CN103443026A - 多孔碳材料、吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物 - Google Patents

多孔碳材料、吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种多孔碳材料，其能够有效地吸附期望的物质。本发明的多孔碳材料以泥煤为原料，并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高，或者由BJH法得到的微孔的体积为0.5cm3/g或更高。

Description

多孔碳材料、吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物
技术领域
本发明涉及多孔碳材料，还涉及使用该多孔碳材料的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架(cell culture scaffold)、面罩、碳/聚合物复合体(carbon/polymer composite)、吸附片以及功能食物。
背景技术
活性炭是多孔碳材料，其中主要存在2nm或更小的被称做“小微孔(micropore)”的微孔。到目前为止，利用了这类活性炭的良好吸附性的各种应用已经进入实际应用。另外，在这些应用的性能改进以及新用途的发展(吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物)中，作为多孔碳材料，与小微孔关联的“中微孔(mesopore)”和“大微孔(macropore)”的形成引起了关注(例如，日本未审专利申请公开No.2004-182511以及2004-345921)。
引用列表
专利文献1：日本未审专利申请公开No.2004-182511
专利文献2：日本未审专利申请公开No.2004-345921
发明概述
本发明所解决的问题
但是，根据所述技术的其中主要是2nm或更小的小微孔的活性炭仅能够主要地吸附小分子量的有机分子。也就是说，较大分子量的有机分子和蛋白质无法进入微孔中，并且很难被活性炭吸附。特别地，直到发明人研究出为止，能够吸附具有10000或更高的，或者50000或更高的分子量的大蛋白质的碳材料还不为所知。
因此，本发明的一个目的是提供一种确信能够吸附较大分子量的有机分子和蛋白质的多孔碳材料，并且提供一种使用该多孔碳材料的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物。
解决问题的方法
根据本发明的第一个实施方式的用于实现上述目的多孔碳材料，其以泥煤(peat)作为原料，并且由非定域密度函数理论法(non-localized densityfunctional theory metho,NLDFT method)得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
根据本发明的第二个实施方式的用于实现上述目的多孔碳材料，其以泥煤作为原料，并且在由非定域密度函数理论法得到的孔径分布之中，在3nm～20nm范围内具有至少一个峰，其中孔径在3nm～20nm范围内的微孔的总体积相对于全部微孔体积的总和的比值为0.3或更高。
根据本发明的第三个实施方式的用于实现上述目的多孔碳材料，其以泥煤作为原料，并且具有0.5cm3/g或更高的通过BJH法获得的微孔的体积。
用于实现上述目的的本发明的吸附剂包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。在此，本发明的吸附剂可以为吸附数均分子量为1×102～1×106的分子(或有机物质)的形式，期望地分子(或有机物质)具有1×103～1×106的数均分子量，更期望地分子(或有机物质)具有1×104～1×106的数均分子量，并且进一步更期望地分子(或有机物质)具有1×106的数均分子量。或者，用于实现上述目的的本发明的吸附α-淀粉酶的吸附剂、吸附溶菌酶的吸附剂、或者吸附苯并芘的用于香烟过滤嘴的吸附剂包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。
用于实现上述目的的本发明的口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、吸附脂肪酸的净化剂、用于负载药物的载体、持续释放的药物以及细胞培养支架包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。
用于实现上述目的的本发明的面罩具有吸附剂，该吸附剂包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。
用于实现上述目的的本发明的碳/聚合物复合体包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料，以及粘合剂。
用于实现上述目的的本发明的吸附片由片构件，以及支撑片构件的支撑构件制成，该片构件包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。
用于实现上述目的的本发明的功能食物包括根据包括上述各种期望模式的本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料。
发明的效果
在根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料，或使用了该多孔碳材料的本发明的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物之中，包括作为原料的泥煤，并且规定具有预定直径的微孔的体积。因此，期望的物质，更具体地，除了小分子量的有机分子和蛋白质；较大分子量的有机分子和蛋白质可以确保被高效地吸附。
附图说明
图1显示了实施例1A、1B和1C的多孔碳材料以及对比例1的多孔碳材料前体的基于非定域密度函数理论法得到的孔径分布的测量结果。
图2是实施例3的净水器的剖面图。
图3的(A)和(B)是实施例3中瓶子的部分剖面图和剖面图。
图4的(A)和(B)分别为实施例6的防花粉病面罩(anti-pollinosismask)的示意图以及该防花粉病面罩的主体部分剖面结构示意图。
符号说明
1 碳/聚合物复合体
2 无纺织物
10 净水器主体
11 多孔碳材料
12 第一装填部分
13 棉花
