈澱法に近ずいた沈
澱操作ができる、(6)複数回に亘つてヒドロゲル粒子
の成長に必要な化合物の添加が行えるのでその添加量や
添加パターンを制御することによつて細孔構造の微調節
が容易に行える、(7)更に成長したヒドロゲル粒子の
凝集状態も微調節できることから細孔構造の調節が容易
に行える、(8)ヒドロゲル粒子の凝集状態を調節する
とができるから、添加物等の他の化合物を用いることな
く容易にヒドロゲルの乾燥時の収縮を制御できる、(9
) ヒドロゲル粒子の凝集状態を調節することができ
るから物理的な強度も大きくすることができる、(10
)熟成等の工程に於いては、最終的に添加した化合物か
ら生成した不均一な粒子のみを無くす為に熟成を行う事
から熟成時間が短かくて良くなる、(11)種々の化合
物について容易にこの製造方法が適用てき所望する組成
をもつ種々の多孔質無機酸化物が容易に得られる、(1
2)全体としての操作が非常に簡単て特別な物質あるい
は装置を用いないから非常に経済的である、などの数多
くの利点を得ることがてきる。In addition, since the operation of holding the particles alternately in the precipitation region and the dissolution region is repeated multiple times, (5) a precipitation operation close to the uniform precipitation method can be performed, and (6) the precipitation operation required for the growth of hydrogel particles can be performed multiple times. (7) Since compounds can be added, the pore structure can be easily adjusted by controlling the amount and pattern of addition. (8) Since the agglomeration state of the hydrogel particles can be adjusted, shrinkage during drying of the hydrogel can be easily controlled without using other compounds such as additives. (9)
) Since the agglomeration state of hydrogel particles can be adjusted, the physical strength can also be increased (10
) In the process of ripening, etc., the ripening time is shortened because the ripening is performed to eliminate only the non-uniform particles generated from the finally added compound. (11) Easy to use for various compounds Various porous inorganic oxides having desired compositions can be easily obtained by applying this production method to (1)
2) Many advantages can be obtained such as the overall operation is very simple and it is very economical since no special materials or equipment are used.
以上、本発明に於ける多孔質無機酸化物の製造方法に関
する特徴を述べたが、更に具体的に本発明に於ける多孔
質無機酸化物の製造方法を述べる。The features of the method for producing a porous inorganic oxide according to the present invention have been described above, and the method for producing a porous inorganic oxide according to the present invention will be described in more detail.
本発明の多孔質無機酸化物製造において、ヒドロゲル形
成のために用いる出発原料は、周期律表第■,■及び■
族の元素の中から選ばれる元素又はその化合物である。In the production of the porous inorganic oxide of the present invention, the starting materials used for hydrogel formation are
It is an element selected from the group elements or a compound thereof.
本発明の多孔質無機酸化物製造に特に好ましく用いられ
る出発原料は、■A族元素に関しては、マグネシウム、
■A族元素に関しては、ホウ素又はアルミニウム、■A
族元素に関しては、チタン又はジルコニウムからなるも
のである。本発明の無機酸化物の製造に特に好ましく用
いられる出発原料は、■A族元素に関しては、マグネシ
ウム、■A族元素に関しては、ホウ素又はアルミニウム
、■A族元素に関しては、チタン又はジルコニウムから
なるものである。Particularly preferably used starting materials for producing the porous inorganic oxide of the present invention include: (1) Regarding the A group elements, magnesium,
■For group A elements, boron or aluminum, ■A
As for group elements, they are titanium or zirconium. Particularly preferably used starting materials for the production of the inorganic oxide of the present invention are: (1) magnesium for group A elements, (2) boron or aluminum for group A elements, and (2) titanium or zirconium for group A elements. It is.
本発明の多孔質無機酸化物の製造に好ましく用いられる
ヒドロゲル形成物質を具体的に例示すると次の通りであ
る。Specific examples of hydrogel-forming substances preferably used in the production of the porous inorganic oxide of the present invention are as follows.
■A族元素のマグネシウム原料に関しては、例えば、水
酸化マグネシウム〔Mg(0H)2〕、酸化マグネシウ
ム(MgO)、炭酸マグネシウム(MgCO3,MgC
O3−3H20)、硝酸マグネシウム〔Mg(NO3)
2・6FI20〕、塩化マグネシウムノ(MgCl。■For magnesium raw materials of group A elements, examples include magnesium hydroxide [Mg(0H)2], magnesium oxide (MgO), magnesium carbonate (MgCO3, MgC
O3-3H20), magnesium nitrate [Mg(NO3)
2.6FI20], magnesium chloride (MgCl.
・6H20)、硫酸マグネシウム(MgSO4・7H2
0)等がある。■A族元素のホウ素原料に関しては、例
えば、ホウ酸(H3BO3)、ホウ酸アンモニウム(N
HiB5O3・4H20)、ホウ酸ソーダ(Na2B4
O7・10H20)、過ホウ酸ナトリウム(NaBO3
・4H20)等が使用できる。・6H20), magnesium sulfate (MgSO4・7H2
0) etc. ■ Regarding boron raw materials of group A elements, for example, boric acid (H3BO3), ammonium borate (N
HiB5O3・4H20), Sodium borate (Na2B4
O7・10H20), sodium perborate (NaBO3
・4H20) etc. can be used.
また■A族元素のアルミニウムに関しては、例えば、金
属アルミニウム(A1)、塩化アルミニウム(AICl
3,AlCl3・6FI20)、硝酸アルミニウム〔A
l(NO3)3・9H20〕、硫酸アルミニウム〔Al
2(SO4)3,A12(SO4)・1測。O〕、ポリ
塩化アルミニウム〔Al2(0H)NCl6−n)m(
1くnく5,mく10)〕、アンモニウムミヨウバン〔
NHl)2S04・.Al2(SO4)3・24H20
〕、アルミン酸ソーダ(Na.AlO2)、アルミン酸
カリ(KA]02)、アルミニウムイソプロポキシド(
A1〔0CH(CH3)2〕3)、アルミニウムエトキ
シド〔A1(0C2H5)3〕、アルミニウム・t−ブ
トキシド(A1〔0C(CH3)3〕3)、水酸化アル
ミニウム〔A1(0H)3〕等がある。特に好ましくは
、アルミニウム塩、例えば、塩化アルミニウム(AlC
l3,AlCl3・6H20)、硝酸アルミニウムAl
(NO3)3・9H20〕、硫酸アルミニウム〔Al2
(SO4)3,A12(SO4)3・181(20〕、
アルミン酸塩、例えばアルミン酸ソーダ(NaAlO2
)、及び水酸化アルミニウム〔A1(0H)3〕等であ
る。■A族元素のケイ素原料に関しては、酸化ケイ素す
なわち無水ケイ酸の超微粒子をコロイド溶液としてコロ
イダルシリカ(SlO2・XH2O)あるいは超微粒子
無水シリカ(SiO2)、ケイ酸ソーダ〔Na2O−X
SiO2・YH2O(X=1〜4)〕四塩化ケイ素(S
iCI4)、ケイ酸エステル〔Si(0CH3)4,S
i(0C2H5)4〕等がある。Regarding aluminum, which is a group A element, for example, aluminum metal (A1), aluminum chloride (AICl
3, AlCl3・6FI20), aluminum nitrate [A
l(NO3)3・9H20], aluminum sulfate [Al
2(SO4)3, A12(SO4)・1 measurement. O], polyaluminum chloride [Al2(0H)NCl6-n)m(
1 x 5, m x 10)], ammonium alum [
NHL)2S04・. Al2(SO4)3・24H20
], Sodium aluminate (Na.AlO2), Potassium aluminate (KA]02), Aluminum isopropoxide (
A1 [0CH(CH3)2]3), aluminum ethoxide [A1(0C2H5)3], aluminum t-butoxide (A1[0C(CH3)3]3), aluminum hydroxide [A1(0H)3], etc. There is. Particular preference is given to aluminum salts, such as aluminum chloride (AlC
l3, AlCl3・6H20), aluminum nitrate Al
(NO3)3・9H20], aluminum sulfate [Al2
(SO4)3, A12(SO4)3・181(20),
Aluminates, such as sodium aluminate (NaAlO2
), and aluminum hydroxide [A1(0H)3]. ■ Regarding silicon raw materials of group A elements, ultrafine particles of silicon oxide or silicic anhydride are used as colloidal solutions such as colloidal silica (SlO2.
SiO2・YH2O (X=1-4)] Silicon tetrachloride (S
iCI4), silicate ester [Si(0CH3)4,S
i(0C2H5)4] etc.
特に好ましくは、コロイダルシリカ(SiO2●XH2
O)、ケイ酸ソーダ〔Na2O−XSiO2・YH2O
(X=1〜4)〕である。■B族元素のチタン原料に関
しては、例えば、オルトチタン酸(H4TiO4)、メ
タチタン酸(H2TlO3)、酸化チタン(TiO2)
、塩化チタン(TlCl3,TlCl4)、硫酸チタン
〔Tl.(SO4)3、Ti(SO4)2、酸化硫酸チ
タン(TiOSO4)、臭化チタ.ン(TiBr4)、
弗化チタン(TiF3,TiF4)、チタン酸エステル
(TiCO−CH(CH3)2〕4)等が使用できる。
また、■B族元素のジルコニウム原料には例えば、塩化
ジルコニウム(ZrCl。O8H2O)、水酸化ジルコ
ニル〔ZrO(0H)2〕、硫酸・ジルコニル〔ZrO
(SO4)〕、硫酸ジルコニルナトリウム〔ZrO(S
O4)●Na2sO4〕、炭酸ジルコニル〔ZrO(C
O3)〕、炭酸ジルコニルアンモニウム〔NH4)!R
O(CO3)2〕、硝酸ジルコニル〔ZrO(NO,)
2〕、酢酸ジルコニル〔ZrO(C2H3O2)2〕、
酢酸ジルコニルアンモニウム〔(NH4)2Zr0(C
2H3O2)3〕、リン酸ジルコニル〔ZrO(HPO
4)2〕、四塩化ジルコニウム(ZrCl4)、ケイ酸
ジルコニウム(ZrSiO4)、酸化ジルコニウム(Z
rO2)等がある。本発明の多孔質無機酸化物の製造に
好ましく用いるヒドロゲル形成物質は、最終的に、次の
ような多孔質無機酸化物担体を与えるものてある。Particularly preferably, colloidal silica (SiO2●XH2
O), Sodium silicate [Na2O-XSiO2・YH2O
(X=1-4)]. ■For titanium raw materials of group B elements, examples include orthotitanic acid (H4TiO4), metatitanic acid (H2TlO3), titanium oxide (TiO2)
, titanium chloride (TlCl3, TlCl4), titanium sulfate [Tl. (SO4)3, Ti(SO4)2, titanium oxide sulfate (TiOSO4), titanium bromide. (TiBr4),
Titanium fluoride (TiF3, TiF4), titanate ester (TiCO-CH(CH3)2]4), etc. can be used.
In addition, zirconium raw materials for Group B elements include, for example, zirconium chloride (ZrCl.O8H2O), zirconyl hydroxide [ZrO(0H)2], sulfuric acid/zirconyl [ZrO
(SO4)], sodium zirconyl sulfate [ZrO(S
O4)●Na2sO4], zirconyl carbonate [ZrO(C
O3)], zirconyl ammonium carbonate [NH4)! R
O(CO3)2], zirconyl nitrate [ZrO(NO,)
2], zirconyl acetate [ZrO(C2H3O2)2],
Zirconyl ammonium acetate [(NH4)2Zr0(C
2H3O2)3], zirconyl phosphate [ZrO(HPO
4)2], zirconium tetrachloride (ZrCl4), zirconium silicate (ZrSiO4), zirconium oxide (Z
rO2), etc. The hydrogel-forming material preferably used in the production of the porous inorganic oxide of the present invention is one that ultimately provides the following porous inorganic oxide support.
ノ アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ポリア
、ジルコニア、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア
、シリカーチタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−
マグネシア、アルミナーチタニア、アルミナーポリア及
びアルミナージルコニ・ア。次に、本発明の多孔質無機
酸化物の製造について更に詳細に述べる。Alumina, silica, magnesia, titania, poria, zirconia, silica-alumina, silica-magnesia, silica-titania, silica-zirconia, alumina
Magnesia, alumina titania, alumina poria and alumina zirconia. Next, the production of the porous inorganic oxide of the present invention will be described in more detail.
(1)種子ヒドロゲルスラリーの生成
本発明において、種子ヒドロゲルスラリーは、・前述し
た周期律表第■,■及び■族の元素の中から選ばれる元
素又はその化合物(以下、ヒドロゲル形成物質と定義さ
れる)を1種又は2種以上用いて形成される。(1) Production of seed hydrogel slurry In the present invention, the seed hydrogel slurry consists of: - an element selected from the elements of Groups ■, ■, and ■ of the periodic table mentioned above (hereinafter defined as a hydrogel-forming substance); It is formed using one or more types of
ヒドロゲルスラリー中に含まれる粒子(ヒドロゲル粒子
)は、後続のヒドロゲル成長工程において、ヒドロゲル
形成物質を添加してヒドロゲル粒子を成長させる場合の
種子として作用するもので、ヒドロゲルスラリー中には
通常水酸化物の形で存在する。この種子ヒドロゲルスラ
リーは、一般に、従来公知の方法に従つて製造される。
すなわち、不均一沈澱法、均一沈澱法、共沈法、イオン
交換法、加水分解法及び金属溶解法などの慣用の方法を
採用することができる。この場合、大きな種子ヒドロゲ
ル粒子を得ようとする場合には、これらの方法によつて
得られる種子ヒドロゲルスラリーを熟成するか又は水熱
処理する。不均一沈澱法は、ヒドロゲル形成物質を、酸
性塩又はアルカリ性塩を含む溶液を中和する方法である
。The particles contained in the hydrogel slurry (hydrogel particles) act as seeds when hydrogel particles are grown by adding a hydrogel-forming substance in the subsequent hydrogel growth process, and the hydrogel slurry usually contains hydroxide. It exists in the form of This seed hydrogel slurry is generally produced according to conventionally known methods.
