CN114373949A - 多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。本发明在制造多孔碳时将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，其后实施碳源的聚合和碳化，最后除去成为铸模的球状二氧化硅。

Description

多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法
技术领域
本发明涉及多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。
背景技术
公知有通过使氢等阳极气体与氧等阴极气体进行化学反应来进行发电的燃料电池。
燃料电池向电连接的两个电极分别供给氢等阳极气体(燃料气体)和氧等阴极气体(氧化剂气体)，以电化学的方式引起燃料的氧化，由此将化学能量直接转换为电能量。
这样的燃料电池通常构成为层叠多个以通过一对电极夹持电解质膜的膜电极接合体为基本构造的单电池而成的电池组。尤其使用固体高分子电解质膜作为电解质膜的固体高分子电解质型燃料电池具有容易小型化、和在较低的温度下工作等优点，因此特别期待作为移动设备等移动用、或者电动汽车等移动体用的电源。
这里，作为固体高分子电解质型燃料电池的单电池的结构，例如公知有依次层叠有阳极侧隔离件、阳极侧气体扩散层、阳极侧催化剂层、电解质膜、阴极侧催化剂层、阴极侧气体扩散层以及阴极侧隔离件的层叠体。
而且，在固体高分子形燃料电池中，催化剂层一般由使催化剂载体的表面担载白金等催化剂金属微粒子的电极催化剂、与离聚物的混合物构成。公知有：作为催化剂载体，使用多孔的碳材料，其细孔径、比表面积等对燃料电池的特性产生影响。
作为成为这样的催化剂载体的多孔的碳，研究有控制细孔径、比表面积等的介孔碳。
在日本特开2010-265125中提出有以下方法，即，向球状介孔二氧化硅的铸模导入碳源，接着使碳源碳化，其后除去球状介孔二氧化硅，由此获得转印了球状介孔二氧化硅的构造的球状碳多孔体。
在日本特开2010-265125中获得的多孔碳转印介孔二氧化硅的构造，因此根据成为铸模的二氧化硅的构造，能够实现各种形状。然而，边转印边实施碳的构造控制较为困难，因此处于仅获得保持铸模不变的形状的多孔碳的状况。
另外，在日本特表2004-525846中公开有以下技术，即，在制成成为铸模的球状介孔二氧化硅时，以控制其细孔尺寸为目的，将TMB(1，3，5－三甲苯)等有机分子作为造孔剂来使用。
然而，在日本特表2004-525846中，同样虽然能够控制成为铸模的介孔二氧化硅的构造，但不能实现边转印铸模边控制碳的构造。另外，对于成为铸模的球状介孔二氧化硅的构造，难以进行细孔控制，如根据TMB添加量难以残留中孔(mesopore)等。
发明内容
本发明的形态提供一种边转印成为铸模的球状二氧化硅的构造边控制碳的构造而获得的、具有所希望的构造和物性的多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。
本发明人们发现了若在制造多孔碳时将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，其后实施碳源的聚合和碳化，最后除去成为铸模的球状二氧化硅，则能够获得被控制为所希望的构造和物性的多孔碳，从而完成了本发明。即，本发明的形态如以下所述。
本发明的第1形态涉及多孔碳，其中，BET比表面积是1100～2000m2/g，
总细孔容积VPT是1.0～10.0m3/g，孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm是总细孔容积VPT的20～50％，孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm是总细孔容积VPT的15～45％。
也可以构成为：平均细孔直径是3～50nm。
也可以构成为：平均一次粒子直径是30～200nm。
本发明的第2形态涉及由上述多孔碳构成的催化剂载体。
本发明的第3形态涉及多孔碳的制造方法，其中，上述多孔碳的制造方法包括：(a)制作包括二氧化硅粒子连结为链状的链状二氧化硅、碳源以及造孔剂在内的原料分散液；(b)以获得碳源聚合物的方式将上述碳源在上述造孔剂的存在下聚合，并在上述链状二氧化硅的表面配置上述碳源聚合物和上述造孔剂来获得复合体；(c)烧制上述复合体来使碳源聚合物碳化，并且除去造孔剂来获得复合体碳化物；以及(d)从上述复合体碳化物中除去上述链状二氧化硅来获得多孔碳。
也可以构成为：上述二氧化硅粒子的平均粒径是3～50nm。
也可以构成为：上述链状二氧化硅的平均长度是15～120nm。
也可以构成为：上述碳源是糖醇。
也可以构成为：上述造孔剂是1，3，5－三甲苯。
本发明的形态的多孔碳在其制造时将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，由此具有转印了球状二氧化硅的形状的中孔，并且具有由造孔剂引起的尺寸较大的中孔，其结果是，成为具备珊瑚状的高阶构造的多孔碳。
因此，根据多孔碳的用途，控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径、和造孔剂的量等，由此能够控制所获得的多孔碳的比表面积、细孔容积、以及细孔尺寸的分布等，从而能够实现适合于用途的多孔碳。