14 第二装填部分
15 入口
16 出口
20 瓶
21 液体或水
22 盖
30 盖构件
31,32 过滤器
40 过滤介质
50 包
具体实施方式
以下，参考附图，本发明将基于实施例进行说明。然而，本发明并不限于实施例。实施例中各种类型的数值以及材料是示例性的。将以下列顺序进行说明。
1.根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料，以及本发明的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂，净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物的总体说明
2.实施例1(根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料，以及本发明的吸附剂)
3.实施例2(本发明的口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、净化剂)
4.实施例3(本发明的水净化吸附剂)
5.实施例4(本发明的用于负载药物的载体，以及持续释放的药物)
6.实施例5(本发明的细胞培养支架)
7.实施例6(本发明的面罩、碳/聚合物复合体以及吸附片)
8.实施例7(本发明的功能食物)
9.实施例8(实施例1的变形的多孔碳材料复合体)，以及其它
[根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料，以及本发明的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物的总体说明]
在根据包括各种上述期望方式的本发明第一个至第三个实施方式的多孔碳材料中，或本发明的吸附剂、口服吸附剂、医用吸附剂、用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂、净化剂、载体、持续释放的药物、细胞培养支架、面罩、碳/聚合物复合体、吸附片以及功能食物(下文中，在一些情况下，其通常被简称为“本发明”)中，使用泥煤(也被称为泥炭块或泥炭(turf))作为多孔碳材料的原料；并且具体地，多孔碳材料可以通过活化如下物质(称为“多孔碳材料前体”)而得到，该物质通过在惰性气体(氮气、氩气或类似物质)中或在真空下对泥煤进行高温热处理而得到。泥煤可以经过预处理，例如在上述高温热处理之后清洗(以洗提各种矿物)。泥煤可以被研磨成期望的颗粒尺寸，并且如果需要可以被筛分。另外，泥煤可以被预清洗。或者，所获得的多孔碳材料前体或多孔碳材料可以被研磨成期望的颗粒尺寸，并且如果需要可以被筛分。或者，在活化处理之后，多孔碳材料被研磨成期望的颗粒尺寸，并且如果需要可以被筛分。另外，最终所获得的多孔碳材料可以进行杀菌处理。下文中，根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料通常被称为“本发明的多孔碳材料”。
可以使用气体活化法和化学活化法作为活化的方法。在此，气体活化法是一种通过使用氧气、水蒸气、二氧化碳、空气或类似物质作为活化剂，并且通过在该气氛下，在700℃～1400℃，期望地在700℃～1000℃，并且更期望地在800℃～950℃加热多孔碳材料几十分钟至几小时以使得通过多孔碳材料中的挥发组分或碳分子来发展形成微结构。更具体地，根据所使用的泥煤的规格(specification)、气体的类型或浓度等来选择适当的加热温度。化学活化法是使用氯化锌、氯化铁、磷酸钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸钾、硫酸等代替气体活化法中所使用的氧气或水蒸气以活化，并使用盐酸清洗所得物，使用碱性水溶液调节pH，并干燥所得物。
在本发明的多孔碳材料的表面上，可以施加化学处理或分子改性。作为化学处理，例如，可以提及通过硝酸处理在表面生成羧基的处理。另外，通过使用水蒸气、氧、碱、或类似物在多孔碳材料的表面上进行与活化处理相似的处理，可以生成各种官能团，例如羟基、羧基、酮基和酯基。另外，通过与能够和多孔碳材料反应的具有羟基、羧基、氨基或类似物的化学物质或蛋白质反应，进行分子改性。
本发明的多孔碳材料具有许多微孔(fine pore)。在微孔中，包括孔径小于2nm的“小微孔”，孔径为2nm～50nm的“中微孔”以及孔径超过50nm的“大微孔”。
在本发明的多孔碳材料中，期望根据氮BET法(nitrogen BET method)的比表面积值(在下文中，在一些情况下，简称为“比表面积值”)为10m2/g或更高，更期望为100m2/g或更高，并且进一步更期望为400m2/g或更高。
本发明吸附剂的用法类型的示例包括以片的形式使用，以填充在柱或筒(cartridge)中的状态使用，使用粘合剂(接合剂)以形成期望形状的状态使用等，以及以粉末的状态使用。在吸附剂分散在溶液中使用的情况下，可以使用表面进行了亲水或疏水处理的吸附剂。或者，如上所述，本发明的多孔碳材料可以作为用于血液净化柱的填料(吸收剂(absorbing agent))，作为净水的水净化吸附剂，并且还可以作为净化剂使用。本发明的用于血液净化柱的填料、水净化吸附剂以及净化剂可以具有公知的构造和结构。用法的类型可以与上述相同，或者根据用于血液净化柱的填料，水净化吸附剂或净化剂的形态进行适当地选择和确定。
本发明的水净化吸附剂的用法类型的具体示例包括以片的形式使用，以填充在柱或筒中的状态使用，以封装在水渗透包中的状态使用，使用粘合剂(接合剂)以形成期望形状的状态使用等，以及以粉末的状态使用。在水净化吸附剂分散在水(溶液)中使用的情况下，可以使用表面进行了亲水或疏水处理的水净化吸附剂。
适合于与本发明的水净化吸附剂(填料介质)相配套的设备，例如，净化设备，具体地净水器(在下文中，在一些情况下，称为“本发明的净水器”)可以具有进一步包括滤膜(例如，具有0.4μm-0.01μm孔的中空纤维膜或平板膜(flat membrane))的结构(本发明的水净化吸附剂和滤膜结合使用)，可以具有进一步包括反渗透膜(RO)的结构(本发明的水净化吸附剂和反渗透膜结合使用)，可以具有进一步包括陶瓷过滤介质(具有微孔的陶瓷过滤介质)的结构(本发明的水净化吸附剂和陶瓷过滤介质结合使用)，或者可以具有进一步包括离子交换树脂的结构(本发明的水净化吸附剂和离子交换树脂结合使用)。