That is, conventional methods such as a heterogeneous precipitation method, a homogeneous precipitation method, a coprecipitation method, an ion exchange method, a hydrolysis method, and a metal dissolution method can be employed. In this case, if large seed hydrogel particles are to be obtained, the seed hydrogel slurry obtained by these methods is aged or hydrothermally treated. The heterogeneous precipitation method is a method in which a hydrogel-forming substance is neutralized with a solution containing an acid salt or an alkaline salt.
例えば、硝酸塩や硫酸塩の溶液に中和剤としてアンモニ
ア、水酸化ナトリウムなどを攪拌しながら添加するか、
あるいはアルカリ金属塩やアンモニウム塩の溶液に中和
剤として塩酸や硫酸を加えて中和し、それらの酸性塩又
はアルカリ性塩を水酸化物に変換する。この不均一沈澱
法の具体例には、例えば、硝酸アルミニウム、硝酸マグ
ネシウム及び又は硫酸チタンを含む溶液に、中和剤,と
して、アンモニア又は水酸化ナトリウムを攪拌しながら
添加し、アルミナ、マグネシア及び/又はチタニアのヒ
ドロゲルスラリーを形成させる方法を含む。均一沈澱法
は、原理的には前記不均一沈澱法と同じであるが、中和
時の中和剤濃度を均一に保ち、沈澱を均一に行わせる点
で異なる。For example, adding ammonia, sodium hydroxide, etc. as a neutralizing agent to a solution of nitrates or sulfates while stirring;
Alternatively, a solution of an alkali metal salt or an ammonium salt is neutralized by adding hydrochloric acid or sulfuric acid as a neutralizing agent to convert the acid salt or alkaline salt into a hydroxide. A specific example of this heterogeneous precipitation method includes, for example, adding ammonia or sodium hydroxide as a neutralizing agent to a solution containing aluminum nitrate, magnesium nitrate, and/or titanium sulfate with stirring, or a method of forming a titania hydrogel slurry. The homogeneous precipitation method is the same in principle as the heterogeneous precipitation method, but differs in that the concentration of the neutralizing agent during neutralization is kept uniform and precipitation is performed uniformly.
例えば、ヒドロゲル形成物質を酸性塩の形で含む溶液か
ら均一沈澱を行う場合、中和剤として、尿素、ヘキサメ
チレンテトラミンなどのアルミニア放出性物質を用いる
。この均一沈澱法の具体例には、例えば、硝酸アルミニ
ウム、硝酸マグネシウム及び/又は硫酸チタンを含む溶
液に、必要量の尿素を溶解し、この混合溶液を攪拌しな
がら徐々に加熱し、中和剤を徐々に分解してアンモニア
を放出させ、この放出アンモニアによつてそれらの金属
塩を徐々に中和してアルミナヒドロゲルに変換させる方
法を含む。共沈法は、酸性又はアルカリ性を示す2つ以
上のヒドロゲル形成物質を共存状態において同時に中和
するか、あるいは酸性を示す1つ以上のヒドロゲル形成
物質と、アルカリ性を示す1つ以上のヒドロゲル形成物
質を混合して中和させることによつてヒドロゲルスラリ
ーを得る方法である。For example, when performing homogeneous precipitation from a solution containing a hydrogel-forming substance in the form of an acid salt, an aluminia-releasing substance such as urea or hexamethylenetetramine is used as a neutralizing agent. A specific example of this homogeneous precipitation method includes, for example, dissolving the required amount of urea in a solution containing aluminum nitrate, magnesium nitrate and/or titanium sulfate, gradually heating this mixed solution while stirring, and removing the neutralizing agent. is gradually decomposed to release ammonia, and the released ammonia gradually neutralizes the metal salts and converts them into alumina hydrogel. In the coprecipitation method, two or more hydrogel-forming substances exhibiting acidity or alkalinity are simultaneously neutralized in a coexisting state, or one or more hydrogel-forming substances exhibiting acidity and one or more hydrogel-forming substances exhibiting alkalinity are simultaneously neutralized. This is a method to obtain a hydrogel slurry by mixing and neutralizing.
この方法の具体例には、例えば、硝酸アルミニウムと硝
酸マグネシウムが共存する混合溶液に中和剤として水酸
化ナトリウムを攪拌しながら添加し、アルミナヒドロゲ
ルとマグネシアヒドロゲルの共沈ヒドロゲルスラリーを
生成させる方法、及びアルミン酸ナトリウム溶液に硝酸
マグネシウム溶液を攪拌しながら添加して中和し、アル
ミナヒドロゲルとマグネシアヒドロゲルの共沈ヒドロゲ
ルスラリーを生成する方法が含まれる。イオン交換法は
、ヒドロゲル形成物質の溶液中に共存する陽イオン又は
陰イオンをイオン交換樹脂を用いることによつてイオン
交換し、コロイド状のゲルを生成する方法である。Specific examples of this method include, for example, a method of adding sodium hydroxide as a neutralizing agent to a mixed solution in which aluminum nitrate and magnesium nitrate coexist with stirring to generate a coprecipitated hydrogel slurry of alumina hydrogel and magnesia hydrogel; and a method of neutralizing a sodium aluminate solution by adding a magnesium nitrate solution with stirring to produce a co-precipitated hydrogel slurry of alumina hydrogel and magnesia hydrogel. The ion exchange method is a method in which cations or anions coexisting in a solution of a hydrogel-forming substance are ion-exchanged using an ion exchange resin to produce a colloidal gel.
この方法の具体例には、例えば、ケイ酸ソーダの希釈溶
液を陽イオン交換樹脂に通して陽イオンを交換した後、
生成溶液を加温することによつて、その中に含まれるシ
リカ粒子を重合しコロイド状のシリカゲルを生成する方
法である。市販のコロイダルシリカあるいはコロイダル
アルミナといわれるものは通常、これらの方法によつて
製造されたものである。加水分解法は、加水分解性ヒド
ロゲル形成物質に水を添加することによつて加水分解反
応を起させヒドロゲルスラリーを生成させる方法である
。Specific examples of this method include, for example, passing a dilute solution of sodium silicate through a cation exchange resin to exchange cations;
In this method, by heating the generated solution, the silica particles contained therein are polymerized to generate colloidal silica gel. Commercially available colloidal silica or colloidal alumina are usually produced by these methods. The hydrolysis method is a method in which water is added to a hydrolyzable hydrogel-forming substance to cause a hydrolysis reaction to produce a hydrogel slurry.
この方法の具体例には、例えば、水に攪拌しながら四塩
化チタンあるいはアルミニウムイソプロポキシドのアル
コール溶液を徐々に添加し、加水分解反応を起させアル
ミナ又はチタニアのヒドロゲルスラリーを生成する方法
が含まれる。金属溶解法は、金属の溶解によつて形成さ
れるアルカリ性物質を、酸性のヒドロゲル形成物質の中
和剤として用いる方法である。Specific examples of this method include, for example, a method in which an alcoholic solution of titanium tetrachloride or aluminum isopropoxide is gradually added to water with stirring to cause a hydrolysis reaction to produce a hydrogel slurry of alumina or titania. It will be done. The metal dissolution method is a method in which an alkaline substance formed by dissolving a metal is used as a neutralizing agent for an acidic hydrogel-forming substance.
この方法の具体例には、例えば、硝酸アルミニウム溶液
を沸騰状態に保持し、この溶液中に金属アルミニウム粉
末を徐々に添加し、溶解させることによつて、塩基性の
水酸性アルミニウムを生成する方法が含まれる。前記し
たように、種子ヒドロゲルは種々の方法で製造すること
ができ、このようなヒドロゲルスラリーの製造法は当業
者には熟知されている。Specific examples of this method include, for example, a method of producing basic aluminum hydroxide by maintaining an aluminum nitrate solution in a boiling state and gradually adding and dissolving metallic aluminum powder into the solution. is included. As mentioned above, seed hydrogels can be made in a variety of ways, and methods for making such hydrogel slurries are well known to those skilled in the art.
また、このようにして得られたヒドロゲルスラリーは、
適当な変性処理、例えば、熟成処理又は水熱処理を施す
ことによつて、ヒドロゲル粒子の性質、ヒドロゲル粒子
結晶の大きさ又は結晶形態を変化させることができる。
例えば、アルミナヒドロゲルは、熟成により大きくなつ
た粒子を与え、また加温状態で熟成することにより、擬
ベーマイト化の進行した大きな粒子を与える。この擬ベ
ーマイト化したヒドロゲル粒子を更に100〜300℃
で水熱処理すると、ベーマイト化した結晶形のヒドロゲ
ル粒子を与える。その粒子の大きさは、水熱処理の程度
を調節することにより、約50人〜5000・Aの範囲
に変化させることができるが、実際上の調節は難しい。
本発明においてはこの水熱処理を行う場合に、クロム酸
イオン、タングステン酸イオン、又はモリブデン酸イオ
ンをヒドロゲル粒子と共存させることによつて、ヒドロ
ゲル粒子の結ノ晶成長を制御してもよい。ヒドロゲル粒
子がマグネシアヒドロゲルからなる場合、加温状態で数
時間熟成することにより、生成時のヒドロゲルよりも水
に対して数倍安定なヒドロゲルを得ることができる。チ
タニアヒドロゲル粒子は、煮沸状態で1時間以上熟成す
ると、結晶形はα型からβ型に変化する。本発明の方法
において、好ましい種子ヒドロゲルスラリーの製造方法
は次の通りである。In addition, the hydrogel slurry obtained in this way is
The properties of the hydrogel particles, the size or crystalline morphology of the hydrogel particles can be changed by applying a suitable modification treatment, such as an aging treatment or a hydrothermal treatment.
For example, alumina hydrogel gives larger particles by ripening, and also gives larger particles with advanced pseudo-boehmite formation by aging in a heated state. The pseudo-boehmite hydrogel particles were further heated to 100 to 300°C.
When hydrothermally treated at , it gives boehmite crystalline hydrogel particles. The particle size can be varied in the range of about 50 to 5,000 A by adjusting the degree of hydrothermal treatment, but adjustment is difficult in practice.
In the present invention, when performing this hydrothermal treatment, crystal growth of the hydrogel particles may be controlled by allowing chromate ions, tungstate ions, or molybdate ions to coexist with the hydrogel particles. When the hydrogel particles are composed of magnesia hydrogel, by aging for several hours in a heated state, a hydrogel that is several times more stable with respect to water than the hydrogel as produced can be obtained. When titania hydrogel particles are aged in a boiling state for one hour or more, the crystal form changes from α type to β type. In the method of the present invention, a preferred method for producing a seed hydrogel slurry is as follows.
アルミニウム塩を含む水溶液を室温以上の温度に保持し
、該溶液に酸性あるいはアルカリ性溶液を加えてPH6
〜11に調節し、種子となるアルミナヒドロゲルスラリ
ーを生成せしめるか、あるいはそのスラリーをさらに室
温以上で0.時間〜24時間熟成する方法。An aqueous solution containing an aluminum salt is maintained at a temperature above room temperature, and an acidic or alkaline solution is added to the solution to adjust the pH to 6.
to 11 to produce a seed alumina hydrogel slurry, or the slurry is further heated to 0. A method of aging for ~24 hours.
アルミニウム塩を含む水溶液又はアルミニウム塩を中和
し、得られた水酸化アルミニウムを約1000C〜30
0℃の温度範囲で約3紛〜2@間水熱処理するか、ある
いは、この水熱処理に際し、更にクロム酸イオン、タン
グステン酸イオン、モリブデン酸イオンのいずれかを添
加する方法。Neutralize the aluminum salt-containing aqueous solution or aluminum salt, and heat the resulting aluminum hydroxide to approximately 1000C to 30C.
A method in which hydrothermal treatment is performed in a temperature range of 0°C for about 3 to 2 hours, or a method in which chromate ions, tungstate ions, or molybdate ions are further added during this hydrothermal treatment.
シリカ濃度が1〜8重量%のケイ酸ソーダ水溶液を10
〜70℃の温度に保持し、酸を加えPHを6〜10にし
てシリカヒドロゲルスラリーを生成せしめるか、あるい
はそのスラリーを更に100C〜100℃の温度範囲で
0.5〜2@間熟成する方法。10% sodium silicate aqueous solution with a silica concentration of 1 to 8% by weight
A method of maintaining the temperature at ~70°C and adding an acid to adjust the pH to 6 to 10 to produce a silica hydrogel slurry, or further aging the slurry at a temperature range of 100°C to 100°C for 0.5 to 2 hours. .
チタン塩を含む水溶液を0℃〜100℃の温度に保持し
、アルカリ性溶液を加えPHを4〜11にするか、常温
の水の中にチタン塩あるいはチタン塩を含む水溶液を徐
々に添加しチタン塩を加水分解することにより、チタニ
アヒドロゲルスラリーを生成せしめるか、あるいはその
スラリーを更に温度50℃〜100℃の範囲で0.時間
〜24TIF1間熟成する方法。ジルコニウム塩を含む
水溶液を100C〜100℃の.温度に保持し、該水溶
液にアルカリ性溶液を加えPHを4〜11にするか、常
温の水の中にジルコニウム塩あるいはジルコニウム塩を
含む水溶液を徐々に添加し、ジルコニウム塩を加水分解
することにより、ジルコニアヒドロゲルスラリーを生成
.せしめるか、あるいはそのスラリーを更に、温度50
℃〜100℃の範囲で0.時間〜24時間熟成する方法
。Either keep an aqueous solution containing a titanium salt at a temperature of 0°C to 100°C and add an alkaline solution to adjust the pH to 4 to 11, or gradually add a titanium salt or an aqueous solution containing a titanium salt to water at room temperature. A titania hydrogel slurry is produced by hydrolyzing the salt, or the slurry is further treated at a temperature in the range of 50°C to 100°C. A method of aging for ~24TIF1. An aqueous solution containing a zirconium salt is heated at 100C to 100C. By maintaining the temperature and adding an alkaline solution to the aqueous solution to adjust the pH to 4 to 11, or gradually adding a zirconium salt or an aqueous solution containing a zirconium salt to water at room temperature to hydrolyze the zirconium salt, Generate zirconia hydrogel slurry. or further the slurry at a temperature of 50°C.
