図面 (/)

技術 層状珪酸及びその製造方法,層状珪酸塩

出願人 株式会社豊田中央研究所
発明者 小形眞一福嶋喜章
出願日 1996年9月9日 (24年3ヶ月経過) 出願番号 1996-261471
公開日 1998年4月7日 (22年8ヶ月経過) 公開番号 1998-087315
状態 拒絶査定
技術分野 珪素及び珪素化合物 珪酸塩及びセ゛オライト、モレキュラーシーブ
主要キーワード 構成金属原子 テフロン製容器 定温乾燥 膨張現象 定温乾燥器 バーミキュライト中 mリットル リザーダイト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年4月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸及びその製造方法,層状珪酸塩を提供すること。

解決手段

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物形骸残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有する。また,上記粘土鉱物に酸を作用させることにより製造する。

概要

背景

概要

反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸及びその製造方法,層状珪酸塩を提供すること。

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物形骸残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有する。また,上記粘土鉱物に酸を作用させることにより製造する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
5件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物形骸残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有することを特徴とする層状珪酸

請求項2

請求項1において,上記層状珪酸は,四角形または多角形シート片であり,かつ上記層状珪酸のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸の50%以上のシート径は,全層状珪酸の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることを特徴とする層状珪酸。

請求項3

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有する層状珪酸を製造するに当たり,上記粘土鉱物に酸を作用させることを特徴とする層状珪酸の製造方法。

請求項4

請求項3において,上記粘土鉱物を選択することにより,上記層状珪酸の形状及び大きさを選択することを特徴とする層状珪酸の製造方法。

請求項5

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しないことを特徴とする層状珪酸。

請求項6

請求項5において,上記層状珪酸は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸の50%以上のシート径は,全層状珪酸の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることを特徴とする層状珪酸。。

請求項7

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しない層状珪酸を製造するに当たり,上記粘土鉱物に酸を作用させることを特徴とする層状珪酸の製造方法。

請求項8

請求項7において,上記粘土鉱物を選択することにより,上記層状珪酸の形状及び大きさを選択することを特徴とする層状珪酸の製造方法。

請求項9

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有することを特徴とする層状珪酸塩

請求項10

請求項9において,上記層状珪酸塩は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸塩のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸塩の50%以上のシート径は,全層状珪酸塩の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることを特徴とする層状珪酸塩。

請求項11

反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し, かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しないことを特徴とする層状珪酸塩。

請求項12

請求項11において,上記層状珪酸塩は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸塩のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸塩の50%以上のシート径は,全層状珪酸塩の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることを特徴とする層状珪酸塩。

技術分野

0001

本発明は,粘土鉱物原料として製造される層状珪酸及びその製造方法,またこの層状珪酸と同様の構造を有する層状珪酸塩に関する。

0002

二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状珪酸塩としては,天然由来のものとしては,カネマイト(NaHSi2 O5 ・3H2 O),マカタイト(Na2Si4 O9 ・5H2 O),アイラーアイト(Na2 Si8 O17・xH2 O),マガディアイト(Na2 Si4 O29・xH2 O),ケニヤアイト(Na2 Si20O41・xH2 O)が知られている。

0003

また,同様の層状珪酸塩で,人工合成されたものとしては,α−/β−Na2Si2 O5 ,Li2 Si2 O5 ,KHSi2 O5 などが知られている。なお,以上の層状珪酸塩を酸と接触させることにより,容易に層状珪酸を得ることができる。逆に,層状珪酸に対しアルカリ金属等を作用させることにより,容易に層状珪酸塩を得ることもできる。一般に,層状珪酸におけるシリケート結合内のプロトンがアルカリ金属等の陽イオンにより置換された物質が層状珪酸塩で,両者の構造の基本的な骨格はおおむね同一である。

0004

上述の層状珪酸及び層状珪酸塩の結晶構造は,α−/β−Na2 Si2 O5 ,KHSi2 O5 及びマカタイトについては判明しているが,他のものについては確定していない。しかし,上述の層状珪酸及び層状珪酸塩は互いに各種性質が類似していることなどから,上述の層状珪酸及び層状珪酸塩は,いずれも後述の図2に示すごとく,二酸化珪素の四面体が多数平面方向に六員環を形成しつつ連結した層を形成し,かつ上記二酸化珪素の四面体の頂点が,上記層面の表裏に対し,交互に向かった状態にある構造を有しているとみなすことができる。従って,上記層面の裏表極性は均一となる。

0005

ところで,上記層状珪酸塩は以下に示す粘土鉱物に含まれていることが知られている。即ち,上記粘土鉱物は,後述の図3図4に示すごとく,二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する物質である。上記粘土鉱物に酸を加えることで,上記八面体シートを形成する金属イオン溶出,二酸化珪素四面体シートよりなる層状珪酸を得ることができる。

0006

例えば,モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物を酸処理,該粘土鉱物中の八面体シートをある程度除去する活性白土の製造方法が知られている。上記活性白土は原料となった粘土鉱物と比較して,表面積が増大し,吸着能触媒能に優れている。

0007

また,特開昭62−36015号では,セピオライトなどのマグネシウム珪酸質粘土鉱物に更に強力な酸処理を行うことについて開示されている。この場合には,原料となった粘土鉱物中の殆ど総ての八面体シート中の金属イオンが溶出,非晶質の珪酸を得ることができる。そして,上記珪酸は原料であるマグネシウム珪酸質粘土鉱物の形骸残留し,その形状は層状または帯状である。

0008

また,最近の報告(Chem.Mater.,1995,7,2241)によれば,マグネシウム珪酸質粘土鉱物の一種であるアンチライトを3〜5M濃度硫酸で処理して得られた珪酸の中で,特に約5重量%のMgOを含む珪酸については,原料のアンチゴライトの形態に類似した構造を有し,かつ結晶学的な規則性を有する層状珪酸であることが判明した。

0009

しかしながら,以上のようにして得られた珪酸及び層状珪酸についての詳細(形状・性質・応用及び合成法)は不明であり,特に産業上の利用価値が高い,極性が層面の表裏において不均一,即ち二酸化珪素四面体の頂点の向きが層面の裏表の一方に揃った層状珪酸はまだ得られていない。

