功能性结构体的前体及功能性结构体

本发明涉及具备多孔质结构的载体(骨架体)和功能性物质的功能性结构体的前体及功能性结构体。

背景技术：

作为制造可用作作为石油的替代燃料的合成油、合成燃料等液态燃料制品的原料等的烃化合物的方法，已知各种催化剂。例如，利用催化反应由以一氧化碳气体(co)及氢气(h2)为主成分的合成气体合成烃、尤其是液态烃的费托合成反应(以下，有时也称为“ft合成反应”。)是已知的。作为可用于该ft合成反应的催化剂，例如，专利文献1中，公开了在二氧化硅、氧化铝等载体上担载钴、铁等活性金属而成的催化剂，专利文献2中，公开了含有钴、锆或钛、及二氧化硅的催化剂。

ft合成反应中使用的催化剂例如可通过在二氧化硅、氧化铝等载体中浸渗钴盐、钌盐等、并对其进行烧成、从而作为担载有钴氧化物及/或钌氧化物的催化剂(未还原催化剂)而得到。按照上述方式得到的催化剂相对于ft合成反应呈现充分的活性，因此，需要如专利文献3中公开的那样，使该催化剂与氢气等还原气体接触而进行还原处理，将作为活性金属的钴及/或钌从氧化物的状态转化(改性)成金属的状态。

另外，如专利文献4中公开的那样，可知对于ft合成反应而言，由于伴随着极大的发热，因此在催化剂表面发生局部过热，由此，在催化剂表面产生的过热部位(hotspot)处的副反应(碳质的析出等)的进行使活性劣化。为了防止这样的过热部位的生成，需要使作为催化剂发挥作用的活性金属种(金属微粒)不凝聚，使活性部位分散。出于防止活性金属种的凝聚的目的，可以考虑使用具有与该活性金属种的强相互作用的载体，使得金属微粒彼此不能容易地凝聚。

作为该方法的一例，高分散地担载金属微粒的溶胶·凝胶法是已知的。溶胶·凝胶法中，在合成成为载体的金属氧化物的阶段中，活性金属种以原子水平被均匀导入。担载金属催化剂的活性金属种以极度分散的方式被包含于作为载体的金属氧化物的晶格中，因此，在各种处理、反应中也不容易发生凝聚。然而，由于活性金属种与载体较强地结合，因此存在下述这样的问题：在反应之前，催化剂的活化变得困难，得不到充分的催化活性。

另外，若金属微粒彼此的凝聚发生，则伴随着作为催化剂的有效表面积的减少，催化活性下降，因此，催化剂自身的寿命变得比通常更短。因此，必须在短间内对催化剂自身进行更换·再生，在更换操作和催化剂的节约资源化方面变得不利。为了抑制催化剂的凝聚，例如专利文献5、6中，报道了通过利用乳液法制作被覆了无定形二氧化硅的金属微粒，接下来对该粒子进行水热处理，从而使沸石包裹金属微粒的技术。利用乳液法进行的被覆了无定形二氧化硅的金属微粒的制作可通过以下方法来达成：通过向在有机溶剂中混合表面活性剂和金属源而得到的乳浊液中添加还原剂，从而形成金属微粒，然后，添加硅烷偶联剂，在金属微粒表面形成二氧化硅层。然而，利用乳液法制作金属粒子时，得到的粒子的尺寸受到进行乳化时的液滴的尺寸、和金属粒子的凝聚容易性的影响。通常，贱金属难以维持纳米粒子的状态。在引用文献5、6中记载的具有纳米尺寸的粒径的粒子只是实施例中的贵金属的试样，关于容易凝聚的贱金属及其氧化物的试样，并未公开具有纳米尺寸的粒径的粒子。另外，引用文献5、6中，关于乳液法，还报道了有机溶剂、表面活性剂等残留，形成沸石结构时使用的试剂等成为杂质，对沸石的热稳定性造成不良影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-227847号公报

专利文献2：日本特开昭59-102440号公报

专利文献3：国际公开第2015/072573号

专利文献4：日本特开2000-70720号公报

专利文献5：日本特开2017-128480号公报

专利文献6：国际公开第2010/097108号

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供不仅防止金属微粒彼此的凝聚、而且还抑制活性金属种与载体的结合、在反应之前能使催化剂的活化容易进行的功能性结构体的前体物质及功能性结构体。

用于解决课题的手段

本申请的发明人为了达成上述目的，反复进行了深入研究，结果发现，通过具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体、和包含金属元素(m)、且存在于前述载体内的至少1种功能性物质的前体物质，前述载体具有相互连通的通道，前述前体物质存在于前述载体的至少前述通道，并且由前述前体物质衍生的金属元素(m)、与构成前述载体的元素进行了部分置换，由此，能得到不仅防止金属微粒彼此的凝聚、而且还抑制活性金属种与载体的结合、在反应之前能使催化剂的活化容易进行的功能性结构体，基于上述认识完成了本发明。

即，本发明的主要构成如下所述。

[1]功能性结构体的前体，其特征在于，具备：

由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体，和

包含金属元素(m)、且存在于前述载体内的至少1种功能性物质的前体物质，

前述载体具有相互连通的通道，

前述前体物质存在于前述载体的至少前述通道，并且由前述前体物质衍生的金属元素(m)、与构成前述载体的元素进行了部分置换。

[2]如[1]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述金属元素(m)作为4配位结构和6配位结构这2种配位结构的中心原子而存在于前述前体。

[3]如[1]或[2]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述4配位结构的金属元素(m)相对于前述4配位结构的金属元素(m)和前述6配位结构的金属元素(m)的合计的原子比为0.75以下。

[4]功能性结构体的前体，其特征在于，具备：

由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体，和

包含金属元素(m)、且存在于前述载体内的至少1种功能性物质的前体，

前述载体具有相互连通的通道，

前述前体物质存在于前述载体的至少前述通道，

基于利用xafs测定而得到的由前述功能性结构体的前体中包含的金属的吸收边确定的xanes谱，将采取前述4配位结构的金属元素(具有与金属硅酸盐对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(a)、和采取前述6配位结构的金属元素(具有与还原成金属之前的金属氧化物对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(b)代入以下的(1)式并进行计算时的采取4配位结构的金属元素(m)的存在比例p的数值为0.75以下，

p＝(a)/(a+b)……(1)。

[5]如[4]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述存在比例p的数值为0.20以下。

[6]功能性结构体的前体，其特征在于，具备：

由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体，和

包含金属元素(m)、且存在于前述载体内的至少1种功能性物质的前体，

前述载体具有相互连通的通道，

前述前体物质存在于前述载体的至少前述通道，

基于利用xafs测定而得到的由前述功能性结构体的前体中包含的金属的吸收边确定的xanes谱，将采取前述4配位结构的金属元素(具有与金属硅酸盐对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(a)、和采取前述6配位结构的金属元素(具有与还原成金属之前的金属氧化物对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(b)代入以下的(1)式并进行计算时的采取4配位结构的金属元素(m)的存在比例p的数值为0以上且0.10以下。

p＝(a)/(a+b)……(1)