特别是本发明的形态的多孔碳由于具有存在具有尺寸分布的中孔的高阶构造，因此成为比表面积较大、并且细孔容积也较大的多孔碳。
而且，比表面积较大、并且总细孔容积也较大、并具有特定量的中孔的多孔碳作为燃料电池用的催化剂载体是非常有用的，能够实现具有较高的催化剂反应性和较高的物质输送性的催化剂层。因此，通过将本发明的形态的多孔碳作为燃料电池的催化剂载体来使用，能够提高燃料电池的特性。
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
附图说明
图1是关于在实施例1～3和比较例1中获得的多孔碳的、孔径为2nm以上且30nm以下的范围的细孔分布图。
图2是关于在实施例1～3和比较例1中获得的多孔碳的、孔径为3nm以上且9nm以下的范围的细孔分布图。
图3是关于在实施例1～3和比较例1中获得的多孔碳的、孔径为7nm以上且21nm以下的范围的细孔分布图。
图4是在实施例1中获得的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
图5是在实施例1中获得的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
图6是在实施例2中获得的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
图7是在实施例3中获得的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
图8是在比较例1中获得的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
图9是比较例2的多孔碳的基于扫描式电子显微镜(SEM)的观察图像。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详述。此外，本发明并不限定于以下的实施方式，能够进行各种变形来实施。
《多孔碳》
本发明的实施方式的多孔碳是比表面积较大、并且细孔容积也较大、具有特定量的中孔的多孔碳。
对于本实施方式的多孔碳而言，在其制造时，将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，由此具有转印了球状二氧化硅的形状的中孔，并且具有由造孔剂引起的尺寸较大的中孔。
而且，是存在具有尺寸分布的中孔的、具有成为珊瑚状的高阶构造的形状的多孔碳。
这里，中孔一般是指孔径为2～50nm的细孔。而且，多孔碳中的中孔中的孔径为2～6nm的中孔使多孔碳的比表面积提高，因此例如在使用了多孔碳作为燃料电池的催化剂载体的情况下，有助于在载体的表面担载的白金等催化剂金属微粒子的担载率的提高、和担载状态的均匀性的提高。因此，多孔碳中的这样的中孔向燃料电池的催化剂层赋予较高的导电性，并且起到有助于催化剂反应的促进的作用。
另外，作为另一例子，在将多孔碳作为燃料电池的气体扩散层来使用的情况下，孔径为2～6nm的中孔起到有助于气体扩散性的提高并有助于燃料电池的性能提高的作用。
另一方面，例如，在使用多孔碳作为燃料电池的催化剂载体的情况下，多孔碳中的孔径为6～20nm的中孔改善载体外部的物质移动性。因此，多孔碳中的这样的中孔起到有助于燃料电池的输出的提高的作用。
因此，兼备上述的两种中孔、比表面积较大、并且总细孔容积也较大的多孔碳作为燃料电池用的催化剂载体是非常有用的。
＜BET比表面积＞
本实施方式的多孔碳的BET比表面积是1100～2000m2/g。
若BET比表面积是1100～2000m2/g，则能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂性能良好。
在BET比表面积不足1100m2/g的情况下，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂活性变低。另一方面，在BET比表面积超过2000m2/g的情况下，难以增大多孔碳具有的微细孔的比例。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径、和造孔剂的量等，能够调整BET比表面积。
BET比表面积也可以是1150m2/g以上、1200m2/g以上、1300m2/g以上、1400m2/g以上、1500m2/g以上、1600m2/g以上、1700m2/g以上、1800m2/g以上或者1900m2/g以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，BET比表面积也可以是1900m2/g以下、1800m2/g以下、1700m2/g以下、1600m2/g以下、1500m2/g以下、1400m2/g以下、1300m2/g以下、1200m2/g以下或者1150m2/g以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜总细孔容积VPT＞
对于本实施方式的多孔碳而言，通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法求出的总细孔容积VPT为1.0～10.0m3/g。此外，在本说明书中，成为总细孔容积VPT的对象的“孔”是指孔径为2nm以上且200nm以下的范围的孔。