0 in the range of °C to 100 °C. A method of aging for ~24 hours.
酸性のマグネシウム塩を含む水溶液を10℃〜100′
Cの温度に保持し、該水溶液にアルカリ性溶・液を加え
、PHを6〜11にし、マグネシアヒドロケルスラリー
を生成せしめるか、あるいはそのスラリーを、更に温度
50℃〜100℃の範囲で0.時間〜24時間熟成する
方法。An aqueous solution containing an acidic magnesium salt was heated at 10°C to 100'
C., and add an alkaline solution to the aqueous solution to adjust the pH to 6 to 11 to produce a magnesia hydrokel slurry, or further heat the slurry at a temperature of 50.degree. C. to 100.degree. A method of aging for ~24 hours.
前記したように、種子ヒドロゲルスラリーを製造する場
合、その製法及び生成ヒドロゲルの変性処理には種々の
方法があるが、これらの種子ヒドロゲルスラリーの製造
に関する事項は当業者に熟知されていることであつて、
本発明の方法は、これらの事項によつて限定されるもの
ではないことに留意すべきである。As mentioned above, when producing a seed hydrogel slurry, there are various methods for its production and for the modification treatment of the generated hydrogel, but matters related to the production of these seed hydrogel slurries are well known to those skilled in the art. hand,
It should be noted that the method of the present invention is not limited by these matters.
この種子ヒドロゲルスラリーの製造は、出発原料として
用いるヒドロゲル形成物質の種類及び目的とする製品の
物性に応じて)適当に行えばよい。また、場合によつて
は、市販のヒドロゾルをそのまま適用することもできる
。このヒドロゲルスラリーの濃度は特に限定されず、全
体が攪拌可能な範囲にあればよく、通常は1瞠量%以下
、殊に0.1〜5重量%程度である。・(2)種子ヒド
ロゲルの均一成長本発明の方法は、この種子ヒドロゲル
の均一成長工程と不均一な微小ヒドロゲル粒子の溶解工
程を含むことにその大きな特徴があり、この工程の採用
により本発明で目的とする物性を有する多孔・質無機酸
化物の工業的製造を可能にする。The production of this seed hydrogel slurry may be carried out appropriately depending on the type of hydrogel-forming substance used as a starting material and the physical properties of the intended product. In some cases, commercially available hydrosols may also be used as they are. The concentration of this hydrogel slurry is not particularly limited, as long as it is within a range that allows the entire slurry to be stirred, and is usually 1% by weight or less, particularly about 0.1 to 5% by weight.・(2) Uniform growth of seed hydrogel The method of the present invention is characterized in that it includes a step of uniformly growing the seed hydrogel and a step of dissolving the uneven micro hydrogel particles. It enables industrial production of porous inorganic oxides with desired physical properties.
この工程においては、前記で得た種子ヒドロゲルのPH
を、ヒドロゲル溶解領域と、ヒドロゲル沈澱領域との間
を交互に変動させると共に、ヒドロゲル溶解領域及び/
又はヒドロゲル沈澱領域に変動させる際には、前記した
ヒドロゲル形成物質あるいはPH調節剤を単独又は混合
物の形で添加し、最終的にヒドロゲル粒子の大きさが均
一に成長し、疎凝集体を形成したヒドロゲルの沈澱を得
る。本明細書でいうヒドロゲル沈澱領域とは、ヒドロゲ
ル粒子の成長及び凝集を生起させ得る範囲のPH領域を
いい、ヒドロゲル溶解領域とは、微細粒子のヒドロゲル
を可溶化し得る範囲のPH領域をいう。従つて、ヒドロ
ゲル沈澱領域においては、溶解領域で溶解した微細なヒ
ドロゲル粒子が大きなヒドロゲル粒子に迅速に吸蔵され
てより大きな粒子の結晶へ成長し、一方、ヒドロゲル溶
解領域においては、存在する微細なヒドロゲル粒子が溶
解され、ある程度の大きさに成長したヒドロゲル粒子の
みが存在するようにある。本発明においては、ヒドロゲ
ルスラリーに対して、ヒドロゲル形成物質の供給を行い
ながら、このようなヒドロゲルスラリーのPH変動を繰
返し行うことによつて、最終的に粒子の大きさが均一さ
れた疎凝集体のヒドロゲル粒子の沈澱を得る。要するに
、このヒドロゲルスラリーのPHをヒドロゲル沈澱領域
とヒドロゲル溶解領域との間を交互にまた繰返し変動さ
せることは、種子ヒドロゲルの均一寸法の凝集体への成
長を行なわせること、即ち、ヒドロゲル粒子の整粒効果
を示すものである。ヒドロゲルPHのヒドロゲルの溶解
又は沈澱領域への変動は、PH調節剤を用いて行う。In this step, the pH of the seed hydrogel obtained above is
is alternately varied between a hydrogel dissolution region and a hydrogel precipitation region, and the hydrogel dissolution region and/or
Alternatively, when varying the hydrogel precipitation region, the above-mentioned hydrogel-forming substances or PH regulators were added alone or in the form of a mixture, so that the size of the hydrogel particles finally grew uniformly and formed loose aggregates. Obtain hydrogel precipitation. As used herein, the term "hydrogel precipitation region" refers to a PH range that can cause growth and aggregation of hydrogel particles, and the "hydrogel dissolution region" refers to a PH range that can solubilize microparticles of hydrogel. Therefore, in the hydrogel precipitation region, the fine hydrogel particles dissolved in the dissolution region are rapidly occluded by larger hydrogel particles and grow into crystals of larger particles, while in the hydrogel dissolution region, the fine hydrogel particles that are present The particles are dissolved so that only hydrogel particles that have grown to a certain size are present. In the present invention, by repeatedly changing the pH of the hydrogel slurry while supplying a hydrogel-forming substance to the hydrogel slurry, loose aggregates with uniform particle sizes are finally formed. to obtain a precipitate of hydrogel particles. In summary, alternating and repeatedly varying the pH of the hydrogel slurry between hydrogel precipitation and hydrogel dissolution regions causes the growth of seed hydrogels into uniformly sized aggregates, i.e., the alignment of hydrogel particles. This shows the grain effect. Changing the hydrogel PH to the hydrogel dissolution or precipitation region is accomplished using a PH modifier.
このPH調節剤としては、ヒドロゲル形成物質それ自体
を用いるのが有利である。即ち、ヒドロゲル形成物質が
酸性の楊合は、この酸性ヒドロゲル形成物質はヒドロゲ
ルスラリーのPHを低めるPH調節剤として用いられ、
一方、ヒドロゲル形成物質がアルカリ性の場合は、この
アルカリ性ヒドロゲル形成物質は、ヒドロゲルスラリー
のPHを高めるPH調節剤として用いられる。そして、
ヒドロゲル形成物質が中性の場合、あるいはヒドロゲル
形成物質単独では満足すべきヒドロゲルスラリーのPH
調節を行うことが困難な場合には、他の適当な酸性又は
アルカリ性物質をPH調節剤として用いる。この場合の
酸性物質としては、有機酸及び無機酸及び酸性塩のいず
れも適用することができ、その具体例としては、硝酸(
HNO3)、塩酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、炭
酸(H2CO3)、ギ酸(HCOOE)、酢酸(CH3
COOH)などが挙げられ、アルカリ性物質としては、
アルカリあるいはアルカリ性塩のアンモニア(NH3)
、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(K
OH)、炭酸ナトリウム(Na2CO3,Na2CO3
・H2O,Na2CO3・7H20,Na2C03・1
0H20)、炭酸カリウム(K2CO3,K2CO3・
1.51(20)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3
)、炭酸水素カリウム(K2HCO3)、炭酸水素ナト
リウムカリウム(KNaCO36H2O)、アルミン酸
ソーダ(NaAlO2)などが挙げられる。 従つて、
PU変動のために用いられるPH調節剤の組合せは、酸
性又はアルカリ性ヒドロゲル形成物質の組合せ、酸性ヒ
ドロゲル形成物質とアルカリ性物質の組合せ、アルカリ
性ヒドロゲル形成物質と酸性物質との組合せなどがあり
、目的とするゲルに応じて適宜選択すればよい。ヒドロ
ゲル形成物質の添加はpに凋節剤と同時あるいは、PH
調節剤の添加前又は添加後に行うことができる。本発明
においては、種子ヒドロゲルから最終的に所要の均一の
大きさの疎集合体に結晶成長したヒドロゲルを得るため
に、ヒドロゲルスラリーのPHを沈澱領域から溶解領域
に変動させた後、再び沈澱領域に変動させるという。As the pH regulator it is advantageous to use the hydrogel-forming substance itself. That is, when the hydrogel-forming substance is acidic, the acidic hydrogel-forming substance is used as a pH regulator to lower the pH of the hydrogel slurry;
On the other hand, when the hydrogel-forming substance is alkaline, the alkaline hydrogel-forming substance is used as a pH regulator to increase the pH of the hydrogel slurry. and,
The pH of the hydrogel slurry is satisfactory when the hydrogel-forming substance is neutral or when the hydrogel-forming substance alone is used.
If adjustment is difficult to achieve, other suitable acidic or alkaline substances are used as pH regulators. As the acidic substance in this case, any of organic acids, inorganic acids, and acid salts can be applied, and specific examples thereof include nitric acid (
HNO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), carbonic acid (H2CO3), formic acid (HCOOE), acetic acid (CH3
COOH), etc., and alkaline substances include:
Ammonia (NH3) as an alkali or alkaline salt
, sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (K
OH), sodium carbonate (Na2CO3, Na2CO3
・H2O, Na2CO3・7H20, Na2C03・1
0H20), potassium carbonate (K2CO3, K2CO3・
1.51 (20), sodium bicarbonate (NaHCO3
), potassium hydrogen carbonate (K2HCO3), sodium potassium hydrogen carbonate (KNaCO36H2O), sodium aluminate (NaAlO2), and the like. Therefore,
Combinations of pH regulators used for PU variation include combinations of acidic or alkaline hydrogel-forming substances, combinations of acidic hydrogel-forming substances and alkaline substances, and combinations of alkaline hydrogel-forming substances and acidic substances, etc. It may be selected appropriately depending on the gel. The hydrogel-forming substance may be added at the same time as the moderating agent or at the same time as the pH
This can be done before or after the addition of the modifier. In the present invention, in order to finally obtain a hydrogel crystal-grown from a seed hydrogel into a sparse aggregate of uniform size, the pH of the hydrogel slurry is changed from a precipitation region to a dissolution region, and then the pH of the hydrogel slurry is changed from a precipitation region to a dissolution region, and then the pH of the hydrogel slurry is changed from a precipitation region to a dissolution region. It is said that it will fluctuate.
ヒドロゲルの周期的なPHの変動を繰返し行う操作を含
み、この繰返し回数によつて触媒の細孔構造が制御され
る。この繰返し回数は、1回以上、通常2〜50回の範
囲である。ヒドロゲル形成物質は、この繰返し回数に応
じて分割されて、ヒドロゲルスラリーのPHを沈澱領域
及び/又は溶解領域に変動させる際に添加される。1回
当りに添加されれるヒドロゲル形成物質の量は、全添加
操作を通じて、反応槽内容物の均一な攪拌状態が保持さ
れ、均一なヒドロゲル粒子濃度が得られるような範囲で
ある。ヒドロゲル粒子濃度が高くなりすぎると、ヒドロ
ゲルスラリーの均一攪拌が困難になり、ヒドロゲル粒子
の濃度分布が生じ、ヒドロゲル粒子の均一な成長が阻害
されるようになるので好ましくない。一般には、1回当
りに添加されるヒドロゲル形成物質の量は、酸化物とし
て計算して、ヒドロゲルスラリーに含まれる酸化物とし
て計算されたヒドロゲルに対して、2〜200モル%で
あり、その全添加量は、最終ヒドロゲルスラリー中のヒ
ドロゲル粒子濃度が、酸化物として計算して、約1〜1
0重量%の範囲になるような量である。各PH変動回毎
に添加するヒドロゲル形成物質量は、できるだけ同量で
あることが望ましいが、必ずしも各変動回毎に同量にす
る必要はなく、通常、各回当りの平均添加量に対し11
4〜4倍の範囲で変動させることができる。ヒドロゲル
形成物”質は、ヒドロゲル中に容易に溶解し得る形で添
加され、例えば微粉末状あるいは酸性又はアルカリ性の
溶液の形で添加される。水溶液として添加する場合、そ
のヒドロゲル形成物質の濃度は、酸化物として計算して
、0.05〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%で
ある。種子ヒドロゲル粒子の成長反応は、攪拌条件下で
行われるが、この場合の攪拌は、ヒドロゲル粒子の均一
な成長が達成されるように、及び微粒子状ヒドロゲルが
大きなヒドロゲル粒子に吸蔵されlないでヒドロゲルス
ラリー中に残存することを防止するために、反応槽にお
いてできるだけ均一なヒドロゲル粒子濃度分布が得られ
るように行う。This process involves repeatedly changing the pH of the hydrogel periodically, and the pore structure of the catalyst is controlled by the number of repetitions. The number of repetitions is one or more times, usually in the range of 2 to 50 times. The hydrogel-forming substance is added in portions according to the number of repetitions to vary the pH of the hydrogel slurry to the precipitation region and/or dissolution region. The amount of hydrogel-forming material added at each time is such that uniform agitation of the reactor contents is maintained and a uniform hydrogel particle concentration is obtained throughout the entire addition procedure. If the hydrogel particle concentration becomes too high, uniform stirring of the hydrogel slurry becomes difficult, a concentration distribution of the hydrogel particles occurs, and uniform growth of the hydrogel particles is inhibited, which is not preferable. Generally, the amount of hydrogel-forming substance added per time is 2 to 200 mol%, calculated as oxide, of the hydrogel calculated as oxide contained in the hydrogel slurry, and the total amount The amount added is such that the concentration of hydrogel particles in the final hydrogel slurry is approximately 1 to 1, calculated as oxide.
