SSZ-13

SSZ-13（フレームワークタイプコードCHA）は、0.38 × 0.38 nmの微細孔を有する高シリカアルミノケイ酸塩ゼオライトです。 ^{[1]これは、}オフレタイト、カンクリナイト、エリオナイト、およびその他の関連する小孔ゼオライトと同様に、ゼオライトのABC-6ファミリーに属します。 ^{[2]フレームワークトポロジーは}チャバザイトと同じですが、SSZ-13は、Si / Al > 5の高シリカ組成を持ち、陽イオン交換容量が低くなります。ユニットセルの一般的な化学式は、Q _x Na _y Al _2.4 Si _33.6 O ₇₂ • z H ₂ O (1.4 < x <27)(0.7 < y < 4.3)(1 < z <7)と表すことができます。ここで、QはN、N、N -1-トリメチルアダマンタンアンモニウムです。^[1] この材料は1985年にシェブロンリサーチカンパニーによって特許を取得しており、^[3]メタノールからオレフィン（MTO）プロセスやNOxの選択接触還元（SCR）用の固体触媒として使用できる可能性があります。

構造

SSZ-13は、天然鉱物チャバザイトのアルミニウム原子がシリコン原子に同形置換したものに相当する。チャバザイトは双晶として存在するが、^[4] SSZ-13は完全に単結晶である。一般に、チャバザイトの同形置換に相当するゼオライトは、総称してCHA型ゼオライトと呼ばれる。格子定数はSi/Al比や含まれる金属種によって変化するが、結晶の対称性は基本的に同じである。

CHA骨格はSiまたはAl原子の結合によって表され、右図^[1]に示されており、4、6、8員環のみで構成され、ZSM-5やモルデナイトに見られる5員環は存在しません。^[1]また、2つの6員環と6つの4員環からなる二重6員環構造（D6R）を特徴としています。^[1]

ゼオライトの細孔サイズは、酸素原子の大きさをイオン半径（0.135 nm）で推定すると0.38 nmとなり、^[1]小細孔ゼオライトに分類されます。小さなガス分子を吸着できますが、大きな有機分子は細孔に入り込むことができません。

もう一つの既知の流紋岩同型代替物は、シリカアルミノリン酸塩であるSAPO-34である。^[5]

合成

SSZ-13は以下の方法で合成できる。^[6]この材料は以下のバッチ組成から調製される。

１０Ｎａ_２Ｏ：２．５Ａｌ_２Ｏ_３：１００ＳｉＯ_２：４４００Ｈ_２Ｏ：２０ＴＭＡｄＯＨ。

2 g 1N NaOH、2.78 g 0.72 M N、N、N -1-トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物 (TMAdOH)、および 3.22 g脱イオン水を混合します。 0.1 g Al ₂ O _{3 を}溶液に加え、0.6 gフュームドシリカと混合します。得られた粘性ゲルを 2 時間熟成し、テフロンで裏打ちされたスチール製オートクレーブで 160 °C で 4 日間加熱します。結晶化した生成物は濾過によって回収できます。

サブミクロンサイズのSSZ-13は、テトラエチルオルトシリケート（TEOS）をシリカ源として用いた急速蒸気支援結晶化法により、6時間で調製することができる。 ^[7]

用途

SSZ-13 は、CHA トポロジーを持つ高シリカゼオライトです。このトポロジーを持つ材料は、メタノールからオレフィンへの反応 (MTO) に応用できる潜在的な触媒として、産業的に注目されています。

最近、SSZ-13はNOxの選択接触還元（SCR）触媒として注目を集めています。^[8]実際に銅担持SSZ-13はディーゼルエンジンの排出ガス制御に工業的に応用されています。

参照

参考文献

^ abcdef Baerlocher, Ch.; McCusker, LB.; Olson, DH Atlas of Zeolite framework Types、Elsevier、アムステルダム、第 6 版、2007 年、次も参照: http://www.iza-structure.org/databases/。
^ GRミルワード、S.ラムダス、JMトーマス、Proc.R.Soc.Lond.A、399、57（1985）
^ ゾーン、SI米国特許4 544 538、1985年、
^ Smith, JV (1963). 「室温での II. 水和 Ca-チャバザイトの結晶構造」Acta Crystallogr . 16 : 45–53. doi :10.1107/S0365110X63000074.
^ Lok, BM (1984). 「シリコアルミノリン酸分子ふるい：もう一つの新しい微多孔性結晶無機固体」J. Am. Chem. Soc . 106 (20): 6092–6093. doi :10.1021/ja00332a063.
^ Robson, H., Lillerud, KP (2001).ゼオライト材料の検証済み合成. Elsevier. ISBN 0-444-50703-5
^ Zeng, L, (2020)蒸気アシスト結晶化法による SSZ-13 ゼオライトの高速合成。doi :10.1016/ j.micromeso.2019.109789
^ ブル、I.ブース、RS;ジャグロウスキー、WM。ケルマー、GS;モイニ、A.;パチェット、JA;シュエ、WM。バーク、P.デトリング、JC。コードル、MTUS 特許 0,226,545、2008。

[iza-1] Baerlocher, Ch.; McCusker, LB.; Olson, DH Atlas of Zeolite framework Types、Elsevier、アムステルダム、第 6 版、2007 年、次も参照: http://www.iza-structure.org/databases/。

[2] GRミルワード、S.ラムダス、JMトーマス、Proc.R.Soc.Lond.A、399、57（1985）

[3] ゾーン、SI米国特許4 544 538、1985年、

[2-4] Smith, JV (1963). 「室温での II. 水和 Ca-チャバザイトの結晶構造」Acta Crystallogr . 16 : 45–53. doi :10.1107/S0365110X63000074.

[3-5] Lok, BM (1984). 「シリコアルミノリン酸分子ふるい：もう一つの新しい微多孔性結晶無機固体」J. Am. Chem. Soc . 106 (20): 6092–6093. doi :10.1021/ja00332a063.

[6] Robson, H., Lillerud, KP (2001).ゼオライト材料の検証済み合成. Elsevier. ISBN 0-444-50703-5

[7] Zeng, L, (2020)蒸気アシスト結晶化法による SSZ-13 ゼオライトの高速合成。doi :10.1016/ j.micromeso.2019.109789

[8] ブル、I.ブース、RS;ジャグロウスキー、WM。ケルマー、GS;モイニ、A.;パチェット、JA;シュエ、WM。バーク、P.デトリング、JC。コードル、MTUS 特許 0,226,545、2008。