[7]如[1]～[6]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述通道具有前述沸石型化合物的骨架结构的一维孔、二维孔及三维孔中的任一种、和与前述一维孔、前述二维孔及前述三维孔中的任一种均不同的扩径部，并且，

前述前体物质至少存在于前述扩径部。

[8]如[7]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述扩径部将构成前述一维孔、前述二维孔及前述三维孔中的任一种的多个孔彼此连通。

[9]如[1]～[8]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述功能性物质为催化剂物质，

前述载体担载至少1种前述催化剂物质的催化剂前体物质。

[10]如[9]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述催化剂前体物质为金属氧化物微粒。

[11]如[10]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述金属氧化物微粒的平均粒径大于前述通道的平均内径、且为前述扩径部的内径以下。

[12]如[10]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，相对于前述功能性结构体而言，含有0.5～2.5质量％的前述金属氧化物微粒的金属元素(m)。

[13]如[10]～[12]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述金属氧化物微粒的平均粒径为0.1nm～50nm。

[14]如[10]～[13]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述金属氧化物微粒的平均粒径相对于前述通道的平均内径而言的比例为0.06～500。

[15]如[1]～[14]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述通道的平均内径为0.1nm～1.5nm。

[16]如[1]～[15]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，还具备被保持于前述载体的外表面的至少1种其他功能性物质的前体物质。

[17]如[16]所述的功能性结构体的前体，其特征在于，存在于前述载体内的前述至少1种功能性物质的前体物质的含量多于被保持于前述载体的外表面的前述至少1种其他功能性物质的前体物质的含量。

[18]如[1]～[17]中任一项所述的功能性结构体的前体，其特征在于，前述沸石型化合物为硅酸盐化合物。

[19]功能性结构体，其特征在于，其是[1]～[18]中任一项所述的前体的还原产物。

发明的效果

通过本发明，可提供不仅防止金属微粒彼此的凝聚、而且还抑制活性金属种与载体的结合、在反应之前能使催化剂的活化容易进行的功能性结构体。

附图说明

[图1]图1是为了理解本发明的实施方式涉及的功能性结构体的前体的内部结构而概略性地示出的图，图1(a)为立体图(用横截面示出一部分。)，图1(b)为局部放大剖面图。

[图2]图2为用于说明图1的功能性结构体的功能的一例的局部放大剖面图，图2(a)为说明筛功能的图，图2(b)为说明催化功能的图。

[图3]图3为表示图1的功能性结构体的前体的制造方法的一例的流程图。

[图4]图4为表示图1的功能性结构体的前体的变形例的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

[功能性结构体的前体的构成]

图1为概略性地示出本发明的实施方式涉及的功能性结构体的前体的构成的图，(a)为立体图(用横截面示出一部分。)，(b)为局部放大剖面图。需要说明的是，图1中的功能性结构体的前体表示其一例，本发明涉及的各构成的形状、尺寸等不限于图1。

如图1(a)所示，功能性结构体的前体1具备作为由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体的骨架体10、和存在于该骨架体10内的至少1种功能性物质的前体物质20。

前体物质20是单独或通过与骨架体10配合来发挥一种或多种功能的物质。另外，作为上述功能的具体例，可举出催化功能、发光(或荧光)功能、吸光功能、识别功能等。将前体物质20改性而得到的功能性物质例如优选为具有催化功能的催化剂物质。而且，此时，前体物质20为催化剂物质的催化剂前体物质，骨架体10为担载催化剂前体物质的载体。

功能性结构体的前体1中，将多个前体物质20、20、……改性而得到的多种功能性物质被包合于骨架体10的多孔质结构的内部。作为将前体物质20改性而得到的功能性物质的一例的催化剂物质优选为作为金属微粒的前体的金属氧化物微粒。关于金属氧化物微粒及金属微粒，在后文中详细说明。另外，对于前体物质20而言，除了金属氧化物以外，还可以是包含金属复合氧化物、金属氧化物的混合物或复合材料、金属氧化物和金属的混合物或复合材料的粒子。

骨架体10为多孔质结构，如图1(b)所示，优选通过形成多个孔11a、11a、……，从而具有相互连通的通道11。此处，前体物质20存在于骨架体10的至少通道11，优选被保持于骨架体10的至少通道11，更优选与骨架体10部分地结合。

通过这样的构成，将前体物质20改性而得到的功能性物质在骨架体10内的移动得以抑制，将前体物质20、20改性而得到的功能性物质彼此的凝聚被有效地防止。结果，能有效地抑制作为将前体物质20改性而得到的功能性物质的有效表面积的减少，将前体物质20改性而得到的功能性物质的功能长期持续。即，通过功能性结构体的前体1，在将其改性而得到的功能性结构体中，能抑制因将前体物质20改性而得到的功能性物质的凝聚而导致的功能的下降，能谋求作为该功能性结构体的长寿命化。另外，通过功能性结构体的长寿命化，能减少功能性结构体1的更换频率，能大幅减少使用后的功能性结构体的废弃量，能谋求节约资源化。

通常，在将功能性结构体在流体(例如，重质油、nox等重整气体等)中使用的情况下，可能从流体受到外力。这种情况下，若功能性物质仅以附着状态被保持于骨架体10的外表面，则存在下述这样的问题：在来自流体的外力的影响下，容易从骨架体10的外表面脱离。与此相对，对于将功能性结构体的前体1改性而得到的功能性结构体而言，将前体物质20改性而得到的功能性物质被保持于、或部分结合于骨架体10的至少通道11，因此，即使受到因流体而导致的外力的影响，将前体物质20改性而得到的功能性物质也不易从骨架体10脱离。即，认为将功能性结构体的前体1改性而得到的功能性结构体位于流体内的情况下，流体从骨架体10的孔11a向通道11内流入，因此，在通道11内流动的流体的速度由于流路阻力(摩擦力)而比在骨架体10的外表面流动的流体的速度慢。由于这样的流路阻力的影响，被保持于通道11内的将前体物质20改性而得到的功能性物质从流体受到的压力比在骨架体10的外部功能性物质从流体受到的压力低。因此，能有效地抑制存在于骨架体11内的将前体物质20改性而得到的功能性物质脱离，能长期稳定地维持将前体物质20改性而得到的功能性物质的功能。需要说明的是，认为越是骨架体10的通道11具有多处弯曲、分支，骨架体10的内部成为更复杂且为三维的立体结构，上述这样的流路阻力就越大。

