Establishment of site-selective sequential dealumination and defect healing in the micropores of zeolite

沸石微孔中位点选择性顺序脱铝和缺陷修复的建立

• 批准号: 22KJ0675
• 负责人: 吉岡 達史
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0675/
• 关键词: ゼオライト; 環境; 触媒; 耐久性; 窒素酸化物

環境触媒へ応用が進む結晶性多孔質材料であるゼオライトにおいて、構造中のAl原子の置換位置の制御及び結晶構造中の欠陥の低減が喫緊の課題である。本研究では、細孔内に有機分子が存在する状態でのゼオライトの酸処理によってAlの選択的除去を実証し、さらに熱水処理法を組み合わせることで、精密に制御された条件下での酸性熱水処理によって、サイト選択的なAl溶出と逐次的に起こる欠陥補修反応を実現する。昨年度は有機分子の存在下での酸処理によって複数種類の小細孔ゼオライトのAl含量を減らすことが可能であること、構造の違いにより当該手法の適用可能なゼオライトと適用が難しいゼオライトがあることを示し、論文1報を執筆した。本年度は研究をさらに発展させ、複数の後処理を組み合わせることで上記処理が適用可能なゼオライトの種類や対応可能な組成を飛躍的に増加させることを目指し、①酸性有機物含有溶液を用いた酸処理、②金属カチオン存在下での酸処理、③酸処理と再結晶化処理を組み合わせた2段階後処理の3方針にもとづいた実験を行う。得られたサンプルについて触媒試験等による水熱耐久性の評価を行う。また、スチーミング処理・酸処理及び欠陥修復処理を順番に行ったゼオライトの原子レベルでの構造変化について、それぞれの処理を行ったゼオライトと行わなかったゼオライトを核磁気共鳴分光（NMR）により比較分析することにより、他大学との共同研究も行いつつ明らかにしていく。

The problem of improving crystalline porous materials for environmental catalysts is to control the replacement position of Al atoms in the structure and to reduce the stress of defects in the crystal structure. In this study, the acid treatment of organic molecules existing in pores, the selective removal of Al, the combination of hot water treatment, the acid hot water treatment under precise control conditions, the selective Al dissolution, the sequential initiation, and the incomplete repair reaction were demonstrated. In the presence of organic molecules, the Al content of a plurality of small pores can be reduced. This year's research has been carried out in the following areas: (1) acid treatment of solutions containing acidic organic substances;(2) acid treatment in the presence of metal ions;(3) acid treatment and recrystallization treatment; and (4) combination of 2-stage post-treatment. The evaluation of hydrothermal durability was carried out in order to improve the performance of the catalyst. In addition, the chemical treatment, acid treatment, and repair treatment were carried out in sequence, and the structural transformation, chemical treatment, and nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) were carried out in order to compare and analyze the chemical treatment and acid treatment.

项目成果

小細孔ゼオライトの新規脱アルミニウム法の開発

小孔沸石脱铝新方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉岡達史・伊與木健太;堀田悠介;劉振東; 大西良治・武脇隆彦・佐野庸治・大久保達也・脇原徹
• 通讯作者: 大西良治・武脇隆彦・佐野庸治・大久保達也・脇原徹

脱アルミニウムによる小細孔ゼオライトの水熱耐久性向上

通过脱铝提高小孔沸石的水热耐久性

• 发表时间: 2021
• 作者: YOSHIOKA Tatsushi;IYOKI Kenta;SANO Tsuneji;OKUBO Tatsuya;WAKIHARA Toru;吉岡 達史・伊與木 健太・堀田 悠介・上村 佳大・加藤 丈晴・クレイグ・A・J・フィッシャー・劉 振東・大西 良治・佐々木 優吉・遠藤 明・武脇 隆彦・佐野 庸治・大久保 達也・脇原 徹;吉岡 達史・伊與木 健太・堀田 悠介・劉 振東・大西 良治・武脇 隆彦・佐野 庸治・大久保 達也・脇原 徹;吉岡 達史・伊與木 健太・堀田 悠介・劉 振東・大西 良治・武脇 隆彦・佐野 庸治・大久保 達也・脇原 徹;吉岡 達史・伊與木 健太・堀田 悠介・劉 振東・大西 良治・武脇 隆彦・佐野 庸治・大久保 達也・脇原 徹
• 通讯作者: 吉岡 達史・伊與木 健太・堀田 悠介・劉 振東・大西 良治・武脇 隆彦・佐野 庸治・大久保 達也・脇原 徹

Dealumination of small-pore zeolites through pore-opening migration process (POMP) with the aid of pore-filler stabilization

借助孔填充剂稳定作用，通过开孔迁移过程（POMP）对小孔沸石进行脱铝

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshioka Tatsushi;Iyoki Kenta;Hotta Yuusuke;Kamimura Yoshihiro;Yamada Hiroki;Han Qiao;Kato Takeharu;Fisher Craig A. J.;Liu Zhendong;Ohnishi Ryohji;Yanaba Yutaka;Ohara Koji;Sasaki Yukichi;Endo Akira;Takewaki Takahiko;Sano Tsuneji;Okubo Tatsuya;Wakihara Tor;T. Yoshioka・K. Iyoki・Y. Hotta・Z. Liu・R. Onishi・T. Takewaki・T. Sano・T. Okubo・T. Wakihara;吉岡達史;T. Yoshioka・K. Iyoki・Y. Hotta・Z. Liu・R. Onishi・T. Takewaki・T. Sano・T. Okubo・T. Wakihara
• 通讯作者: T. Yoshioka・K. Iyoki・Y. Hotta・Z. Liu・R. Onishi・T. Takewaki・T. Sano・T. Okubo・T. Wakihara

Dealumination of small-pore zeolites through pore-opening migration process with the aid of pore-filler stabilization.

• DOI: 10.1126/sciadv.abo3093
• 发表时间: 2022-06-24
• 期刊: SCIENCE ADVANCES
• 影响因子: 13.6
• 作者: Yoshioka, Tatsushi;Iyoki, Kenta;Hotta, Yuusuke;Kamimura, Yoshihiro;Yamada, Hiroki;Han, Qiao;Kato, Takeharu;Fisher, Craig A. J.;Liu, Zhendong;Ohnishi, Ryohji;Yanaba, Yutaka;Ohara, Koji;Sasaki, Yukichi;Endo, Akira;Takewaki, Takahiko;Sano, Tsuneji;Okubo, Tatsuya;Wakihara, Toru
• 通讯作者: Wakihara, Toru

Dealumination of small-pore zeolites with the aid of pore-filler stabilization and their enhanced hydrothermal stability

借助孔填充稳定剂的小孔沸石脱铝及其增强的水热稳定性

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoshioka Tatsushi;Iyoki Kenta;Hotta Yuusuke;Kamimura Yoshihiro;Yamada Hiroki;Han Qiao;Kato Takeharu;Fisher Craig A. J.;Liu Zhendong;Ohnishi Ryohji;Yanaba Yutaka;Ohara Koji;Sasaki Yukichi;Endo Akira;Takewaki Takahiko;Sano Tsuneji;Okubo Tatsuya;Wakihara Tor;T. Yoshioka・K. Iyoki・Y. Hotta・Z. Liu・R. Onishi・T. Takewaki・T. Sano・T. Okubo・T. Wakihara
• 通讯作者: T. Yoshioka・K. Iyoki・Y. Hotta・Z. Liu・R. Onishi・T. Takewaki・T. Sano・T. Okubo・T. Wakihara