The amount is in the range of 0% by weight. It is desirable that the amount of the hydrogel-forming substance added each time the pH is changed is the same as possible, but it is not necessarily necessary to add the same amount each time the pH is changed, and usually 11 times the average amount added each time.
It can be varied within a range of 4 to 4 times. The hydrogel-forming substance is added in a form that can be easily dissolved in the hydrogel, for example, in the form of a fine powder or an acidic or alkaline solution. When added as an aqueous solution, the concentration of the hydrogel-forming substance is , calculated as oxide, from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 3% by weight.The growth reaction of the seed hydrogel particles is carried out under stirring conditions; A hydrogel particle concentration distribution as uniform as possible in the reaction vessel, so that uniform growth of the hydrogel particles is achieved and to prevent particulate hydrogels from remaining in the hydrogel slurry without being occluded by larger hydrogel particles. Do it so that you can get it.
この目的のためには、攪拌をできるだけ迅速に行う。ヒ
ドロゲルスラリーを溶解領域を保持する時間は、添加さ
れたヒドロゲル形成物質から生じた新しい微細なヒドロ
ゲルを十分に溶解し、均一を大きさのヒドロゲルが生成
するのに十分な時間である。ヒドロゲルスラリーを溶解
領域に不必要に長時間保持すると、必要以上にヒドロゲ
ル粒子を溶解しヒドロゲル粒子の結晶成長を著しく阻害
することになる。この保持時間は溶解領域のPHの値と
ヒドロゲルの種類に密接な関係があり、ヒドロゲル粒子
の種類と溶解領域のPHに見合つた適切な時間をとる必
要がある。この保持時間は、通常、PH変動後、約1分
〜60分の範囲であり、溶解領域のPHが酸性の場合は
、PHの値が小さい程、アルカリ性の場合は、PHの値
が大きい程保持時間は短かくする必要がある。例えば、
アルミナヒドロゲルの場合は、PHが5〜2の範囲で、
保持時間は約1分〜3紛の間である。粒子の大きさの不
均一な大きさのヒドロゲルを用いて多孔質無機酸化物を
製造した場合、焼成過程で微細な粒子の焼結による比表
面積の低下が起り、かつ、微細な細孔を多くもつものに
なり、触媒用の担体としては不適当なものとなる。この
溶解領域とヒドロゲルスラリーを保持することによつて
ヒドロゲル粒子は均一なものに整粒される。ヒドロゲル
スラリーをPH変動後沈澱領域に保持する時間は、溶解
領域で添加したヒドロゲル形成物質と溶解した微細なヒ
ドロゲル粒子とが、沈澱領域において均一な大きさにな
つてヒドロゲル粒子に吸蔵され、新たなヒドロゲル粒子
の結晶成長が起るために十分な時間及び成長した結晶粒
子が安定な形に落着くまでの時間を合せたものであ.る
。For this purpose, stirring is carried out as quickly as possible. The time the hydrogel slurry is held in the dissolution region is sufficient to sufficiently dissolve the new fine hydrogel resulting from the added hydrogel-forming material and to produce a uniformly sized hydrogel. If the hydrogel slurry is kept in the dissolution region for an unnecessarily long period of time, the hydrogel particles will be dissolved more than necessary and the crystal growth of the hydrogel particles will be significantly inhibited. This retention time is closely related to the PH value of the dissolution region and the type of hydrogel, and it is necessary to take an appropriate time depending on the type of hydrogel particles and the PH of the dissolution region. This holding time is usually in the range of about 1 minute to 60 minutes after the pH change; if the pH in the dissolution region is acidic, the smaller the pH value, the higher the pH value if it is alkaline. The holding time needs to be short. for example,
In the case of alumina hydrogel, the pH is in the range of 5 to 2,
The holding time is between about 1 minute and 3 minutes. When porous inorganic oxides are produced using hydrogels with non-uniform particle sizes, the specific surface area decreases due to sintering of fine particles during the firing process, and a large number of fine pores are formed. This makes it unsuitable as a catalyst carrier. By holding this dissolution region and the hydrogel slurry, the hydrogel particles are uniformly sized. The time that the hydrogel slurry is held in the precipitation region after the pH change is such that the hydrogel-forming substance added in the dissolution region and the dissolved fine hydrogel particles become uniform in size in the precipitation region and are occluded by the hydrogel particles, and new This is the combination of sufficient time for crystal growth of hydrogel particles to occur and time for the grown crystal particles to settle into a stable form. Ru.
通常、この時間は、溶解領域に保持する時間よりも長く
、約1分〜10I寺間の範囲てある。この保持時間は、
アルミナの場合、PH9〜11の範囲て約1分〜101
1寺間の間であり、シリカ−アルミナの場合はPH6〜
11の範囲て約1分〜1[相]間の範囲で.ある。ヒド
ロゲルスラリーのPHは、前記から明らかなように、ヒ
ドロゲルスラリーを溶解領域又は沈澱領域に保持するた
めの一手段となるものであつて、その大小によつてヒド
ロゲル粒子の溶解及び・沈澱の速度が非常に大きく左右
される。Typically, this time is longer than the time held in the dissolution zone, ranging from about 1 minute to 10 minutes. This retention time is
In the case of alumina, the pH range is about 1 minute to 101
It is between 1 temple, and in the case of silica-alumina, the pH is 6~
11 within a range of about 1 minute to 1 [phase]. be. As is clear from the above, the pH of the hydrogel slurry is a means for keeping the hydrogel slurry in the dissolution region or the precipitation region, and its size affects the rate of dissolution and precipitation of the hydrogel particles. It depends very much.
またこのPHは沈澱領域においては成長するヒドロゲル
粒子の結晶形態をも左右する場合もあるので非常に重要
な因子である。このPH範囲は、ヒドロゲル形成物質の
原料の種類、PH調節剤の種類及びこれらの組合せ、ヒ
ドロゲルスラリーのヒドロゲル粒子の種類、結晶形態、
濃度、温度、及び共存塩の種類あるいはその有無等によ
つて異なるが、一般的には、PH7±5の範囲が沈澱領
域で、それ以外の酸あるいはアルカリ性領域が溶解領域
であるといえる。種々のヒドロゲルに関して、この沈澱
領域及び溶解領域に関する代表的なPHを示すと、アル
ミナヒドロゲルの場合はPH6〜11が沈澱)領域で、
PH5以下が溶解領域となる。シリカヒドロゲルの場合
はPH9以下は沈澱領域で、PH9以上は溶解領域であ
る。チタニアヒドロゲルの場合はPHl以下が溶解領域
で、PHl以上が沈澱領域である。マグネシアヒドロゲ
ルの場合は、PH昧満が・溶解領域で、PH9以上が沈
澱領域である。また、ジルコニアヒドロゲルの場合は、
PH2未満が溶解領域で、PH源上が沈澱領域である。
またシリカ−アルミナ、マグネシア−アルミナ、シリカ
−マグネシア、アルミナーチタニアのような複合酸化・
物のヒドロゲルに関しては、ヒドロゲル溶解領域及びヒ
ドロゲル沈澱領域を形成するPH領域は、その組成によ
つてそれを構成する各成分の示すものとは幾分異なるよ
うになるが、このようなPH領域は簡単な予備実験によ
り容易に定めることができる。あるいはまた一方の成分
の溶解領域及び沈澱領域の変動を生起せしめるだけでも
よい。複合酸化物のヒドロゲルを形成する場合、種子ヒ
ドロゲルとしては、目的の複合酸化物を構成する各元素
を含むヒドロゲル形成物質の混合物から形成された混合
ヒドロゲルを用いるかあるいはこの混合物ヒドロゲルの
うちの一方の成分のヒドロゲルを用い、適当な方法によ
り混合ヒドロゲルを形成させる。例えば、シリカ−アル
ミナヒドロゲルを得る場合、ケイ素とアルミニウムを含
む混合ヒドロゲルスラリーを種子ヒドロゲルとして用い
、このヒドロゲ゛ルスラリーに、ケイ素とアルミニウム
を含む混合ヒドロゲル形成物質を含む酸性PH調節剤と
、適当なアルカリ性PH調節剤とを交互に添加して混合
ヒドロゲルを得ることができるし、また種子ヒドロゲル
として一方の成分であるアルミニウムを含むヒドロゲル
スラリーを用い、これにアルミナヒドロゲル形成物質を
含む酸性PH調節剤と、シリカヒドロゲル形成物質を含
むアルカリ性PH調節剤を交互に添加して混合ヒドロゲ
ルを得ることもできる。更に、これとは逆の方法により
、シリカヒドロゲルスラリーを種子ヒドロゲルとして用
い、同様にして混合ヒドロゲルを得ることができる。他
の複合酸化物に関しても同様の方法により、目的とする
ヒドロゲルを得ることができる。ヒドロゲルの温度は、
ヒドロゲル粒子の溶解速度及び生成速度に影響を与える
因子である。In addition, this pH is a very important factor because it may also affect the crystal morphology of the growing hydrogel particles in the precipitation region. This PH range depends on the type of raw material of the hydrogel-forming substance, the type of PH regulator and the combination thereof, the type of hydrogel particles in the hydrogel slurry, the crystal form,
Although it varies depending on the concentration, temperature, and type or presence or absence of coexisting salts, it can generally be said that the pH range of 7±5 is the precipitation region, and the other acidic or alkaline regions are the dissolution region. Typical pH values for various hydrogels are shown in the precipitation region and dissolution region. In the case of alumina hydrogel, pH 6 to 11 is the precipitation region;
The pH below 5 is the melting range. In the case of silica hydrogel, a pH of 9 or lower is a precipitation region, and a pH of 9 or higher is a dissolution region. In the case of titania hydrogel, the region below PHL is the dissolution region, and the region above PHL is the precipitation region. In the case of magnesia hydrogel, a pH range of moderate to high is a solubility region, and a pH of 9 or higher is a precipitation region. In addition, in the case of zirconia hydrogel,
Below PH2 is the dissolution region, and above the PH source is the precipitation region.
In addition, composite oxidation products such as silica-alumina, magnesia-alumina, silica-magnesia, and alumina-titania
Regarding hydrogels, the PH range that forms the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region will differ somewhat from that of its constituent components depending on its composition; It can be easily determined by simple preliminary experiments. Alternatively, only a variation in the dissolution and precipitation regions of one component may be caused. When forming a hydrogel of a complex oxide, a mixed hydrogel formed from a mixture of hydrogel-forming substances containing each element constituting the target complex oxide is used as the seed hydrogel, or one of these mixed hydrogels is used. The component hydrogels are used to form a mixed hydrogel by a suitable method. For example, when obtaining a silica-alumina hydrogel, a mixed hydrogel slurry containing silicon and aluminum is used as a seed hydrogel, and an acidic PH regulator containing a mixed hydrogel-forming material containing silicon and aluminum is added to the hydrogel slurry, and a suitable alkaline A mixed hydrogel can be obtained by alternately adding a PH regulator and an acidic PH regulator containing an alumina hydrogel-forming substance, using a hydrogel slurry containing aluminum as one component as a seed hydrogel. Mixed hydrogels can also be obtained by alternating the addition of alkaline pH modifiers containing silica hydrogel-forming materials. Additionally, a mixed hydrogel can be obtained in the same manner using a silica hydrogel slurry as a seed hydrogel by a reverse method. The desired hydrogel can be obtained using the same method for other composite oxides. The temperature of the hydrogel is
It is a factor that influences the rate of dissolution and formation of hydrogel particles.
また沈澱領域においてはPHと同様に成長するヒドロゲ
ル粒子の結晶形態にも影響を与える。この温度とヒドロ
ゲル粒子の結晶形態との関係を示すと、アルミナヒドロ
ゲルの場合は、室温では無定形の水酸化アルミニウムを
与え、50℃以上では擬ベーマイトを与える。シリカ−
アルミナヒドロゲルの場合は室温附近では無定形である
。マグネシアヒドロゲルの場合には50′C以上では水
に安定な水酸化マグネシウムとなる。チタニアヒドロゲ
ルの場合には80℃以上においてβ−チタン酸を生じる
。ヒドロゲル形成物質の添加量及び周期的なPH変動繰
返し回数は、最終的に得られる多孔質無機一酸化物の細
孔構造を正確に制御するための非常に重要な因子である
。ヒドロゲル形成物質を添加する1回当りの量はヒドロ
ゲルスラリーのPHを溶解領域又は沈澱領域に移行させ
るに十分な量が望ましいが、不足する場合は必要に応じ
てPH調節剤としてヒドロゲル形成物質を含まない前記
酸性物質又はアルカリ性物質を添加する。この添加量の
多少はヒドロゲル粒子の結晶成長を直接的に左右するも
のである。添加量が多い場合にはヒドロゲル粒子の結晶
成長は促進されるが、成長すべきヒドロゲル粒子に吸蔵
されない新たなる微結晶が生成する恐れがあり、一方、
添加量が少ない楊合には、新たなる微結晶の生成の恐れ
はないがヒドロゲル粒子の結晶成長が非常に遅くなる。
一般的には、上記酸化物の細孔構造を細かく制御するた
めには添加量が少ない方が有効である。従つて、1回当
りの添加量は、前記したような範囲内にするのがよい。
ヒドロゲルスラリー中に共存するイオンの種類及び量も
、ヒドロゲル粒子の結晶成長に影響を与えるので、適当
に管理するのが望ましい。In addition, in the precipitation region, like the pH, it also affects the crystal morphology of the growing hydrogel particles. Showing the relationship between this temperature and the crystalline form of the hydrogel particles, in the case of alumina hydrogel, amorphous aluminum hydroxide is obtained at room temperature, and pseudoboehmite is obtained at temperatures above 50°C. Silica
In the case of alumina hydrogel, it is amorphous at around room temperature. In the case of magnesia hydrogel, it becomes water-stable magnesium hydroxide at temperatures above 50'C. In the case of titania hydrogel, β-titanic acid is produced at temperatures above 80°C. The amount of the hydrogel-forming substance added and the number of times the periodic pH fluctuation is repeated are very important factors for accurately controlling the pore structure of the finally obtained porous inorganic monoxide. It is desirable that the amount of the hydrogel-forming substance added each time is sufficient to shift the pH of the hydrogel slurry to the dissolution region or the precipitation region, but if it is insufficient, the hydrogel-forming substance may be added as a PH regulator as necessary. Add no acidic or alkaline substances. The amount added directly affects the crystal growth of the hydrogel particles. If the amount added is large, the crystal growth of the hydrogel particles will be promoted, but there is a risk that new microcrystals will be generated that will not be occluded by the hydrogel particles that should be grown.
