(57)【要約】  本発明は、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５、その合成方法および使用に関する。このモレキュラーシーブは、式「ＳｉＯ２・ＧｅＯ２」で示される化学組成式を有している。ケイ素およびゲルマニウムのモル比は、ＳｉＯ２／ＧｅＯ2≧１を満たす。このモレキュラーシーブは、固有のＸＲＤ回折データを有しており、吸着剤または触媒として使用できる。
2020523271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、合成または焼成された形態において、下記表Ａ−１または表Ａ−２に実質的に示されているＸ線回折スペクトルを有していることを特徴とする、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５。
【表１】
2020523271.tif 000017
【請求項２】
上記Ｘ線回折スペクトルは、下記表Ｂ−１または表Ｂ−２に実質的に示されているＸ線回折ピークをさらに有しており、
【表２】
2020523271.tif 000018
上記Ｘ線回折スペクトルは、任意で、下記表に実質的に示されているＸ線回折ピークをさらに有している、
【表３】
2020523271.tif 000019
ことを特徴とする、請求項１に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５。
【請求項３】
上記モレキュラーシーブは、式「ＳｉＯ２・ＧｅＯ２」の化学組成式を有しており、
ゲルマニウムに対するケイ素のモル比は、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≧１を満たしており、
好ましくは１≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦１５、より好ましくは２≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦１０、または、より好ましくは２．５≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦５を満たしている、
ことを特徴とする、請求項１に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５。
【請求項４】
上記モレキュラーシーブ中のＧｅ原子の１０％以下は、ケイ素およびゲルマニウム以外の１種類以上の元素の原子によって置換されていることを特徴とする、請求項３に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５。
【請求項５】
上記ケイ素およびゲルマニウム以外の元素は、ホウ素、アルミニウム、スズ、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される１種類以上であることを特徴とする、請求項４に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５。
【請求項６】
（i）ケイ素源、ゲルマニウム源、フッ素源、有機テンプレートおよび水を含んでいる混合物、または、（ii）ケイ素源、ゲルマニウム源、フッ素源、有機テンプレートおよび水からなる混合物を結晶化させて、モレキュラーシーブを得る工程を含み、
上記有機テンプレートは、４−ピロリジニルピリジンまたは式（Ａ−１）、式（Ａ−２）もしくは式（Ａ−３）に表される四級アンモニウムから選択され、
より好ましくは４−ピロリジニルピリジンである、
モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法：
【化１】
2020523271.tif 000020
（各式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に、ＨまたはＣ１〜８アルキルであり、
好ましくはＣ１〜４アルキルであり、より好ましくはＣ１〜２アルキルであり、
Ｘ−は、それぞれ独立に、ハロゲンイオン（Ｃｌ−、Ｂｒ−およびＩ−など）および水酸化物イオン（ＯＨ−）であり、
好ましくは水酸化物イオン（ＯＨ−）である）。
【請求項７】
上記ケイ素源は、ケイ酸、シリカゲル、シリカゾル、テトラアルキルオルトシリケートおよび水ガラスからなる群より選択される１種類以上であり、
上記ゲルマニウム源は、酸化ゲルマニウム、硝酸ゲルマニウムおよびテトラアルコキシゲルマニウムからなる群より選択される１種類以上であり、
上記ケイ素源（ＳｉＯ２として計算する）、上記ゲルマニウム源（ＧｅＯ２として計算する）、上記フッ素源（Ｆとして計算する）、上記有機テンプレート剤および水のモル比は、１：（０〜１）：（０．１〜２．０）：（０．１〜２．０）：（３〜３０）であり、
好ましくは１：（１／１５〜１．５）：（０．２〜１．５）：（０．２〜１．５）：（４〜２５）であり、より好ましくは１：（０．１〜０．５）：（０．４〜１．２）：（０．４〜１．２）：（５〜２０）であり、より好ましくは１：（０．２〜０．４）：（０．６〜１．０）：（０．６〜１．０）：（５〜１５）である、
ことを特徴とする、請求項６に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法。
【請求項８】
上記結晶化条件は、
結晶化温度が１３１〜２１０℃（好ましくは１５０〜１９０℃、より好ましくは１６０〜１８０℃）であり、
結晶化時間が１〜２０日間（好ましくは２〜１０日間、より好ましくは２〜７日間）である、
ことを特徴とする、請求項６に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法。