0010

上記層状珪酸は,四面体の頂点の向きが揃っていることから,層間での極性の向きが層方向に揃っているか,又は極性の高い層間と極性の近い層間が交互に配列しているという性質を有するため,包接化合物を形成するホストとして用いると,ゲスト化合物を特定方向に配向させて包接するか,又は一層間おきに包接するという新しい包接化合物を提供するという産業上の応用が考えられ,たいへん利用価値の高い物質である。

0011

また,従来技術として例示した粘土鉱物の酸処理により層状珪酸を得る方法であるが,これらの方法において使用された粘土鉱物は,セピオライト及びアンチゴライトといったマグネシウム珪酸質粘土鉱物である。この粘土鉱物中の二酸化珪素四面体は,八面体シートに対しその頂点の方向が揃っていない。

0012

このため,上記粘土鉱物においては,八面体シートの金属酸化物が酸に接触しやすいために酸処理が容易である。しかし,上記粘土鉱物より得られた層状珪酸は,いずれも二酸化珪素四面体の頂点の向きが不揃いの状態にある。即ち,得られた層状珪酸の構造は,二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,一つの結晶軸上の連続した3個以上の二酸化珪素四面体が周期的にその頂点の向きを揃えて逆転している。即ち,上記層状珪酸は層面の表裏において極性が均一である。

0013

本発明は,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸及びその製造方法,層状珪酸塩を提供しようとするものである。

0014

請求項1の発明は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有することを特徴とする層状珪酸にある。

0015

上記粘土鉱物は,図3図4に示すごとく,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとよりなる。ここに二酸化珪素四面体シートとは,図3図4に示すごとく,頂点を酸素,その中心を珪素が占める四面体が六員環を形成して多数平面状に結合し,シート状の骨格をなしたものである。

0016

なお,上記『反転がない』とは,二酸化珪素四面体の頂点の向きが一方向に揃っており,従って二酸化珪素四面体シートの表面の極性分布が裏,表で異なる状態を意味している。

0017

更に,上記金属酸化物八面体シートとは,図3(a)に示すごとく,頂点を酸素と水酸化イオン,その中心を金属元素が占める八面体が多数平面状に結合し,シート状の骨格をなしたものである。

0018

そして,上記1:1層構造を有する粘土鉱物とは,図3に示すごとく,1枚の四面体シートと1枚の八面体シートとを一組として,これらが多数積層した構造を有するものである。また,上記2:1層構造を有する粘土鉱物とは,図4に示すごとく,八面体シートの表裏の両面に四面体シートが配列した構造を一組として,これらが多数積層した構造を有するものである。

0019

そして,上記八面体を構成する金属元素としては,アルミニウム(1:1層構造及び2:1層構造),鉄(2:1層構造),マグネシウム(1:1層構造及び2:1層構造),ニッケル(2:1層構造),マンガン(2:1層構造),クロム(2:1層構造)等を挙げることができる。

0020

また,上記粘土鉱物を以下に例示する。1:1層構造を有する粘土鉱物としては,Alの八面体シートを有するカオリナイトディカイト,ナクライトハロイサイト等及びMgの八面体シートを有するクリソタイルリザーダイト等を挙げることができる。

0021

更に,2:1層構造を有する粘土鉱物としては,Alの八面体シートを有するパイロフィライト白雲母,モンモリロナイト,バイデライト,2八面体型バーミキュライト等及びMgの八面体シートを有するタルク,金雲母サポナイトヘクトライト,Mgバーミキュライト等,更にFeの八面体シートを有する3八面体型バーミキュライト,ノントロナイト等を挙げることができる。

0022

本発明の作用効果につき,以下に説明する。本発明にかかる層状珪酸は,図3図4に示すごとき構造を有する粘土鉱物の形骸が残留した状態にある。即ち,上記層状珪酸は,図1に示すごとく,二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素よりなり,上記層状二酸化珪素を構成する二酸化珪素の骨格は,上記粘土鉱物中に存在した二酸化珪素骨格の形骸よりなる。

0023

そして,上記粘土鉱物は,図3図4に示すごとく,二酸化珪素四面体シートと金属酸化物の八面体シートとよりなり,上記二酸化珪素四面体シートを構成する二酸化珪素四面体の頂点は,すべて上記八面体シートの方向を向いている。このため,この骨格の形骸を引き継いだ本発明の層状珪酸を構成する二酸化珪素四面体の頂点は,図1に示すごとく,一方向に揃った状態にある。

0024

以上により,上記層状珪酸の極性分布は,層表面の裏表で異なりかつ層間で一方向に揃った状態にある。また,2:1層構造の粘土鉱物の形骸が残留した層状珪酸においては,隣接する層面で二酸化珪素四面体の頂点と他の二酸化珪素四面体の底面が向かい合うこととなる(図4(b)参考)。このため,両者の層間に水素結合が形成され,全体の構造が一層安定化される。

0025

このため,上記層状珪酸は,従来の層状珪酸にはない層間の表裏で異なる極性の不均一性のために,ゲスト化合物を特定方向に配向して包接したり,また特定の層間に包接するという性質を有し,たとえば,触媒顔料医薬品などの大きさ,配向などの選択性がある担体及び選択性のある吸着剤として利用することができる。

0026

また,上記層状珪酸は,大きさ形状が均一な天然産粘土鉱物を原料としてその形骸を残留しているため,その大きさ,形状が均一となる。これにより,大きさや形状が均一な担持触媒や包接化合物(吸着剤)を提供することができ,その作用の発現がより均一で安定したものになるという効果を得ることができる。なお,上記層状珪酸は新しい層状珪酸と考えられる。

0027

また,本発明にかかる層状珪酸が,粘土鉱物中の二酸化珪素骨格の形骸を残しており層状であること,結晶学的な規則性を有していることは,透過型電子顕微鏡写真観察及びX線回折測定を利用して確認することができる。