一个实施方式中，功能性结构体的前体1中，由前体物质20衍生的金属元素(m)、与构成前述骨架体10的元素进行了部分置换。此处，所谓“由前体物质20衍生的金属元素(m)”，是指来自前体物质20的金属元素(m)。而且，构成骨架体10的金属元素(m)也是与前体物质20中包含的金属元素(m)一起构成了粒子的物质。如上所述由前体物质20衍生的金属元素(m)、与构成前述骨架体10的元素进行了部分置换的机理虽不明确，但可考虑如下：前体物质20中的金属元素(m)由于热扩散等某种现象，发生从前体物质20向与骨架体10的接触界面或骨架体10的内部的、原子水平的金属元素(m)的扩散移动，结果，构成骨架体10的元素与前体物质20中包含的金属元素(m)进行了部分置换。通过这样的构成，骨架体10呈现固体酸催化能力。而且，即使将功能性结构体的前体1改性，也能维持这样的固体酸催化能力。即，通过上述方式得到的功能性结构体可作为固体酸催化剂使用，例如能促进石脑油等烃的氢化分解反应。另一方面，功能性结构体的前体1中，具备包含金属元素(m)、且存在于骨架体10内的至少1种功能性物质的前体物质20的情况下，通过该将前体物质20改性而得到的功能性物质，在作为上述的固体酸催化剂的反应中，能抑制作为该催化反应的副产物而产生的焦炭的堆积。该焦炭附着并堆积于骨架体10(尤其是具有固体酸的部分)、将前体物质20改性而得到的功能性物质的表面，由此，可使将前体物质20改性而得到的功能性物质的催化活性下降或丧失。因此，通过功能性结构体的前体1，不仅具有能抑制因上述那样的将前体物质20改性而得到的功能性物质的凝聚、离脱而导致的功能的下降这样的作用，而且通过存在该功能性物质，从而还防止焦炭的堆积，因此，能较长期地维持优异的催化活性。

需要说明的是，“功能性物质”、与“功能性物质的前体物质”(有时也简称为“前体物质”，是相同的含义。)分别包含相同的金属元素(m)，所谓“功能性物质”，是指处于能发挥来自金属元素(m)的功能的状态的物质，另一方面，所谓“前体物质”，是指处于不能发挥来自金属元素(m)的功能的状态、或处于其功能低于前述的“功能性物质”的状态的物质。对于“功能性物质”与“前体物质”而言，根据被要求的功能不同，各自的状态不同，“功能性物质”为催化剂物质时，可列举“功能性物质”中的金属元素(m)处于金属的状态，另一方面，“前体物质”处于氧化物的状态的例子。换言之，金属元素(m)在金属的状态下显示催化活性，但在氧化物的状态下不显示催化活性。

另外，前述金属元素(m)优选作为4配位结构和6配位结构这2种配位结构的中心原子而存在于前述功能性结构体的前体。此处，“4配位结构”及“6配位结构”可基于利用x射线吸收精细结构(xafs，x-rayabsorptionfinestructure)测定而得到的由前述功能性结构体的前体中包含的金属的吸收边确定的xanes谱鉴定。而且，采取“4配位结构”的金属元素(m)为具有与金属硅酸盐对应的谱图形状的金属元素(m)，更具体而言，是在骨架体10的内部与构成该骨架体10的元素进行了部分置换的金属元素(m)。另一方面，采取“6配位结构”的金属元素(m)为具有与还原成金属之前的、即功能性物质的前体1中的功能性物质的前体物质20(金属氧化物)对应的谱图形状的金属元素(m)。如上所述，金属元素(m)不仅作为构成骨架体10的元素而被包含，而且还作为前体物质20而被包含在该骨架体10的通道中。

这样的功能性结构体的前体1中，前述4配位结构的金属元素(m)相对于前述4配位结构的金属元素(m)和前述6配位结构的金属元素(m)的合计的原子比优选为0.75以下，更优选为0.30以下，进一步优选为0.20以下，特别优选为0.10以下。通过如上所述抑制4配位结构的金属元素(m)的量、确保6配位结构的金属元素(m)即作为功能性物质20的金属元素(m)为规定量，从而催化活性提高，作为例如ft合成反应、甲烷重整反应(自热重整(autothermalreforming)、部分氧化反应、蒸汽重整(steamreforming)、干重整(dryreforming))用催化剂，具有优异的性能。

需要说明的是，例如在ft合成反应、甲烷重整反应(自热重整(autothermalreforming)、部分氧化反应、蒸汽重整、干重整)等反应中使用的情况下，从其催化活性的观点考虑，功能性结构体的前体1中，前述4配位结构的金属元素(m)相对于前述4配位结构的金属元素(m)和前述6配位结构的金属元素(m)的合计的原子比可以为0。即，由前体物质20衍生的金属元素(m)、与构成前述骨架体10的元素可以未进行部分置换。前述4配位结构的金属元素(m)相对于前述4配位结构的金属元素(m)和前述6配位结构的金属元素(m)的合计的原子比优选为0以上且0.10以下。需要说明的是，例如金属元素(m)为钴、钼、铜、镍、锰元素的情况下，与金属元素(m)为铁元素的情况相比，4配位结构的金属元素(m)的比例变少的(根据情况成为0)倾向更强。

更具体而言，上述比例是将采取前述4配位结构的金属元素(具有与金属硅酸盐对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(以下，记为“a”)和采取前述6配位结构的金属元素(具有与还原成金属之前的金属氧化物对应的谱图形状的前述功能性结构体的前体的金属元素)的峰强度的数值(以下，记为“b”)代入以下的(1)式并进行计算时的采取4配位结构的金属元素(m)的存在比例p的数值。需要说明的是，对于采取4配位结构的金属元素的峰强度及采取6配位结构的金属元素的峰强度而言，在需要进行峰分离的情况下，通过最小二乘法，进行线性组合下的峰分离。关于采取4配位结构的金属元素的峰强度及采取6配位结构的金属元素的峰强度，使用各自的峰面积，作为下述(1)式中的数值a及数值b。

p＝(a)/(a+b)……(1)

另外，通道11优选具有由沸石型化合物的骨架结构划定的一维孔、二维孔及三维孔中的任一种、和与上述一维孔、上述二维孔及上述三维孔中的任一种均不同的扩径部12，此时，功能性物质20优选至少存在于扩径部12，更优选至少被包合于扩径部12，进一步优选结合于扩径部12。此处所谓一维孔，是指形成了一维孔道的隧道型或笼型的孔、或形成了多个一维孔道的隧道型或笼型的多个孔(多个一维孔道)。另外，所谓二维孔，是指多个一维孔道二维连接而成的二维孔道，所谓三维孔，是指多个一维孔道三维连接而成的三维孔道。

由此，将前体物质20改性而得到的功能性物质在骨架体10内的移动被进一步限制，能更有效地防止将前体物质20改性而得到的功能性物质的脱离、将前体物质20改性而得到的功能性物质彼此的凝聚。所谓包合，是指前体物质20被内包于骨架体10的状态。此时，前体物质20与骨架体10并非必须直接相互接触，可以是指在前体物质20与骨架体10之间夹有其他物质(例如，表面活性剂等)的状态。