【請求項９】
上記方法は、結晶化の前にエージング工程を含み、
上記エージング条件は、
エージング温度が５０〜９０℃であり、
エージング時間が２時間〜２日間である、
ことを特徴とする、請求項６に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法。
【請求項１０】
上記混合物は、ケイ素およびゲルマニウム以外の元素源をさらに含んでおり、
好ましくはホウ素源、アルミニウム源、スズ源、ジルコニウム源およびチタン源からなる群より選択される１種類以上をさらに含んでおり、より好ましくは酸化ホウ素源、アルミナ源、酸化スズ源、酸化ジルコニウム源および酸化チタン源からなる群より選択される１種類以上の酸化物源をさらに含んでおり、
上記ゲルマニウム源（ＧｅＯ２として計算する）に対する上記酸化物源（対応する酸化物として計算する）のモル比は、（０．０１〜０．１）：１（好ましくは（０．０２〜０．０８）：１）である、
ことを特徴とする、請求項６に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５、または、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法によって合成されたモレキュラーシーブＳＣＭ−１５と、
バインダーと、
を含んでいる、モレキュラーシーブ組成物。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法によって合成されたモレキュラーシーブＳＣＭ−１５、または、請求項１１に記載のモレキュラーシーブ組成物の、吸着剤または触媒としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５、その合成方法および使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質の無機材料は、工業的に触媒および触媒担体として広く使用されている。多孔質材料は、比表面積が比較的高く、開放チャネル構造を有しているので、優れた触媒物質または触媒担体となる。一般的に、多孔質材料には、非晶質の多孔質材料、結晶性モレキュラーシーブ、改質層状材料などが含まれる。これらの材料の構造中の微妙な差異は、当該材料の触媒特性および吸着特性における顕著な差異となって現れる。また、この差異は、これらの材料の特徴付けに使用される様々な観察可能な特性における差異ともなって現れる（これらの材料の形態、比表面積、空隙率、寸法上の可変性など）。
【０００３】
結晶性ミクロ多孔質ゼオライトの基本骨格構造は、三次元剛体ＴＯ４ユニット構造（ＳｉＯ４、ＡｌＯ４など）に基づいている。この構造中、ＴＯ４は、酸素原子を四面体構造内で共有している。ＡｌＯ４などの四面体構造の電荷平衡は、Ｎａ＋やＨ＋といった表面カチオンの存在を通して維持される。カチオン交換によって、ゼオライトの特性を変化させられることが分かる。また、ゼオライトの構造中には、均一な開口を有している大量の細孔が存在する。この細孔は交錯しており、三次元の網目構造を形成している。その骨格は、細孔を閉塞していた水または有機種を除去した後も、依然として安定に保持されうる（米国特許第４，４３９，４０９号）。この構造のために、ゼオライトは、良好な触媒活性や、優れた形状選択性を有している。のみならず、種々の有機反応による修飾に対する優れた選択性も有している（米国特許第６，１６２，４１６号、米国特許第４，９５４，３２５号および米国特許第５，３６２，６９７号）。
【０００４】
モレキュラーシーブの特定の構造は、Ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）により決定される。Ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）は、Ｃｕ−Ｋα線源およびニッケルフィルタを使用するＸ線粉末回折計によって測定される。ゼオライトモレキュラーシーブが異なると、ＸＲＤスペクトルも異なる。公知のモレキュラーシーブは、それぞれの特性ＸＲＤスペクトルを有している（ゼオライトＡ（米国特許第２，８８２，２４３号）、ゼオライトＹ（米国特許第３，１３０，００７号）、ＰＳＨ−３モレキュラーシーブ（米国特許第４，４３９，４０９号）、ＺＳＭ−１１モレキュラーシーブ（米国特許第３，７０９，９７９号）、ＺＳＭ−１２モレキュラーシーブ（米国特許第３，８３２，４４９号）、ＺＳＭ−２３モレキュラーシーブ（米国特許第４，０７６，８４２号）、ＺＳＭ−３５モレキュラーシーブ（米国特許第４，０１６，２４５号）、ＭＣＭ−２２モレキュラーシーブ（米国特許第４，９５４，３２５号）など）。
【０００５】
また、特性ＸＲＤスペクトルが同じであるが、骨格原子の種類が異なるゼオライトは、異なるモレキュラーシーブであると見做される。例えば、ＴＳ−１モレキュラーシーブ（米国特許第４，４１０，５０１号）およびＺＳＭ−５モレキュラーシーブ（米国特許第３，７０２，８８６号）は、特性ＸＲＤスペクトルが同じであるが、骨格元素は異なる。具体的に、ＴＳ−１モレキュラーシーブは、骨格元素としてＳｉおよびＴｉを含んでおり、酸化触媒能を示す。一方、ＺＳＭ−５モレキュラーシーブは、骨格元素としてＳｉおよびＡｌを含んでおり、酸性触媒能を示す。
【０００６】
さらに、特性ＸＲＤスペクトルが同じであり、骨格元素の種類も同じであるが、骨格元素の相対量が異なるモレキュラーシーブも、異なるモレキュラーシーブとして特定される。例えば、Ｘゼオライト（米国特許第２，８８２，２４４号）およびＹゼオライト（米国特許第３，１３０，００７号）は、特性ＸＲＤパターンが同じであり、骨格元素の種類も同じ（ＳｉおよびＡｌ）であるが、ＳｉおよびＡｌの相対量は異なっている。具体的に、ＸゼオライトのＳｉ／Ａｌモル比は１．５未満であり、ＹゼオライトのＳｉ／Ａｌモル比は１．５より高い。