若总细孔容积VPT是1.0～10.0m3/g，则能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂性能良好。
在总细孔容积VPT不足1.0m3/g的情况下，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂活性变低。另一方面，在总细孔容积VPT超过10.0m3/g的情况下，难以增大多孔碳具有的中孔的比例。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径和造孔剂的量等，能够调整总细孔容积VPT。
总细孔容积VPT也可以是1.3m3/g以上、2.0m3/g以上、3.0m3/g以上、4.0m3/g以上、5.0m3/g以上、6.0m3/g以上、7.0m3/g以上、8.0m3/g以上、或者9.0m3/g以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，总细孔容积VPT也可以是9.0m3/g以下、8.0m3/g以下、7.0m3/g以下、6.0m3/g以下、5.0m3/g以下、4.0m3/g以下、3.0m3/g以下、2.0m3/g以下或者1.3m3/g以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm＞
对于本实施方式的多孔碳而言，通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法求出的、孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm是总细孔容积VPT的20～50％。
若孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm是总细孔容积VPT的20～50％，则能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂性能良好。
在孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm不足总细孔容积VPT的20％的情况下，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂活性变低。另一方面，在孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm超过总细孔容积VPT的50％的情况下，难以增大多孔碳具有的尺寸较大的中孔的比例，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，难以有助于载体外部的物质移动性的提高。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径，能够调整孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm。
孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm也可以是25％以上、30％以上、35％以上、40％以上或者45％以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm也可以是45％以下、40％以下、35％以下、30％以下或者20％以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm＞
对于本实施方式的多孔碳而言，通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法求出的、孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm是总细孔容积VPT的15～45％。
若孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm是总细孔容积VPT的15～45％，能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，能够使载体外部的物质移动性提高。
在孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm不足总细孔容积VPT的15％的情况下，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，难以使载体外部的物质移动性提高。另一方面，在孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm超过总细孔容积VPT的45％的情况下，难以增大多孔碳具有的尺寸较小的中孔的比例。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制造孔剂的应用量，能够调整孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm。
孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nmm也可以是18％以上、20％以上、25％以上、30％以上或者35％以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm也可以是40％以下、35％以下、30％以下、25％以下、20％以下或者15％以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜平均细孔直径＞
对于本实施方式的多孔碳而言，通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法求出的平均细孔直径是3～50nm。
若平均细孔直径是3～50nm，则能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂性能良好。
在平均细孔直径不足3nm的情况下，在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂活性变低。另一方面，在平均细孔直径超过50nm的情况下，难以增大多孔碳具有的中孔的比例。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径和造孔剂的量等，能够调整平均细孔直径。
平均细孔直径也可以是4nm以上、5nm以上、6nm以上、8nm以上、10nm以上、20nm以上、30nm以上或者40nm以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，平均细孔直径也可以是40nm以下、30nm以下、20nm以下、10nm以下、8nm以下、6nm以下、5nm以下、或者4nm以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜平均一次粒子直径＞
对于本实施方式的多孔碳而言，平均一次粒子直径是30～200nm。这里，平均一次粒子直径是指使用扫描式电子显微镜(SEM)对至少200个以上的多孔碳的一次粒子进行观察，求出将与面积相等的正圆作为等面积圆时的等效圆直径，并根据这些等效圆直径计算出的数平均值。
若平均一次粒子直径是30～200nm，则能够应用于可以使用多孔碳的各种用途，特别是在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂性能良好。
在平均一次粒子直径不足30nm的情况下，多孔碳的操作性变得困难。另一方面，在平均一次粒子直径超过200nm的情况下，比表面积降低，例如在作为燃料电池用的催化剂载体来使用的情况下，催化剂的活性点减少。
例如在后述的多孔碳的制造方法中，通过控制造孔剂的应用量，能够调整平均一次粒子直径。存在若造孔剂的应用量变大，则所获得的多孔碳的平均一次粒子直径变小的趋势。
平均一次粒子直径也可以是35nm以上、40nm以上、50nm以上、60nm以上、70nm以上、80nm以上、90nm以上、或者100nm以上。根据使用的用途，能够适当地选择。
另外，平均一次粒子直径也可以是190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下或者120nm以下。根据使用的用途，能够适当地选择。
＜多孔碳的用途＞
并不特别地限定本实施方式的多孔碳的用途。能够控制比表面积、细孔容积以及细孔尺寸的分布等，能够实现适合于用途的多孔碳。
特别是比表面积较大、并且总细孔容积也较大、并具有特定量的中孔的本实施方式的多孔碳作为燃料电池用的催化剂载体是非常有用的。将本实施方式的多孔碳作为催化剂载体来使用的催化剂层表现较高的催化剂反应性和较高的物质输送性，因此能够使燃料电池的特性提高。
《多孔碳的制造方法》
本实施方式的多孔碳的以下的制造方法是用于获得上述的本实施方式的多孔碳的一个形态。本实施方式的多孔碳的制造方法包括后述的(a)～(d)，将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，其后实施碳源的聚合和碳化，最后除去成为铸模的球状二氧化硅。
在本实施方式的多孔碳的制造方法中，使用链状二氧化硅作为铸模，能够获得转印了其形状的多孔碳。
在本实施方式的多孔碳的制造方法中，特别地将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅。由此，能够获得具有转印了球状二氧化硅的形状的中孔、并且具有由造孔剂引起的尺寸较大的中孔、并具备珊瑚状的高阶构造的多孔碳。
根据本实施方式，并且通过控制成为铸模的球状二氧化硅的粒径、和造孔剂的量等，能够控制所获得的多孔碳的比表面积、细孔容积以及细孔尺寸的分布等。其结果是，能够实现具有适合于用途的物性的多孔碳。
特别是通过本实施方式的多孔碳的制造方法获得的多孔碳具有存在具有尺寸分布的中孔的珊瑚状的高阶构造，因此成为比表面积较大、并且细孔容积也较大的多孔碳。
＜(a)＞
(a)是制作包括二氧化硅粒子连结为链状的链状二氧化硅、碳源以及造孔剂在内的原料分散液。根据需要，在原料分散液中，也可以包含溶剂、添加剂等其他的成分。
(链状二氧化硅)
成为铸模的链状二氧化硅具有二氧化硅粒子连结而成的构造。并不特别地限定链状二氧化硅的制造方法，但例如能够通过煅烧用在J.Am.Chem.Soc.，2009，131：16344中记载的方法获得的自组织化的链状体来制作。