此外，通过抑制功能性物质20与骨架体10进行部分结合，从而功能性物质变得容易活化。

另外，扩径部12优选将构成上述一维孔、上述二维孔及上述三维孔中的任一种的多个孔11a、11a彼此连通。由此，可在骨架体10的内部设置与一维孔、二维孔或三维孔不同的另外的通道，因此，能进一步发挥功能性物质20的功能。

图1(b)中，示出了前体物质20被包合于扩径部12的情况，但并非仅限于该构成，前体物质20可以结合于扩径部12，另外，前体物质20可以以其一部分向扩径部12的外侧膨出的状态被保持于通道11。另外，前体物质20的前体物质可以被部分地埋设于、或通过粘接等被保持于扩径部12以外的通道11的部分(例如通道11的内壁部分)。

另外，通道11以包含分支部或合流部的方式三维地形成于骨架体10的内部，扩径部12优选被设置于通道11的上述分支部或合流部。

形成于骨架体10的通道11的平均内径df可由构成上述一维孔、二维孔及三维孔中的任一种的孔11a的短径及长径的平均值算出，例如为0.1nm～1.5nm，优选为0.5nm～0.8nm。另外，扩径部12的内径de例如为0.5nm～50nm，优选为1.1nm～40nm，更优选为1.1nm～3.3nm。扩径部12的内径de例如取决于后述的前体材料(a)的细孔径、及被包合的前体物质20的平均粒径dc。扩径部12的内径de为可包含前体物质20的大小。

骨架体10由沸石型化合物构成。作为沸石型化合物，可举出例如沸石(铝硅酸盐)、阳离子交换沸石、硅沸石等硅酸盐化合物、铝硼酸盐、铝砷酸盐、锗酸盐等沸石类似化合物、磷酸钼等磷酸盐系沸石类似物质等。其中，沸石型化合物优选为硅酸盐化合物。

沸石型化合物的骨架结构可从fau型(y型或x型)、mtw型、mfi型(zsm-5)、fer型(镁碱沸石)、lta型(a型)、mww型(mcm-22)、mor型(丝光沸石)、ltl型(l型)、bea型(β型)等中选择，优选为mfi型，更优选为zsm-5。沸石型化合物中，形成有多个具有与各骨架结构对应的孔径的孔，例如，mfi型的最大孔径为0.636nm，平均孔径为0.560nm。

以下，对前体物质20为金属氧化物微粒(以下，有时称为“微粒”。)的情况进行详细说明。

前体物质20为上述微粒的情况下，包括微粒20为一次粒子的情况、和为一次粒子进行凝聚而形成的二次粒子的情况，微粒20的平均粒径dc优选大于通道11的平均内径df，并且为扩径部12的内径de以下(df＜dc≤de)。这样的微粒20在通道11内优选被包合于扩径部12，能限制微粒20在骨架体10内的移动。更优选这样的微粒20被保持于、并部分地结合于扩径部12，能进一步抑制微粒20的移动。更优选这样的微粒20被保持于、并部分结合于扩径部12，能进一步抑制微粒20的移动。因此，即使在微粒20从流体受到外力的情况下，也能抑制微粒20在骨架体10内的移动，能有效地防止分别被包合或结合于被分散配置于骨架体10的通道11的扩径部12、12、……的微粒20、20、……彼此接触。

前体物质20为金属氧化物微粒时，为一次粒子及二次粒子中的任一者的情况下，金属氧化物微粒20的平均粒径dc均优选为0.1nm～50nm，更优选为0.1nm以上且小于30nm，进一步优选为0.4nm～14.0nm，特别优选为1.0nm～3.3nm。另外，金属氧化物微粒20的平均粒径dc相对于通道11的平均内径df而言的比例(dc/df)优选为0.06～500，更优选为0.1～36，进一步优选为1.1～36，特别优选为1.7～4.9。

另外，前体物质20为金属氧化物微粒的情况下，关于金属氧化物微粒的金属元素(m)，相对于功能性结构体的前体1而言，优选以0.5～7.6质量％的量被含有，更优选以0.5～6.9质量％的量被含有，相对于功能性结构体的前体1而言，进一步优选以0.5～2.5质量％的量被含有，进一步优选以0.5～1.5质量％的量被含有。例如，金属元素(m)为co的情况下，co元素的含量(质量％)由(co元素的质量)/(功能性结构体的前体1的全部元素的质量)×100表示。

上述金属氧化物微粒以包含金属氧化物的方式构成即可，例如，可由单一的金属氧化物构成，或者，也可由2种以上金属氧化物的混合物构成。需要说明的是，本说明书中，构成金属氧化物微粒的(作为材质的)“金属氧化物”是指包括包含1种金属元素(m)的氧化物、和包含2种以上金属元素(m)的复合氧化物的含义，是包含1种以上金属元素(m)的氧化物的统称。

作为这样的金属氧化物，可举出例如氧化钴(coox)、氧化镍(niox)、氧化铁(feox)、氧化铜(cuox)、氧化锆(zrox)、氧化铈(ceox)、氧化铝(alox)、氧化铌(nbox)、氧化钛(tiox)、氧化铋(biox)、氧化钼(moox)、氧化钒(vox)、氧化铬(crox)、氧化锰(mnox)等，优选以上述中任意1种以上为主成分，更优选氧化钴(coox)、氧化镍(niox)、氧化铜(cuox)、氧化钼(moox)、氧化锰(mnox)。原因在于，容易控制由前体物质20衍生的金属元素(m)、与构成前述骨架体10的元素的置换。

另外，前体物质20为金属氧化物微粒时，对于将其改性而得到的金属微粒的平均粒径dc而言，为一次粒子及二次粒子中的任一者的情况下，优选为0.08～30nm，更优选为0.08nm以上且小于25nm，进一步优选为0.4nm～11.0nm，特别优选为0.8～2.7nm。另外，金属微粒20的平均粒径dc相对于通道11的平均内径df而言的比例(dc/df)优选为0.05～300，更优选为0.1～30，进一步优选为1.1～30，特别优选为1.4～3.6。

前体物质20为金属氧化物微粒的情况下，关于将其改性而得到的金属微粒的金属元素(m)，相对于功能性结构体的前体1而言，优选以0.5质量％以上且7.6质量％以下的量被含有，更优选以0.5质量％以上且6.9质量％以下的量被含有，相对于功能性结构体的前体1而言，进一步优选以0.5质量％以上且2.5质量％以下的量被含有，进一步优选以0.5质量％以上且1.5质量％以下的量被含有。

上述金属微粒以包含未被氧化的金属的方式构成即可，例如，可由单一的金属构成，或者，也可由2种以上金属的混合物构成。需要说明的是，本说明书中，构成金属微粒的(作为材质的)“金属”是指包括包含1种金属元素(m)的单质金属、和包含2种以上金属元素(m)的金属合金的含义，是包含1种以上金属元素的金属的统称。