【発明の概要】
【０００７】
本発明者らは先行技術に基づいて深く研究し、新規なモレキュラーシーブＳＣＭ−１５を見出し、さらにその有益な特性を特定した。
【０００８】
具体的に、本発明は、下記表に示すＸ線回折スペクトルを実質的に有していることを特徴とするモレキュラーシーブＳＣＭ−１５に関する。
【０００９】
【表１】
2020523271.tif 000003
【００１０】
また、本発明は、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法をも提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＳＣＭ−１５モレキュラーシーブの骨格構造は、本技術分野においてこれまでに得られていない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１で得られたモレキュラーシーブの、Ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）である（合成された形態）。
【図２】図２は、実施例８で得られたモレキュラーシーブの、Ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）である（合成された形態）。
【図３】図３は、実施例８で得られたモレキュラーシーブ（焼成された形態）のＸ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を以下に詳細に説明する。しかし、本発明の保護範囲は以下に限定されるものではなく、当該保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。
【００１４】
本明細書において言及されている全ての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。別段の定義がない限り、本明細書で使用される科学用語および技術用語は、当業者に従来知られている意味を有している。矛盾する用語の意味に関しては、本明細書の定義によって理解されるものとする。
【００１５】
本明細書が、「当業者に知られている」や「先行技術」などの語の派生語によって、材料、物質、方法、工程、装置、または構成要素などに言及する場合、その語は、本出願の分野において従来使用されているものを包含することが意図される。しかしそれだけでなく、上記の語は、本技術分野において現在知られていないが、同様の目的に有用であると知られるようになったものも包含する。
【００１６】
本明細書に関連して、「比表面積」という用語は、試料の単位重量あたりの合計面積を表しており、内部表面積および外部表面積が含まれる。非多孔質試料（ケイ酸塩セメント、ある種の粘土鉱物粒子など）は、外部表面積のみを有している。一方、多孔質試料（アスベスト繊維、珪藻土、モレキュラーシーブなど）は、外部表面積および内部表面積の両方を有している。多孔質試料中にある、孔径が２ｎｍ未満の細孔の表面積を内部表面積とする。全表面積から内部表面積を差し引いた表面積を、外部表面積とする。試料の単位重量あたりの外部表面積を外部比表面積とする。
【００１７】
本明細書に関連して、「細孔容積」という用語は、多孔質材料の単位重量あたりの細孔の容積を表す。「全細孔容積」という用語は、モレキュラーシーブの単位重量あたりの全ての細孔の（一般的には、孔径が５０ｎｍ未満の細孔だけの）容積を表す。「ミクロ細孔容積」という用語は、モレキュラーシーブの単位重量あたりの全てのミクロ細孔（一般的には、孔径が２ｎｍ未満の細孔）の容積を表す。
【００１８】
本明細書に関連して、モレキュラーシーブのＸＲＤデータにおいて、ｗ、ｍ、ｓ、およびｖｓは、回折ピークの強度を表す。当業者に周知の通り、ｗはweak、ｍはmedium、ｓはstrong、ｖｓはvery strongを意味している。一般的に、ｗは２０未満であり、ｍは２０〜４０であり、ｓは４０〜７０であり、ｖｓは７０超である。
【００１９】
本明細書に関連して、モレキュラーシーブの構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって決定される。モレキュラーシーブのＸ線回折スペクトル（ＸＲＤスペクトル）は、Ｃｕ−Ｋα線源（Ｋα１波長：λ＝１．５４０５９８０オングストローム（Å））およびニッケルフィルタを備えているＸ線粉末回折計によって取得する。
【００２０】
本明細書に関連して、いわゆる、「合成された状態」「合成された形態」または「合成されたモレキュラーシーブ」とは、合成が完了した後の状態のモレキュラーシーブを表す。合成された状態とは、合成が完了した直後の状態であってもよい（一般的には、モレキュラーシーブ前駆体と称される）。あるいは、モレキュラーシーブ前駆体の細孔中に存在しうる有機物（特に、有機テンプレート剤）を、焼成以外の方法によって除去した後の状態であってもよい。したがって、合成された状態において、モレキュラーシーブは、水を含んでいてもよいし、有機物質を含んでいてもよい。あるいは、水または有機物質を含んでいなくてもよい。
【００２１】
本明細書に関連して、用語「焼成された」「焼成された形態」または「焼成されたモレキュラーシーブ」とは、焼成後のモレキュラーシーブの状態を表す。焼成後の状態とは、例えば、合成したモレキュラーシーブの細孔中に存在しうる有機物（特に、有機テンプレート剤）や水などを、焼成により除去した状態である。焼成の条件としては、とりわけ、空気雰囲気中で５５０℃、６時間の焼成が挙げられる。
【００２２】