具体而言，在分散有二氧化硅粒子的分散液中添加嵌段共聚物，在二氧化硅粒子的周围配置该嵌段共聚物，并调整分散液的pH，由此促使由嵌段共聚物引起的自组织化，使二氧化硅粒子连结为链状。
通过煅烧通过嵌段共聚物的自组织化连结为链状的状态的二氧化硅粒子与嵌段共聚物的复合体，能够获得成为在本申请发明中使用的铸模的链状二氧化硅。
成为链状二氧化硅的原料的二氧化硅粒子的平均粒径也可以是3～50nm。另外，链状二氧化硅的平均长度也可以是15～120nm。
在成为铸模的链状二氧化硅的表面配置碳源聚合物，链状二氧化硅的形状本身被转印为最终获得的多孔碳的形状。因此，链状二氧化硅的粒径、链长在所获得的多孔碳中被转印形成为2～50nm的中孔。
因此，在本实施方式的多孔碳的制造方法中，根据多孔碳的要求物性，能够适当地设定成为所使用的链状二氧化硅的原料的二氧化硅粒子的平均粒径、链状二氧化硅的平均长度等。
形成链状二氧化硅的二氧化硅粒子的平均粒径可以是5nm以上、7nm以上、10nm以上、15nm以上、20nm以上、25nm以上或者30nm以上，也可以是45nm以下、40nm以下、35nm以下、30nm以下、25nm以下、或者20nm以下。
链状二氧化硅的平均长度可以是20nm以上、25nm以上、30nm以上、35nm以上、40nm以上、或者50nm以上，也可以是115nm以下、110nm以下、105nm以下、100nm以下、95nm以下、90nm以下、85nm以下、80nm以下、75nm以下、或者70nm以下。
这里，本说明书中的“平均粒径”是指，使用扫描式电子显微镜(SEM)对至少200个以上的二氧化硅粒子进行观察，求出将与面积相等的正圆作为等面积圆时的等效圆直径，并根据这些等效圆直径计算出的数平均值。
另外，本说明书中的“平均长度”是指，使用扫描式电子显微镜(SEM)对至少200个以上的链状二氧化硅进行观察，并根据它们的长轴计算出的数平均值。
(碳源)
在本实施方式的多孔碳的制造方法中使用的碳源只要为通过聚合形成包覆上述的链状二氧化硅的表面的聚合物、并通过其后的烧制而碳化并成为碳的碳源，就不特别地限定。
例如，若是各种乙醇等，则使链状二氧化硅分散，并且自身聚合而附着于链状二氧化硅的表面，并包覆链状二氧化硅，因此而优选。
尤其若使用糖醇作为碳源，则通过聚合，获得作为碳材料树脂适合的呋喃树脂，因此而优选。
(造孔剂)
在本实施方式的多孔碳的制造方法中使用的造孔剂与上述的碳源的聚合物一起包覆链状二氧化硅的表面，并通过其后的烧制而被除去。通过造孔剂，能够在所获得的多孔碳形成具有包括尺寸较大的范围在内的细孔分布的中孔，其结果是，能够实现具备珊瑚状的高阶构造的多孔碳。
虽然不受理论约束，但是可以认为通过造孔剂在细孔形成时形成较广的范围的细孔径分布的理由是由于造孔剂与碳源的相溶性高于与链状二氧化硅的相溶性。
对于在本实施方式的多孔碳的制造方法中使用的造孔剂而言，若与同时调配的碳源的相溶性较高，则不特别地限定。其中，1，3，5－三甲苯容易操作，并且容易得到，因此优选作为造孔剂。
根据多孔碳的要求物性，能够适当地调整所制作的原料分散液中的造孔剂的浓度。通过提高造孔剂的浓度，能够在所获得的多孔碳中提高直径较大的中孔的比例。
＜(b)＞
(b)是在造孔剂的存在下将碳源聚合，并在链状二氧化硅的表面配置碳源聚合物和造孔剂来获得复合体。
并不特别地限定聚合的条件，根据使用的碳源的种类和导入量，能够适当地选择。
＜(c)＞
(c)是烧制在(b)中制作的复合体，使碳源聚合物碳化，并且除去造孔剂来获得复合体碳化物。
并不特别地限定烧制的方法和条件，只要能够将复合体中的碳源聚合物碳化，并且能够除去造孔剂即可。
＜(d)＞
(d)是从在(c)中制作的复合体碳化物中除去上述链状二氧化硅来获得多孔碳。即，从复合体碳化物中除去成为铸模的链状二氧化硅来获得转印有链状二氧化硅的形状的多孔碳。
并不特别地限定除去链状二氧化硅的方法，例如能够举出通过能够将二氧化硅溶解的溶剂等使链状二氧化硅从复合体碳化物中溶出的方法。
另外，根据需要，除去了二氧化硅后的多孔碳也可以实施进一步的清洗、干燥等追加的后工序。
以下，示出实验结果等来对本实施方式更详细地进行说明。
《实施例1～3、比较例1》
＜(a)＞
作为成为铸模的链状二氧化硅，准备了使用表1所示的粒子尺寸的二氧化硅粒子的、表1所示的平均长度的链状二氧化硅。
在链状二氧化硅中，以成为表1所示的体积比的方式调配作为碳源的糖醇(FA)、和作为造孔剂的1，3，5－三甲苯(TMB)，并制作原料分散液。
【表1】
Figure BDA0003303742520000131
＜(b)＞
将调整的原料分散液在60℃下聚合16个小时，并且升温至80℃并聚合16个小时，由此获得在链状二氧化硅的表面配置有呋喃树脂和1，3，5－三甲苯(TMB)的复合体。
＜(c)＞
将所获得的、在链状二氧化硅的表面配置有呋喃树脂和TMB的复合体在800℃下烧制1个小时，使呋喃树脂碳化，并且除去TMB，从而获得复合体碳化物。
＜(d)＞
通过用氟化氢来处理所获得的复合体碳化物，从而从复合体碳化物中除去链状二氧化硅，并获得多孔碳。
＜多孔碳的评价＞
对在实施例1～3和比较例1中获得的多孔碳实施了以下的测定。结果如表1所示。