0028

以上により,本発明によれば,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸を提供することができる。

0029

また,上記層状珪酸は,珪素原子に対して1〜7atom%の金属原子の形で不純物として含んでおり,また窒素吸着によるBET法で求めた比表面積700〜50m2 /gであることが好ましい。これにより,二酸化珪素の含有率が高い層状珪酸塩であり,また層間に利用できる空間が存在することが分かる。従って,耐熱性が高い触媒担体や吸着剤として作用するという効果を得ることができる。

0030

次に,請求項2の発明によれば,上記層状珪酸は,四角形または多角形シート片であり,かつ上記層状珪酸のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸の50%以上のシート径は,全層状珪酸の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることが好ましい。

0031

これにより,大きさが多様でかつ均一なシート形状を有する層状珪酸を提供できるという効果を得ることができる。上記シート径が10nm未満である場合には,層状珪酸が積層するのが困難となるおそれがある。一方,50mmよりも大きい場合には,天然産の粘土鉱物の入手が困難となるおそれがある。

0032

更に,上記全層状珪酸の50%未満しか,最多分布を示すシート径の−40%〜+40%の範囲内に含まれていない場合には,シートの大きさが不均一となるおそれがある。

0033

次に,請求項3は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有する層状珪酸を製造するに当たり,上記粘土鉱物に酸を作用させることを特徴とする層状珪酸の製造方法にある。

0034

本発明によれば,請求項1にかかる,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,優れた層状珪酸を得ることができる。また,本発明によれば,酸を作用させるという容易な手段で,粘土鉱物より産業上利用価値の高い上記層状珪酸を得ることができることができる。なお,上記粘土鉱物としては,上述したものと同様のものを使用することができる。

0035

次に,本発明にかかる製造方法につき詳細に説明する。上記粘土鉱物に酸を作用させる,即ち酸処理を行う反応条件としては,一般には,より低濃度の酸,より短い反応時間及び加圧条件下での反応が適すると考えられる。しかし,基本的には,粘土鉱物の種類によって異なる。

0036

例えば,アルミニウム酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物では(例えば,12N酸を用い,反応時間を19時間とした場合の)加圧条件下の酸処理が好ましかったが,マグネシウム酸化物の八面体シートの1:1層構造を有する粘土鉱物では(例えば,3N酸を用い,反応時間を4時間とした場合の)常圧条件下での酸処理が結晶学的な規則性を有する層状珪酸を与えるのに好ましい。

0037

上記酸処理において用いる酸は,反応の結果生成するアルミニウム塩マグネシウム塩後処理工程で除去することができる程に水に対する溶解度が大きいものとすることが好ましい。具体的には,塩酸,硫酸,硝酸燐酸等及びそれらの混合物水溶液等を挙げることができる。

0038

また,この酸の濃度は,3〜12Nであることが好ましい。3N未満の濃度の酸処理では特にアルミニウム酸化物の溶出が十分ではないおそれがある。一方,12N以上の酸の取り扱いは危険となるおそれがある。また,この酸処理に用いる酸の量は,粘土鉱物100gに対して少なくとも2mol以上の酸が溶解した水溶液であることが好ましい。これよりも酸の量が少ないと,粘土鉱物の八面体シートを構成する金属が十分溶出しないおそれがある。

0039

上記酸処理の反応時間は,4〜20時間であることが好ましい。4時間未満の反応時間では,粘土鉱物の八面体シートを構成する金属酸化物が十分溶出しないおそれがある。また,20時間経過後には,酸処理の反応が充分に平衡に達するため,それ以上の反応時間は不要である。なお,上記酸処理の反応温度は,特に限定するものではないが,70〜150℃であることが好ましい。

0040

また,特に加圧条件下で酸処理の方法としては,これらの酸水溶液に粘土鉱物を浸漬して加圧条件下で加熱・攪拌することが好ましい。この際の加圧反応装置として,オートクレーブを使用することができる。また,常圧条件下での酸処理の方法としては,これらの酸水溶液に粘土鉱物を浸漬して常圧条件下で,冷却濃縮器を備えた反応装置中で加熱・攪拌することが好ましい。また,常圧条件下での酸処理は,3〜6Nの酸を用い,80〜100℃,4〜12時間という条件で反応させることが特に好ましい。

0041

次に,請求項4のように,上記粘土鉱物を選択することにより,上記層状珪酸の形状及び大きさを選択することができる。即ち,本発明によれば,原料として多くの種類の粘土鉱物を利用することができ,この粘土鉱物の種類を選択することにより,大きさ,形状の異なる層状珪酸を得ることができる。

0042

また,1:1構造の粘土鉱物を使用すること,2:1構造のものを使用することのいずれかを選択することにより,極性の分布の異なる層状珪酸を得ることができる。即ち,1:1構造の粘土鉱物より得られた層状珪酸はその表裏において反転した極性を有する(図1参照)。また,2:1構造の粘土鉱物より得られた層状珪酸はその表裏において,同一の極性を有する。

0043

次に,請求項5の発明は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しないことを特徴とする層状珪酸にある。

0044

本発明にかかる層状珪酸は,結晶学的な規則性を有しない,即ち非晶質であるということを覗いて,請求項1にかかる層状珪酸と同様である。そして,上記層状珪酸塩は,非晶質であるため,層間隔が均一ではなく,むしろ積層が大きく乱れているために層剥離が非常に容易であるという性質を有し,これを利用して,他の化合物と均一に混合して新しい複合化合物を提供することができる。

0045

次に,請求項6の発明のように,上記層状珪酸は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸の50%以上のシート径は,全層状珪酸の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることが好ましい。

0046

これにより,請求項2と同様に,大きさが多様でかつ均一なシート形状を有する層状珪酸を提供できる。また,その他詳細についても請求項2と同様である。

0047

次に,請求項7の発明は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しない層状珪酸を製造するに当たり,上記粘土鉱物に酸を作用させることを特徴とする層状珪酸の製造方法にある。

0048

本発明にかかる層状珪酸の製造方法は,結晶学的な規則性を有しない,即ち非晶質であるということを除いて,請求項3にかかる層状珪酸の製造方法と同様である。本発明によれば,請求項1と同様に,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,優れた層状珪酸を得ることができる。また,本発明によれば,酸を作用させるという容易な手段で,粘土鉱物より産業上利用価値の高い上記層状珪酸を得ることができることができる。