作为这样的金属，可举出例如铂(pt)、钯(pd)、钌(ru)、镍(ni)、钴(co)、钼(mo)、钨(w)、铁(fe)、铬(cr)、铈(ce)、铜(cu)、镁(mg)、铝(al)、锰(mn)等，优选以上述中任意1种以上为主成分，更优选镍(ni)、钴(co)、钼(mo)铜(cu)、锰(mn)。原因在于，由于容易控制由前体物质20衍生的金属元素(m)、与构成前述骨架体10的元素的置换，因而容易制造使用了这些金属的催化剂结构体。

另外，构成骨架体10的硅(si)相对于构成微粒20的金属元素(m)而言的比例(原子数比si/m)优选为10～1000，更优选为50～200。上述比例大于1000时，活性低等，可能不能充分得到作为功能性物质的作用。另一方面，上述比例小于10时，微粒20的比例过度变大，存在骨架体10的强度下降的倾向。需要说明的是，此处所谓微粒20，是指被保持、或被担载、或结合于骨架体10的内部的微粒，不包含附着于骨架体10的外表面的微粒。

[功能性结构体的功能]

如上所述，功能性结构体的前体1具备多孔质结构的骨架体10、和存在于骨架体内的至少1种功能性物质的前体物质20。而且，这样的功能性结构体的前体1中，前体物质20被改性，变成功能性物质。需要说明的是，本项的以下的说明中，为了方便，将图1中的“功能性结构体的前体1”及“功能性物质的前体物质20”分别改述为“功能性结构体1”及“功能性物质20”来说明。对于功能性结构体1而言，通过使存在于骨架体内的功能性物质20与流体接触，从而发挥与功能性物质20对应的功能。具体而言，与功能性结构体1的外表面10a接触的流体从形成于外表面10a的孔11a向骨架体10内部流入，被引导至通道11内，在通道11内穿过而进行移动，通过其他孔11a向功能性结构体1的外部流出。在流体在通道11内穿过而进行移动的路径中，通过与被保持、或结合于通道11的功能性物质20接触，从而发生与功能性物质20的功能对应的反应(例如，催化反应)。另外，由于骨架体是多孔质结构，因此，功能性结构体1具有分子筛功能。

首先，使用图2(a)，以流体为包含苯、丙烯及均三甲苯的液体的情况为例对功能性结构体1的分子筛功能进行说明。如图2(a)所示，由具有孔11a的孔径以下、换言之通道11的内径以下的大小的分子构成的化合物(例如，苯、丙烯)能侵入至骨架体10内。另一方面，在考虑了分子的形状的情况下，由具有大于孔11a的孔径的大小的分子构成的化合物(例如，均三甲苯)不能侵入至骨架体10内。如上所述，流体包含多种化合物的情况下，不能侵入至骨架体10内的化合物的反应被限制，能够使能侵入至骨架体10内的化合物进行反应。

在通过反应而在骨架体10内生成的化合物中，只有由具有孔11a的孔径以下的大小的分子构成的化合物能通过孔11a向骨架体10的外部流出，作为反应产物而被得到。另一方面，若不能从孔11a向骨架体10的外部流出的化合物被转化为由能向骨架体10的外部流出的大小的分子构成的化合物，则能向骨架体10的外部流出。如上所述，通过使用功能性结构体1，能选择性地得到特定的反应产物。

对于功能性结构体1而言，如图2(b)所示，优选功能性物质20被保持于通道11的扩径部12，通道11与功能性物质结合。功能性物质20为金属微粒时，金属微粒的平均粒径dc大于通道11的平均内径df、且小于扩径部12的内径de的情况(df＜dc＜de)下，可在金属微粒与扩径部12之间形成小通道13。因此，如图2(b)中的箭头所示，已渗入至小通道13的流体与金属微粒接触。各金属微粒被包合、或结合于扩径部12，因此，在骨架体10内的移动被抑制。由此，能防止骨架体10内的金属微粒彼此的凝聚。结果，能稳定地维持金属微粒与流体的大的接触面积。

接下来，对功能性物质20具有催化功能的情况进行说明。具体而言，功能性物质20为铁(fe)微粒的情况下，功能性结构体1例如可作为ft合成反应用催化剂使用。该ft合成反应为利用催化反应由一氧化碳和氢合成液态烃的反应，大体由下式表示。

(2n+1)h2+nco→cnh2n+2+nh2o

[功能性结构体的前体及功能性结构体的制造方法]

图3为表示图1的功能性结构体1的制造方法的流程图。以下，以存在于功能性结构体的前体中的骨架体内的功能性物质为金属氧化物微粒的情况为例对功能性结构体的前体及功能性结构体的制造方法的一例进行说明。

(步骤s1：准备工序)

如图3所示，首先，准备用于得到由沸石型化合物构成的多孔质结构的骨架体的前体材料(a)。前体材料(a)优选为规则性中孔物质，可根据构成功能性结构体的前体的骨架体的沸石型化合物的种类(组成)适当选择。

此处，构成功能性结构体的前体的骨架体的沸石型化合物为硅酸盐化合物的情况下，规则性中孔物质优选为细孔径为1～50nm的细孔以一维、二维或三维方式、大小均匀且规则地扩展的si-o骨架所形成的化合物。这样的规则性中孔物质根据合成条件不同而可作为各种合成物而得到，作为合成物的具体例，可举出例如sba-1、sba-15、sba-16、kit-6、fsm-16、mcm-41等，其中，优选mcm-41。需要说明的是，sba-1的细孔径为8～30nm，sba-15的细孔径为6～10nm，sba-16的细孔径为6nm，kit-6的细孔径为9nm，fsm-16的细孔径为3～5nm，mcm-41的细孔径为1～10nm。另外，作为这样的规则性中孔物质，可举出例如中孔二氧化硅、中孔铝硅酸盐、中孔金属硅酸盐等。

前体材料(a)可以为市售品及合成品中的任一种。在合成前体材料(a)的情况下，可利用已知的规则性中孔物质的合成方法进行。例如，制备包含含有前体材料(a)的构成元素的原料、和用于规定前体材料(a)的结构的模板剂的混合溶液，根据需要调节ph，进行水热处理(水热合成)。然后，回收(例如，过滤)通过水热处理而得到的沉淀物(产物)，根据需要进行洗涤及干燥，进而进行烧成，由此，得到作为粉末状的规则性中孔物质的前体材料(a)。此处，作为混合溶液的溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。另外，原料可根据骨架体的种类来选择，可举出例如四乙氧基硅烷(teos)等二氧化硅剂、气相二氧化硅、石英砂等。另外，作为模板剂，可使用各种表面活性剂、嵌段共聚物等，优选根据规则性中孔物质的合成物的种类来选择，例如，在制作mcm-41的情况下，优选十六烷基三甲基溴化铵等表面活性剂。水热处理例如可以在密闭容器内、在80～800℃、5小时～240小时、0～2000kpa的处理条件下进行。烧成处理例如可在空气中、在350～850℃、2～30小时的处理条件下进行。

