JP2000154071A - 炭素質多孔体の製造法 - Google Patents
炭素質多孔体の製造法Info
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Abstract
させることができ、比表面積が大きく吸着性能が優れた
炭素系多孔体を製造する。 【解決手段】 平均粒径1μ以下の炭素質微粒子1重量
部に対し、二糖類及び単糖類の中から選ばれる少なくと
も1種の糖類を0.2〜2重量部の比率で混合し、この
混合物を成形した後、加熱する。
Description
物質の吸着材、ろ過材、イオン交換材、種々の触媒など
として利用される炭素質多孔体の製造法に関するもので
ある。
PCB、ダイオキシンに代表されるような塩素含有化合
物の毒性や発ガン性が大きな社会問題になりつつある。
これらの化合物は、熱分解、酸化などの反応で塩素や塩
化水素に変換され、吸着材で除去される。吸着材として
は炭素質多孔質材料が最も有効と考えられている。この
目的の吸着材の具備すべき要件は、それが大きな比表面
積(単位g当たりの表面積)を持つことである。
や高温で処理した黒鉛のようなものでは、比表面積が小
さく、吸着材としての性能は非常に劣る。効率が良く実
用に供せられる炭素吸着材は、少なくとも50m2/g
以上の比表面積を持つことが必要である。このために
は、粒径1μm以下、望ましくは数十ナノメーター程度
の炭素質微粒子の成形体をできるだけ低温、望ましくは
900℃以下の温度で固化することが必要である。高温
で処理すると、成形体の焼結がすすみ、炭素粒子間の細
孔が減少する。その結果、比表面積が低減し、吸着性能
は低下する。しかしながら、炭素の微粒子を低温で十分
な強度にまで固化させるのは極めて難しく、これまでに
所望の強度と吸着性能を有する炭素固化体の製造はなさ
れていない。環境保全の立場から、その製造技術の開発
が強く望まれている。
子を低温で十分な強度にまで固化させることができる炭
素質多孔体の製造法を提供することを目的とする。
体の製造法は、平均粒径1μ以下の炭素質微粒子1重量
部に対し、二糖類及び単糖類の中から選ばれる少なくと
も1種の糖類を0.2〜2重量部の比率で混合し、この
混合物を成形した後、加熱することを特徴とする。
の低温固化について研究を重ねてきた結果、庶糖、ブド
ウ糖、果糖などの糖類を加熱すると、バインダーとして
の性質を示す炭素質の物質が生成することを見い出し
た。これを炭素質微粒子の結合材に利用して低温固化す
ることに想到し、鋭意研究の末、本発明に至ったもので
ある。炭素質微粒子を低温固化させるにはバインダーが
不可欠である。この場合のバインダーは炭素質微粒子の
結合剤になるだけでなく、熱処理過程において炭素多孔
体を構成する炭素自身に変化するものでなければならな
い。そして、バインダー由来の炭素が炭素質微粒子を3
次元的なネットワークで結び付けるものでなければ、炭
素だけからなる低温固化体を製造することはできない。
丁度、小さな飴玉を同じ成分の水飴で固め、それを乾燥
固化したようなものをつくる必要がある。この水飴に相
当する物質が糖類である。糖類の分解生成物は、すこぶ
る良いバインダーとしての性質を示す。
物、例えば、石油、高分子化合物、樹脂、ピッチなどを
不活性雰囲気中で熱処理して炭素化したものや、炭素化
の中間生成物を粉砕して、通常粒径1μm以下、望まし
くは数十ナノメーター程度の微粒子にしたものを言う。
蔗糖、ビート大根を原料とするビート糖、トウモロコシ
を原料とする異性化糖などを出発原料とする蔗糖、単糖
類としてはブドウ糖や果糖が具体的に例示される。
微粒子1重量部に対し、糖類を0.2〜2重量部、好ま
しくは1〜2重量部とするのが良い。糖類の量が多いほ
ど固化が容易である。
たっては、炭素質多孔体の使用目的に応じて、炭素質微
粒子の他にセラミックス微粒子、金属微粒子及び金属酸
化物微粒子の中の少なくとも一つを添加して、炭素質多
孔体の吸着特性に加え、炭素質多孔体だけでは持ち合わ
せない機能、即ちイオン交換性、触媒特性などを付与し
た多孔体の製造も可能であり、本発明の実施態様に含ま
れる。この場合、セラミックス微粒子、金属微粒子又は
金属酸化物微粒子の平均粒径は、炭素質微粒子の平均粒
径と同程度のものを用いることが望ましい。
を具体的に述べると、炭素質微粒子1重量部に対し、糖
類を0.2〜2重量部の比率で採り、少量の水、アルコ
ール類、エチレングリコール、グリセリンなどを加えて
乳鉢またはボールミルで十分混合した後、この混合物を
成形する。成形物の形状は、球状、ペレット状、柱状な
ど、使用目的に応じて任意でよい。大きさも任意でよ
い。その成形物を150℃以上、900℃以下、好まし
くは300℃〜500℃の温度で加熱する。加熱時間は
加熱温度により異なるが、300℃〜500℃の温度で
加熱した場合、通常2時間程度で固化する。加熱時間が
長すぎると比表面積が減少する傾向であるから、最適加
熱時間は実験的に定めればよい。
好ましいが、蓋をした容器内で加熱する場合は酸化性雰
囲気であっても良い。この場合は、容器、例えばルツボ
に少量の炭素粉を入れ、そこに成形体を入れて蓋をし、
その炭素粉が先に燃焼することにより成形体が燃焼消失
しないように配慮する必要がある。このような方法で合
成した炭素多孔体の細孔は0.4nm(ナノメーター)
から数nmの範囲にある。成形体の形状に応じて、超微
細なサイズから巨視的サイズにまで制御することができ
る。また、得られる多孔体の比重は0.1程度の極めて
小さなものから理論密度に至るまで、多彩に変化させる
ことが可能である。
るが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。
表面積115m2/gのゴム用カーボンブラック10g