作为本发明的净水器类型，可以列举连续净水器、批式净水器以及反渗透膜净水器，或者与水龙头连接的净水器(其中净水器主体与水龙头的端头直接连接)、固定净水器(也被称为顶水槽型净水器(top sink water cleaner)或桌上净水器)、水龙头集成的净水器(其中净水器与水龙头相结合)、安装在厨房水槽中的下水槽型净水器(内装置式净水器)、罐净水器(其中净水器与例如罐和壶的容器相结合(壶净水器))、直接连接在水表之后的水管上的中央净水器、便携式净水器以及吸管净水器(straw water cleaner)。本发明的净水器可以具有与现有的净水器相同的组成和结构。在本发明的净水器中，可以在筒中使用本发明的过滤介质(多孔碳材料)，例如，在筒上提供进水口和出水口。本发明中的净水器中净化的目标物“水”并不限于定义在JIS S3201：2010“家庭净水器的测试方法”的“3.术语及定义”中的“水”。
另外，作为适合于与本发明的水净化吸附剂(过滤介质)相结合的构件，可以提及具有盖或罩的瓶(所谓的PET瓶)、层压容器、塑料容器、玻璃容器、玻璃瓶等中的盖或罩。在此，当本发明的水净化吸附剂设置在盖或罩内部，并且在瓶子、层压容器、塑料容器、玻璃容器、玻璃瓶等中的液体或水(饮用水、洗液等)通过设置在盖或罩内部的本发明的水净化吸附剂被饮用或被使用时，滤出水被净化。另外，本发明的水净化吸附剂被封装在具有水渗透性的袋子中，并且该袋子被放入各种类型的容器，例如瓶子(所谓的PET瓶)、层压容器、塑料容器、玻璃容器、玻璃瓶、罐和罐壶中的液体或水(饮用水，洗液等)中，这种形式是可接受的。
本发明的口服吸附剂和医用吸附剂的剂型可以为粉末、颗粒、片剂、糖衣片剂、胶囊、悬浮液、乳液等的任意形式。在作为胶囊制品的情况下，除了常规的明胶，可以由肠溶性材料制备胶囊。在为片剂的情况下，赋形剂例如乳糖和淀粉；粘合剂例如羟丙基纤维素、阿拉伯树胶和淀粉糊；蜡例如硬脂酸镁；润滑剂例如滑石；崩解剂例如纤维素；等。另外，在其它方式中，可以作为与氧化铝或硅石组分的复合剂使用。本发明的多孔碳材料可以被用来从体内(body)中选择性地吸附各种不需要的分子。也就是说，如上所述，本发明的多孔碳材料可以被用来作为口服吸附剂或医用吸附剂，例如内服使用的药物，其对于疾病的治疗和预防是有用的。在此，除了使用本发明的吸附剂作为吸附α-淀粉酶的吸附剂，吸附溶菌酶的吸附剂或者吸附苯并芘的用于香烟过滤嘴的吸附剂，本发明的吸附剂还可以用作吸附吲哚；尿酸；腺苷；3-甲基吲哚；色氨酸；尿蓝母；茶碱；肌苷5-1磷酸二钠盐；脂肪酸(具体地，例如，油酸、硬脂酸、十四酸、鲨烯和胆固醇)；染料；疏水分子；数均分子量为1×103～1×106的分子，有机物质(例如，有机分子或蛋白质)；氨；尿素；二甲胺;胍化合物，例如甲胍；含硫的氨基酸；苯酚；p-甲酚；草酸；高半胱氨酸；胍基琥珀酸；肌醇；羟基吲哚硫酸；假尿苷；环腺苷单磷酸；肌酸酐；β-氨基异丁酸；真蛸胺；α-氨基丁酸；甲状旁腺荷尔蒙；β2-微球蛋白；核糖核酸酶；钠尿激素；或水溶性碱性和两性化合物，例如天冬氨酸和精氨酸。除此之外，本发明的吸附剂可以用作吸附嘌呤和嘌呤衍生物；作为嘌呤碱的腺嘌呤和鸟嘌呤；作为嘌呤核苷的鸟苷和肌苷；或作为嘌呤核苷酸的腺苷酸、鸟苷酸和肌苷酸的吸附剂。另外，本发明的吸附剂可以用作吸附低分子或聚合物核酸的寡核苷酸和多聚核苷酸的吸附剂，并且其还能够吸附多胺、3-脱氧葡糖醛酮或各种肽激素。具体地，如下所述，本发明的吸附剂对大分子量蛋白质的吸附性优异。也就是说，本发明的吸附剂可以用作吸附粒细胞抑制蛋白(GIP)、脱颗粒抑制蛋白(degranulation inhibitory protein)(DIP)以及趋化抑制蛋白的吸附剂；并且另外，大分子量蛋白质的示例包括各种酶；形成生命结构的蛋白质，例如胶原和角蛋白；蛋白激素，及其受体；涉及细胞内信号传导的蛋白质；形成肌肉的蛋白质，例如肌动蛋白和肌球蛋白；抗原/抗体蛋白；在蛋、种子、牛奶等中含有的作为养分的蛋白质；血液中的蛋白质，例如白蛋白；涉及荧光的蛋白，例如GFP和RFP；等等。此外，本发明的吸附剂能够用做吸附氨甲酰血红蛋白；糖化终产物；粒细胞/单核细胞功能抑制物质；氧化促进物质或等的吸附剂。或者，本发明的吸附剂可以用作吸附1,1-二苯基-2-苦基苯肼(DPPH，数均分子量：394)；酪氨酸(泰乐菌素，数均分子量：394)；或者微囊藻毒素的吸附剂。顺便提及，吸附α-淀粉酶的吸附剂可以用于研究吸附蛋白质，例如引起Crohn's病等的炎症细胞因子(假炎症细胞因子(pseudo inflammatory cytokine))的吸附能力的模型。
另外，例如，本发明的多孔碳材料可以吸附脂肪酸、染料、或疏水分子。脂肪酸的具体示例包括油酸、硬脂酸、十四酸、鲨烯(属于萜类化合物的油)，胆固醇(由鲨烯生化法合成)以及单硬脂酸甘油酯。染料的具体示例包括：包括Lithol Rubine BCA(Red No.202)的常规的合法颜料(焦油颜料)；即Amaranth(Red No.2)、New Coccine(Red No.102)、Lithol Rubine B(Red No.201)、Lithol Red CA(Red No.206)、Rhodamine B(Red No.231)、Deep Maroon(Red No.220)、Fast Acid Magenta(Red No.227)、Violamine R(Red No.401)、Scarlet Red NF(Red No.501)、Fast Red S(Red No.506)、Dibromofluorescein(Orange No.201)、Diiodofluorescein(Orange No.206)、Hanza Orange(OrangeNo.401)、Tartrazine(Yellow No.4)、Fluorescein(Yellow No.201)、BenzidineYellow G(Yellow No.205)、Hanza Yellow(Yellow No.401)、Metanil Yellow(Yellow No.406)、Fast Green FCF(Green No.3)、Alizarine Cyanine Green F(Green No.201)、Naphthol Green B(Green No.401)、Brilliant Blue FCF(BlueNo.1)、Indigo(Blue No.201)、Sudan Blue B(Blue No.403)、Resorcin Brown(Brown No.201)、Alizurine Purple SS(Purple No.201)以及Naphthol BlueBlack(Black No.401)。“疏水分子”可以被定义为是指人体皮肤表面上所存在的皮脂，以及在日常生活中粘附在皮肤或衣物上油类和污垢，其特别是指皮脂和油类，包括甘油脂肪酸酯作为组分；脂质，例如单纯脂质、复合脂类和衍生脂质；作为蜡组分的有机酸等；具体地，通常存在于人体皮肤表面的油成分(广义上的脂肪酸)；并且还指狭义上的脂肪酸，其包括直链或枝链或环结构，例如饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。本发明的吸附脂肪酸的吸附剂、吸附染料的吸附剂以及净化剂(清洗剂，用于化妆或清洗的吸附剂)是那些去除污垢成分，例如汗液、油和脂肪，以及口红的物质，其还进一步具有皮肤调节功能。
