AlPO⊂ゼオライトの構造欠陥と反応性

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A1【PO_4】-5に関して、カロリーメーターによる水の吸着熱や格子と【C^(18)】【O_2】間の同位体酸素交換反応速度を測り、格子欠陥濃度、及びその欠陥部分の酸素の反応性を明らかにした。A1【PO_4】-5はA1とPの間に電気陰性度の差はあるものの、それらは酸素に囲まれているために、実質的に表面に電荷はなく疎水性であることが期待されたが、予想に反し親水性であった。これは格子欠陥に由来するというのが我々の有力な見方であった。これを明らかにするために、まず第一に現有のカロリーメーターを改良により高精度化し、水の吸着熱測定を行った。吸着等温線は典型的なV型で、過去に報告されているそれより、はるかに明瞭なものが得られた。更に微分吸着熱曲線から、初期段階で水が強く吸着するサイト(欠陥)が3%程度存在することを精度良く定量することができた。第二に【C^(18)】【O_3】との同位体酸素の交換反応から、反応初期段階で容易に交換する骨格酸素が10%程度あることがわかった。A1・Pはそれぞれ4つの酸素に囲まれているので、これはカロリーメーターの測定から求められた欠陥濃度の4倍によく対応する。以上のように、A1【PO_4】-5の親水性は格子欠陥きより生じる親水点に起因し、またその周辺骨格酸素は高い反応性を持つことが分かった。他のゼオライトに対しても、このようなカロリーメーターや同位体酸素交換反応は、欠陥濃度や欠陥部分の酸素の反応性を知る上で有用な手段になるものと考えられる。