0049

次に,本発明にかかる製造方法につき詳細に説明する。上記粘土鉱物に酸を作用させる,即ち酸処理を行う反応条件としては,請求項3とは反対に,得られた層状珪酸より結晶学的な規則性を喪失させるために,一般には,より高濃度の酸,より長い反応時間及び加圧条件下での反応が適すると考えられる。しかし,基本的には,粘土鉱物の種類によって異なり,常圧条件下,より低濃度の酸,より短い反応時間といった条件であっても,非晶質の層状珪酸を得ることができる。

0050

ただし,アルミニウム酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物では(例えば,12N酸を用い,反応時間を19時間とした場合の)加圧条件下の酸処理では結晶学的な規則性を喪失させることができず,(例えば,3N酸を用い,反応時間を4時間とした場合の)常圧条件下の酸処理で結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸が得られた。なお,得られる層状珪酸に残留する八面体シート構成金属原子の量で,各種粘土鉱物の酸処理の反応条件を規定することはできなかった。

0051

上記酸処理において用いる酸は,反応の結果生成するアルミニウム塩やマグネシウム塩を後処理工程で除去することができる程に水に対する溶解度が大きいものとすることが好ましい。具体的には,塩酸,硫酸,硝酸,燐酸等及びそれらの混合物の水溶液等を挙げることができる。

0052

また,この酸の濃度は,3〜12Nであることが好ましい。3N未満の濃度の酸処理では特にアルミニウム酸化物の溶出が十分でないおそれがある。一方,12N以上の酸の取り扱いは危険となるおそれがある。特に,8〜12Nの酸を用いた場合には,反応速度が速くなるのでより好ましい。また,この酸処理に用いる酸の量は,粘土鉱物100gに対して少なくとも2mol以上の酸が溶解した水溶液であることが好ましい。これよりも酸の量が少ないと,粘土鉱物の八面体シートを構成する金属が十分溶出しないおそれがある。

0053

上記酸処理の反応時間は,8〜20時間であることが好ましい。8時間未満の反応時間では,粘土鉱物の八面体シートを構成する金属酸化物の中で,特にマグネシウム以外の金属酸化物,即ちアルミニウムや鉄の酸化物の溶出が十分ではなく,層状珪酸中に残存する金属酸化物の金属原子の量を,珪素原子に対して3atom%未満に低減することができないおそれがある。また,20時間経過後には,酸処理の反応が充分に平衡に達するため,それ以上の反応時間は不要である。なお,上記と同様の理由から,上記酸処理の反応温度は90℃以上であることが好ましい。

0054

また,常圧条件下での酸処理の方法としては,これらの酸水溶液に粘土鉱物を浸漬して常圧条件下に冷却濃縮器を備えた反応装置中で加熱・攪拌することが好ましい。また,十分な加熱操作により100℃以上の環流温度で反応させることが特に好ましい。また,加圧条件下での酸処理の方法としては,これらの酸水溶液に粘土鉱物を浸漬して加熱・攪拌することが好ましい。この際の加圧反応装置として,オートクレーブを使用することができる。また,この場合の反応温度は,120℃以上であることが特に好ましい。

0055

以上の反応条件の下では,粘土鉱物の層剥離(デラミネーション)が進行するので,金属酸化物の八面体シートが溶出・除去される際に,二酸化珪素四面体シートは結晶学的な規則性を喪失する。ただし,この状態においても上記二酸化珪素四面体シートは粘土鉱物中の二酸化珪素骨格の形骸を残しており,二酸化珪素四面体の頂点の配向がそのまま得られた層状珪酸に引き継がれることとなる。

0056

次に,請求項8のように,上記粘土鉱物を選択することにより,上記層状珪酸の形状及び大きさを選択することができる。即ち,請求項4と同様に,原料として多くの種類の粘土鉱物を利用することができ,この粘土鉱物の種類を選択することにより,大きさ,形状の異なる層状珪酸を得ることができる。

0057

また,1:1構造の粘土鉱物を使用すること,2:1構造のものを使用することかを選択することにより,極性の分布の異なる層状珪酸を得ることができる。即ち,1:1構造の粘土鉱物より得られた層状珪酸はその層面の表裏において反転した極性を有し,層間での極性の向きが層方向に揃っている(図1参照)。また,2:1構造の粘土鉱物より得られた層状珪酸はその層面の表裏において,反転した極性を有し,極性の高い層間と極性の低い層間が交互に配列している。

0058

次に,請求項9の発明は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有することを特徴とする層状珪酸塩にある。

0059

本発明にかかる層状珪酸塩は,請求項1にかかる層状珪酸に対し,アルカリ金属化合物を作用させ,シラノール基のプロトンをアルカリ金属陽イオン交換する等の方法により製造することができる層状珪酸塩である。上記層状珪酸塩は,元になった層状珪酸と同じ構造を有しており,従って,請求項1に示した層状珪酸と同様の特徴,作用効果を有する。

0060

以上により,本発明にかかる層状珪酸塩を使用することにより,請求項1と同様,従来の層状珪酸塩にはない層面の裏表で異なる極性を有するという性質を有し,たとえば,触媒・顔料・医薬品などの大きさ,配向などの選択性がある担体及び選択性のある吸着剤として利用することができる。また,表面極性を制御することができかつ耐熱性を付与できる被覆剤として使用することができる。

0061

次に,請求項10の発明のように,上記層状珪酸塩は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸塩のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸塩の50%以上のシート径は,全層状珪酸塩の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることが好ましい。

0062

これにより,請求項2と同様に,大きさが多様でかつ均一なシート形状を有する層状珪酸塩を提供することができる。また,その他詳細についても請求項2と同様である。

0063

次に,請求項11の発明は,反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属酸化物の八面体シートとの1:1層構造または2:1層構造を有する粘土鉱物の形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有しないことを特徴とする層状珪酸塩にある。

0064

上記層状珪酸塩は,結晶学的な規則性を有しない,即ち非晶質であるということを覗いて,請求項9にかかる層状珪酸塩と同様である。そして,上記層状珪酸塩は,非晶質であるため,層間隔が均一ではなく,むしろ積層が大きく乱れているために層剥離が非常に容易であるという性質を有し,これを利用して,他の化合物と均一に混合して新しい複合材料を提供することができる。