此外，如上所述，用于负载药物的本发明的载体可以由本发明中的多孔材料构成，并且在一些情况下，该载体可以具有公知的构造和结构。使用100重量份的本发明的多孔碳材料；使本发明的多孔碳材料负载1～200重量份的药物，可以获得能够释放药物的复合体(能够适当地控制药物释放速率的药物/载体复合体，作为持续释放的药物)。在此，这类药物/载体复合体(持续释放的药物)是由本发明的多孔碳材料和药物所组成的一个实施方式，其中，多孔碳材料和药物的重量比为1～200重量份的药物比100重量份的本发明的多孔碳材料。持续释放的药物可以具有公知的构造和结构。
被本发明的多孔碳材料所吸附负载的药物示例包括有机分子、聚合物分子以及蛋白质。其具体示例包括己酮可可碱(pentoxifylline)、哌唑嗪(prazosin)、阿昔洛韦(acyclovir)、硝苯地平(nifedipine)、地尔硫卓(diltiazem)、甲氧萘丙酸(naproxen)、布洛芬(ibuprofen)、氟比洛芬(flurbiprofen)、酮洛芬(ketoprofen)、非诺洛芬(fenoprofen)、吲哚美辛(indomethacin)、环氟芬酸(diclofenac)、芬替酸(fentiazac)、戊酸雌二醇(estradiol valerate)、美托洛尔(metoprolol)、舒必利(sulpiride)、卡托普利(captopril)、甲氰咪胍(cimetidine)、叠氮胸苷(zidovudine)、尼卡地平(nicardipine)、特非那定(terfenadine)、阿替洛尔(atenolol)、沙丁胺醇(salbutamol)、卡马西平(carbamazepine)、雷尼替丁(ranitidine)、依那普利(enalapril)、辛伐他汀(simvastatin)、氟西汀(fluoxetine)、阿普唑仑(alprazolam)、法莫替丁(famotidine)、更昔洛韦(ganciclovir)、泛昔洛韦(famciclovir)、安体舒通(spironolactone)、5-ASA、奎尼丁(quinidine)、培哚普利(perindopril)、吗啡、喷他佐辛(pentazocine)、扑热息痛(paracetamol)、奥美拉唑(omeprazole)、灭吐灵(metoclopramide)、阿司匹林和二甲双胍。从全身和局部治疗的角度出发，可以列举各种激素(例如，胰岛素、雌二醇等)，用于哮喘的治疗剂(例如，沙丁胺醇等)，用于肺结核的治疗剂(例如，利福平(rifampicin)、乙胺丁醇(ethambutol)、链霉素、异烟肼(isoniazid)、吡嗪酰胺(pyrazinamide)等)，用于癌症的治疗剂(例如，顺氯氨铂(cisplatin)、卡铂(carboplatin)、阿霉素(adriamycin)、5-FU、紫杉醇等)以及用于高血压的治疗剂(例如，氯压定(clonidine)、哌唑嗪、心得安(propranolol)、拉贝洛尔(labetalol)、布尼洛尔(bunitrolol)、利血平(reserpine)、硝苯地平、利尿磺胺(furosemide)等)。作为载体特别适合用于负载大分子量的蛋白质药物，药物的示例包括，但不限于：抗体药物，例如英利昔单抗(infliximab)、阿达木单抗(adalimumab)、托珠单抗(tocilizumab)、赛妥珠单抗(certolizumab pegol)、那他珠单抗(natalizumab)、利妥昔单抗(rituximab)、吉妥珠单抗(gemtuzumab)、阿仑单抗(alemtuzumab)、替伊莫单抗(ibritumomab, tiuxetan)、托西莫单抗(tositumomab)、曲妥珠单抗(trastuzumab)、贝伐单抗(bevacizumab)、西妥昔单抗(cetuximab)、帕尼单抗(panitumumab)、西妥昔单抗、阿昔单抗(abciximab)、帕利珠单抗(palivizumab)、兰尼单抗(ranibizumab)和奥马珠单抗(omalizumab)。另外，通过在能够溶解这类药物的有机溶剂中溶解药物，将本发明的多孔碳材料浸没在所得的溶液中，之后去除溶剂和多余的溶质，从而获得多孔碳材料/药物复合体。溶剂的具体示例包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、2-氯甲烷、1-氯甲烷、己烷、四氢呋喃、吡啶等。
本发明的多孔碳材料可以用做细胞培养支架(细胞培养材料)。此外，例如，本发明的多孔碳材料可用作各种面罩(例如防花粉病面罩)的吸附剂，并且例如，其可以吸附蛋白质。本发明的吸附片，例如，具有本发明的片构件或碳/聚合物复合体夹在由纤维素制得的支撑构件(例如，无纺织物)和另外的支撑构件(例如，无纺织物)之间的结构。另外，在本发明的碳/聚合物复合体中，其粘合剂由聚合物形成。在此，粘合剂的示例包括羧基硝化纤维(carboxynitrocellulose)。由本发明的吸附片或碳/聚合物复合体，例如，可以形成用于空气净化的过滤器、面罩、防护手套以及防护鞋。
在本发明的功能食物中，可以含有其它成分，例如，赋形剂、粘合剂、崩解剂、润滑剂、稀释剂、调味物质、防腐剂、稳定剂、着色剂、香料、维生素、成色剂、光泽剂、增甜剂、苦味剂、酸味剂、鲜味剂(umami seasoning)、发酵调味剂、抗氧化剂、酵母、酵母提取物、以及浓缩物。功能食物的形式的示例包括粉末型、固体型、片剂型、微粒型、颗粒型、胶囊型、乳脂型、溶胶型、凝胶型以及胶体型。另外，本发明的多孔碳材料可以含在其它产品中，例如保健食物、营养补剂、保健补剂、具有营养功能声明的食品，用于具体保健需求的食品、准药物和药剂。保健食品、营养补剂以及保健补剂由食品卫生法所规定；具有营养功能声明的食品和用于具体保健需求的食品由健康促进法和食品卫生法所规定；准药物和药剂由药事法所规定。
