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公開番号2024070334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-23
出願番号2022180749
出願日2022-11-11
発明の名称多孔質炭素材料の製造方法
出願人大学共同利用機関法人自然科学研究機構,穴織カーボン株式会社
代理人個人
主分類C01B 32/05 20170101AFI20240516BHJP(無機化学)
要約【課題】簡便な方法で多孔質炭素材料前躯体中のケイ素やケイ素酸化物を十分に除去することにより、より細孔が発達した多孔質炭素材料及びその製造方法並びに吸着剤を提供する。
【解決手段】植物由来の材料を不活性ガス雰囲気中で炭素化して得られる多孔質炭素材料前躯体を、300Pa以下の減圧下において1700℃以上の温度で加熱処理することにより製造される、二酸化ケイ素の含有量が1.0質量%以下の多孔質炭素材料に関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
植物由来の材料を不活性ガス雰囲気中で炭素化して得られる多孔質炭素材料前躯体を、300Pa以下の減圧下において1700℃以上の温度で加熱処理することにより、二酸化ケイ素の含有量が1.0質量%以下の多孔質炭素材料にしたことを特徴とする多孔質炭素材料。
続きを表示(約 330 文字)【請求項2】
前記多孔質炭素材料の少なくとも一部の細孔は、壁面近傍に堆積した炭化ケイ素を有することを特徴とする請求項1に記載の多孔質炭素材料。
【請求項3】
前記植物由来の材料が稲の籾殻又は藁であることを特徴とする請求項1に記載の多孔質炭素材料。
【請求項4】
請求項1~請求項3の何れか1項に記載の多孔質炭素材料を主成分とする吸着剤。
【請求項5】
植物由来の材料を不活性ガス雰囲気中で炭素化して得られる多孔質炭素材料前躯体を、300Pa以下の減圧下において1700℃以上の温度で加熱処理し、二酸化ケイ素の含有量が1.0質量%以下の多孔質炭素材料を製造することを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、多孔質炭素材料及びその製造方法並びに吸着剤に関する。
続きを表示(約 1,300 文字)【背景技術】
【0002】
多孔質炭素材料は、吸着剤(活性炭)として利用されているが、吸着性能をより高めることが望まれている。多孔質炭素材料には、様々な大きさの細孔が形成されているが、一般に、マクロ孔(直径50nm以上) 、メソ孔(直径2nm~50nm)、マイクロ孔(直径2nm以下)に分類される。
【0003】
とりわけ、メソ孔(直径が2~50nm)が発達することが望ましいと考えられる。植物由来の材料を熱処理により炭素化して多孔質炭素材料を調整し、吸着剤に用いことが行われている。植物由来の材料には、ケイ素(Si)が5重量%以上含まれており、ケイ素成分を取り除くことにより、細孔の形成が促進され、とりわけメソ孔が形成されることが示されている(特許文献1)。
【0004】
特許文献1では、植物由来の材料を800℃~1400℃にて炭素化するが、炭素化の際に二酸化ケイ素(SiO

)などのケイ素酸化物が形成されるので、酸又はアルカリで処理してケイ素酸化物を除去し、その多孔質炭素材料が商品化されている。
【0005】
通常の活性炭等の吸着剤では、微細なマイクロ孔が多いため、高分子物質やタンパク質やウイルスを吸着する性能が十分ではないが、上記の商品「トリポーラス」(登録商標)では、マイクロ孔よりも大きなメソ孔が多数存在しているため、高分子物質やタンパク質やウイルスを吸着する性能に優れている。
【0006】
特許文献2には、植物由来の有機物を炭素化する前にタールやその他の揮発分を予め除去し、その後不活性ガス雰囲気中又は減圧下で300℃~800℃で予備焼成して炭素前躯体を製作し、その炭素前躯体を不活性ガス雰囲気中で700℃~1500℃の温度で炭素化して電極用炭素質材料にする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特許第4618308号公報
特許第3565994号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、特許文献1のように、熱処理した後に酸又はアルカリで処理してケイ素酸化物を除去する方法では、ケイ素酸化物が存在する細孔内に酸又はアルカリが十分に充填され難いため、ケイ素酸化物を十分に除去できず、ある程度残ってしまうという傾向にあった。しかも、800℃~1400℃にて炭素化するため、融点が1710℃のSiO

を蒸発させて除去することもできない。その結果、細孔の形成が十分に行われないという問題があった。
【0009】
特許文献2の技術では、炭素前駆体を不活性ガス雰囲気中で700℃~1500℃の温度で炭素化するため、二酸化ケイ素等の蒸発が起こらないため、細孔の形成が十分に行われないという問題があった。
【0010】
本発明の目的は、簡便な方法で多孔質炭素材料前躯体中のケイ素やケイ素酸化物を十分に除去することにより、より細孔が発達した多孔質炭素材料及びその製造方法並びに吸着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
(【0011】以降は省略されています)

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