(BET比表面积)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法测定了BET比表面积。具体而言，使用气体吸附量测定装置(BELSORPMAXII，MicrotracBEL公司)，将多孔碳50mg放入于装置内，当在350℃下进行1个小时的加热脱气后，实施-196℃下的氮吸附。
(总细孔容积VPT)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法，与上述BET比表面积的测定同时测定孔径为2nm以上且200nm以下的范围的总细孔容积VPT。
(孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法，与上述BET比表面积的测定同时解析孔径为3nm以上且6nm以下的范围的细孔的细孔容积VP3～6nm。
(孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的相对于总细孔容积VPT的比例)
计算孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm相对于总细孔容积VPT的比例(％)。
(孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法，与上述BET比表面积的测定同时解析孔径大于6nm且为20nm以下的范围的细孔的细孔容积VP6～20nm。
(孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm相对于总细孔容积VPT的比例)
计算孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm相对于总细孔容积VPT的比例(％)。
(平均细孔直径)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法，根据与上述BET比表面积的测定同时获得的细孔分布，求出孔径为2nm以上且200nm以下的范围内的平均细孔直径。
(细孔分布)
通过BJH(Barrett，Joyner，Hallender)法，基于与上述BET比表面积的测定同时获得的数据，制成了细孔分布图。孔径为2～30nm的范围的细孔分布如图1所示，孔径为3～9nm的范围的细孔分布如图2所示，孔径为7～21nm的范围的细孔分布图如图3所示。
(平均一次粒子直径)
使用扫描式电子显微镜(SEM)(SU9000，Hitachi High Technology公司)，以2万倍的倍率观察多孔碳的图像，对200个多孔碳的一次粒子，求出将与面积相等的正圆作为等面积圆时的等效圆直径，并计算这些的平均值。
(基于电子显微镜的观察)
使用扫描式电子显微镜(SEM)(SU9000，Hitachi High Technology公司)，进行制成的多孔碳的观察。在实施例1中获得的多孔碳的图像如图4和图5所示，在实施例2中获得的多孔碳的图像如图6所示，在实施例3中获得的多孔碳图像如图7所示，在比较例1中获得的多孔碳的图像如图8所示。
＜比较例2＞
准备市面出售的ESCABON(商品名：ESCABON(注册商标)/ESCARBON(注册商标)-MCND，新日铁住金化学株式会社)，进行与上述相同的评价。结果如表1所示。另外，基于电子显微镜观察的图像如图9所示。

Claims (9)

1.一种多孔碳，其特征在于，
BET比表面积是1100～2000m2/g，
总细孔容积VPT是1.0～10.0m3/g，
孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积VP3～6nm是总细孔容积VPT的20～50％，
孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积VP6～20nm是总细孔容积VPT的15～45％。
2.根据权利要求1所述的多孔碳，其特征在于，
平均细孔直径是3～50nm。
3.根据权利要求1或2所述的多孔碳，其特征在于，
平均一次粒子直径是30～200nm。
4.一种催化剂载体，其特征在于，
由权利要求1～3中任一项所述的多孔碳构成。
5.一种多孔碳的制造方法，其特征在于，
所述多孔碳的制造方法包括：
(a)制作包括二氧化硅粒子连结为链状的链状二氧化硅、碳源以及造孔剂在内的原料分散液；
(b)以获得碳源聚合物的方式将所述碳源在所述造孔剂的存在下聚合，并在所述链状二氧化硅的表面配置所述碳源聚合物和所述造孔剂来获得复合体；
(c)烧制所述复合体来使所述碳源聚合物碳化，并且除去所述造孔剂来获得复合体碳化物；以及
(d)从所述复合体碳化物中除去所述链状二氧化硅来获得多孔碳。
6.根据权利要求5所述的多孔碳的制造方法，其特征在于，
所述二氧化硅粒子的平均粒径是3～50nm。
7.根据权利要求5或6所述的多孔碳的制造方法，其特征在于，
所述链状二氧化硅的平均长度是15～120nm。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的多孔碳的制造方法，其特征在于，
所述碳源是糖醇。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的多孔碳的制造方法，其特征在于，
所述造孔剂是1，3，5－三甲苯。
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