此外，本发明的多孔碳材料可以用于多孔碳材料复合体中，该多孔碳材料复合体例如经皮药物；化妆品成分或具有保湿效果和/或抗氧化效果的成分；以及芳香剂(freshener)。化妆品成分的示例包括含有疏水美白组分的物质(例如，大豆苷元、染料木黄酮、胶原、丝胶或蚕丝蛋白(fibroin))；以及具有保湿效果和/或抗氧化效果的成分，包括洗液中含有的有效成分，例如透明质酸、虾青素、维生素E、水溶性维生素E(trolox)以及辅酶Q10。芳香剂的示例包括释放物质，例如柠烯(limonene)、薄荷醇，芳樟醇和香兰素。例如，多孔碳材料复合体可以通过使用液体物质的这些释放物质的方法来获得，其中多孔碳材料浸没在液体物质中并被干燥。然而，并不限于该方法。
氮BET法是以氮作为吸附分子被吸附到吸附剂(在此，为多孔碳材料)之上并从吸附剂脱附以测量吸附等温线的方法，并且基于由公式(1)所表示的BET公式分析测量数据。根据这种方法，计算比表面积、微孔体积等。具体地，在通过氮BET法计算比表面积的情况下，首先，作为吸附分子的氮吸附在吸附剂(多孔碳材料)上并且从吸附剂上脱附以获得吸附等温线。然后，根据所获得的吸附等温线，基于公式(1)或由公式(1)的变形所获得的公式(1′)计算[p/{Va(p0-p)}]，并且计算结果相对于平衡相对压力(p/p0)进行绘图。接下来，把曲线看作直线，基于最小平方法，计算直线的倾角s(=[(C-1)/(C·Vm)])和截距i(=[1/(C·Vm)])。之后，根据所获得的倾角s和截距i，基于公式(2-1)和公式(2-2)计算Vm和c。另外，基于公式(3)由Vm计算比表面积asBET(参见由BEL Japan,Inc.制作的BELSORP-mini和BELSORP分析软件的说明书，第62-66页)。顺便提及，氮BET法是按照JIS R1626-1996所定义“利用气体吸附BET法的微陶瓷粉末比表面积的测量方法”的测量方法。
Va=(Vm C·p)/[(p0-p){1+(C-1)(p/p0)}](1)
[p/{Va(p0-p)}]=[(C-1)/(C·Vm)](p/p0)+[1/(C·Vm)](1′)
Vm=1/(s+i)(2-1)
C=(s/i)+1(2-2)
asBET=(Vm L·σ)/22414(3)
其中
Va：吸附量；
Vm：单分子层的吸附量；
p：氮平衡时的压力；
p0：氮的饱和蒸气压；
L：阿伏加德罗常数；以及
σ：氮的吸附横截面。
在通过氮BET法计算微孔体积Vp的情况下，例如，对所获得的吸附等温线的吸附数据应用线性内插法，并且获得在相对压力下的吸附量V，所述相对压力由相对压力算出的微孔体积来设定。根据该吸附量V，基于公式(4)可以计算出微孔体积Vp(参见由BEL Japan,Inc.制作的BELSORP-mini和BELSORP分析软件的说明书，第62-65页)。顺便提及，基于氮BET法的微孔体积在下文中可以简称为“微孔体积”。
Vp=(V/22414)×(Mg/ρg)(4)
其中
V：相对压力下的吸附量；
Mg：氮的分子量；以及
ρg：氮的密度。
中微孔的孔径例如，可以基于BJH法，根据相对于孔径的微孔体积变化率，作为孔径分布而计算。BJH是广泛使用的孔径分布分析法。在基于BJH法分析孔径分布的情况下，首先氮作为吸附分子吸附在吸附剂(多孔碳材料)上并从吸附剂上脱附以获得吸附等温线。接下来，基于所得到的吸附等温线，获得了在微孔被吸附分子(例如，氮)填充的条件下，在吸附分子逐步吸附/脱附时，吸附层的厚度以及在该情况下生成的孔的内径(两倍于芯半径)，然后基于公式(5)计算出微孔半径rp，并且基于公式(6)计算出微孔体积。之后，基于微孔半径和微孔体积，绘制出相对于微孔直径(2rp)的微孔体积变化率(dVp/drp)的图，从而获得了孔径分布曲线(参见由BEL Japan,Inc.制作的BELSORP-mini和BELSORP分析软件的说明书，第85-88页)。
rp=t+rk(5)
Vpn=Rn dVn-Rn·dtn·c·ΣApj(6)
其中
Rn=rpn 2/(rkn-1+dtn)2(7)
其中
rp：微孔半径；
rk：在压力下，在厚度为t的吸附层吸附在微孔半径为rp的微孔的内壁上的情况下的芯半径(内径/2)；
Vpn：当发生第n次氮的吸附/脱附时，微孔的体积；
dVn：该情况下的变化量；
dtn：当发生第n次氮的吸附/脱附时，吸附层厚度tn的变化量；
rkn：该情况下的芯半径；
c：常数；以及
rpn：当发生第n次氮的吸附/脱附时的孔径。此外，ΣApj是微孔孔壁表面面积从j=1至j=n-1的积分值。
小微孔的孔径例如，可以基于MP法，根据相对于孔径的微孔体积变化率，作为孔径分布计算出。在通过MP法分析孔径分布的情况下，首先，氮吸附在吸附剂(多孔碳材料)上以获得吸附等温线。接下来，将吸附等温线转换为相对于吸附层厚度t的微孔体积(相对于t作图)。之后，基于图的曲率(相对于吸附层厚度t变化的微孔体积变化)，获得孔径分布曲线(参见由BELJapan,Inc.制作的BELSORP-mini和BELSORP分析软件的说明书，第72-73页以及第82页)。
在非定域密度函数理论法(non-localized density functional theorymethod)(NLDFT法)中，使用与由BEL JAPAN,INC.所生产的自动比表面积/微孔分布测量设备"BELSORP-MAX"配套的软件作为分析软件，所述非定域密度函数理论法定义于JIS Z8831-2：2010"粉末(固体)的微孔分布和微孔特性-第二部分：基于气体吸附的测量中微孔和大微孔的方法"和JIS Z8831-3：2010"粉末(固体)的微径分布和微孔特性-第三部分：基于气体吸附的测量小微孔的方法"中。形成模型并假定具有圆柱形且为炭黑(CB)为前提条件，并且并且微孔分布参数的分布函数被设定为"no-assumption"。对于得到的分布数据，进行十次修匀(smoothing)。
实施例1
实施例1涉及根据本发明的第一个至第三个实施方式的多孔碳材料、本发明的吸附剂、吸附α-淀粉酶的本发明的吸附剂、吸附溶菌酶的本发明的吸附剂、以及吸附苯并芘的用于香烟过滤嘴的本发明的吸附剂。