0065

次に,請求項12の発明のように,上記層状珪酸塩は,四角形または多角形のシート片であり,かつ上記層状珪酸塩のシート径は10nm〜50mmの範囲内にあり,更に,全層状珪酸塩の50%以上のシート径は,全層状珪酸塩の中で最多分布を示すシート径の−40〜+40%の範囲内にあることが好ましい。

0066

これにより,請求項10と同様に,大きさが多様でかつ均一なシート形状を有する層状珪酸塩を提供できる。また,その他詳細についても請求項10と同様である。

0067

なお,上記層状珪酸塩の製造方法について,以下に説明する。上記層状珪酸塩は,請求項1にかかる示した結晶学的な規則性を有する層状珪酸または請求項5にかかる結晶学的な規則性を有しない層状珪酸に対し,アルカリ金属化合物を作用させて,シラノール基のプロトンをアルカリ金属陽イオンと交換するイオン交換工程等の方法により製造することができる。

0068

次に,上記イオン交換工程について説明する。上記イオン交換工程で用いるアルカリ金属化合物は,反応の結果生成するアルカリ金属化合物の陰イオン部とプロトンとからなる化合物の酸性が十分に低くなるような物質であることが好ましい。具体的には,アルカリ金属の水酸化物炭酸塩炭酸水素塩及び酢酸塩等を使用することができる。

0069

また,上記アルカリ金属化合物の濃度は,特に限定するものではないが,1N以下のものを用いることが好ましい。これにより,二酸化珪素骨格の加水分解を抑制することができる。また,上記イオン交換工程における反応温度は,特に限定するものではないが,室温以下の温度とすることが好ましい。これにより,二酸化珪素骨格の加水分解を抑制することができる。

0070

上記イオン交換工程にかかる反応時間は30分間以内とすることが好ましい。反応時間が30分間以上となった場合には,二酸化珪素骨格の加水分解が促進されるおそれがある。

0071

実施形態例1
本発明の実施形態例にかかる層状珪酸及びその製造方法につき,図1図3を用いて説明する。本例の層状珪酸は,図1及び図3に示すごとく,反転がない二酸化珪素四面体シート19とアルミニウム酸化物の八面体シート2との1:1層構造を有する粘土鉱物3,即ちカオリナイトの形骸が残留し,かつ二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素からなり,更に,結晶学的な規則性を有する層状珪酸1である。

0072

上記粘土鉱物3は,図3に示すごとく,反転がない二酸化珪素四面体シート19とアルミニウム酸化物の八面体シート2とよりなる。そして,1枚の四面体シート19と1枚の八面体シート2とを一組として,これらが多数積層した構造を有するものである。ここに二酸化珪素四面体シート19とは,図3(a),(b)に示すごとく,頂点10を酸素,その中心を珪素が占める四面体11が六員環を形成して多数平面状に結合し,シート状の骨格をなしたものである。

0073

なお,上記『反転がない』とは,二酸化珪素四面体11の頂点10の向きが一方向に揃っており,従って上記層状珪酸1の表面の極性分布が裏,表で異なる状態を意味している。更に,上記アルミニウム酸化物八面体シート2とは,図3(a)に示すごとく,頂点を酸素と水酸化イオン,その中心をアルミニウムが占める八面体21が多数平面状に結合し,シート状の骨格をなしたものである。

0074

なお,参考例として図2に従来存在した層状珪酸9に示した。本発明にかかる本例の層状珪酸1と異なり,従来にかかる層状珪酸9は,二酸化珪素四面体11の頂点10の方向が揃っていない。

0075

次に,本例にかかる層状珪酸を製造する方法について説明する。上記粘土鉱物であるカオリナイトとしては,ジョージア産カオリンを用いた。まず,300mリットルテフロン製容器を有するオートクレーブ2個に,カオリン25gと12N硫酸100mリットルとの混合物をそれぞれ投入して密封した。次いで,120℃で19時間,攪拌しながら定温乾燥炉中で加熱した。放冷後に容器の内容物より濾別した固形生成物を,ロート上でイオン交換水1000mリットルを用いて洗浄した。

0076

得られた固形生成物と1N塩酸500mリットルとを,冷却管を備えた1リットルセパラブルフラスコにとり,水浴温度90℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。その後,フラスコの内容物より濾別した固形生成物をロート上で温イオン交換水2000mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物24.0gを得た。以下,上記生成物をNK−1pと呼ぶ。

0077

上記生成物は,後述の実施形態例9の元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,後述の実施形態例11の透過型電子顕微鏡写真観察の結果から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10のX線回折パターン観察の結果から,結晶学的な規則性を有することが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0078

本例の作用効果につき説明する。本例にかかる層状珪酸1は,図3に示すごとき構造を有する粘土鉱物3の形骸が残留した状態にある。即ち,上記層状珪酸1は,図1に示すごとく,二酸化珪素による層状六員環骨格を有する層状二酸化珪素よりなり,上記層状二酸化珪素を構成する二酸化珪素の骨格は,上記粘土鉱物3中に存在した二酸化珪素骨格の形骸よりなる。

0079

そして,上記粘土鉱物3は,図3に示すごとく,二酸化珪素四面体シート19とアルミニウム酸化物の八面体シート2とよりなり,上記二酸化珪素四面体シート19を構成する二酸化珪素四面体11の頂点10は,すべて上記八面体シート2の方向を向いている。このため,この骨格の形骸を引き継いだ本発明の層状珪酸1を構成する二酸化珪素四面体11の頂点10は,図1に示すごとく,一方向に揃った状態にある。

0080

以上により,上記層状珪酸1の極性分布は,層表面の裏表で異なりかつ層間で一方向に揃った状態にある。このため,上記層状珪酸は,従来の層状珪酸にはない層面の裏表で極性が異なり,しかも層間で極性が一方向に揃った状態にあるため,包接ゲスト化合物を層方向の一方向に配向させて層間に包接できる層状包接ホストとして作用するという性質を有し,たとえば,触媒・顔料・医薬品などの大きさ,配向などの選択性がある担体及び選択性のある吸着剤として利用することができる。