特に理解されたいことには、本明細書に関連して開示された態様（または実施形態）のうちの２つ以上は、所望に応じて互いに組合せることができる。この組合せの実施形態（例えば、方法またはシステム）は、本明細書に組み込まれる。また、これらの実施形態は、本発明の範囲内であれば、出願当初の本開示の一部を構成している。
【００２３】
特に明記しない限り、本明細書で言及されている全ての百分率、部、比率などは、重量基準である（重量基準とすることが当業者の従来の知識に反する場合を除く）。
【００２４】
本発明の一態様によれば、本発明は、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５に関する。このモレキュラーシーブは、特に合成または焼成された形態において、下記表Ａ−１または表Ａ−２に実質的に示されているＸ線回折スペクトルを有している。
【００２５】
【表２】
2020523271.tif 000004
【００２６】
本発明の一態様によれば、上記のＸ線回折スペクトルは、下記表Ｂ−１または表Ｂ−２に実質的に示されているＸ線回折ピークを、さらに有していてもよい。
【００２７】
【表３】
2020523271.tif 000005
【００２８】
本発明の一態様によれば、上記のＸ線回折スペクトルは、任意で、下記表に実質的に示されているＸ線回折ピークをさらに有している。
【００２９】
【表４】
2020523271.tif 000006
【００３０】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の化学組成式は、「ＳｉＯ２・ＧｅＯ２」で示される。モレキュラーシーブは、とりわけ合成の直後おいて、ある程度の水分および有機物（特に、有機テンプレート剤）を含んでいる場合があることが知られている。しかし、本発明においては、水分および有機物の量を特定する必要はないと考えられる。なぜならば、水分および有機物の存在または不存在は、モレキュラーシーブのＸＲＤスペクトルに実質的な影響を及ぼさないからである。この観点に立つと、上記の化学組成式は、実際には、水および有機物を除くモレキュラーシーブの化学組成を表している。また、上記の化学組成式が、ＳＣＭ−１５モレキュラーシーブの骨格の化学組成を表していることは明白である。あるいは、上記の化学組成式は、焼成されたＳＣＭ−１５モレキュラーシーブの化学組成式を表していてもよい。
【００３１】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５において、ケイ素のゲルマニウムに対するモル比は、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≧１を満たす。このモル比は、好ましくは１≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦１５であり、好ましくは１≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦１０であり、より好ましくは２．５≦ＳｉＯ２／ＧｅＯ２≦５である。
【００３２】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５において、骨格上のゲルマニウムの一部を、ケイ素およびゲルマニウム以外の３価または４価の元素で置換してもよい。このときの置換率は、１０％未満である。「置換率」というパラメータは、無次元である。ゲルマニウムが３価の元素（ホウ素またはアルミニウムなど）で置換される場合、置換率＝２Ｘ２Ｏ３／（２Ｘ２＋ＧｅＯ２）×１００％である（式中、Ｘは３価の元素である）。ゲルマニウムが４価の元素（スズ、ジルコニウムまたはチタンなど）で置換される場合、置換率＝ＹＯ２／（ＹＯ２＋ＧｅＯ２）×１００％である（式中、Ｙは４価の元素である）。置換率の計算には、対応する酸化物のモル数を用いる。
【００３３】
モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の比表面積（ＢＥＴ法による）は、１００〜６００ｍ２／ｇであり、好ましくは１３０〜５００ｍ２／ｇであり、より好ましくは２００〜４００ｍ２／ｇである。
【００３４】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５のミクロ細孔容積（ｔプロット法による）は、０．０４〜０．２５ｃｍ３／ｇであり、好ましくは０．０５〜０．２０ｃｍ３／ｇであり、より好ましくは０．０９〜０．１８ｃｍ３／ｇである。
【００３５】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５は、以下のプロセスによって合成することができる。この観点において、本発明はまた、（i）ケイ素源、ゲルマニウム源、フッ素源、有機テンプレート剤および水を含んでいる混合物、または、（ii）上記成分から構成されている混合物（以下、総称して「混合物」と称する）を結晶化させて、モレキュラーシーブを得る工程を含む、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成方法にも関する。
【００３６】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、有機テンプレート剤は、４−ピロリジニルピリジンまたは式（Ａ−１）、式（Ａ−２）もしくは式（Ａ−３）で表される四級アンモニウム形態から選択される。好ましくは、有機テンプレート剤は、４−ピロリジニルピリジンである。これらの有機テンプレート剤は、単独で使用してもよいし、所望の比率で組合せて使用してもよい。
【００３７】
【化１】
2020523271.tif 000007
【００３８】