(步骤s2：浸渗工序)

接下来，使含金属溶液浸渗于准备的前体材料(a)中，得到前体材料(b)。

含金属溶液为含有与构成功能性结构体的前体的金属氧化物微粒的金属元素(m)对应的金属成分(例如，金属离子)的溶液即可，例如，可通过在溶剂中溶解含有金属元素(m)的金属盐来制备。作为这样的金属盐，可举出例如氯化物、氢氧化物、氧化物、硫酸盐、硝酸盐等金属盐，其中，优选硝酸盐。作为溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。

使含金属溶液浸渗于前体材料(a)中的方法没有特别限制，例如，优选在后述的烧成工序之前，一边搅拌粉末状的前体材料(a)，一边分多次每次少量地添加含金属溶液。另外，从含金属溶液更容易渗入至前体材料(a)的细孔内部的观点考虑，优选在向前体材料(a)中添加含金属溶液之前，预先添加表面活性剂作为添加剂。认为这样的添加剂具有被覆前体材料(a)的外表面的作用，抑制之后添加的含金属溶液附着于前体材料(a)的外表面，含金属溶液变得更容易渗入至前体材料(a)的细孔内部。

作为这样的添加剂，可举出例如聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等非离子性表面活性剂。对于这些表面活性剂而言，认为由于分子尺寸大，不能渗入至前体材料(a)的细孔内部，因此，不会附着于细孔的内部，不妨碍含金属溶液向细孔内部渗入。作为非离子性表面活性剂的添加方法，例如，优选在后述的烧成工序之前，添加相对于前体材料(a)而言为50～270质量％的非离子性表面活性剂。非离子性表面活性剂相对于前体材料(a)而言的添加量小于50质量％时，上述的抑制作用不易呈现，添加相对于前体材料(a)而言多于500质量％的非离子性表面活性剂时，粘度过度提高，因此不理想。因此，使非离子性表面活性剂相对于前体材料(a)而言的添加量成为上述范围内的值。

另外，向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量优选考虑浸渗于前体材料(a)中的含金属溶液中包含的金属元素(m)的量(即，存在于前体材料(b)内的金属元素(m)的量)来适当调节。例如，在后述的烧成工序之前，优选以换算为构成前体材料(a)的硅(si)与向前体材料(a)中添加的含金属溶液中包含的金属元素(m)之比(原子数比si/m)成为10～1000的方式，调节向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量，更优选以换算为构成前体材料(a)的硅(si)与向前体材料(a)中添加的含金属溶液中包含的金属元素(m)之比(原子数比si/m)成为50～200的方式，调节向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量。例如，向前体材料(a)中添加含金属溶液之前，向前体材料(a)中添加表面活性剂作为添加剂时，通过使向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量换算为原子数比si/m成为50～200，可以以相对于功能性结构体的前体而言为0.5～7.6质量％的量含有金属氧化物微粒的金属元素(m)。在前体材料(b)的状态下，在含金属溶液的金属浓度、上述添加剂的有无、以及温度、压力等各种条件相同时，存在于其细孔内部的金属元素(m)的量与向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量大致成比例。另外，存在于前体材料(b)内的金属元素(m)的量与构成存在于功能性结构体的前体的骨架体内的金属氧化物微粒的金属元素的量存在比例关系。因此，通过将向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量控制为上述范围，能将含金属溶液充分浸渗至前体材料(a)的细孔内部，进而，能调节存在于功能性结构体的前体的骨架体内的金属氧化物微粒的量。

将含金属溶液浸渗于前体材料(a)中后，根据需要，可进行洗涤处理。作为洗涤溶液，可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶液。另外，将含金属溶液浸渗于前体材料(a)中、根据需要进行洗涤处理后，进一步实施干燥处理是优选的。作为干燥处理，可举出一夜左右的自然干燥、150℃以下的高温干燥。需要说明的是，若在含金属溶液中包含的水分、洗涤溶液的水分在前体材料(a)中残留较多的状态下进行后述的烧成处理，则作为前体材料(a)的规则性中孔物质的骨架结构可能被破坏，因此，优选充分干燥。

(步骤s3：烧成工序)

接下来，对在用于得到由沸石型化合物构成的多孔质结构的骨架体的前体材料(a)中浸渗含金属溶液而成的前体材料(b)进行烧成，得到前体材料(c)。

烧成处理例如优选在空气中、在350～850℃、2～30小时的处理条件下进行。通过这样的烧成处理，已浸渗于规则性中孔物质的孔内的金属成分进行晶体生长，在孔内形成金属氧化物微粒。

(步骤s4：水热处理工序)

接下来，制备混合前体材料(c)和结构导向剂而成的混合溶液，将对前述前体材料(b)进行烧成而得到的前体材料(c)进行水热处理，得到功能性结构体的前体。

结构导向剂是用于规定功能性结构体的前体的骨架体的骨架结构的模板剂，可使用有机结构导向剂(通常可记载为“organicstructuredirectingagents”或“osda”)及具有oh^-的无机结构导向剂中的至少任一种。其中，作为有机结构导向剂，例如可使用表面活性剂。有机结构导向剂优选根据功能性结构体的前体的骨架体的骨架结构来选择，例如优选四甲基溴化铵(tmabr)、四乙基溴化铵(teabr)、四丙基溴化铵(tpabr)、四乙基氢氧化铵(teaoh)等表面活性剂。另外，作为无机结构导向剂，代表例子是碱金属及碱土金属的氢氧化物，例如优选氢氧化锂(lioh)、氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)、氢氧化铷(rb(oh))、氢氧化钙(ca(oh)2)、氢氧化锶(sr(oh)2)等。

前体材料(c)与结构导向剂的混合可在正式水热处理工序时进行，也可在水热处理工序之前进行。另外，上述混合溶液的制备方法没有特别限制，可将前体材料(c)、结构导向剂、和溶剂同时混合，也可在将前体材料(c)和结构导向剂分别分散于溶剂中而成为各自的溶液的状态后，将各分散溶液混合。作为溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。另外，对于混合溶液而言，优选在进行水热处理前，使用酸或碱，预先调节ph。

水热处理可利用已知的方法进行，例如，优选在密闭容器内，在80～800℃、5小时～240小时、0～2000kpa的处理条件下进行。另外，水热处理优选在碱性气氛下进行。

此处的反应机理虽然不一定明确，但通过以前体材料(c)为原料进行水热处理，作为前体材料(c)的规则性中孔物质的骨架结构逐渐破坏，但在前体材料(c)的细孔内部的金属氧化物微粒的位置大致维持不变，通过结构导向剂的作用，形成作为功能性结构体的前体的骨架体的新的骨架结构(多孔质结构)。按照上述方式得到的功能性结构体的前体具备多孔质结构的骨架体、和存在于骨架体内的金属氧化物微粒，进而，骨架体由于其多孔质结构而具有多个孔相互连通而成的通道，金属氧化物微粒的至少一部分被保持、或结合于骨架体的通道。