0081

また,上記層状珪酸は,大きさや形状が均一な天然産カオリナイトからその形骸を残留させて製造されるため,その大きさ,形状が均一となる。これにより,大きさや形状が均一な触媒担体や吸着剤となるために,触媒作用や吸着剤作用を均一に発現させることができる。なお,上記層状珪酸は新しい層状珪酸と考えられる。

0082

従って,本例によれば,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸を提供することができる。

0083

実施形態例2
本例は,反転がない二酸化珪素四面体シートとマグネシウム酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物であるクリソタイルに常圧下で酸を作用させ,結晶学的な規則性を有する層状珪酸を製造する方法を説明する。なお,上記クリソタイルとしては,ユニオンカーバイド(UnionCarbide)社製のカリドリア・アスベストス(Calidri Asbestos)H.P.P.を用いた。

0084

まず,乳鉢粉砕したクリソタイル200gと3N塩酸2000mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度90℃で4時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。次に,上記フラスコの内容物の熱時濾過により濾別した固形生成物を,約70〜90℃の温1N塩酸1000mリットル及び温イオン交換水2000mリットルを用いて,ロート上で洗浄した。

0085

得られた固形生成物と1N塩酸1200mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度90℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。その後,上記フラスコの内容物より濾別した固形生成物をロート上で温イオン交換水2000mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物84.5gを得た。以下,上記生成物をNC−2aと呼ぶ。

0086

上記生成物は,後述の実施形態例9に示す元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。また,後述の実施形態例10に示すX線回折パターン観察から結晶学的な規則性を有することが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0087

実施形態例3
本例においては,反転がない二酸化珪素四面体シートとマグネシウム酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物であるクリソタイルに加圧下で酸を作用させて,結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸を製造する方法を説明する。

0088

上記クリソタイルとしては,実施形態例2と同じものを用いた。まず,乳鉢で粉砕したクリソタイル20gと12N硫酸40mリットルとを,100mリットルのテフロン製容器を有するオートクレーブにとり密封した。その後,120℃で19時間,攪拌しながら定温乾燥炉中で加熱した。放冷後に,上記容器の内容物より濾別した固形生成物を,ロート上でイオン交換水600mリットルを用いて洗浄した。

0089

得られた固形生成物と1N塩酸350mリットルとを冷却管を備えた500mリットルのセパラブル・フラスコにとり,油浴温度100℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら油浴中で加熱した。その後,上記フラスコの内容物より濾別した固形生成物をロート上で温イオン交換水500mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物3.4gを得た。以下,上記生成物をNC−3pと呼ぶ。

0090

上記生成物は,後述の実施形態例9に示す元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,後述の実施形態例11に示す透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10に示すX線回折パターン観察から,結晶学的な規則性の存在しないことが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0091

実施形態例4
本例においては,反転がない二酸化珪素四面体シートとアルミニウム酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物であるカオリナイトに常圧下で酸を作用させて,結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸を製造する方法を説明する。

0092

上記カオリナイトとしては,実施形態例1と同じものを用いた。まず,上記カオリナイト50.0gと12N硫酸200mリットルとを,冷却管を備えた500mリットルのセパラブル・フラスコにとり,油浴温度120℃で19時間,攪拌モータで攪拌しながら油浴中で加熱した。上記フラスコの内容物から熱時濾過により濾別した固形生成物を,約70〜90℃の温イオン交換水300mリットルを用いて,ロート上で洗浄した。

0093

次いで,上記固形生成物と1N塩酸500mリットルとを,冷却管を備えた500mリットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度90℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。その後,上記フラスコの内容物から濾別した固形生成物をロート上で温イオン交換水500mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物21.6gを得た。上記生成物をNK−4aと呼ぶ。

0094

上記生成物は,後述の実施形態例9の元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10のX線回折パターン観察の結果から,結晶学的な規則性の存在しないことが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0095

実施形態例5
本例においては,反転がない二酸化珪素四面体シートとマグネシウム酸化物の八面体シートとの2:1層構造を有する粘土鉱物であるヘクトライトに常圧下で酸を作用させて,結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸を製造する方法を説明する。そして,図4に示すごとく,上記粘土鉱物4は,反転がない二酸化珪素四面体シート19とマグネシウム酸化物の八面体シート2とよりなり,該八面体シート2の表裏の両面に四面体シート19が配列した構造を一組として,これらが多数積層した構造を有するものである。

0096

次に,本例にかかる層状珪酸を製造する方法について説明する。上記ヘクトライトとしては,米国粘土学会の標準試料を用いた。まず,ヘクトライト200.5gと3N塩酸1600mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度30℃で0.5時間した。その後,更に水浴温度90℃で4時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。

0097

上記フラスコから熱時濾過により濾別した固形生成物を,約70〜90℃の温1N塩酸1000mリットル及び温イオン交換水2000mリットルを用いて,ロート上で洗浄した。その固形生成物と1N塩酸1600mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度90℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。上記フラスコの内容物から濾別した固形生成物を,ロート上で温イオン交換水3000mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物72.6gを得た。上記生成物をNH−5aと呼ぶ。

0098

上記生成物は,後述の実施形態例9に示す元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10に示すX線回折パターン観察から,結晶学的な規則性の存在しないことが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0099

実施形態例6
本例においては,反転がない二酸化珪素四面体シートと,アルミニウム・鉄・マグネシウムの酸化物の八面体シートとの2:1層構造を有する粘土鉱物であるバーミキュライトに常圧下で酸を作用させて,結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸を製造する方法を説明する。

0100

上記バーミキュライトとしては,中国産の蛭石を用いた。まず,バーミキュライト40.0gを500mリットルのビーカにとり,その中に30%過酸化水素水100mリットルを加え,酸化処理を行った。これにより,バーミキュライトは発熱して,その体積膨張した。

0101

上記ビーカを室温で1時間放置後,55℃の定温乾燥器中に3日間置いて,上記反応の熟成を行なった。なお,上記反応による膨張現象は,バーミキュライト組成中の鉄分の酸化熱で層間水の沸騰が生じ,層間隔の拡張及び層剥離が起こるためと考えられる。