各式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に、ＨまたはＣ１〜８アルキルであり、好ましくはＣ１〜４アルキルであり、より好ましくはＣ１〜２アルキルである。Ｘ−は、それぞれ独立に、ハロゲンイオン（Ｃｌ−、Ｂｒ−およびＩ−など）および水酸化物イオン（ＯＨ−）であり、好ましくは水酸化物イオン（ＯＨ−）である。
【００３９】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、結晶化工程は、本技術分野で従来公知の任意の方法により実行できる。一例としては、（i）ケイ素源、ゲルマニウム源、フッ素源、有機テンプレート剤および水を特定の比率で混合し、（ii）結晶化条件下にて、得られた混合物を水熱結晶化させる方法が挙げられる。必要に応じて、攪拌してもよい。
【００４０】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、この目的のために本技術分野で従来使用されている任意のケイ素源を、ケイ素源として使用できる。その例としては、ケイ酸、シリカゲル、シリカゾル、テトラアルキルオルトシリケートおよび水ガラスが挙げられる。これらのケイ素源は単独で使用してもよいし、所望の比率で組合せて使用してもよい。
【００４１】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、この目的のために本技術分野で従来使用されている任意のゲルマニウム源を、ゲルマニウム源として使用できる。その例としては、酸化ゲルマニウム、硝酸ゲルマニウムおよびテトラアルコキシゲルマニウムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、本技術分野で従来使用されている任意のフッ素源を、フッ素源として使用できる。その例としては、フッ化物またはその水溶液（特に、フッ化水素酸など）が挙げられる。
【００４３】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、ケイ素源（ＳｉＯ２として計算する）、ゲルマニウム源（ＧｅＯ２として計算する）、フッ素源（Ｆとして計算する）、有機テンプレート剤および水のモル比は、一般的に、１：（０〜１）：（０．１〜２．０）：（０．１〜２．０）：（０．１〜２．０）：（３〜３０）である。好ましくは１：（１／１５〜１．５）：（０．２〜１．５）：（０．２〜１．５）：（４〜２５）である。より好ましくは１：（０．１〜０．５）：（０．４〜１．２）：（０．４〜１．２）：（５〜２０）である。より好ましくは１：（０．２〜０．４）：（０．６〜１．０）：（０．６〜１．０）：（５〜１５）である。
【００４４】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、結晶化条件は以下の通りである。
・結晶化温度：１３１〜２１０℃、好ましくは１５０〜１９０℃、より好ましくは１６０〜１８０℃
・結晶化時間：１〜２０日間、好ましくは２〜１０日間、より好ましくは２〜７日間。
【００４５】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、結晶化前にエージング工程が含まれる。エージング条件は、以下の通りである。
・エージング温度：５０〜９０℃
・エージング時間：２時間〜２日間。
【００４６】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、ゲルマニウム原子がケイ素およびゲルマニウム以外の３価または４価の元素で置換される場合に、当該ケイ素およびゲルマニウム以外の３価または４価の元素源は（好ましくは、当該ケイ素およびゲルマニウム以外の３価または４価の元素の酸化物源は）、上記の混合物に加えられる。酸化物源としては、酸化ホウ素源、酸化アルミニウム源、酸化スズ源、酸化ジルコニウム源、酸化チタン源からなる群より選ばれる１種類以上が好ましい。酸化アルミニウム源の具体例としては、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミニウム塩、カオリンおよびモンモリロナイトからなる群より選択される１種類以上が挙げられる。酸化ホウ素源の具体例としては、酸化ホウ素、ホウ砂、メタホウ酸ナトリウム、ホウ酸からなる群より選択される１種類以上が挙げられる。酸化スズ源の具体例としては、四塩化スズ、塩化スズ（ＩＩ）、アルキルスズ、アルコキシスズ、有機スズ酸塩からなる群より選択される１種類以上が挙げられる。ジルコニウム源の具体例としては、ジルコニウム塩（例えば、硝酸ジルコニウムまたは硫酸ジルコニウム）、アルキルジルコニウム、アルコキシジルコニウム、および有機ジルコニウム酸塩からなる群より選択される１種類以上が挙げられる。酸化チタン源の具体例としては、テトラアルキルチタン酸塩（例えば、チタン酸テトラメチル、チタン酸テトラエチル、チタン酸テトラプロピル、チタン酸テトラ−ｎ−ブチル）、ＴｉＣｌ４、ヘキサフルオロチタン酸、Ｔｉ（ＳＯ４）２、およびこれらの加水分解生成物から選択される１種以上が挙げられる。
【００４７】
本発明によれば、モレキュラーシーブの合成方法において使用される際の、酸化物源（対応する酸化物として計算する）のゲルマニウム源（ＧｅＯ２として計算する）に対するモル比は、一般的に、（０．０１〜０．１）：１であり、好ましくは（０．０２〜０．０８）：１である。
