フォージャサイト
フォージャサイト
一般的な
カテゴリテクトケイ酸塩鉱物
グループゼオライトグループ
式(Na 2 ,Ca,Mg) 3.5 [Al 7 Si 17 O 48 ]・32(H 2 O) [ 1 ]
IMAシンボルファウ[ 2 ]
ストランツ分類9.GD.30
結晶系キュービック
クリスタルクラス六八面体（m 3 m）H–M記号（4/m 3 2/m）
空間群F d 3 m
単位セルa = 24.638–24.65  Å、Z = 32
識別
色無色、白
クリスタル習慣大きさが最大4 mmの八面体またはまれに三八面体結晶
姉妹都市{111}では接触双晶と貫通双晶
胸の谷間{111}、完璧
骨折不均一から貝殻状
粘り強さ脆い
モース硬度4.5～5
光沢ガラス質から金剛石質
連勝白
透けて見える透明
比重1.92～1.93
光学特性等方性
屈折率n = 1.466–1.480
多色性なし
参考文献[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

フォージャサイト（FAU型ゼオライト）は、ケイ酸塩鉱物のゼオライトファミリーに属する鉱物グループです。このグループは、フォージャサイト-Na、フォージャサイト-Mg、フォージャサイト-Caで構成されています。これらはすべて、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムの量が異なるだけで、同じ基本化学式（Na 2 ,Ca,Mg）3.5 [Al 7 Si 17 O 48 ]·32(H 2 O)を共有しています。 [ 1 ] フォージャサイトは希少鉱物として世界中のいくつかの場所で産出されます。

フォージャサイト材料は工業的に広く合成されています。比較的シリカ含有量の低い（Si/Al<2）合成フォージャサイトはゼオライトX、シリカ含有量の高い（Si/Al>2）合成フォージャサイトはゼオライトYと呼ばれます。さらに、ゼオライトYのアルミニウム成分は酸処理や水蒸気処理によって除去することができ、得られたフォージャサイトはUSY （超安定ゼオライトY）と呼ばれます。USYは流動接触分解プロセスの触媒として 使用されます。

発見と発生

フォージャサイトは、1842年にドイツのバーデン＝ヴュルテンベルク州カイザーシュトゥール、ザスバッハのリンベルク採石場で発見されたことが初めて報告されました。1990年代にマグネシウムとカルシウムに富む相が発見された後、ナトリウム修飾子であるフォージャサイト-Naが添加されました。フォージャサイトは、フランスの地質学者で火山学者のバルテルミー・フォージャ・ド・サン＝フォン（1741–1819）にちなんで命名されました。[ 4 ] [ 5 ]

フォージャサイトは、玄武岩、フォノライト溶岩、凝灰岩中の気泡中に、変質鉱物または自生鉱物として産出する。他の沸石、オリビン、オージャイト、ネフェリンと共に産出する。[ 3 ]

構造

フォージャサイト骨格の構造
フォージャサイト中のアルミノケイ酸塩ケージの構造。頂点はアルミニウムまたはケイ素原子で占められており、接続部は酸素原子で占められている。

フォージャサイト骨格は、国際ゼオライト協会によってFAU というコードが付与されている。 [ 6 ]六角柱でつながったソーダライトケージで構成されている。12 員環で形成された細孔は、直径が 7.4 Å と比較的大きい。内部の空洞は直径 12 Å で、10 個のソーダライトケージに囲まれている。単位格子は立方晶系で、ピアソン記号はcF576、対称性はF d 3 m、番号 227、[ 7 ]格子定数は 24.7 Å である。FAU でコードされている 2 種類のゼオライト (X および Y) のうち、シリカとアルミナの含有量の範囲が広い方であるゼオライト Y は、空隙率が 48%、Si/Al 比が 2.43 である。熱分解温度は 793 °C である。[ 8 ]

合成

フォージャサイトは、他のゼオライトと同様に、アルミン酸ナトリウムなどのアルミナ源とケイ酸ナトリウムなどのシリカ源から合成されます。カオリンなどの他のアルミノケイ酸塩も使用されます。成分は水酸化ナトリウム水溶液などの塩基性環境に溶解され、70～300℃（通常は100℃）で結晶化されます。結晶化後、フォージャサイトはナトリウム型であるため、安定性を向上させるためにアンモニウムとイオン交換する必要があります。アンモニウムイオンは、後に焼成によって除去され、ゼオライトは酸性型になります。合成フォージャサイトゼオライトは、骨格のシリカ対アルミナ比に応じて、XゼオライトとYゼオライトに分けられます。Xゼオライトではその比は2～3であり、Yゼオライトでは3以上です。骨格の負電荷は、骨格以外の位置にある陽イオン（通常はNaOH溶液中のナトリウム、または交換反応後のアンモニウムまたはH +）の正電荷によってバランスが取られます。このようなゼオライトは、イオン交換、触媒、吸着特性を有します。ゼオライトの安定性は、骨格のシリカとアルミナの比に伴って増加します（ローエンシュタインの法則）。また、骨格以外の位置にある陽イオンの種類と量によっても影響を受けます。接触分解では、Y型ゼオライトは希土類元素と水素が交換された形でよく使用されます。[ 9 ]