0102

次に,上記酸化処理を施したバーミキュライトと3N塩酸1200mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度95℃で8時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。上記フラスコの内容物から熱時濾過により濾別した固形生成物を,約70〜90℃の温1N塩酸600mリットル及び温イオン交換水800mリットルを用いて,ロート上で洗浄した。

0103

上記固形生成物と1N塩酸400mリットルとを,冷却管を備えた2リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度90℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。その後,フラスコの内容物を濾別した固形生成物をロート上で温イオン交換水2000mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物14.7gを得た。以下,上記生成物をNV−6aと呼ぶ。

0104

上記生成物は,後述の実施形態例9に示す元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,後述の実施形態例11に示す透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10に示すX線回折パターン観察から結晶学的な規則性の存在しないことが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0105

実施形態例7
本例においては,反転がない二酸化珪素四面体シートと,アルミニウム・鉄・マグネシウムの酸化物の八面体シートとの2:1層構造を有する粘土鉱物であるバーミキュライトに加圧下で酸を作用させて,結晶学的な規則性の存在しない層状珪酸を製造する方法を説明する。

0106

上記バーミキュライトは,実施形態例6と同じものを使用した。まず,上記バーミキュライト25.0gを500mリットルのビーカにとり,その中に30%過酸化水素水200mリットルを加え,実施形態例6と同様,バーミキュライトの酸化処理を行なった。

0107

酸化処理の済んだ上記バーミキュライトの半分量と12N硫酸200mリットルとを300mリットルのテフロン製容器を有するオートクレーブにとり密封した。その後,120℃で19時間,攪拌しながら定温乾燥炉中で加熱した。放冷後に上記容器の内容物から濾別した固形生成物を,ロート上でイオン交換水600mリットルを用いて洗浄した。

0108

その固形生成物と1N塩酸800mリットルとを,冷却管を備えた1リットルのセパラブル・フラスコにとり,水浴温度100℃で1時間,攪拌モータで攪拌しながら水浴中で加熱した。その後,上記フラスコの内容物から濾別した固形生成物を,ロート上で温イオン交換水2000mリットルを用いて洗浄,凍結乾燥により生成物5.1gを得た。上記生成物をNV−7pと呼ぶ。

0109

上記生成物は,後述の実施形態例9に示す元素分析の結果から,珪素を主体とする珪酸であることが分かった。また,後述の実施形態例11に示す透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として用いた粘土鉱物中の珪酸塩の形骸が残留することが分かった。更に,後述の実施形態例10のX線回折パターン観察から結晶学的な規則性の存在しないことが分かった。以上により上記生成物が本例にかかる層状珪酸であることが分かった。

0110

実施形態例8
本例においては,実施形態例2で得られた層状珪酸にアルカリ金属化合物を作用させ,層状珪酸塩を製造する方法を説明する。まず,プラスチック製500mリットルビーカに実施形態例2で得られた層状珪酸(NC−2a)10gをとり,イオン交換水200mリットルを加えて,室温でマグネチックスターラーにより攪拌して分散させた。

0111

この分散液に,1N水酸化ナトリウム水溶液300mリットルを加えて,室温で更に30分間攪拌した。反応混合物をイオン交換水で一日間透析処理した後に,凍結乾燥することによって,生成物10.5gを得た。上記生成物は,元素分析の結果から珪素とナトリウムを主体とする珪酸塩であることが分かった。また,透過型電子顕微鏡写真観察から,原料として使用した粘土鉱物中の珪酸塩の形骸がある程度残留していることが分かった。以上により本発明にかかる層状珪酸塩が得られたことが分かった。

0112

実施形態例9
本例においては,原料として用いた粘土鉱物及び実施形態例1〜7で得られた各生成物について元素分析を行なった。まず,珪素原子(Si)に対するAl,Fe,Mg,Tiのatom%,即ち八面体構成金属原子の含まれる割合を,それぞれ表1と表2に示した。同表によれば,粘土鉱物に,常圧下または加圧下の酸処理を施すと,粘土鉱物中の八面体を構成する金属原子の割合が珪素原子に対して5atom%以下に低減して,珪酸が得られたことが分かった。しかし,得られた珪酸中に残留した八面体構成金属原子の量だけで,結晶学的な規則性の有無を判断することはできなかった。

0113

0114

0115

実施形態例10
本例においては,原料として使用した粘土鉱物及びこれに対する酸処理で得られた層状珪酸についてX線回折(XRD)パターンを観察した。各XRDパターンを粘土鉱物の系列別にまとめて,図5図15に示し,このXRDパターンから,各層状珪酸の結晶学的な規則性の有無を調べた。

0116

図5はクリソタイルのXRDパターン,図6は実施形態例2において得られたNC−2aのXRDパターン,図7は実施形態例3において得られたNC−3pのXRDパターンである。そして,図6にかかるNC−2aのXRDパターンには,クリソタイルのXRDパターン(図5)と同様な層方向の規則性に基づく3つのピーク(7.25,3.63,2.35Å)が観測された。しかし,図7にかかるNC−3pのXRDパターンには,ブロードハローピークしか見られず,結晶学的な規則性に基づくピークは観測されなかった。

0117

次に,図8はカオリナイトのXRDパターン,図9は実施形態例1において得られたNK−1pのXRDパターン,図10は実施形態例4において得られたNK−4aのXRDパターンである。そして,図9にかかるNK−1pのXRDパターンには,カオリナイトのXRDパターン(図8)と同様な層方向の規則性に基づく3つのピーク(7.13,3.57,2.38Å)が観測された。しかし,図10にかかるNK−4aのXRDパターンには,ブロードなハローピークしか見られず,結晶学的な規則性に基づくピークは観察されなかった。

0118

次に,図11はヘクトライトのXRDパターン,図12は実施形態例5において得られたNH−5aのXRDパターンである。そして,図12にかかるNH−5aのXRDパターンには,ヘクトライトのXRDパターン(図10)に見られたピークが見られず,ブロードなハローピークのみが観測された。従って,NH−5aは結晶学的な規則性をもたないことが分かった。