实施例1的多孔碳材料使用泥煤作为原料。如所描述的根据本发明的第一个实施方式的多孔碳材料的结构一致，在实施例1的多孔碳材料中，由非定域密度函数理论法(NLDFT法)得到的直径为1×10-8m～2×10-7的微孔总体积V10-200为0.5cm3/g或更高。另外，如所描述的根据本发明的第二个实施方式的多孔碳材料的结构一致，实施例1的多孔碳材料在由非定域密度函数理论法得到的孔径分布之中，在3nm～20nm范围内具有至少一个峰，其中孔径在3nm～20nm范围内的微孔的总体积V3-20相对于全部微孔体积VTotal的总和的比值(V3-20/VTotal)为0.3或更高。
或者，如所描述的根据本发明的第三个实施方式的多孔碳材料的结构一致，在实施例1的多孔碳材料中，由BJH法所获得的微孔体积VBJH为0.5cm3/g或更高。
在实施例1中，多孔碳材料通过活化物质(其为多孔碳材料前体，并且被称为“对比例1”)来获得的，该物质是通过将泥煤在惰性气体中(氮气、氩气等)或真空下进行高温热处理而得到；并且在该热处理之后，通过进一步将所得材料进行预处理，例如清洗(以洗提各种矿物)来获得。通过气体活化法进行活化处理。特别地，通过使用管型氮气气氛炉并且使用水蒸气作为活化气体，在水蒸气气氛下，在900℃进行1小时活化处理(实施例1A)，3小时处理(实施例1B)或5小时处理(实施例1C)。表1和图1中显示了实施例1A、1B和1C和对比例1中所获得的多孔碳材料(下文中，这些被称为“样品”)的微孔测量结果等。图1显示了基于非定域密度函数理论法得到的孔径分布的测量结果，其中由白色三角形代表的数据表示实施例1A；由符号“x”代表的数据表示实施例1B；由白色圆形代表的数据表示实施例1C；以及由实曲线代表的数据表示对比例1。
使用BELSORP-mini(由BEL JAPAN INC.生产)作为测量仪器以获得比表面积和微孔体积，并且进行吸附和脱附氮的测试。关于测试条件，测试平衡相对压力(p/p0)设定在0.01-0.99。另外，基于BELSORP分析软件计算比表面积和微孔体积。另外，通过使用上述的测量仪器进行吸附和脱附氮的测试，从而使用BELSORP分析软件基于BJH法和MP法计算中微孔和小微孔的孔径分布。另外，使用由BEL JAPAN,INC.所生产的自动比表面积/孔分布测量设备“BELSORP-MAX”基于非定域密度函数理论法进行分析。对于测量，在200℃下进行干燥3小时，作为样品的预处理。
[表1]
测量由多孔碳材料所吸附的α-淀粉酶(数均分子量：5.5×104)以及溶菌酶(数均分子量：1.4×104)的吸附量。特别地，制备α-淀粉酶或溶菌酶的磷酸盐缓冲液，浓度为500毫克/升。之后，对每10.0毫升所制备的磷酸盐缓冲液，分别加入0.010克实施例1A、1B和1C以及对比例1的样品，之后在室温下摇动3小时。摇动后，使用由具有500-μm孔的聚四氟乙烯所制备的薄膜过滤器将样品从磷酸盐缓冲液中分离出。之后，通过UV可见光吸光度测量来测定所得滤出液的吸光度，从而获得其摩尔浓度(称为“吸附后的摩尔浓度”)。另外，通过将其与在加入样品前的磷酸盐缓冲溶液中的摩尔浓度(称为“初始摩尔浓度”)相对比，计算吸附量。基于以下方程式计算每克样品的吸附量(毫克/克)。结果示于表2中。
另外，测量亚甲蓝(数均分子量：320)以及Black5(数均分子量：900)的多孔碳材料的吸附量。在吸附之前，任意地确定亚甲蓝和Black5的水溶液浓度。之后，对每50.0毫升所制备的水溶液，分别加入0.010克的样品，之后在室温下摇动3小时。摇动后，使用由具有500-μm孔的聚四氟乙烯所制备的薄膜过滤器将样品从磷酸盐缓冲液中分离出。之后，通过UV可见光吸光度测量来测定所得滤出液的吸光度，从而获得其吸附后的摩尔浓度。另外，通过将其与加入样品前的摩尔浓度相对比，计算吸附量。基于以下方程式计算每克样品的吸附量(毫克/克)。结果示于表2中。
(每克样品的吸附量)=(溶质的分子量)×{(初始摩尔浓度)-(吸附后的摩尔浓度)}/(每1000毫升的样品的量)
[表2]
单位:mg/g
α-淀粉酶 溶菌酶 Black5亚甲蓝
数均分子量 5.5×104 1.4×104 900373
实施例1A 143 160 262348
实施例1B 254 277 408390
实施例1C 312 317 441379
对比例1 99 91 128240
从表2中，可以看出，由实施例1A、1B和1C的多孔碳材料所吸附的α-淀粉酶和溶菌酶的吸附量要高于由对比例1的多孔碳材料前体所吸附的α-淀粉酶和溶菌酶的吸附量；并且此外，蒸气活化时间更长，也就是，直径为1×10-8m～2×10-7的微孔体积V10-200更高，并且VTotal值更大，结果使得吸附量更大。这表明，更高的直径为1×10-8m～2×10-7的微孔体积V10-200以及更大的VTotal值使得具有大数均分子量的分子或有机物质能够被更好地吸附。也就是说，这表明材料吸附数均分子量为1×103～1×106的分子(或有机物质)，并且进一步表明其能够更好地吸附数均分子量为1×104～1×106的分子(或有机物质)，并且进一步表明其能够更好地吸附数均分子量为1×106的分子(或有机物质)。
如上所述，表现出，多孔碳材料吸附分子的吸附性能随着参数的不同而不同，该参数例如多孔碳材料的微孔体积，以及孔径分布。另外，特别地，发现多孔碳材料对小分子量分子的吸附行为和对吸附大分子量的分子的吸附行为之间存在差异；并且显示出，相比于对比例1的多孔碳材料前体(活性炭(activated carbon))，实施例1中的多孔碳材料能够更好地吸附具有高分子量的物质。因此，通过基于各种测试，确定被吸附的分子的分子量和多孔碳材料的参数之间的关系，与制备方法等的关系，能够使多孔碳材料选择性地吸附分子。这将在例如各种需要吸附的医用用途中展现出很好的效果。
接下来，测量由多孔碳材料所吸附的苯并芘(数均分子量：252)的吸附量。特别地，使用苯并芘、蒸馏水和乙醇制备浓度为4.58×10-5摩尔/升的溶液。之后，在40.0毫升所制备的溶液中，加入0.010克多孔碳材料(实施例1A、1B或1C)，之后在室温下搅拌1小时。搅拌后，使用由聚四氟乙烯制成的薄膜过滤器将多孔碳材料从溶液中分离出。之后，通过UV可见光吸光度测量来测定所得滤出液的吸光度，并且基于在吸附之前所得溶液的吸光度，根据下列方程式计算苯并芘的吸附率。另外，对于作为对比例1A的商业可得的泥煤以及作为对比例1B的由Kuraray Chemical Co.,Ltd.生产的活性炭Kuraray Coal，以相同的方式测定苯并芘的吸附率。结果示于表3中。相比于对比例1A和1B，当使用实施例1A至1C的吸附剂作为香烟过滤嘴用吸附剂以吸附苯并芘时，高致癌物苯并芘以高吸附率被吸附。也就是说，发现实施例1A至1C的吸附剂能够有效地吸附数均分子量为1×102级的分子(或有机物质)。顺便提及，包括苯并芘的吸附剂可以混合入形成香烟过滤嘴的材料中，或者可以作为层化吸附剂设置在香烟过滤嘴之中。
