乾式微粒子分散複合化装置を利用したCeO_2微粒子とZSM-5ゼ才ライ卜の複合化

摘要

ゼォライトは，多孔質結晶性アルミノケィ酸塩の総称である。この物質は結晶構造に由来する剛直かつ均一な大きさのミクロ孔をもつことから，500～800 m2/g程度の高いBET表面積を示す。均一な大きさのミクロ孔(0.4～0.8nm)はいわゆる分子ふるいとして機能する ため，ゼォライトは吸着剤，膜分離材として実用されている。またゼォライ卜の構造を原子レベルでみると，SiO_(4/2)四面体が三次元に規則的に連結した構造となっている。この規則構造のSiの一部がA1に置き換わると，電荷のアンバランスを解消するために，SiとA1に挟まれているO原子近傍に陽イオンが配置する。この性質からイオン交換能が発現するため，イオン交換剂，触媒担体としても実用されている。さらに交換する陽イオンがプロトン（H~')であると，架橋型水酸基，[Si-O(H) -A1]を形成し，いわゆるBrφnsted酸点をもつこととなる。そのためプロトン型ゼオライトは固体酸触媒となり，主に石油精製•石油化学プロセスの触媒として幅広く活用されている。2016年8月現在，International Zeolite Association (IZA)に認定されているゼォライトの骨格構造は231種であり，1992年に85種を数えてからも年々，着実に新しい骨格構造が見出されてきている。その中で固体酸触媒としてに業的に実用されてい るゼォライト骨格の代表例はFAUとMFIである。%Zeolites, crystalline porous aluminosilicates, are widely used as solid catalysts in various petroleum and petrochemical processes. Cerium oxide, CeO_2, is much useful catalyst for numerous organic reactions and environmental catalytic reactions due to its Lewis acid-base and redox properties. Therefore, mechanochemical preparation of compounded particles of micro-sized ZSM-5 zeolite and CeO_2 nanoparticles was investigated in this research. During the mechanochemical treatment by using a powder composer, the crystallmity of ZSM-5 zeolite was almost retained. Bead-milling treatment of CeO_2 agglomerates can be changed into highly dispersed Ce_2 nanoparticles, and the following mechanochemical treatment with ZSM-5 can successfully give the compounded particles. The compounded particles showed the catalytic activity originating from ZSM-5 zeolite to promote the catalytic cracking reactions of various hydrocarbons.