【００４８】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、結晶化の完了後、従来公知の任意の分離方法によって、得られた反応混合物からモレキュラーシーブを生成物として分離できる。これにより、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５が得られる（これを、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成形態とも称する）。分離方法の例としては、得られた反応混合物を、濾過、洗浄および乾燥する方法が挙げられる。
【００４９】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、濾過、洗浄および乾燥は、本技術分野で従来公知の任意の方法によって行ってもよい。具体例としては、得られた反応混合物を、単に吸引濾過すればよい。洗浄の例としては、脱イオン水による洗浄が挙げられる。乾燥温度は、例えば４０〜２５０℃であり、好ましくは６０〜１５０℃である。乾燥時間は、例えば８〜３０時間であり、好ましくは１０〜２０時間である。乾燥は、常圧下または減圧下で行うことができる。
【００５０】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５を焼成しなくてもよい。この場合であっても、必要であれば、モレキュラーシーブ中に存在しうる有機物（特に、有機テンプレート剤）をＵＶ／オゾン法によって除去できる。これによって、有機物を含んでいないモレキュラーシーブを得ることができる。このようなモレキュラーシーブもまた、本発明に係るモレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成された形態に属しており、「モレキュラーシーブＳＣＭ−１５の合成された形態」と称される。ＵＶ／オゾン法は本技術分野で周知である。その具体例としては、紫外線ランプから２〜３ｍｍの距離にモレキュラーシーブを配置して、当該モレキュラーシーブに、波長１８４〜２５７ｎｍの紫外光を１２〜４８時間照射する方法が挙げられる。紫外光は、箱内に封入した低圧水銀灯または中圧水銀灯（１０〜２０ｍＷ・ｃｍ−２）によって発生させることができる。
【００５１】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブの合成方法において、結晶化によって得られたモレキュラーシーブを、必要に応じて焼成してもよい。これによって、有機テンプレート剤（および、もし存在していれば水など）を除去する。このようにして、焼成されたモレキュラーシーブを得る（これを、「焼成された形態のモレキュラーシーブＳＣＭ−１５」とも称する）。焼成は、本技術分野で従来公知の任意の方法で行うことができる。例えば、焼成温度は、一般的には３００〜７５０℃であり、好ましくは４００〜６００℃である。焼成時間は、一般的には１〜１０時間、好ましくは３〜６時間である。さらに、焼成は一般的に、酸素含有雰囲気下で行われる（空気雰囲気または酸素雰囲気など）。
【００５２】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５は、任意の物理的形状をとりうる（粉末、顆粒、または成形品（例えば、棒状、クローバー状）など）。これらの物理的形状は、本技術分野で従来公知の任意の方法で得られ、特に限定されない。
【００５３】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５は、他の材料と組合せて使用できる。これによって、モレキュラーシーブ組成物が得られる。他の材料の例としては、活性物質および不活性物質が挙げられる。活性物質の例としては、合成ゼオライト、天然ゼオライトが挙げられる。不活性物質（一般的には「バインダー」と称する）の例としては、粘土、白土、アルミナが挙げられる。これらの他の材料は、単独で使用してもよいし、任意の比率で組合せて使用してもよい。他の材料の量は、本技術分野で従来使用されている量を参照でき、特に限定されない。
【００５４】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５またはモレキュラーシーブ組成物は、吸着剤として使用できる（例えば、気相または液相中の複数の成分の混合物から、１種類以上の成分を分離するための吸着剤）。したがって、混合物とモレキュラーシーブＳＣＭ−１５またはモレキュラーシーブ組成物とを接触させることによって、複数成分の混合物から、１種類以上の成分を選択的に吸着させて、当該成分を部分的または実質的に完全に分離していてもよい。
【００５５】
本発明の一態様によれば、モレキュラーシーブＳＣＭ−１５またはモレキュラーシーブ組成物は、触媒としても（または、触媒の触媒活性を有している成分としても）使用できる。これらを直接触媒として使用してもよいし、本技術分野において従来行われているモレキュラーシーブに必要な処理または変換（イオン交換など）を施した後に触媒として使用してもよい。この目的のために、本発明の一態様によれば、例えば、上記の触媒の存在下にて反応物質（炭化水素など）に所定の反応を起こさせ、それによって目的生成物を得ることができる。
【実施例】
【００５６】
実施例を参照しながら、本発明に関してさらに詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５７】
〔実施例１〕
脱イオン水：４３．２ｇ、有機テンプレート剤（４−ピロリジニルピリジン（９８重量％））：４２．６３ｇ、酸化ゲルマニウム（９９重量％）：８．３７ｇ、フッ化水素酸（４０重量％）：１４．０ｇ、およびシリカゾル（ＳｉＯ２が４０重量％）：６０．０ｇを、均一に混合して反応混合物を得た。反応混合物の材料比（モル比）は、以下の通りであった。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．７０