苯并芘吸附率(%)=100-(吸附后的吸光度/吸附前的吸光度×100)
[表3]
苯并芘吸附率(%)
实施例1A 94
实施例1B 96
实施例1C 94
对比例1A 79
对比例1B 52
实施例2
实施例2涉及本发明的口服吸附剂和医用吸附剂。在实施例2中，使用实施例1中已描述的多孔碳材料作为口服吸附剂和医用吸附剂，例如用于内服的药物，其能够用于疾病的治疗和预防。具体地，在实施例1中描述的多孔碳材料应用于口服吸附剂或医用吸附剂的情况下，本发明吸附剂的示例包括吸附肌酸酐的口服吸附剂或医用吸附剂；吸附Alizarine Cyanine Green的口服吸附剂或医用吸附剂；吸附溶菌酶的口服吸附剂或医用吸附剂；吸附白蛋白的口服吸附剂或医用吸附剂；以及吸附数均分子量为1×103-1×104的有机物质(例如，有机分子或蛋白质)的口服吸附剂或医用吸附剂；该口服吸附剂或医用吸附剂由实施例1A-1C的多孔碳材料制得。此外，实施例1A-1C的多孔碳材料还可以用作具有公知结构和构造的血液净化柱的填料(吸附剂)。或者，生产含有实施例1A-1C任意的多孔碳材料的净化剂(吸附脂肪酸的净化剂)。该净化剂(清洗剂，用于化妆品或洗涤的吸附剂)是去除污物成分，例如汗液、油或脂肪和口红的物质，其在某些情况下具有皮肤调节功效。
实施例3
实施例3涉及本发明的水净化吸附剂。在实施例3中，例如，使用实施例1A-1C的多孔碳材料作为水的净化剂，或者广义上来说，作为流体的净化剂。或者，其可以从水中去除活性氧物质(氧化应激物质)例如过氧化物、羟基自由基、过氧化氢以及单重态氧(singlet oxygen)。
对于每个40毫升的亚甲蓝和Black5溶解或分散在纯水中的测试溶液，加入10毫克实施例1A-1C以及对比例1的相应样品，之后使用混合转子(搅拌器)以100rpm搅拌。之后，在搅拌之后，过滤所得混合物，并且测量所得滤出液吸光度的变化。结果显示，相比于对比例1，在实施例1A-1C的每个示例中，亚甲蓝和Black5更好地被吸附。
图2中显示了实施例3的净水器的剖面图。实施例3的净水器是连续型净水器以及净水器主体直接与水龙头的端部相连接的水龙头连接型净水器。实施例3的净水器包括：净水器主体10，设置在净水器主体10之中的第一填装部分12并且实施例1A-1C任意的多孔碳材料11设置在第一填装部分12中，以及其中填装有棉花13的第二填装部分14。从水龙头中排出的自来水流过所设置的通向净水器主体10的入口15，穿过多孔碳材料11和棉花13并且从所设置的与净水器主体10相连通的出口16被排出。
或者，图3的(A)中显示了实施例1A-1C任意的多孔碳材料被装配在具有盖构件30的瓶(所谓的PET瓶)20中的部分剖面图。具体地，在盖构件30之中，设置实施例1A-1C任意的多孔碳材料(填充介质40)并且过滤器31和32设置在盖构件30的液体入口侧和液体出口侧以防止填充介质40被洗脱。之后，当瓶20中的液体或水21(饮用水、洗液等)穿过设置在盖构件30之中的填充介质40被饮用或被使用时，例如，液体(水)可以被净化，或洗涤。盖构件30通常使用盖子(未示出)来封闭。
或者，作为图3的(B)中所显示的剖面图，采用了实施例1A-1C任意的多孔碳材料(过滤介质)被封装在渗透包50之中并且包50被放置于瓶20中的液体或水21(饮用水、洗液等)之中的形式。符号22表示用于封闭瓶20的开口的盖子。
实施例4
实施例4涉及本发明负载药物的载体以及持续释放的药物。在实施例4中，基于实施例1A-1C的多孔碳材料，生产含有这些多孔碳材料的载体和持续释放的药物。为了使药物在人体中有效地发挥作用，期望适量的药物以使其适时地发挥作用。因此，需要使用能够适当地控制药物释放速率的载体。如果药物被吸附到该载体上，可以持续释放一定量的药物。这类药物/载体复合体的使用示例包括具有经皮肤吸收局部作用的经皮肤药物以通过皮肤释放药物；以及口服药物。具体地，将0.01克实施例1A-1C的多孔碳材料整夜浸渍在0.10克布洛芬/10毫升己烷的溶液中之后，所得的混合物通过薄膜过滤器过滤，之后在40℃进行真空干燥，从而获得载体和持续释放的药物。
实施例5
实施例5涉及本发明的细胞培养支架(细胞培养材料)。在实施例5的细胞培养支架中，例如，通过将聚乳酸的粉末产物、酪蛋白、葡萄糖等与实施例1A-1C的多孔碳材料混合，并且模塑成型(molding)，从而获得由0.5mm厚的薄膜构成的片形细胞培养支架。通过使起细胞生长因子作用的蛋白质等被吸附至多孔碳材料并且从多孔碳材料缓慢释放，能够使细胞培养支架上的细胞培养易于以及稳定地进行。具体地，通过使细胞培养支架所必须的细胞生长因子(例如，表皮生长因子、类胰岛素生长因子、转化生长因子、神经生长因子等)被吸附至多孔碳材料并且从多孔碳材料缓慢地释放，能够有效地培养各种细胞。
实施例6
实施例6涉及本发明的碳/聚合物复合体以及吸附片。在实施例6中，实施例1A-1C的多孔碳材料用作防花粉病面罩的吸附剂，碳/聚合物复合体以及吸附片。图4的(A)中显示了防花粉病面罩的示意图并且图4的(B)中显示了防花粉病面罩的主体部分(吸附片)的剖面结构图。防花粉病面罩的主体部分具有如下结构：被制成片形的多孔碳材料被夹层在由纤维素所制得的无纺织物1和另一个无纺织物1之间。为了将实施例1A-1C的多孔碳材料制成片形，例如，可以应用使用羧甲基硝化纤维作为粘合剂形成碳/聚合物复合体的方法。此外，实施例6的吸附片是由实施例1A-1C的多孔碳材料(具体地，使用羧甲基硝化纤维作为粘合剂的碳/聚合物复合体1)制得的片构件，并且具有支撑构件(具体地，夹层片构件的作为支撑构件的无纺织物2)以支撑片构件。可以确信，本发明的多孔碳材料应用于各种面罩，例如防花粉病的面罩，例如其可以通过使花粉的蛋白质位点吸附在多孔碳材料上有效地吸附花粉。
实施例7
实施例7涉及本发明的功能食物。在实施例7中，基于实施例1A-1C的多孔碳材料，生产含有这些多孔碳材料的功能食物。具体地，基于混合多孔碳材料、羧甲基纤维素钠包覆在微晶纤维素上的微晶纤维素制剂、增甜剂和调料；将所得混合物分散于水中；捏合；并模塑成型(成形)的方法，来生产功能食物。
实施例8
实施例8是实施例1的变形并且涉及多孔碳材料复合体，其中功能材料附着于实施例1中所描述的多孔碳材料。使用该多孔碳材料复合体制备例如化妆品或水净化吸附剂。具体地，在实施例8中基于实施例1A-1C的多孔碳材料，生产多孔碳材料复合体，其中功能材料，例如具有活性氧去除效果的金属材料和光催化材料附着在这些多孔碳材料上。