When the amount of Yanghe added is small, there is no fear of new microcrystal formation, but the crystal growth of the hydrogel particles becomes very slow.
Generally, in order to finely control the pore structure of the oxide, it is more effective to add a smaller amount. Therefore, the amount added per time is preferably within the above-mentioned range.
Since the type and amount of ions coexisting in the hydrogel slurry also affect the crystal growth of hydrogel particles, it is desirable to appropriately control them.
特に多価の陰イオンは結晶成長の阻害要因となりやすい
ので、その共存量は一定量以下、通常(至)重量%以下
、好ましくは15重量%以下にするのがよい。PHの繰
返し変動操作が完了し、ヒドロゲルスラリーが最終の沈
澱領域に置かれる。このヒドロゲルスラリーは、必要に
応じ次の熟成工程で熟成される。以上、種子ヒドロゲル
から所要の均一な大きさの疎集合体に成長したヒドロゲ
ルを得る方法について詳述したが、前記て示した各操作
条件は、ヒドロゲルの種類、所要する無機酸化物の構造
に応じて適当に設定される。In particular, polyvalent anions tend to be a factor that inhibits crystal growth, so their coexisting amount is preferably below a certain amount, usually below (very much) % by weight, preferably below 15% by weight. The PH cyclic variation operation is completed and the hydrogel slurry is placed in the final precipitation zone. This hydrogel slurry is aged in the next aging step, if necessary. The method for obtaining a hydrogel that has grown into a sparse aggregate of uniform size from a seed hydrogel has been described in detail above, but each operating condition shown above depends on the type of hydrogel and the structure of the required inorganic oxide. will be set appropriately.
このような操作条件の設定は、当業者であれば、前記で
示した教示を基にして容易に行うことができる範囲のも
のである。なお、本願明細書中でいうヒドロゲルとは、
多孔質無機酸化物原料として用いたヒドロゲル形成物質
、殊に周期律表第■、■及び■族の元素の中から選ばれ
る少なくとも1種の元素の水酸化物粒子が水を分散媒と
して均一に分散し、水が連続相となつて各粒子が自由に
運動できるようになつた分散体をいい、通常、コロイド
状の乳白色の液状のヒドロゾルと呼ばれるもの、及び各
ヒドロゾル粒子が沈澱して形成されたもので、各ヒドロ
ゾル粒子が凝集あるいは接触し合つて自由に運動できな
くなつた状態の固体、通常ゲルと呼ばれるものの両方を
含む。種子ヒドロゲルとは、本発明方法に於いて、ヒド
ロゲルを形成させるための種子となるもので、ヒドロゲ
ル粒子の沈澱あるいは溶解領域へのPH変動処理を受け
ていない、種々のヒドロゲルを言う。すなわち、ゾルあ
るいはゲル状態でも良くまたこれらを構成するヒドロゲ
ル粒子が小さくともあるいは大きくとも良い、更にはヒ
ドロゲル粒子が凝集状態で存在していても良い。ヒドロ
ゲル粒子とは、ヒドロゲル及び種子ヒドロゲルがそれぞ
れの酸化物の微細な結晶、成長した結晶、成長した結晶
が凝集して粒子となつたもの及び凝集粒子が更に高次凝
集したものを夫々独立−した1個の粒子として考えた場
合の粒子をいう。スラリーとは製造工程において水とヒ
ドロゲルが共存状態にあるもの全てをいう。ヒドロゲル
溶解領域とは、ヒドロゲル形成物質をヒドロゲルスラリ
ーに添加した場合に、その添加ヒドロゲル形成ノ物質が
水媒体中に安定に溶解した形で存在し、かつ微細なヒド
ロゲル粒子を溶解し得るPH領域をいい、一方、ヒドロ
ゲル沈澱領域とは、溶解領域で水媒体中に安定に溶解し
た形で存在するヒドロゲル形成物質及び溶解した微細な
ヒドロゲルが安定に存在できなくなり、沈澱を生成する
PH領域をいう。(3)ヒドロゲルの熟成
このヒドロゲルの熟成は必要に応じて採用され、前記種
子ヒドロゲルの成長工程の最終工程と考慮し得るもので
あるが、ヒドロゲル沈澱領域にヒドロゲルを一定時間保
持することからなり、この熟成処理により、ヒドロゲル
粒子の均一化と共にその安定化が達成される。Setting of such operating conditions is within the range that a person skilled in the art can easily carry out based on the teachings provided above. In addition, the hydrogel referred to in the specification of this application is
The hydrogel-forming substance used as the raw material for the porous inorganic oxide, especially hydroxide particles of at least one element selected from the elements of Groups Ⅰ, ②, and Ⅲ of the periodic table, are uniformly dispersed using water as a dispersion medium. It refers to a dispersion in which water becomes a continuous phase and each particle can move freely.It is usually a colloidal milky white liquid called a hydrosol, and it is formed by precipitation of each hydrosol particle. It includes both a solid state, usually called a gel, in which the individual hydrosol particles are aggregated or in contact with each other and are no longer able to move freely. Seed hydrogels serve as seeds for forming hydrogels in the method of the present invention, and refer to various hydrogels that have not been subjected to pH variation treatment in the precipitation or dissolution region of hydrogel particles. That is, they may be in a sol or gel state, and the hydrogel particles constituting these may be small or large, and furthermore, the hydrogel particles may be present in an aggregated state. Hydrogel particles refer to fine crystals of oxides of hydrogels and seed hydrogels, grown crystals, particles formed by agglomeration of grown crystals, and particles formed by higher-order aggregation of aggregated particles, respectively. A particle when considered as a single particle. Slurry refers to anything in which water and hydrogel coexist during the manufacturing process. The hydrogel dissolution region refers to the PH region in which when a hydrogel-forming substance is added to a hydrogel slurry, the added hydrogel-forming substance exists in a stable dissolved form in an aqueous medium and can dissolve fine hydrogel particles. On the other hand, the hydrogel precipitation region refers to a PH region where hydrogel-forming substances and dissolved fine hydrogels that exist in a stable dissolved form in an aqueous medium in the dissolution region can no longer stably exist and form precipitates. (3) Hydrogel ripening This hydrogel ripening, which is adopted as necessary and can be considered as the final step of the seed hydrogel growth process, consists of keeping the hydrogel in the hydrogel precipitation area for a certain period of time; This aging treatment achieves homogenization and stabilization of the hydrogel particles.
この熟成効果は、攪拌又は加温することによつて高める
ことができ、特に加温下での熟成は、ヒドロゲル粒子結
晶が安定な形に変化される傾向もあるので好ましい。熟
成温度は、一般的には室温〜100′Cの温度であり、
100℃以上の温度の熟成は加圧下で行う。熟成時間は
約3紛〜24時間の範囲である。このヒドロゲルの熟成
は、場合によつては省略することができ、この場合には
ヒドロゲルは特別の熟成処理を施さずに次の工程に移す
。(4)ヒドロゲルの洗浄
ヒドロゲルの洗浄は、共存する不要のイオン又は不純物
を除去するために必要に応じて採用され、通常、ヒドロ
ゲルのろ過と洗浄を1回又は複数回繰返す。This aging effect can be enhanced by stirring or heating, and aging under heating is particularly preferred since the hydrogel particle crystals tend to be changed into a stable form. The ripening temperature is generally room temperature to 100'C,
Aging at temperatures above 100°C is carried out under pressure. Aging time ranges from about 3 to 24 hours. This aging of the hydrogel can be omitted in some cases, in which case the hydrogel is transferred to the next step without any special aging treatment. (4) Washing of hydrogel Washing of hydrogel is employed as necessary to remove coexisting unnecessary ions or impurities, and filtration and washing of hydrogel are usually repeated one or more times.
この場合、洗浄液としては、通常、水が用いられる。こ
の洗浄工程においては、触媒毒となる成分や多孔質無機
酸化物の強度を低下させる成分、例えばナトリウム、鉄
、硫酸根などを、それらの弊害が生じない程度までに除
去する。このヒドロゲルの洗浄を行う場合、洗浄効果を
高めるために、後続の仮焼又は焼成工程で分解除去し得
るPH調節剤、例えばアンモニウム、硝.酸、硝酸アン
モニウム、塩化アンモニウムなどを洗浄液に加えてその
PHを適当範囲に管理し、前記不純物成分に対する洗浄
液の溶解性を増大させることもできる。更に、不純物成
分に対する洗浄液の溶解性を増大させるために、洗浄液
の温度を.高めることもできる。この洗浄液の温度を高
めることは、水の表面張力を低下させ、沖過速度を高め
得ることとなり、その結果、洗浄効率が改善される。ヒ
ドロゲルの洗浄は、不純物成分の含量ができるだけ小さ
くなるまで行うのが好ましいが、・一般的には、不純物
成分の含量が、例えば、ナトリウムに関しては、Na2
Oとして0.2重量%以下、鉄に関しては、Feとして
0.鍾量%以下、硫酸根に関しては、SO4として4重
量%以下になるまで洗浄除去するのがよく、また不純物
として混入し,た場合のシリカは、SiO2として2重
量%以下になるまで洗浄除去するのが好ましい。この洗
浄は、常圧淵過機、減圧枦過機、加圧ろ過機又は遠心分
離機などの慣用の洗浄手段を用いて行われる。(5)ヒ
ドロゲルの固形分含量の調節
ヒドロゲルは、その成形が容易になるように、その固形
分含量を約10〜8唾量%好ましくは約15J〜65重
量%の範囲に調節する。In this case, water is usually used as the cleaning liquid. In this cleaning step, components that act as catalyst poisons and components that reduce the strength of the porous inorganic oxide, such as sodium, iron, and sulfate radicals, are removed to the extent that they do not cause any harmful effects. When cleaning this hydrogel, in order to enhance the cleaning effect, it is necessary to use PH regulators such as ammonium, nitric acid, etc. that can be decomposed and removed in the subsequent calcination or calcination step. It is also possible to add acid, ammonium nitrate, ammonium chloride, etc. to the cleaning solution to control its pH within an appropriate range, thereby increasing the solubility of the cleaning solution for the impurity components. Furthermore, in order to increase the solubility of the cleaning solution for impurity components, the temperature of the cleaning solution is increased. It can also be increased. Increasing the temperature of this cleaning fluid can lower the surface tension of the water and increase offshore overspeed, resulting in improved cleaning efficiency. It is preferable to wash the hydrogel until the content of impurity components is as small as possible. Generally, the content of impurity components is, for example, Na2
0.2% by weight or less as O, and 0.2% by weight or less as Fe for iron. For sulfuric acid radicals, it is best to wash and remove them until they become less than 4% by weight as SO4, and if silica is mixed in as an impurity, wash and remove it until it becomes less than 2% by weight as SiO2. is preferable. This washing is carried out using conventional washing means such as a normal pressure filtration machine, a vacuum filtration machine, a pressure filtration machine or a centrifugal separator. (5) Adjusting the solids content of the hydrogel The solids content of the hydrogel is adjusted to a range of about 10 to 8% by weight, preferably about 15 to 65% by weight so that it can be easily molded.
ヒドロゲル中の固形分含量が約1唾量%より低くなると
、成形物の形の保持が困難になり、一方、固形分含量が
約80重量%より高くなると、成形時の成形圧を異常に
高くする必要が生じると共に、最終製品として得られる
多孔質無機酸化物の細孔構造も悪化されるようになる。
ヒドロゲル中の固形分含量の調節は、加熱乾燥、スプレ
ー乾燥、常圧淵過法、減圧■過法、加圧沖過法、遠心分
離法などによつて、所望の固形分含量が得られるまで脱
水することにより行われる。(6)ヒドロゲルの成形
固形分含量が10〜8唾量%、好ましくは15〜65重
量%に調節されたヒドロゲルは使用目的に合う適当な形
状に成形される。If the solids content in the hydrogel is lower than about 1% by weight, it becomes difficult to maintain the shape of the molded product, while if the solids content is higher than about 80% by weight, the molding pressure during molding may be excessively high. At the same time, the pore structure of the porous inorganic oxide obtained as a final product also deteriorates.
The solid content in the hydrogel can be adjusted by heat drying, spray drying, normal pressure filtration, vacuum filtration, pressurized filtration, centrifugation, etc. until the desired solid content is obtained. This is done by dehydration. (6) Molding of Hydrogel The hydrogel whose solid content is adjusted to 10 to 8% by weight, preferably 15 to 65% by weight, is molded into a shape suitable for the purpose of use.
この場合の成形品の形状は、円柱状、中空円筒形、ある
いはその断面が非円形、例えば楕円、トリローブ、クオ
ーダルローブなどの多裂葉状であつてもよい。また、顆
粒状成型品であつてもよい。一般に、これらの形状に成
形する適切な方法としては、ピストン型の押出成形機や
スクリュー型の押出し成形機などにより押出し成形する
方法、打錠機やブレスなどを用いてタブレット化する方
法などがある他、顆粒状に成形する場合には、例えばプ
リリング法、油中滴下法、湿式造粒法などがある。(7
)ヒドロゲル成形品の乾燥及び焼成
所要の形状及び寸法に成形されたヒドロゲル成形品は、
乾燥によりキセロゲル化され、焼成により無機酸化物に
変換される。In this case, the shape of the molded product may be a columnar shape, a hollow cylinder shape, or a non-circular cross section, for example, a multilobed shape such as an ellipse, trilobes, and quadral lobes. Moreover, it may be a granular molded product. In general, suitable methods for forming these shapes include extrusion using a piston-type extruder or screw-type extruder, and tabletting using a tablet press or press. In addition, when forming into granules, there are, for example, a prilling method, a dropping method in oil, and a wet granulation method. (7
) Drying and baking of hydrogel molded products Hydrogel molded products molded into the required shape and dimensions are
It is turned into a xerogel by drying and converted into an inorganic oxide by baking.