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．７０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１２。
【００５８】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、８０℃の水浴中にて２時間エージングさせた。次に、１７０℃にて、攪拌しながら５日間結晶化させた。結晶化の後、溶液を濾過および洗浄し、１２０℃にて１２時間乾燥させて、モレキュラーシーブを得た。
【００５９】
生成物であるモレキュラーシーブ（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表１に示し、ＸＲＤスペクトルを図１に示した。
【００６０】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５．１であった。
【００６１】
【表５】
2020523271.tif 000008
【００６２】
〔実施例２〕
反応混合物を以下の比（モル比）で調製したこと以外は、実施例１を繰返した。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．６０
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．６０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１０。
【００６３】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、８０℃の水浴中にて３時間エージングさせた。次に、１６５℃にて、攪拌しながら４日間結晶化させた。
【００６４】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表２に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００６５】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４．２であった。
【００６６】
【表６】
2020523271.tif 000009
【００６７】
〔実施例３〕
反応混合物を以下の比（モル比）で調製したこと以外は、実施例１を繰返した。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．６６
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．６６
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝８。
【００６８】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、１７０℃にて、攪拌しながら５日間結晶化させた。
【００６９】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表３に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００７０】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４．４であった。
【００７１】
【表７】
2020523271.tif 000010
【００７２】
〔実施例４〕
反応混合物を以下の比（モル比）で調製したこと以外は、実施例１を繰返した。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．６０
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．６０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１２。
【００７３】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、１５０℃にて、攪拌しながら５日間結晶化させた。
【００７４】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表４に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００７５】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５．３であった。
【００７６】
【表８】
2020523271.tif 000011
【００７７】
〔実施例５〕
反応混合物を以下の比（モル比）で調製したこと以外は、実施例１を繰返した。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝３．５
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．７２
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．７２
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝９。
【００７８】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、１５０℃にて、攪拌しながら５日間結晶化させた。
【００７９】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表５に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００８０】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝３．９であった。