熱、水熱、または化学的手法を用いることで、Y型ゼオライト骨格からアルミナの一部を除去することができ、高シリカY型ゼオライトが得られる。このようなゼオライトは、クラッキング触媒や水素化分解触媒として用いられる。完全な脱アルミニウムによりフォージャサイトシリカが得られる。[ 9 ]

使用

フォージャサイトは、主に流動接触分解触媒として使用され、原油の高沸点留分をより価値の高いガソリン、ディーゼル、その他の製品に変換します。この用途では、ゼオライトXに代わるゼオライトYが使用されています。これは、高いSi/Al比により、高温での活性と安定性に優れているためです。また、水素化分解装置では、改質された精製製品の芳香族含有量を高めるための白金/パラジウム担体としても使用されています。[ 10 ]

タイプXゼオライトは、ガス流からCO2を選択的に吸着するために使用することができ[ 11 ]、工業用空気分離のための空気の前精製に使用されます。

フォージャサイトは、その構造、挙動、特性が広く知られているため、MFI、FER、CHAとともに、ゼオライトの触媒および吸着（吸着/脱着）研究の標準物質としてよく使用されます[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

参照

参考文献

  1. ^ a bミンダットのフォージャサイトグループ
  2. ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」 . Mineralogical Magazine . 85 (3): 291– 320. Bibcode : 2021MinM...85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616 .
  3. ^ a bフォージャサイト.鉱物学ハンドブック.
  4. ^ a bフォージャサイト.ミンダット.
  5. ^ a bフォージャサイト鉱物データ. Webmineral.
  6. ^ 「FAU: フレームワークタイプ」 . asia.iza-structure.org . 2020年5月1日閲覧。
  7. ^ Hriljac JA; Eddy MM; Cheetham AK; Donohue JA; Ray GJ (1993). 「シリカ質ゼオライトYの粉末中性子回折および29Si MAS NMR研究」. Journal of Solid State Chemistry . 106 (1): 66– 72. Bibcode : 1993JSSCh.106...66H . doi : 10.1006/jssc.1993.1265 .
  8. ^ 「The Chemical Engineering Zeolite Page」。2008年9月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年8月3日閲覧。
  9. ^ a b Scherzer, Julius (1989). 「オクタン価向上ゼオライトFCC触媒：科学的・技術的側面」.触媒レビュー. 31 (3): 215– 354. doi : 10.1080/01614948909349934 .
  10. ^ロバート・W・ブローチ;ジャン、デンヤン。レッシュ、デビッド A.クルプラティパンジャ、サンティ。ローランド、エッケハート。クラインシュミット、ピーター (2012-04-15)。「ゼオライト」。ウルマンの工業化学百科事典。土井: 10.1002/14356007.a28_475.pub2。ISBN 978-3-527-30385-4。
  11. ^ A1 USA US20020178914 A1、ティモシー・ゴールデン、「ガス混合物中の二酸化炭素濃度を低減するプロセス」、2002年12月5日公開 
  12. ^フェルボクエンド、D.;ナッテンス、N.ローカス、R.エルスト、J.ヴァン。ヴェロルメ、P.グローエン、JC。ペレス・ラミレス、J.セルス、BF (2016-06-13)。「階層型フォージャサイトゼオライトの合成、特性評価、および触媒評価: マイルストーン、課題、および将来の方向性」。化学会のレビュー。45 (12): 3331–3352。土井: 10.1039/C5CS00520E。hdl : 20.500.11850/125146。ISSN 1460-4744。PMID 26313001。  
  13. ^ 「FER: フレームワークタイプ」 . europe.iza-structure.org . 2023年12月7日閲覧。
  14. ^ 「CHA: フレームワークタイプ」 . europe.iza-structure.org . 2023年12月7日閲覧。
  15. ^ 「MFI: フレームワークタイプ」 . europe.iza-structure.org . 2023年12月7日閲覧。

文学

  • Subhash Bhatia、「ゼオライト触媒：原理と応用」、CRC Press, Inc.、フロリダ州ボカラトン、1990 年。
  • FR リベイロ他編、『ゼオライト: 科学と技術』、Martinus Nijhoff Publishers、ハーグ、1984 年。
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