この乾燥及び焼成工程によつて安定な多孔質の無機酸化
物を得ることができる。安定な無機酸化物を得るには、
焼成はできるだけ高温で行うのがよいが、ヒドロゲルの
種類によつては焼成によりシンタリングや結晶形の変化
が予想されるので、適切な条件を選定する。一般的には
、焼成は、温度300〜1000℃、好ましくは400
〜800℃で行われる。また、この焼成の前にはヒドロ
ゲル成形品の乾燥が行われるが、この乾燥は、室温以上
で行われる。このヒドロゲル成形品の乾燥及び仮焼は実
際的には、ヒドロゲル成形品を熱風乾燥し、加熱炉に入
れて焼成するかあるいはヒドロゲル成形品を加熱炉に入
れて、温度100℃から所定の焼成温度に昇温すること
によつて行われ、その時間は、通常3扮〜1叫間である
。本発明による多孔質無機酸化物の工業的製造は前記し
た方法によつて有利に行われるものであり、特に本発明
方法に於いては前記した特別なヒドロゲル成長工程を採
用したことから、多孔質無機酸化物の組成及び細孔構造
を容易に制御できるという大きな利点が得られる。A stable porous inorganic oxide can be obtained through this drying and firing process. To obtain stable inorganic oxides,
It is best to carry out firing at as high a temperature as possible, but depending on the type of hydrogel, sintering or changes in crystal form may occur due to firing, so appropriate conditions should be selected. Generally, the firing is carried out at a temperature of 300 to 1000°C, preferably 400°C.
Performed at ~800°C. Furthermore, before this firing, the hydrogel molded product is dried, and this drying is performed at room temperature or above. In practice, drying and calcining of the hydrogel molded product are carried out by drying the hydrogel molded product with hot air and then putting it in a heating furnace and firing it, or by putting the hydrogel molded product in a heating furnace and adjusting the temperature from 100°C to a predetermined firing temperature. This is carried out by raising the temperature to a temperature of 3 to 10 minutes. The industrial production of porous inorganic oxides according to the present invention is advantageously carried out by the method described above, and in particular, since the method of the present invention employs the special hydrogel growth process described above, porous A major advantage is that the composition and pore structure of the inorganic oxide can be easily controlled.
本発明をさらに詳細に説明するために以下に具体例を挙
げて説明する。In order to explain the present invention in more detail, specific examples will be given below.
この具体例は本発明を具体的に説明するものであつて、
これら具体例によつて本発明が限定され。べきものでは
ない。なお、本明細書において、引用する0周期律表ョ
は′Webster7s7thNewCOllegia
teDictiOnary″G&CMerrjamCO
mpany,Sprin〆Ield,Massachu
setts,USA(1965)のP.628に記載さ
れている周期律である。また、多孔質無機酸化物の細孔
分布の測定は、マーキユリ●プレッシャー●ポロシメー
ターモデル70(イタリア国ミラノ市所在のカルロ・エ
ルベ社製)を用い、いわゆる水銀圧入法(詳しくは、E
.W.WASFIBURN,PrOc.Natl.Ac
ad.Sci.,l,p.ll5(1921),H,L
.RITTER,L.E.DRAKE,Ind.Eng
.Chem.Anal.,坊,P.782,7.787
(1945),L.C.DRAKE,Ind.Eng.
Chem.,■,P.78O(1949)、及びH.P
.GRACE,J.Anler.InSt3Chem.
Engr′.,ス,P.3O7(1956)などの文献
に記載されている)により求めた。水銀の表面張力は2
5゜Cで474dyne/Cmとし、使用接触角は14
00とし、絶対水銀圧力を1〜2000k9/dまて変
化させて測定した。比較例1
硝酸アルミニウム水溶液(A′203として8.0重量
%)1000gを水7000gに希釈し、20′のふた
付きホーロー容器に入れ攪拌しながら加温して95゜C
にした。This specific example specifically explains the present invention, and includes:
The present invention is limited by these specific examples. It's not something that should be done. In addition, in this specification, the 0 periodic system cited is 'Webster7s7thNewCOllegia'.
teDictiOnary″G&CMerrjamCO
mpany, Sprin〆Ield, Massachusetts
Setts, USA (1965), P. This is the periodic law described in 628. In addition, the pore distribution of porous inorganic oxides was measured using the so-called mercury intrusion method (for details, see E
.. W. WASFIBURN, PrOc. Natl. Ac
ad. Sci. ,l,p. ll5 (1921), H, L
.. RITTER, L. E. DRAKE, Ind. Eng
.. Chem. Anal. , Bo, P. 782, 7.787
(1945), L. C. DRAKE, Ind. Eng.
Chem. ,■,P. 78O (1949), and H. P
.. GRACE, J. Anler. InSt3Chem.
Engr'. , Su, P. 3O7 (1956), etc.). The surface tension of mercury is 2
The contact angle used was 474 dyne/Cm at 5°C and 14
00, and the absolute mercury pressure was varied from 1 to 2000 k9/d. Comparative Example 1 1000g of aluminum nitrate aqueous solution (8.0% by weight as A'203) was diluted with 7000g of water, placed in a 20' enamel container with a lid, heated with stirring, and heated to 95°C.
I made it.
この溶液に、水酸化ナトリウム320gを水に溶解し1
000ccの溶液としたものを加え、PHを11とした
後、攪拌しながら6紛間熟成し、種子アルミナヒドロゲ
ルスラリーを生成した。次に、このスラリーに硝酸アル
ミニウム水溶液を20.2cc/Minl水酸化ナトリ
ウム290g/′水溶液26.2cc/Minの速度で
それぞれ連続的に定量ポンプで注入した。この操作を9
吟続けた。途中3紛及び6紛の時点において少量のスラ
リーを抜き取つた。これらのスラリーを口過し、水で良
く洗浄してNaを除去したあと圧さく口過し、対応する
口過ケーキを得た。各ケーキを1.0Tm1nφ孔のダ
イスを有する押出し成形機を用いて成形し、80℃の気
流中で乾燥したのち500℃で3時間焼成した。得られ
た酸化物についてその細孔分布を第1図に破線で示す。
曲線1″は3紛、曲線2″は6扮及び曲線3″は9紛後
のスラリーから形成された酸化物についての結果を示す
。実施例1
硝酸アルミニウム水溶液(Ae2O3として8.0重量
%)1000gを水7000gに希釈し、20eのふた
付きホーロー容器に入れ、攪拌しながら加温して95℃
にした。Dissolve 320g of sodium hydroxide in water and add 1
000 cc of solution was added to adjust the pH to 11, and the mixture was aged with stirring to produce a seed alumina hydrogel slurry. Next, an aluminum nitrate aqueous solution was continuously injected into the slurry at a rate of 20.2 cc/min and a sodium hydroxide 290 g/min aqueous solution at a rate of 26.2 cc/min, respectively, using a metering pump. This operation
I continued to listen. On the way, a small amount of slurry was extracted at the 3rd and 6th stages. These slurries were passed through the mouth, thoroughly washed with water to remove Na, and then passed through the mouth under pressure to obtain a corresponding passed-through cake. Each cake was molded using an extrusion molding machine having a die with 1.0 Tm1nφ holes, dried in an air stream at 80°C, and then baked at 500°C for 3 hours. The pore distribution of the obtained oxide is shown in FIG. 1 by the broken line.
Curve 1″ shows the results for the oxide formed from the slurry after 3 times, curve 2″ after 6 times, and curve 3″ after 9 times. Example 1 Aluminum nitrate aqueous solution (8.0% by weight as Ae2O3) Dilute 1000g with 7000g of water, put it in a 20e enamel container with a lid, and heat it to 95℃ while stirring.
I made it.
この溶液に、水酸化ナトリウム320gを水に溶解し1
000ccの溶液としたものを加え、PHを11とした
後、攪拌しながら60分間熟成して種子アルミナヒドロ
ゲルスラリーを生成した。次に、このスラリーに、95
℃にその温度を保ちながら、硝酸アルミニウム水溶液(
Al2O3として8.0重量%)400gを加えてPH
4.5として5分間保持した後、水酸化ナトリウム29
0g/f水溶液を393cc加えてPHllとし、1扮
間保持した。同様のPH変動操作を6回繰返し行うと共
にそれぞれ2回及び4回繰返し操作後のスラリーを抜出
した。この場合、2回、4回及び6回繰返し操作後のス
ラリーは、アルミニウム添加量及びスラリー保持時間に
おいて、比較例における3CyF1−、6紛及び9紛操
作夕後のスラリーに対応するものである。これらのスラ
リーを、比較例と同様にして、口過、圧さく、成形、乾
燥、焼成し、得られた酸化物についてその細孔分布を測
定した。その結果第1図に実線で示す。この第1図にお
いて、曲線1は2回、曲線92は4回及び曲線3は6回
の繰返し操作後のスラリーからそれぞれ形成された酸化
物についての結果を示す。比較例の連続添加法は種子ヒ
ドロゲル粒子の成長に必要な原料を供給していくという
点では本発明方法と似ているが、ヒドロゲル粒子が溶解
雰囲気にさらされないという点では本発明とは異つてい
る。Dissolve 320g of sodium hydroxide in water and add 1
000 cc of solution was added to adjust the pH to 11, and the mixture was aged for 60 minutes with stirring to produce a seed alumina hydrogel slurry. Next, add 95% to this slurry.
Aluminum nitrate aqueous solution (while keeping its temperature at °C)
Add 400g of 8.0% by weight as Al2O3 and adjust the pH.
After holding for 5 minutes at 4.5, sodium hydroxide 29
393 cc of 0 g/f aqueous solution was added to make PHll, and the mixture was maintained for one hour. The same pH varying operation was repeated 6 times, and the slurries after the repeated operation 2 and 4 times were extracted. In this case, the slurry after the 2nd, 4th, and 6th operations corresponds to the slurry after the 3CyF1-, 6-powder, and 9-powder operations in the comparative example in terms of aluminum addition amount and slurry retention time. These slurries were filtered, pressed, molded, dried, and fired in the same manner as in the comparative example, and the pore distribution of the obtained oxides was measured. The results are shown in solid lines in FIG. In this FIG. 1, curve 1 shows the results for oxides formed from slurries after two, curve 92 and four, and six, respectively, repeats. The continuous addition method of the comparative example is similar to the method of the present invention in that it supplies the raw materials necessary for the growth of seed hydrogel particles, but differs from the method of the present invention in that the hydrogel particles are not exposed to a dissolution atmosphere. There is.
第1図に示した水銀圧入法て測定した細孔分布の結果か
ら、実施例1においては、細孔容積が、原料添加時間及
び原料添加回数の増加に伴つて増加し、ヒドロゲル粒子
が成長していること、さらに、細孔分布がシャープで均
一な大きさの細孔から構成されていることが明らかであ
る。一方、比較例の連続添加法では細孔の分布がプロー
ドで不均一な大きさかな細孔が構造されていることがわ
かる。即ち、これらの結果から、ヒドロゲル溶解領域及
び沈澱領域にスラリーのPHを変化させることによつて
、微細なヒドロゲル粒子を溶解領域で溶解してヒドロゲ
ル粒子の大きさを均一に揃わせてヒドロゲルを成長せし
めることができるという本発明の特徴を充分理解するこ
とができる。以下の実施例2〜7においては、アルミナ
以外の代表的な多孔質無機酸化物の例として、チタニア
、シリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、ア
ルミナーチタニア、アルミナ−マグネシアの製造例を示
し、得られた酸化物の細孔分布を示した。From the results of pore distribution measured by mercury porosimetry shown in Figure 1, in Example 1, the pore volume increases as the raw material addition time and the number of raw material additions increase, and the hydrogel particles grow. Furthermore, it is clear that the pore distribution is sharp and consists of pores of uniform size. On the other hand, it can be seen that in the continuous addition method of the comparative example, the pore distribution is broad and the pores are structured with non-uniform sizes. That is, from these results, by changing the pH of the slurry in the hydrogel dissolution region and precipitation region, it is possible to dissolve fine hydrogel particles in the dissolution region and uniformize the size of the hydrogel particles to grow the hydrogel. It is possible to fully understand the feature of the present invention that it is possible to In Examples 2 to 7 below, production examples of titania, silica, silica-alumina, silica-magnesia, alumina-titania, and alumina-magnesia are shown as typical examples of porous inorganic oxides other than alumina, The pore distribution of the obtained oxide is shown.
これらの結果によつても、調節された細孔構造を有する
各種の多孔質無機酸化物が製造できることが明らかであ
る。比較例2
四塩化チタンを脱イオン水に冷却しながら徐々に溶解し
、Tlce4として500g/l濃度の水溶液を調製し
た。It is clear from these results that various porous inorganic oxides with controlled pore structures can be produced. Comparative Example 2 Titanium tetrachloride was gradually dissolved in deionized water while cooling to prepare an aqueous solution having a concentration of 500 g/l as Tlce4.
次に、ホーロー容器に脱イオン水10′をとり沸騰させ
、上記四塩化チタン水溶液1.5,′を加えた。更に、
液温が95゜Cであることを確認後、14重量%のアン
モニア水2eを加え種子チタニアヒドロゲルスラリーを
得た。次に沸騰状態にあるこのスラリーに上記四塩化チ
タン水溶液を150cc/Min、アンモニア水を約2
00cc/Minの速!度で、PHを7に保持しながら
、60分間連続的に加えた。途中、3紛目において少量
のスラリーを抜き取つた。これらのスラリーを夫々沸騰
状態で1時間熟成し、その後、これらのスラリーを真空
口過器によつて口過し、更に脱イオン水によつて4洗浄
し、塩素イオンが硝酸銀水溶液で検出されなくなるまで
十分に洗浄し、口過ケーキを得た。それぞれのケーキを
1.2TrrIrLφのダイス孔を有する押出成形機で
円柱形に成形し、120℃にて3時間乾燥後、450℃
にて1時間焼成した。このものの細孔分布を第2図に破
線で示した。曲線1″及び曲線2″はそれぞ゛れ3紛目
及び6紛目のスラリーから形成された酸化物についての
結果を示す。実施例2四塩化チタンを脱イオン水に冷却
しながら徐々に溶解し、Tlce4として500g/e
濃度の水溶液を調製した。Next, 10' of deionized water was placed in an enamel container, brought to a boil, and 1.5,' of the titanium tetrachloride aqueous solution was added thereto. Furthermore,
After confirming that the liquid temperature was 95°C, 14% by weight ammonia water 2e was added to obtain a seed titania hydrogel slurry. Next, add 150 cc/min of the above titanium tetrachloride aqueous solution to this slurry in a boiling state, and add about 2 ml of ammonia water.
