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公開番号2025133260
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031088
出願日2024-03-01
発明の名称金属有機構造体の製造方法
出願人日本軽金属株式会社,学校法人東邦大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C07F 5/06 20060101AFI20250904BHJP(有機化学)
要約【課題】アルミニウムドロスを用いて金属有機構造体を製造することができる金属有機構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウムイオンに有機配位子が配位した金属有機構造体の製造方法であって、アルミニウムイオン源を含むアルミニウムドロス、前記有機配位子を有する有機化合物、及び、前記アルミニウムイオンと塩を形成するカウンターイオンを有する酸またはアルカリを添加して反応系を準備する準備工程と、前記反応系を混合処理することで、前記アルミニウムイオンと前記有機配位子とからなる前記金属有機構造体を得る生成工程とを備え、前記生成工程において、前記反応系に含まれるアルミニウムに対する前記反応系に添加した前記酸または前記アルカリのモル比が0.5倍以上4倍以下である金属有機構造体の製造方法である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アルミニウムイオンに有機配位子が配位した金属有機構造体の製造方法であって、
アルミニウムイオン源を含むアルミニウムドロス、前記有機配位子を有する有機化合物、及び、前記アルミニウムイオンと塩を形成するカウンターイオンを有する酸またはアルカリを添加して反応系を準備する、準備工程と、
前記反応系を混合処理することで、前記アルミニウムイオンと前記有機配位子とからなる前記金属有機構造体を得る生成工程と、を備え、
前記生成工程において、前記反応系に含まれるアルミニウムに対する前記反応系に添加した前記酸または前記アルカリのモル比が、０．５倍以上、４倍以下である、ことを特徴とする、金属有機構造体の製造方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記アルミニウムドロスに含まれるアルミニウム含有率が、３０質量％以上、１００質量％未満である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウムドロスに含まれる金属アルミニウム含有率が、１０質量％以上、１００質量％未満である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項４】
前記生成工程において、前記反応系に含まれる前記有機配位子に対するアルミニウムのモル比が、０．５以上、１０以下である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項５】
前記生成工程において、アルミニウムイオンと前記カウンターイオンとが形成する塩に含まれる前記アルミニウムイオンに対する前記カウンターイオンのモル比に対する、前記反応系に含まれるアルミニウムに対する前記反応系に添加した前記酸または前記アルカリに含まれる前記アルミニウムイオンと塩を形成する前記カウンターイオンのモル比の比が、０．２倍以上、１．５倍以下である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項６】
前記アルミニウムドロスに金属アルミニウム以外のアルミニウム化合物が含まれており、
前記アルミニウムドロスに含まれる前記アルミニウム化合物に含まれるアルミニウムの元素量が、０質量％より大きく、１００質量％以下である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項７】
前記有機化合物が、テレフタル酸、フマル酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、２，６-ナフタレンジカルボン酸、メリト酸、ピロメリット酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、２,５-フランジカルボン酸、１，３，５－トリス（４-カルボキシフェニル）ベンゼン、ベンゾフェノン－４，４’－ジカルボン酸、４，４’－ジカルボキシジフェニルスルホン、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、２，５－チオフェンジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、およびそれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項８】
前記アルミニウムドロスは、アルミニウム合金に由来するフラックス成分を含有し、
前記アルミニウムドロスに含まれる前記フラックス成分の含有率が、０質量％以上、５０質量％以下である、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項９】
前記生成工程において、前記アルミニウムドロスと、前記有機化合物と、酸溶媒またはアルカリ溶媒である溶媒と、を含む反応溶液からなる前記反応系を加熱処理することで、前記金属有機構造体を得る、
請求項１に記載の金属有機構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記準備工程において、前記アルミニウムドロスと、前記有機化合物とを、前記溶媒に混合し、前記溶媒には、前記アルミニウムイオンと塩を形成するカウンターイオンを有する酸またはアルカリが添加されている、
請求項８に記載の金属有機構造体の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウムイオンに有機配位子が配位した金属有機構造体の製造方法に関し、詳しくは、アルミニウムイオンを含むアルミニウムドロスを用いて、金属有機構造体を得る金属有機構造体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製品を製造する製造プロセスにおいて、アルミニウムの地金やスクラップを溶解する工程の副生物として、アルミニウムドロスが発生する。このアルミニウムドロスはアルミニウムの過熱溶解量の５～１０質量％程度発生し、金属アルミニウムをはじめ、アルミニウム酸化物やアルミニウム窒化物、アルミニウムハロゲン化物であったり、合金に含まれる添加元素の酸化物等が含有される。
【０００３】
これまで、アルミニウムドロスは廃棄処分が行われてきたが、処分場の確保が難しいといった事情もあり、アルミニウムドロスのリサイクル技術の開発が進められている。
【０００４】
例えば、アルミニウムドロスと水酸化ナトリウムとを反応させて得られた反応混合物に珪酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを反応させ、その際に硝酸塩又は亜硝酸塩を存在させることで人工ゼオライトを製造する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、金属有機構造体（Metal-Organic Framework：ＭＯＦ）は、金属イオンと有機配位子からなる多孔性材料である。このＭＯＦは、炭素やゼオライトにみられない特徴を有しており、ガスの貯蔵や分離、触媒作用、イオン・電子伝導などといった幅広い機能性を示し、その応用が期待されている。
【０００６】
なかでも、金属イオンにアルミニウムを用いたアルミニウムベースのＭＯＦはフレームワークの安定性が優れているため、広く研究されており、最も有望なＭＯＦの一つとして見なされている。また、アルミニウムは他に比べて比較的安価で豊富な金属源であり、ＭＯＦの大量生産のための魅力的な金属源であるとも言える。
【０００７】
このような金属イオンにアルミニウムを用いたＭＯＦを得るにあたり、例えば、硝酸塩や硫酸塩等の金属アルミニウム塩と、１，４－テレフタル酸や４，４’－ビフェニルジカルボン酸等の有機配位子とを原料して、所定のＭＯＦを製造する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００３－１９２３３６号公報
特開２０１５－１０５２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：ＳＤＧｓ）への関心が集められているなか、これまで廃棄されてきたアルミニウムドロスについても、原料として利用して有効活用する技術への期待が高まっている。なかでも、リサイクルを商業的に成立させていくために、アルミニウムドロスを原料として高付加価値の材料を製造することができるのが望ましい。
【００１０】
ここで、ＭＯＦの一種であり、アルミニウムイオンと１，４－ベンゼンジカルボキシレート（テレフタル酸）の配位結合で合成されるＭＩＬ－５３（Ａｌ）は、高い比表面積と耐加水分解性を持つため、液相吸着剤としての可能性が示唆されている。すなわち、ＭＩＬ－５３（Ａｌ）は、高分子材料産業で可塑剤として一般的に使用されてｐｐｂレベルでヒトに内分泌攪乱作用を引き起こす可能性があるフタル酸ジメチル（ＤＭＰ）や、顔料、爆発物、殺虫剤の製造に使用される非常に有毒で残留性の汚染物質であるニトロベンゼンを除去する能力に優れることが知られている（T.Wu, N. Prasetya, K. Li, J. Membrane. Sci., 2020, 615, 118493.）。
（【００１１】以降は省略されています）

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