在该多孔碳材料复合体中，通过微孔的尺寸和排列，光催化材料能够极为有效地与多孔碳材料附着，并且因此，使得由光催化活性的分解有效地发生。在化妆品中，通过这样的微孔的尺寸和排列，具有活性氧去除效果的金属材料能够极为有效地附着至多孔碳材料。因此，例如，不再需要为了使纳米尺寸的铂颗粒形成在胶体中而使用的保护胶体试剂；并且化妆品能够展现出抗活性氧物质的高抗氧化活性，该活性氧物质例如被认为是急性炎症，组织紊乱和衰老的诱因的过氧化物、羟基自由基、过氧化氢和单重态氧。另外，可以从水中去除活性氧物质(氧化应激物质)例如过氧化物、羟基自由基、过氧化氢和单重态氧。
在获得多孔碳材料之后，功能材料可以附着至多孔碳材料。另外，在将功能材料附着至多孔碳材料之前，可以对多孔碳材料进行活化处理。功能材料的示例包括铂(Pt)或铂(Pt)和钯(Pd)的组合。功能材料例如可以作为微粒或薄膜附着至多孔碳材料。具体地，可以提及功能材料的微粒附着至多孔碳材料的表面(包括在孔内)，薄膜状态的功能材料附着至多孔碳材料的表面以及海岛形(sea-island form)(如果多孔碳材料的表面是“海”，功能材料相应地为“岛”)附着的状态。术语“附着”指不同材料相粘附的现象。使功能材料附着至多孔碳材料的方法的示例包括将多孔碳材料浸没在含有功能材料的溶液之中以使功能材料沉积在多孔碳材料的表面之上的方法；通过非电解电镀(化学镀)或化学还原反应将功能材料沉积在多孔碳材料的表面之上的方法；将多孔碳材料浸没在含有功能材料前体的溶液之中，并且通过热处理，将功能材料沉积在多孔碳材料的表面之上的方法；将多孔碳材料浸没在含有功能材料前体的溶液之中，并且通过超声照射处理，将功能材料沉积在多孔碳材料的表面之上的方法；以及将多孔碳材料浸没在含有功能材料前体的溶液之中，并且通过产生溶胶-凝胶反应，将功能材料沉积在多孔碳材料的表面之上的方法。
在实施例8中，使用附着至多孔碳材料的金属材料(具体地，铂微粒或铂纳米颗粒)作为功能材料。更具体地，在实施例8中，在182毫升的蒸馏水中，加入8毫升的5毫摩尔H2PtCl6水溶液以及3.5毫克的L-抗坏血酸(表面防护剂)，之后搅拌一段时间。随后，将0.43克实施例1A-1C中所描述的多孔碳材料加入至所得混合物中，并且之后，在超声照射20分钟后，在其中加入10毫升40毫摩尔NaBH4水溶液，之后搅拌3小时。之后，通过抽吸过滤并且在120℃下干燥，获得实施例8的多孔碳材料复合体或化妆品(多孔碳材料复合体)，其为黑色粉末样品。
在上述内容中，本发明基于优选实施例进行了描述。但本发明并不限于这些实施例并且可以作出各种改变。对于本发明的多孔碳材料，描述了基于氮BET法的比表面积值和孔径值的适当范围。但是，这些描述并不意于完全排除比表面积和孔径数值在上述范围之外的可能性。也就是说，上述的适当范围仅仅是获得本发明效果的具体优选范围。只要能够获得本发明的效果，数值，例如比表面积可以与上述范围具有一些小偏差。

Claims (20)

1.一种多孔碳材料，其以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
2.一种多孔碳材料，其以泥煤作为原料；并且在由非定域密度函数理论法得到的孔径分布之中，在3nm～20nm范围内具有至少一个峰，其中孔径在3nm～20nm范围内的微孔的总体积相对于全部微孔体积的总和的比值为0.3或更高。
3.一种多孔碳材料，其以泥煤作为原料；并且具有0.5cm3/g或更高的通过BJH法获得的微孔的体积。
4.一种吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
5.如权利要求4的吸附剂，其吸附数均分子量为1×102～1×106的分子。
6.一种吸附α-淀粉酶的吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
7.一种吸附溶菌酶的吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
8.一种吸附苯并芘的用于香烟过滤嘴的吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
9.一种口服吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
10.一种医用吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
11.一种用于血液净化柱的填料，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
12.一种水净化吸附剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
13.一种吸附脂肪酸的净化剂，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
14.一种用于负载药物的载体，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
15.一种持续释放的药物，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
16.一种细胞培养支架，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
17.一种面罩，其包括：
包括多孔碳材料的吸附剂，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
18.一种碳/聚合物复合体，其包括：
多孔碳材料，以及
粘合剂；
所述多孔碳材料以泥煤作为原料，并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
19.一种吸附片，其包括：
包括多孔碳材料的片构件，以及
支撑片构件的支撑构件；
所述多孔碳材料以泥煤作为原料，并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
20.一种功能食物，其包括：
多孔碳材料，
所述多孔碳材料以泥煤作为原料；并且由非定域密度函数理论法得到的直径为1×10-8m～2×10-7m的微孔的总体积为0.5cm3/g或更高。
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