00cc/Min speed! was added continuously for 60 minutes while maintaining the pH at 7. On the way, a small amount of slurry was extracted from the third mill. Each of these slurries was aged at boiling for 1 hour, and then these slurries were passed through a vacuum sieve and washed 4 times with deionized water until chloride ions were no longer detected in the silver nitrate aqueous solution. After thorough washing, a mouth cake was obtained. Each cake was molded into a cylindrical shape using an extruder with a die hole of 1.2 TrrIrLφ, dried at 120°C for 3 hours, and then heated at 450°C.
It was baked for 1 hour. The pore distribution of this material is shown by the broken line in FIG. Curves 1'' and 2'' show the results for oxides formed from slurries of 3rd and 6th particles, respectively. Example 2 Titanium tetrachloride was gradually dissolved in deionized water while cooling to give 500 g/e as Tlce4.
An aqueous solution of the concentration was prepared.
次に、ホーロー容器に脱イオン水10eをとり沸騰させ
、上記四塩化チタン水溶液1.5)eを加えた。更に液
温を95℃に保持し、14重量%のアンモニア水2eを
加え種子チタニアヒドロゲルスラリーを得た。次に、沸
騰状態で四塩化チタン水溶液を1.5′を加えPHlと
して5分間保持し、更にアンモニア水を加えPH7とし
て5分間保・持した。この操作を繰返し、3回及び6回
繰返し後のスラリーを得た。これらの繰返し操作終了後
のスラリーを沸騰させながら1時間熟成してチタニアヒ
ドロゲルスラリーを得た。このスラリーを真空口過器に
よつて口過し、更に脱イオン水によつて洗浄し、塩素イ
オンが硝酸銀水溶液で検出されなくなるまで十分に洗浄
し口過ケーキを得た。それぞれのケーキを1.2TIU
rLφのダイス孔を有する押出成形機て円柱形に成形し
、120℃にて3時間乾燥後450゜Cにて1時間焼成
した。このものの細孔分布を第2図に実線で示す。曲線
1及び曲線2はそれぞれ3回及び6回の繰返し後のスラ
リーから形成された酸化物についての結果を示す。実施
例320eのホーロー容器にケイ酸ソーダ(JIS3号
)100g/′溶液5′を加え、攪拌しながら50℃に
加温した後、2鍾量%の硫酸溶液を添加してPH4とし
、5分間保持して種子シリカヒドロゾルスラリーを生成
した。Next, deionized water 10e was placed in an enamel container, brought to a boil, and the above titanium tetrachloride aqueous solution 1.5)e was added. Further, the liquid temperature was maintained at 95° C., and 14% by weight ammonia water 2e was added to obtain a seed titania hydrogel slurry. Next, 1.5' of titanium tetrachloride aqueous solution was added in a boiling state to make PHL and held for 5 minutes, and aqueous ammonia was further added to make pH 7 and held for 5 minutes. This operation was repeated to obtain slurries after repeating it 3 times and 6 times. After completing these repeated operations, the slurry was aged for 1 hour while being boiled to obtain a titania hydrogel slurry. This slurry was passed through a vacuum filter, and further washed with deionized water until chlorine ions were no longer detected with an aqueous silver nitrate solution to obtain a filter cake. 1.2 TIU each cake
It was molded into a cylindrical shape using an extruder having a die hole of rLφ, dried at 120°C for 3 hours, and then fired at 450°C for 1 hour. The pore distribution of this material is shown by the solid line in FIG. Curve 1 and Curve 2 show the results for the oxide formed from the slurry after three and six repetitions, respectively. Example 3 Sodium silicate (JIS No. 3) 100g/'solution 5' was added to the enamel container of 20e, heated to 50°C with stirring, and then a 2% sulfuric acid solution was added to adjust the pH to 4, and the mixture was heated for 5 minutes. The seeds were retained to produce a silica hydrosol slurry.
次に、このスラリーに、ケイ酸ソーダ250g/′溶液
400ccを加えてPHllとして10分間保持し、更
に20重量%硫酸溶液を添加してPH4として1紛間保
持したこの操作繰返し、夫々5回、7回、9回繰返した
スラリーについて、比較例と同様な方法で口過、洗浄、
圧さく、成形、乾燥、焼成し、得られた酸化物の細孔分
布を測定した。その結果を第3図に示す。第3図におい
て、曲線1は5回、曲線2は7回及ひ曲線3は9回繰返
し後のスラリーから形成された酸化物についての結果を
示す。実施例4
SiO2として8.呼量%含有するコロイダルシリカ(
日産化学工業(株)製スノーテツクス0を水で希釈して
調整)水溶液2000gと硫酸アルミニウム(Ae2O
3として8重量%)水溶液2000gを良く混合し、均
一の懸濁液とした。Next, 250 g/400 cc of sodium silicate solution was added to this slurry and held as PHll for 10 minutes, and a 20% by weight sulfuric acid solution was added and held as 1 powder as PH4. This operation was repeated 5 times each. The slurry that was repeated 7 and 9 times was filtered, washed, and washed in the same manner as in the comparative example.
The oxide was pressed, molded, dried, and fired, and the pore distribution of the obtained oxide was measured. The results are shown in FIG. In FIG. 3, curve 1 shows the results for the oxide formed from the slurry after 5 repetitions, curve 2 after 7 repetitions, and curve 3 after 9 repetitions. Example 4 As SiO2 8. Colloidal silica containing % of nominal amount (
Prepared by diluting Snowtex 0 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) with water) and 2000 g of an aqueous solution of aluminum sulfate (Ae2O).
2000 g of the aqueous solution (8% by weight as 3) was mixed well to form a uniform suspension.
別に10eのプタ付ホーロー容器に水3000gと上記
懸濁液1000gとをとり、攪拌しながら95゜Cに加
温した。この懸濁液に、14重量%のアンモニア水30
0ccを加えPH8とした後、1紛間保持して種子シリ
カ・アルミナヒドロゲルスラリーを得た。次に、このス
ラリーに上記懸濁液200gを加えPH4とした後1紛
間保持し、更にアンモニア水65ccを加えてPH8と
した。Separately, 3000 g of water and 1000 g of the above suspension were placed in a 10e enamel container with a lid, and heated to 95° C. while stirring. To this suspension, add 30% of 14% by weight ammonia water.
After adding 0 cc to adjust the pH to 8, one powder was maintained to obtain a seed silica/alumina hydrogel slurry. Next, 200 g of the above suspension was added to this slurry to adjust the pH to 4, and the slurry was maintained at 1 ml, and 65 cc of ammonia water was further added to adjust the pH to 8.
この操作を繰返し、夫々9回、11回、13回、15回
繰返したスラリーを、比較例と同様な方法で口過、洗浄
、圧さく、成形、乾燥、焼成し、得られた酸化物の細孔
分布を測定した。その結果を第4図に示す。第4図にお
いて、曲線1は9回、曲線2は11回、曲線3は13回
及び曲線4は15回繰返し後のスラリーから形成された
酸化物についての結果を示す。実施例5
塩化マグネシウム(MgC′2 ・61(20)を脱イ
オン水に溶解して350g/eの水溶液を調製し、また
、ケイ酸ソータJIS3号330gと水酸化ナトリウム
100gを1e中に含む混合水溶液を調製した。This operation was repeated 9 times, 11 times, 13 times, and 15 times, respectively, and the slurry was filtered, washed, pressed, molded, dried, and fired in the same manner as in the comparative example, and the obtained oxide was Pore distribution was measured. The results are shown in FIG. In FIG. 4, curve 1 shows the results for the oxide formed from the slurry after 9 repetitions, curve 2 after 11 repetitions, curve 3 after 13 repetitions, and curve 4 after 15 repetitions. Example 5 A 350 g/e aqueous solution was prepared by dissolving magnesium chloride (MgC'2 61 (20)) in deionized water, and a mixture containing 330 g of silicate sorter JIS No. 3 and 100 g of sodium hydroxide in 1e. An aqueous solution was prepared.
次に、加熱、攪拌可能なホーロー容器に上記塩化マグネ
シウム水溶液2′を加え、更に上記混合水溶液2fを加
えて種子シリカ・マグネシアヒドロゲルスラリーを得た
。更に、上記混合水溶液2fを加えPHl2として2紛
経過後、塩化マグネシウム水溶液2eを加えPH7とし
た。この繰返し操作を2紛毎に行い、2回及び5回繰返
し後のスラリーを、室温で攪拌しながら5時間熟成し、
その後、洗浄口過し成形用のケーキを得た。夫々のケー
キを1.2T0nφ孔のダイス孔を有する押出成形機で
円柱形に成形し、室温て3時間風乾後、120℃にて3
時間乾燥し、更に500′Cにて3時間焼成した。得ら
れた酸化物の細孔分布を第5図に示した。第5図におい
て、曲線1は2回及び曲線2は5回繰返し後のスラリー
から形成された酸化物についての結果を示す。実施例6
硫酸チタン水溶液(TiO2として25重量%含有)4
00gと硫酸アルミニウム水溶液(Ae2O3として8
重量%)5000gとを良く混合した混合水溶液を調製
した。Next, the above magnesium chloride aqueous solution 2' was added to a heated and stirrable enamel container, and the above mixed aqueous solution 2f was further added to obtain a seed silica/magnesia hydrogel slurry. Furthermore, the above mixed aqueous solution 2f was added to make PHL2, and after 2 powders were added, magnesium chloride aqueous solution 2e was added to make pH7. This operation was repeated every 2 times, and the slurry after repeating 2 times and 5 times was aged for 5 hours while stirring at room temperature.
Thereafter, a cake for molding was obtained through washing. Each cake was molded into a cylindrical shape using an extruder having a die hole of 1.2T0nφ holes, air-dried at room temperature for 3 hours, and then heated at 120°C for 3 hours.
It was dried for an hour and then fired at 500'C for 3 hours. The pore distribution of the obtained oxide is shown in FIG. In FIG. 5, curve 1 shows the results for the oxide formed from the slurry after two repetitions and curve 2 after five repetitions. Example 6 Titanium sulfate aqueous solution (containing 25% by weight as TiO2) 4
00g and aluminum sulfate aqueous solution (8 as Ae2O3)
A mixed aqueous solution was prepared by thoroughly mixing 5000 g of (% by weight).
この混合液675gを水1800gに希釈し、20eの
プタ付ホーロー容器に入れ攪拌しながら85℃に昇温し
た。次いで14重量%のアンモニア水950ccを加え
PH9とし、30分間保持して種子アルミナ●チタニア
ヒドロゲルスラリーを得た。次いで、これに、混合液に
濃硫酸700gを加えた溶液388gを加えPHlにし
、l紛間保持した。これにアンモニア水605ccを加
えPH9とし、30分間保持した。この操作を繰返し行
い、3,6,9,12回繰返し後のスラリーを得、以後
比較例と同様な方法で処理し、500℃で3時間焼成し
た。得られた酸化物の細孔分布を第6図に示す。第6図
において、曲線1は3回、曲線2は6回、曲線3は9回
及び曲線4は12回繰返し後のスラリーから形成された
酸化物についての結果を示す。実施例7
Mg0換算で5重量%含有する硫酸マグネシウムイオン
水溶液1000g(5Ae203換算て8重量%含有す
る硫酸アルミニウム水溶液5625gの混合溶液を調製
した。675 g of this mixed solution was diluted with 1800 g of water, placed in a 20e enamel container with a lid, and heated to 85° C. with stirring. Next, 950 cc of 14% by weight ammonia water was added to adjust the pH to 9, and the mixture was maintained for 30 minutes to obtain a seed alumina/titania hydrogel slurry. Next, 388 g of a solution obtained by adding 700 g of concentrated sulfuric acid to the mixed solution was added to make PHL, and the mixture was kept as a powder. 605 cc of ammonia water was added to this to adjust the pH to 9, and this was maintained for 30 minutes. This operation was repeated 3, 6, 9, and 12 times to obtain slurries, which were then treated in the same manner as in the comparative example and fired at 500° C. for 3 hours. The pore distribution of the obtained oxide is shown in FIG. In FIG. 6, curve 1 shows the results for the oxide formed from the slurry after 3 repetitions, curve 2 after 6 repetitions, curve 3 after 9 repetitions, and curve 4 after 12 repetitions. Example 7 A mixed solution of 1000 g of a magnesium sulfate ion aqueous solution containing 5% by weight in terms of Mg0 (5625 g of an aluminum sulfate aqueous solution containing 8% by weight in terms of 5Ae203) was prepared.
200eのホーロー容器に脱イオン水7000gをとり
、上記混合溶液3313gを加え攪拌しながら95℃に
加温した。7000 g of deionized water was placed in a 200e enamel container, 3313 g of the above mixed solution was added, and the mixture was heated to 95° C. with stirring.
次に水酸化ナトリウム540g/′の水溶液1eを加え
PHlO.5として、60分間保持して種子となるアル
ミナ・マグネシアヒドロゲルスラリーを生成した。更に
、このスラリーに上記混合溶液を662gを加えPH4
.5とし、10分ノ間保持し、これに水酸化ナトリウム
490g/′溶液200ccを加えPHlO.5として
、1紛間保持した。この操作を繰返し、2回、4回、6
回繰返し後のスラリーを得、以後比較例と同様な方法で
口過、洗浄、圧さく、成形、乾燥、焼成し、得られた酸
7化物の細孔分布を測定した。その結果を第7図に示す
。第7図において、曲線1は2回、曲線2は4回及ひ曲
線3は6回の繰返し後のスラリーから形成された酸化物
についての結果を示す。Next, an aqueous solution 1e of 540 g/' of sodium hydroxide was added and PHLO. As No. 5, an alumina-magnesia hydrogel slurry was produced as seeds by holding for 60 minutes. Furthermore, 662g of the above mixed solution was added to this slurry and the pH was adjusted to 4.