另外，本实施方式中，上述水热处理工序中，制备混合前体材料(c)和结构导向剂而成的混合溶液，对前体材料(c)进行水热处理，但不限于此，也可不将前体材料(c)和结构导向剂混合，对前体材料(c)进行水热处理。

对于进行水热处理后得到的沉淀物(功能性结构体的前体)，优选在回收(例如，过滤)后，根据需要进行洗涤、干燥及烧成。作为洗涤溶液，可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶液。作为干燥处理，可举出一夜左右的自然干燥、150℃以下的高温干燥。需要说明的是，若在沉淀物中残留较多水分的状态下进行烧成处理，则作为功能性结构体的前体的骨架体的骨架结构可能被破坏，因此，优选充分干燥。另外，烧成处理例如可在空气中、在350～850℃、2～30小时的处理条件下进行。通过这样的烧成处理，附着于功能性结构体的前体的结构导向剂被烧掉。另外，对于功能性结构体的前体而言，根据使用目的，也可不对回收后的沉淀物进行烧成处理而直接使用。例如，功能性结构体的前体的使用环境为氧化性气氛的高温环境时，通过在使用环境中暴露一定时间，从而结构导向剂被烧掉，能得到与进行了烧成处理的情况同样的功能性结构体，因此，可直接使用。

对于按照以上方式得到的功能性结构体而言，通过在氢气等还原气体气氛下进行还原处理(改性)，能得到金属微粒存在于骨架体内的功能性结构体。这种情况下，存在于骨架体内的金属氧化物微粒被还原，形成与构成金属氧化物微粒的金属元素(m)对应的金属微粒。

[功能性结构体的前体1的变形例]

图4为表示图1的功能性结构体的前体1的变形例的示意图。

图1的功能性结构体的前体1表示具备骨架体10、和存在于骨架体10内的前体物质20的情况，但并非仅限于该构成，例如，如图4所示，功能性结构体的前体2可以还具备被保持于骨架体10的外表面10a的其他前体物质30。

该前体物质30是发挥一种或多种功能的物质的前体。将其他前体物质30改性而得到的功能性物质所具有的功能与将前体物质20改性而得到的功能性物质所具有的功能可以相同也可以不同。将其他前体物质30改性而得到的功能性物质所具有的功能的具体例与关于前体物质20而说明的具体例同样，其中，优选具有催化功能，此时，将前体物质30改性而得到的功能性物质为催化剂物质。另外，将前体物质20、30改性而得到的功能性物质为两者具有相同功能的物质时，将其他前体物质30改性而得到的功能性物质的材料与将功能性物质20改性而得到的功能性物质的材料可以相同，也可以不同。通过本构成，能增大被保持于将功能性结构体的前体2改性而得到的功能性结构体的功能性物质的含量，能进一步促进功能性物质的功能发挥。

这种情况下，优选存在于骨架体10内的前体物质20的含量多于被保持于骨架体10的外表面10a的其他前体物质30的含量。由此，基于被保持于、或结合于骨架体10的内部的功能性物质20的功能成为主导，能稳定地发挥功能性物质的功能。

以上，对本发明的实施方式涉及的功能性结构体进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可基于本发明的技术思想进行各种变形及变更。

实施例

(实施例1～5)

[前体材料(a)的合成]

制作混合二氧化硅剂(四乙氧基硅烷(teos)，和光纯药工业株式会社制)、和作为模板剂的表面活性剂而得到的混合水溶液，适当进行ph调节，在密闭容器内，于80～350℃，进行100小时水热处理。然后，将生成的沉淀物过滤，用水及乙醇洗涤，进而，于600℃，在空气中进行24小时烧成，得到表1所示的种类及孔径的前体材料(a)。需要说明的是，关于表面活性剂，根据前体材料(a)的种类(“前体材料(a)的种类：表面活性剂”)，使用了以下的表面活性剂。

·mcm-41：十六烷基三甲基溴化铵(ctab)(和光纯药工业株式会社制)

[前体材料(b)及(c)的制作]

接下来，根据构成表1所示的种类的金属氧化物微粒的金属元素(m)，将含有该金属元素(m)的金属盐溶解于水中，制备含金属水溶液。需要说明的是，关于金属盐，根据金属微粒的种类(“金属微粒：金属盐”)，使用了以下的金属盐。

·fe：硝酸铁(iii)九水合物(和光纯药工业株式会社制)

·co：硝酸钴(ii)六水合物(和光纯药工业株式会社制)

接下来，关于在表1的“添加剂”的栏中有“o-15”的记载的实施例，进行向粉末状的前体材料(a)中添加作为添加剂的聚氧乙烯(15)油基醚(nikkolbo-15v，nikkochemicalsco.,ltd.制，以下，记载为“o-15”。)的水溶液的前处理，分多次每次少量地添加含金属水溶液，在室温(20℃±10℃)下进行12小时以上干燥，得到前体材料(b)。另一方面，关于在表1的“添加剂”的栏中没有“o-15”的记载的实施例，除了上述的o-15添加的操作之外，利用与上述同样的方法，添加含金属水溶液，进行干燥处理。

另外，对于向前体材料(a)中添加的含金属水溶液的添加量而言，以换算为构成前体材料(a)的硅(si)与该含金属水溶液中包含的金属元素(m)之比(原子数比si/m)时的数值成为表1的值的方式进行调整。

接下来，针对按照上述方式得到的浸渗有含金属水溶液的前体材料(b)，于550℃，在空气中进行12小时烧成，得到前体材料(c)。

[功能性结构体的合成]

将按照上述方式得到的前体材料(c)、和以成为表1所示的na/(na+osda)比的方式进行了调节的结构导向剂(osda)和氢氧化钠混合，制作混合水溶液，在密闭容器内，于80～350℃，在表1所示的ph及时间的条件下进行水热处理。然后，将生成的沉淀物过滤，进行水洗，于100℃进行12小时以上干燥，进而于550℃，在空气中进行12小时烧成。然后，将烧成物回收，在氢气的流入下，于500℃进行60分钟还原处理，得到具有表1所示的骨架体和作为功能性物质的金属氧化物微粒的功能性结构体(实施例1)。

(比较例1)

比较例1中，使用了利用浸渗法在mfi型硅沸石上担载了fe粒子而成的产物。

具体而言，利用与实施例同样的方法，将向前体材料(a)中添加的含金属水溶液的添加量调节至表1所示的比例，将含金属水溶液浸渗于mfi型硅沸石，在相同条件下进行烧成，然后进行还原处理，得到比较例1的功能性结构体。

(比较例2)

比较例2中，使用了使fe金属对mfi型硅沸石进行了骨架置换而成的产物。具体而言，将前体物质(a)和含金属溶液与作为结构导向剂的四丙基溴化铵(tpabr)混合，制作混合水溶液，在密闭容器内，于80～350℃进行水热处理。然后，将生成的沉淀物过滤，进行水洗、干燥，进而在空气中进行烧成。由此，得到在骨架内包含fe元素的金属硅酸盐。