と蔗糖(グラニュール糖)10gをボールミルに入れ、
少量の水を添加して20分間混合した。得られた混合粉
を50kg/cm2の成形圧で直径10mm、厚さ20
mmの円柱状に一軸成形した。この成形物を少量の炭素
粉と共に蓋付きのアルミナるっぼに入れ、30分で30
0℃まで加熱し300℃で2時間保持した。加熱処理は
全て空気中で行った。その後炉冷して取り出した。測定
の結果、得られた固化体の圧縮強度は620kg/cm
2であった。またBET法による比表面積は130m2
/gであった。
5gとアパタイト微粒子5gの計10gと蔗糖(グラニ
ュール糖)10gをボールミルに入れ、少量の水を添加
して20分間混合した。得られた混合粉を50kg/c
m2の成形圧で直径10mm、厚さ20mmの円柱状に
一軸成形した。それを少量の炭素粉と共に蓋付きのアル
ミナるっぼに入れ、蓋をして電気炉に入れ、30分で4
00℃まで加熱し、400℃で2時間保持した。加熱処
理は全て空気中で行った。その後、炉冷して取り出し
た。測定した固化体の圧縮強度は610kg/cm2で
あった。また、BET法による比表面積は78m2/g
であった。
5gと酸化鉄粉5gの計10gとブドウ糖10gをボー
ルミルに入れ、少量の水を添加して20分間混合した。
得られた混合粉を50kg/cm2の成形圧で直径10
mm、厚さ20mmの円柱状に一軸成形した。それを少
量の炭素粉と共にアルミナるつぼに入れ、電気炉中で窒
素雰囲気で熱処理した。加熱は30分で400℃まで上
げ、400℃で2時間保持した。その後、炉冷して取り
出した。測定した固化体の圧縮強度は590kg/cm
2であった。また、BET法による比表面積は65m2
/gであった。
5gとゼオライト微粉末5gの計10gに果糖10g加
え、ボールミルに入れ、少量のグリセリンを添加して2
0分間混合した。得られた混合物を50kg/cm2の
成形圧で直径10mm、厚さ20mmの円柱状に一軸成
形した。それを少量の炭素粉と共にアルミナるっぼに入
れ、電気炉中窒素雰囲気で熱処理した。加熱は30分で
400℃まで上げ、40℃で2時間保持した。その後、
炉冷して取り出した。測定した固化体の圧縮強度は61
0kg/cm2であった。また、BET法による比表面
積は65m2/gであった。
固化させることができ、比表面積が大きく吸着性能が優
れた炭素質多孔体を製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 平均粒径1μ以下の炭素質微粒子1重量
部に対し、二糖類及び単糖類の中から選ばれる少なくと
も1種の糖類を0.2〜2重量部の比率で混合し、この
混合物を成形した後、加熱することを特徴とする炭素質
多孔体の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32320798A JP4195136B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 炭素質多孔体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32320798A JP4195136B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 炭素質多孔体の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000154071A true JP2000154071A (ja) | 2000-06-06 |
JP4195136B2 JP4195136B2 (ja) | 2008-12-10 |
Family
ID=18152248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32320798A Expired - Lifetime JP4195136B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 炭素質多孔体の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4195136B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003093197A1 (fr) * | 2002-04-28 | 2003-11-13 | Masafumi Koide | Ceramique poreuse et procede permettant de produire cette ceramique |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP32320798A patent/JP4195136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003093197A1 (fr) * | 2002-04-28 | 2003-11-13 | Masafumi Koide | Ceramique poreuse et procede permettant de produire cette ceramique |
JPWO2003093197A1 (ja) * | 2002-04-28 | 2005-09-08 | 小出 正文 | 多孔質セラミックス及びその製造方法 |
Also Published As
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JP4195136B2 (ja) | 2008-12-10 |
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