水の吸着によるZSM-5型鉄シリケート骨格構造中の鉄量の評価 <論文>

Evaluation of Amount of Framework lron (III) lons of ZSM-5 Type Ferrisilicate by Water Vapor Adsorption

竹田 清志

佐野 庸治

川上 雄資

日本化学会誌 : 化学と工業化学

Journal of the Chemical Society of Japan : chemistry and industrial chemistry

固体高分解能 27AIMAS NMR はゼオライト骨格構造中の Al 量を定量する極めて有効な方法である。しかし,固体高分解能 NMR は必ずしもすべて金属種に対して有効でないため,固体高分解能 NMR によりメタロシリケート骨格構造中の金属量を正確に定量することが困難な場合がある。そのため,メタロシリケート骨格構造中の金属量を正確に定量する新しい方法の開発が望まれている。本研究では,水の吸着による ZSM-5 型鉄シリケート骨格構造中の鉄量の評価について検討した。種々の SiO2/Fe2O3 比の鉄シリケートを合成し,水の吸着等温線を測定した。得られた水の吸着等温線の D-R プロットから,細孔容積 W0(H2O)は骨格構造中の鉄量の増加とともに直線的に増加すること,および鉄シリケートの橋架けヒドロキシ基 Si(OH)Fe(Br=nsted酸点) 1 個当たりの吸着水分子数は約 5.5 個であることが明らかとなった。このことは,水の吸着量から鉄シリケート骨格構造中の鉄量を定量することが可能であることを示している。
また,得られた結果を基に空気中での熱処理(873～1073K)による鉄シリケート骨格構造中からの鉄の脱離挙動について検討した。熱処理後の鉄シリケートの水の吸着から求めた細孔容積 W0(H2O)は熱処理時間とともに減少し,その変化から求めた鉄の脱離速度は骨格構造中の鉄量の二次で見かけ上整理できることが明らかとなった。

The solid-state 27Al MAS NMR is taken to be the best technique to quantify the amount of framework aluminums of zeolite. However, it is very difficult to evaluate accurately the amount of framework metals of metalosilicate because the solid-state MAS NMR is not necessarily effective for all metals in the metalosilicates. It is desirable to develop a new method for quantification of the framework metals. In this paper, we investigated an evaluation of the amount of framework iron (III) ions of ZSM-5 type ferrisilicate by water vapor adsorption. Adsorption isotherms of water vapor were measured on the Hferrisilicates with various SiO2/Fe2O3 ratios. From the analysis of the adsorption isotherms by the D-R method it was found that the micropore volume W0(H2O) accessible to water molecules increases linearly with an increase in the framework iron (III) ions and that the number of water molecules associated with one framework iron (III) ion is on average 5.5. This indicates that water molecules are able to be used to determine the amount of framework iron (III) ions in the H-ferrisilicate structure.
Next, based on the above result, the amounts of framework iron (III) ions in H -ferrisilicates treated in air at 873∼1073 K was estimated. It was found that the rate of the removal of iron (III) ions from the ferrisilicateframework bythermal treatment is apparently second order depending on the amount of framework iron (III) ions in the H-ferrisilicate structure.

化学 [ 430 ]

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日本化学会

Copyright (c) 1996 The Chemical Society of Japan

[ISSN] 0369-4577

[NCID] AN00186595

[DOI] 10.1246/nikkashi.1996.680

[DOI] https://doi.org/10.1246/nikkashi.1996.680