ゼオライト。
ゼオライト(zeolite)とは、内部に分子ほどの大きさの穴(細孔)が規則的に張りめぐらされた、ケイ素・アルミニウム・酸素からなる結晶。天然にも産出し、工業的にも多くの型が合成されています。穴の径が揃っているため分子を大きさでふるい分けられ、吸着剤・イオン交換材・触媒の土台として使われます。
イメージとしては、スポンジではなく「精密に開けた穴が同じ間隔で並ぶブロック」です。穴の径が決まっているので、入れる分子と入れない分子を構造そのもので選び分けられます。
触媒の「土台」としての役割
ゼオライトは、それ自体が酸としてはたらく性質(固体酸)を持つ一方、白金などの金属を細孔の中や表面に細かく分散して載せる担体にもなります。金属を微細なまま保てるので、少量の貴金属で大きな反応面積を稼げます。名前に付くHZSM-5やBetaは、細孔の並び方(骨格構造)の型を指す呼び名です。頭のHは、イオン交換される場所に水素イオンが入っている形を意味します。
弱点も構造に由来する
細孔という構造が長所である反面、水蒸気や硫黄化合物にさらされると骨格が傷んだり、活性な場所が塞がれたりすることがあります。実際の工場排ガスは水分や硫黄分を含むため、実験室で高い性能が出たゼオライト触媒が現場で何日もつか、という耐久性の評価が欠かせません。