ゼオライトの機能と応用

ゼオライトは、原発事故後の放射性物質固定化、環境負荷のない水軟化剤、土壌や水の浄化、二重窓の防曇、脱水、酸素の製造、省エネルギー型調湿冷房、石油製品の大部分の製造のための触媒などとして多くのエネルギー・環境関連分野で利用されており、近未来には持続的資源から触媒として多彩な化成品製造を担う役割を果たすと予想されている。その機能はミクロ細孔とイオン交換サイトに由来する。世界で最も小さい穴にあたるミクロ細孔を活かし、さらにその入口径を微細制御し、需要の大きな分子だけを選択的に製造することも行われている。PETの中間原料であるパラキシレンなどもこの方法で作られている。 　本セミナーではゼオライトのミクロ細孔とイオン交換サイトの機能、その測定や解析の方法、応用例を紹介し、これらを貫くいくつかの原理を説明する。

1. ゼオライトの2つの特徴
   1. 骨格構造に由来するミクロ細孔性
      1. ミクロ細孔
      2. ミクロ細孔の入口径をさらに調整して行うパラキシレンの製造
   2. Alに由来するイオン交換機能とBrønsted酸性
      1. イオン交換能とBrønsted酸性の発現
      2. 石油文明を支える重油留分の分解反応 (FCC)
2. ゼオライトの機能
   1. イオン交換
      1. 放射性廃棄物処理
      2. 水軟化
      3. 土壌や水の浄化
      4. 触媒・触媒担体
   2. 吸着
      1. 二重窓の防曇
      2. 気体の分離
      3. 脱水、調湿
   3. 形状選択性
      1. 吸着
      2. 触媒
   4. 触媒作用
      1. 石油精製
      2. 有機合成化学
      3. 未来を支える触媒反応
3. ゼオライトとは
   1. さまざまなゼオライト
      1. 骨格構造
      2. 合成と修飾
      3. ゼオライト類縁物質
   2. ゼオライトの定義と命名
      1. 歴史
      2. 名称
      3. Framework Type Code (FTC)
4. 細孔と吸着
   1. 物理吸着と毛細管凝縮
      1. 物理吸着
      2. 毛細管凝縮
      3. 細孔の分類
   2. 細孔特性の解析
      1. ミクロ細孔容積から結晶化度を推定する
      2. 外表面の取り扱い
   3. ミクロ細孔の分類
      1. 8-ring、10-ring、12-ring
      2. 細孔径
      3. 細孔径の修飾
5. 固体酸触媒
   1. 基礎
      1. 酸と塩基
      2. 酸の触媒作用
      3. 固体酸触媒の環境化学的長所
   2. ゼオライトの酸性質
      1. アンモニアIRMS-TPD法による固体酸性質の解析
      2. ゼオライトの骨格内Al原子数とBrønsted酸点数の一致
      3. ゼオライトの骨格構造によるBrønsted酸強度の制御
      4. 骨格外カチオンによる近傍のBrønsted酸強度の変化
      5. 酸性質発現の原理
   3. ゼオライトの固体酸触媒としての応用
      1. 経済を支配するガソリンとナフサ収率
      2. 石油文明を支えるFAU型 (通称USY: 超安定化Y) ゼオライト
      3. 石油精製におけるゼオライトの利用
      4. 石油化学におけるゼオライトの利用
   4. ゼオライトの触媒担体としての利用
      1. 酸型におけるBrønsted酸強度と金属カチオン型におけるLewis酸強度の対応
      2. ゼオライト担持Coを触媒とするメタンによるベンゼンメチル化
   5. 形状選択的触媒
      1. 形状選択的触媒作用を目指した機能材料
      2. ゼオライトの形状選択的触媒作用
      3. シリカ被覆MFI型 (通称ZSM-5) ゼオライトを触媒とするトルエン不均化によるパラキシレンの形状選択的製造
      4. 未来の鍵を握るMFI型ゼオライトによるMTG (methanol to gasoline) 反応
6. まとめ
• 質疑応答