[评价]

对于上述实施例的功能性结构体及比较例的硅沸石，在以下所示的条件下，进行各种特性评价。

[a]截面观察

对于上述实施例的功能性结构体及比较例1的附着有氧化铁微粒的硅沸石，利用粉碎法制作观察试样，使用透射电子显微镜(tem)(titang2，fei公司制)，进行截面观察。

结果，对于上述实施例的功能性结构体而言，确认了功能性物质存在于由硅沸石或沸石形成的骨架体的内部且被保持。另一方面，对于比较例1的硅沸石而言，功能性物质仅附着于骨架体的外表面，未存在于骨架体的内部。

另外，对于上述实施例中的金属氧化物为氧化铁微粒(feox)的功能性结构体，通过fib(聚焦离子束)加工切割出截面，使用sem(su8020，hitachihigh-techcorporation制)、edx(x-max，堀场制作所制)，进行截面元素分析。结果，从骨架体内部检测到fe元素。

由基于上述tem和sem/edx的截面观察的结果，确认了在骨架体内部存在氧化铁微粒。

[b]骨架体的通道的平均内径及功能性物质的平均粒径

使用通过上述评价[a]中进行的截面观察而拍摄的tem图像，任意地选择500个骨架体的通道，测定各自的长径及短径，由其平均值算出各自的内径(n＝500)，进而求出内径的平均值，记为骨架体的通道的平均内径df。另外，对于功能性物质也同样，由上述tem图像任意地选择500个功能性物质，测定各自的粒径(n＝500)，求出其平均值，记为功能性物质的平均粒径dc。将结果示于表1。

另外，为了确认功能性物质的平均粒径及分散状态，使用saxs(小角x射线散射)进行分析。基于saxs的测定使用spring-8的光束线bl19b2进行。利用guinier近似法以球形模型对得到的saxs数据进行拟合，算出粒径。关于粒径，对金属氧化物为氧化铁微粒的功能性结构体进行测定。另外，作为比较对象，利用sem对作为市售品的氧化铁微粒(wako制)进行观察、测定。

结果，市售品中，在粒径约50nm～400nm的范围内，各种尺寸的氧化铁微粒随机存在，与此相对，对于由tem图像求出的平均粒径为2.5nm的各实施例的功能性结构体而言，在saxs的测定结果中，也检测到粒径为10nm以下的散射峰。由saxs的测定结果和基于sem/edx的截面的测定结果可知，在骨架体内部，粒径10nm以下的功能性物质的粒径一致，并且，以非常高的分散状态存在。

另外，针对实施例1～5的功能性结构体，进行400℃以上的还原处理，结果，在由tem图像求出的平均粒径为2.5nm的各实施例中，维持了10nm以下的粒径。

[c]含金属溶液的添加量与被包合于骨架体内部的金属量的关系

以原子数比si/m＝50、100、200、1000(m＝fe)的添加量，制作将氧化金属微粒保持、包合于骨架体内部的功能性结构体，然后，测定以上述添加量制作的功能性结构体的骨架体内部所保持、包合的金属量(质量％)。需要说明的是，本测定中，对于原子数比si/m＝100、200、1000的功能性结构体而言，调节含金属溶液的添加量而制作，变更含金属溶液的添加量，除此之外，利用与实施例1的功能性结构体同样的方法制作。

金属量的定量通过单独的icp(高频电感耦合等离子体)、或将icp与xrf(荧光x射线分析)组合来进行。xrf(能量色散型荧光x射线分析装置“sea1200vx”，ssinanotechnologyinc.制)在真空气氛、加速电压15kv(使用cr过滤器)或加速电压50kv(使用pb过滤器)的条件下进行。

xrf是通过荧光强度计算金属的存在量的方法，通过单独的xrf不能算出定量值(换算为质量％)。因此，以si/m＝100添加了金属的功能性结构体的金属量通过icp分析来定量，以si/m＝50及小于100添加了金属的功能性结构体的金属量基于xrf测定结果和icpo测定结果算出。

结果，确认了至少在原子数比si/m为50～1000的范围内，与含金属溶液的添加量的增加相伴，存在于、且被包合于功能性结构体内的金属量增大。

[d]4配位结构的金属元素(m)的存在比例

对于xafs测定而言，通过spring-8的bl08b2，利用使用了lytle检测器的荧光产量法，针对fe-k吸收边进行。对于得到的xanes谱，使用fe骨架置换沸石和α-fe2o3作为标准物质，利用使用了microsoftexcel(注册商标)的计算功能(solver)的最小二乘法，进行线性组合下的峰分离，算出来自4配位结构的峰的面积及来自6配位结构的峰面积，由上述(1)式算出4配位结构的金属元素的浓度。

[e]性能评价

对于上述实施例的功能性结构体及比较例的硅沸石，对功能性物质(催化剂物质)所具有的催化能力(性能)进行评价。将结果示于表1。

(1)催化活性

催化活性在以下的条件下进行评价。

首先，向常压流通式反应装置中填充70mg催化剂结构体，供给氢(8ml/分钟)和一氧化碳(4ml/分钟)，于100～700℃，以0.1mpa进行1小时加热，同时进行ft合成反应。关于常压流通式反应装置，使用了单微反应器(singlemicroreactor)(frontierlaboratoriesltd.，rx-3050sr)。

反应结束后，对于回收的生成气体及生成液，利用气体色谱法质谱法(gc/ms)进行成分分析。需要说明的是，作为生成气体的分析装置，使用了trace1310gc(thermofisherscientifick.k.制，检测器：热导检测器)。

将在低于230℃的温度确认了烃(不包括ch4，下同)的生成的情况(即，反应开始温度为230℃以下的情况)判定为催化活性优异，记为“◎”，将在250℃时确认了烃的生成的情况(即，反应开始温度高于250℃、低于250℃的情况)判定为催化活性良好，记为“○”，将在270℃时确认了烃的生成的情况(即，反应开始温度高于255℃且低于270℃的情况)判定为催化活性虽然不良好但为合格水平(可)，记为“△”，将反应开始温度为270℃以上的情况、或未发生ft合成反应的情况判定为催化活性差(不可)，记为“×”。

由表1表明，通过截面观察而确认了功能性物质被保持于骨架体的内部的功能性结构体(实施例1～5)，与功能性物质仅附着于骨架体的外表面的功能性结构体(比较例1)或不具有任何功能性物质、只是用fe离子置换了骨架体的化学键的一部分的骨架体(比较例2)相比，在ft合成反应中，显示优异的催化活性。

附图标记说明

1功能性结构体

10骨架体

10a外表面

11通道

11a孔

12扩径部

20功能性物质

30功能性物质

dc平均粒径

df平均内径

de内径