.. 5 and held for 10 minutes, and 200 cc of 490 g/' solution of sodium hydroxide was added thereto to make PHLO. 5, and 1 conflict was retained. Repeat this operation 2 times, 4 times, 6 times.
A slurry was obtained after repeating the slurry several times, and thereafter filtered, washed, pressed, molded, dried, and fired in the same manner as in the comparative example, and the pore distribution of the obtained acid heptaide was measured. The results are shown in FIG. In FIG. 7, curve 1 shows the results for the oxide formed from the slurry after 2 repetitions, curve 2 after 4 repetitions, and curve 3 after 6 repetitions.
9 第1〜7図は、本発明により得られた酸化物につい
ての細孔分布を示すグラフである。9 Figures 1 to 7 are graphs showing pore distribution for oxides obtained according to the present invention.
Claims (1)
機酸化物を製造する方法において、(a)ヒドロゲル形
成物質からそのヒドロゲルを得る工程、(b)該ヒドロ
ゲルのpHを、ヒドロゲル溶解領域とヒドロゲル沈澱領
域との間を交互に変動させると共に、ヒドロゲル溶解領
域及びヒドロゲル沈澱領域の少なくとも一方の領域への
pH変動に際して、ヒドロゲル形成物質を添加し、最終
的に結晶成長し、疎凝集体を形成したヒドロゲルを得る
工程、(c)ヒドロゲルを乾燥してキセロゲルにした後
、焼成して無機酸化物に変換する工程、を含むことを特
徴とする多孔質無機酸化物の製造方法。 2 工程(a)及び/又は工程(b)におけるヒドロゲ
ル形成物質が、周期律表第II,III及びIV族の中から選
ばれる少なくとも1種の元素又はその化合物である特許
請求の範囲第1項の方法。3 ヒドロゲル形成物質が、
マグネシウム化合物、ホウ素化合物、アルミニウム化合
物、ケイ素化合物、チタン化合物及びジルコニウム化合
物の中から選ばれる少なくとも1種の化合物である特許
請求の範囲第2項の方法。 4 工程(b)において、pH変動に際して添加するヒ
ドロゲル形成物質量は、1回の添加当り、酸化物として
計算して、ヒドロゲル中に含まれる全ヒドロゲル形成物
質の酸化物換算量に対し、2〜200モル%である特許
請求の範囲第1項〜第3項のいずれかの方法。5 ヒド
ロゲルのpHをヒドロゲル沈澱領域からヒドロゲル溶解
領域へ変動させた後、再びヒドロゲル沈澱領域へ変動さ
せる周期的なヒドロゲルpHの変動を、1回以上、好ま
しくは2〜50回行う特許請求の範囲第1項〜第4項の
いずれかの方法。[Scope of Claims] 1. A method for producing a porous inorganic oxide using a hydrogel-forming substance as a raw material, comprising: (a) obtaining the hydrogel from the hydrogel-forming substance; (b) adjusting the pH of the hydrogel to dissolve the hydrogel; While alternating between the hydrogel precipitation region and the hydrogel precipitation region, a hydrogel-forming substance is added during the pH variation to at least one of the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region, and finally crystal growth occurs to form loose aggregates. (c) drying the hydrogel to form a xerogel, and then firing the hydrogel to convert it into an inorganic oxide. 2. Claim 1, wherein the hydrogel-forming substance in step (a) and/or step (b) is at least one element selected from Groups II, III, and IV of the Periodic Table or a compound thereof. the method of. 3 The hydrogel-forming substance is
3. The method according to claim 2, wherein the compound is at least one compound selected from magnesium compounds, boron compounds, aluminum compounds, silicon compounds, titanium compounds, and zirconium compounds. 4. In step (b), the amount of the hydrogel-forming substance added when changing the pH is calculated as oxide per addition, and is 2 to 2 to The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount is 200 mol%. 5. Periodic hydrogel pH fluctuations in which the pH of the hydrogel is varied from the hydrogel precipitation region to the hydrogel dissolution region and then back to the hydrogel precipitation region is performed one or more times, preferably 2 to 50 times. Any method of Items 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55019597A JPS6050721B2 (en) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | Method for producing porous inorganic oxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55019597A JPS6050721B2 (en) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | Method for producing porous inorganic oxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56120508A JPS56120508A (en) | 1981-09-21 |
JPS6050721B2 true JPS6050721B2 (en) | 1985-11-09 |
Family
ID=12003634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55019597A Expired JPS6050721B2 (en) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | Method for producing porous inorganic oxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6050721B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995015920A1 (en) * | 1993-12-09 | 1995-06-15 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. | Process and equipment for producing alumina |
WO2003011762A1 (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Chiyoda Corporation | Porous 4 group metal oxide and method for preparation thereof |
JP2005324195A (en) * | 2005-06-17 | 2005-11-24 | Chiyoda Corp | Porous group 4 metal oxide for hydrotreating and hydrotreating method |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58110287A (en) * | 1981-12-24 | 1983-06-30 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Recording sheet |
JPS6021802A (en) * | 1983-07-15 | 1985-02-04 | Daido Sanso Kk | Metallic oxide having uniform pore, its manufacture, and carrier for catalyst consisting of its metallic oxide |
JPH0672005B2 (en) * | 1985-11-08 | 1994-09-14 | 千代田化工建設株式会社 | Method for adsorption and separation of carbon monoxide |
JPH072430B2 (en) * | 1988-12-16 | 1995-01-18 | 旭硝子株式会社 | Recording sheet |
GB9018034D0 (en) * | 1990-08-16 | 1990-10-03 | Tioxide Group Services Ltd | Production process |
JP2887098B2 (en) * | 1994-10-26 | 1999-04-26 | キヤノン株式会社 | Recording medium, manufacturing method thereof, and image forming method |
JP2921787B2 (en) * | 1995-06-23 | 1999-07-19 | キヤノン株式会社 | Recording medium and image forming method using the same |
JP4014909B2 (en) * | 1997-05-08 | 2007-11-28 | 高砂熱学工業株式会社 | filter |
US6720041B2 (en) | 1998-11-20 | 2004-04-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording medium, and method for producing image using the same |
US6716495B1 (en) | 2000-11-17 | 2004-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink-jet recording apparatus and recording medium |
US6582047B2 (en) | 2000-11-17 | 2003-06-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet printing apparatus and ink jet printing method |
US6706340B2 (en) | 2000-11-17 | 2004-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording medium, process for production thereof, and image-forming method employing the recording medium |
JP3927851B2 (en) | 2001-05-09 | 2007-06-13 | キヤノン株式会社 | INKJET RECORDING METHOD, INKJET RECORDING DEVICE, RECORDED PRODUCT MANUFACTURING METHOD |
JP3927850B2 (en) | 2001-05-09 | 2007-06-13 | キヤノン株式会社 | RECORDING METHOD, RECORDING DEVICE, RECORDED PRODUCT, RECORDED PRODUCT MANUFACTURING METHOD |
US6863391B2 (en) | 2001-05-10 | 2005-03-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid composition, ink set, method of forming a colored section on recording medium and ink-jet recording apparatus |
US6719420B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-04-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid composition, ink set, method for forming colored portion on recording medium, and ink-jet recording apparatus |
US6746114B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink set, process for forming colored portion and ink-jet recording apparatus |
JP4014406B2 (en) * | 2001-12-28 | 2007-11-28 | 千代田化工建設株式会社 | Porous titanium oxide and method for producing the same |
JP4218364B2 (en) * | 2002-03-29 | 2009-02-04 | 株式会社豊田中央研究所 | Method for producing metal oxide |
JP4088470B2 (en) * | 2002-03-29 | 2008-05-21 | 千代田化工建設株式会社 | Method for producing porous alumina hydrate pigment from aluminum-containing waste liquid |
JP3781417B2 (en) * | 2002-06-28 | 2006-05-31 | 千代田化工建設株式会社 | Porous titanium oxide carrier, catalyst using the same, and method for producing porous titanium oxide carrier |
JP2004050091A (en) * | 2002-07-22 | 2004-02-19 | Chiyoda Corp | Porous titanium oxide for photocatalyst, method for producing the same, and shaped photocatalyst |
US7691781B2 (en) | 2003-12-25 | 2010-04-06 | Chiyoda Corporation | Layered porous titanium oxide, process for producing the same, and catalyst comprising the same |
BRPI0815737B1 (en) * | 2007-08-27 | 2018-02-06 | Shell Internationale Research Maaschappij B.V | "METHODS FOR THE PRODUCTION OF AN AMORPHAL COMPOSITION OF SILICA-ALUMINA" |
JP2009196326A (en) | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Fujifilm Corp | Inkjet recording medium and method for manufacturing the same |
JP2011083701A (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Hydrogenation catalyst exhibiting excellent anti-poison property to impurity in hydrogen source and method for producing the catalyst |
JP5599212B2 (en) | 2010-03-30 | 2014-10-01 | 千代田化工建設株式会社 | Hydrocarbon oil hydrotreating catalyst, method for producing the same, and hydrotreating method for hydrocarbon oil using the same |
TWI579043B (en) | 2012-02-17 | 2017-04-21 | 先進精鍊科技有限公司 | Spheroidal catalyst support and preparation method thereof |
JP5944947B2 (en) | 2013-08-09 | 2016-07-05 | キヤノンファインテック株式会社 | Method for producing transfer body and recorded matter |
US10252557B2 (en) | 2014-10-24 | 2019-04-09 | Canon Finetech Nisca Inc. | Transfer material, image support with coloring material-receiving layer and recorded matter, and manufacturing methods and manufacturing apparatus for the same |
US20160121313A1 (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-05 | Chevron U.S.A. Inc. | Middle distillate hydrocracking catalyst containing highly a stabilized y zeolite with enhanced acid site distribution |
US20160121312A1 (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-05 | Chevron U.S.A. Inc. | Middle distillate hydrocracking catalyst containing highly nanoporous stabilized y zeolite |
US9902139B2 (en) | 2015-03-30 | 2018-02-27 | Canon Finetech Nisca, Inc. | Heat sealable printing sheet |
US10071566B2 (en) | 2015-04-03 | 2018-09-11 | Canon Finetech Nisca Inc. | Transfer material, recorded matter, method of manufacturing recorded matter, image-recording apparatus, and apparatus for manufacturing recorded matter |
US10308057B2 (en) | 2016-12-02 | 2019-06-04 | Canon Finetech Nisca Inc. | Transfer material, printed material, and manufacturing method for printed material |
EP3575266B1 (en) * | 2017-09-08 | 2022-08-03 | LG Chem, Ltd. | Method for producing metal oxide-silica composite aerogel, and metal oxide-silica composite aerogel produced thereby |
KR102192354B1 (en) * | 2017-09-08 | 2020-12-17 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of metal oxide-silica complex aerogel and metal oxide-silica complex aerogel produced by the same |
CN111094218A (en) | 2017-09-12 | 2020-05-01 | 花王株式会社 | Production method of olefin |
JP7426852B2 (en) * | 2020-02-26 | 2024-02-02 | Agc株式会社 | Manufacturing method of porous body |
WO2023042898A1 (en) | 2021-09-17 | 2023-03-23 | 花王株式会社 | Internal olefin production method |
-
1980
- 1980-02-19 JP JP55019597A patent/JPS6050721B2/en not_active Expired
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995015920A1 (en) * | 1993-12-09 | 1995-06-15 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. | Process and equipment for producing alumina |
WO2003011762A1 (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Chiyoda Corporation | Porous 4 group metal oxide and method for preparation thereof |
US7943115B2 (en) | 2001-07-27 | 2011-05-17 | Chiyoda Corporation | Porous 4 group metal oxide and method for preparation thereof |
JP2005324195A (en) * | 2005-06-17 | 2005-11-24 | Chiyoda Corp | Porous group 4 metal oxide for hydrotreating and hydrotreating method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56120508A (en) | 1981-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6050721B2 (en) | Method for producing porous inorganic oxide | |
CN1913961B (en) | Nanostructured particles with high thermal stability | |
Zhou et al. | Sepiolite-TiO2 nanocomposites for photocatalysis: Synthesis by microwave hydrothermal treatment versus calcination | |
JP5564109B2 (en) | Composition comprising cerium oxide and zirconium oxide with specific porosity, its preparation method and its use in catalysis | |
US4117105A (en) | Process for preparing dispersible boehmite alumina | |
US20030044348A1 (en) | Alumina composition, method for preparation thereof and use thereof | |
EA016985B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING NANOCRYSTALLINE PARTICLES OF METAL OXIDES | |
JPH06316416A (en) | Process for the production of compositions based on mixed oxides of zirconium and cerium | |
JPS62275022A (en) | Ceric oxide with novel morphologic characteristics and manufacture | |
CA3025088A1 (en) | Titanium dioxide sol, method for preparation thereof and products obtained therefrom | |
CN106276992B (en) | A kind of preparation method of foliaceous nanometer gama-alumina | |
JP2958123B2 (en) | Method for producing alumina carrier | |
US3086845A (en) | Alumina of controlled density | |
JP3755732B2 (en) | Method for producing porous group 4 metal oxide | |
CN105583006B (en) | A kind of safe low energy consumption forming method of HTS spraying | |
JP4119144B2 (en) | Method for producing porous inorganic oxide | |
JPH0116772B2 (en) | ||
JPH0256283B2 (en) | ||
JP2004344863A (en) | Photocatalyst support porous gel and manufacturing method therefor | |
JPH0114809B2 (en) | ||
JPH021767B2 (en) | ||
WO2007135977A1 (en) | Particulate alumina composition and process for production thereof | |
CN109569557B (en) | Titanium oxide material with ordered hole structure and preparation method and application thereof | |
JPH0114807B2 (en) | ||
JPS5969424A (en) | Manufacture of alumina having low bulk density |