【００８１】
【表９】
2020523271.tif 000012
【００８２】
〔実施例６〕
ホウ素源としてホウ酸を系中に加えて、ゲルマニウム源の一部を置換した。交換比率は、１％であった。それ以外は、実施例１を繰返した。
【００８３】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表６に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００８４】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５．４であり、ＳｉＯ２／Ｂ２Ｏ３＝９９１．３であった。
【００８５】
【表１０】
2020523271.tif 000013
【００８６】
〔実施例７〕
チタン源としてチタン酸テトラブチルを系中に加えて、ゲルマニウム源の一部を置換した。交換比率は、２％であった。それ以外は、実施例１を繰返した。
【００８７】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表７に示す。ＸＲＤスペクトルは図１のものと同様であった。
【００８８】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５．２であり、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２＝１９７．２であった。
【００８９】
【表１１】
2020523271.tif 000014
【００９０】
〔実施例８〕
反応混合物を以下の比（モル比）で調製したこと以外は、実施例１を繰返した。
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４
テンプレート剤／ＳｉＯ２＝０．９
Ｆ／ＳｉＯ２＝０．９
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１１。
【００９１】
均一に混合した後、混合物をステンレス製反応器に投入し、１７０℃にて、攪拌しながら６日間結晶化させた。
【００９２】
生成物（合成された形態）のＸＲＤスペクトルデータを表８に示し、ＸＲＤスペクトルを図２に示した。
【００９３】
生成したモレキュラーシーブを誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝４．２であった。
【００９４】
【表１２】
2020523271.tif 000015
【００９５】
生成物を空気雰囲気中にて５５０℃にて６時間焼成した。得られた試料（焼成された形態）のＸＲＤスペクトルを図３に示し、スペクトルデータを表９に示した。
焼成された試料の比表面積（ＢＥＴ法）は、３３７．４ｍ２／ｇであった。また、窒素への浸漬により測定したミクロ細孔容積（ｔ−プロット法）は、０．１４ｃｍ３／ｇであった。
【００９６】
【表１３】
2020523271.tif 000016
【００９７】
〔実施例９〕
実施例８で得たモレキュラーシーブ焼成体と、Ａｌ（ＮＯ）３水溶液（０．７重量）とを、三つ首フラスコに投入した。重量比は、モレキュラーシーブ：Ａｌ（ＮＯ３）３水溶液＝１：５０とした。８０℃の油浴中にて、攪拌しながら６時間反応させた。反応後、固形試料を遠心分離および洗浄し、１００℃のオーブンに入れて一晩乾燥させた。次に、乾燥させた試料を、０．０１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液と反応させた。重量比は、モレキュラーシーブ：ＨＣｌ水溶液＝１：５０とした。反応は、室温にて、攪拌しながら６時間行った。反応後、固形試料を遠心分離および洗浄し、１００℃のオーブンで一晩乾燥させて、粉末を得た。生成物を誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ原子発光分光法）で測定したところ、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２＝５．８であり、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝１１２．５であった。
【００９８】
〔実施例１０〕
実施例９で合成した粉末試料３ｇと、アルミナ２ｇと、セスバニア粉末０．３ｇとを混合した。次に、硝酸５重量％と混練し、直径：１．６ｍｍ×長さ：２ｍｍの棒状に押出した。次に、１１０℃にて乾燥させて、空気雰囲気中にて５５０℃で６時間焼成して有機物を除去した。こうして、所望のモレキュラーシーブ組成物を合成した。このモレキュラーシーブ組成物は、吸着剤または触媒として使用できる。
【００９９】
〔実施例１１〕
実施例１０で合成したモレキュラーシーブ組成物を粉砕し、篩別した。粒子３０ｍｇ（粒径：２０〜４０メッシュ）を、パルス型固定床反応器に装填した。次に、３００℃の窒素雰囲気中で１時間活性化してから、２５０℃の反応温度に冷却した。０．４μＬのクメンを、パルス試料注入モードにて短時間のうちに１回で反応器内に注入した。モレキュラーシーブ組成物を備えている床層にクメンを通すことにより、クメンを分解反応させた。反応後の混合物を、ガスクロマトグラフィに直接供給して分析した。クメンの変換率は３３．７％であり、主生成物はプロピレンおよびベンゼンであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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