0119

なお,図11に示したヘクトライトのXRDパターンには,その結晶構造に基づくピーク以外に,混入物である炭酸カルシウムのピークが観測された。また,図12に示したNH−5aのXRDパターンには3.35Åのピーク及び数個微細なピークが見られるが,これは原料に含まれていたα−クオーツに基づくものである。

0120

次に,図13はバーミキュライトのXRDパターン,図14は実施形態例6において得られたNV−6aのXRDパターン,図15は実施形態例7において得られたNV−7pのXRDパターンである。そして,図14のNV−6a及び図15のNV−7pのXRDパターンには,バーミキュライトのXRDパターン(図13)に見られたものと同様の層方向の規則性に基づくピークは観測されず,ブロードなハローピークだけが観測された。よって,上記NV−6a,NV−6pは結晶学的な規則性を持たないことが分かった。

0121

実施形態例11
本例においては,実施形態例1,3,6,7で得られた生成物について透過型電子顕微鏡写真観察を行なった。図16は実施形態例1にかかるNK−1p,図17は実施形態例3にかかるNC−3p,図18は実施形態例6にかかるNV−6a,図19は実施形態例7にかかるNV−7pである。

0122

図16より,NK−1pはシート径が約10μmのシートが何枚か積み重なった層状構造であり,シートの大きさが均一であることと,原料のカオリナイト中の二酸化珪素シートの形骸を残留していることが分かった。また,この写真にはモアレ・パターンが見られることから,NK−1pの層状構造は規則性を有していることが分かった。

0123

なお,同図において,網の目模様物体と,これと重なるように灰色の薄いシート片が確認できるが,上記薄いシート片こそがNK−1pである。上記網の目の物体(灰色の地に多数の円)は,透過型電子顕微鏡における観察しようとする試料を載置するステージが共に拡大されて写ったものであり,透過型電子顕微鏡観察において倍率を高めた場合に一般的に発生する現象である。また,同図の薄いシート片は一見,一枚のシートのようにみえるが,実はこれは複数枚のシート片が重なり合った状態が写っているのである。以上の記載は他の写真についても当てはまる

0124

また,図17より,NC−3pは直径が約30nmの棒状又は管状に帯状シートが巻いた層状構造であり,その直径が均一であることと,原料である粘土鉱物のクリソタイル中の二酸化珪素シートの形骸を残留していることが分かった。

0125

更に,図18より,NV−6aはシート径が約7〜11μmのシートが何枚か積み重なった層状構造であり,シートの大きさが均一であることと,原料である粘土鉱物のバーミキュライト中の二酸化珪素シートの形骸を残留していることが分かった。なお,NV−6aにおいては,NK−1pで見られた層方向の規則性に基づくモアレ・パターンは観測されなかった。即ち,NV−6aは結晶学的な規則性を有しないことが分かった。

0126

更に,図19より,NV−7pはシート径が約7〜11μmのシートが何枚か積み重なった層状構造であり,シートの大きさが均一であることと,原料である粘土鉱物のバーミキュライト中の二酸化珪素シートの形骸を残留していることがわかった。なお,NV−7pにおいては,NK−2pで見られた層方向の規則性に基づくモアレ・パターンは観測されなかった。即ち,NV−7pは結晶学的な規則性を有しないことが分かった。

0127

実施形態例12
本例においては,実施形態例1〜7で得られた各生成物について,窒素吸着によるBET法を利用した比表面積の測定を行なった。上記結果を表3に示した。これによると,結晶学的な規則性を有する層状珪酸であるNC−2a,NK−1pの比表面積は,520〜70m2 /gであった。一方,結晶学的な規則性の存在しない他の層状珪酸の比表面積は440〜70m2 /gであった。これにより,比表面積の値からは,層状珪酸の結晶学的な規則性の有無を判別できないということが分かった。

0128

発明の効果

0129

上記のごとく,本発明によれば,反転のない二酸化珪素四面体シートよりなり,かつ均一な形状と大きさを有する,層状珪酸及びその製造方法,層状珪酸塩を提供することができる。

図面の簡単な説明

0130

図1実施形態例1における,(a)二酸化珪素四面体の頂点が一方向に揃った,反転のない層状珪酸の構造を説明する平面説明図,(b)上記層状珪酸の構造を説明する側面説明図。
図2従来例における,(a)二酸化珪素四面体の頂点が一方向に揃った,反転のある層状珪酸の構造を説明する平面説明図,(b)上記層状珪酸の構造を説明する側面説明図。
図3実施形態例1における,(a)反転がない二酸化珪素四面体シートと他の金属(=アルミニウム)酸化物の八面体シートとの1:1層構造を有する粘土鉱物(=カオリナイト)の結晶構造図,(b)上記粘土鉱物の層方向の積層構造の説明図。
図4実施形態例5における,(a)反転がない二酸化珪素西面体シートと他の金属(=マグネシウム)酸化物の八面体シートとの2:1層構造を有する粘土鉱物(=ヘクトライト)の構造を説明する平面説明図,(b)上記粘土鉱物の構造を説明する層方向の積層構造の説明図。
図5実施形態例10における,クリソタイルのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図6実施形態例10における,NC−2aのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図7実施形態例10における,NC−3pのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図8実施形態例10における,カオリナイトのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図9実施形態例10における,NK−1pのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図10実施形態例10における,NK−4aのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図11実施形態例10における,ヘクトライトのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図12実施形態例10における,NH−5aのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図13実施形態例10における,バーミキュライトのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図14実施形態例10における,NV−6aのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図15実施形態例10における,NV−7pのX線回折(XRD)パターンを示す線図。
図16実施形態例11における,NK−1pの図面代用写真(倍率12000)。
図17実施形態例11における,NC−3pの図面代用写真(倍率120000)。
図18実施形態例11における,NV−6aの図面代用写真(倍率6000)。
図19実施形態例11における,NV−7pの図面代用写真(倍率6000)。

--

0131

1,9...層状珪酸,
19...二酸化珪素四面体シート,
2...金属酸化物の八面体シート,
3,4...粘土鉱物,

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