JP4968425B2 - 球状多孔性炭素粒子粉末及びその製造法 - Google Patents
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Description
また、被吸着物質を効率的に吸着することができることから、吸着材、触媒担持体、リチウムイオン二次電池負極材料や電気二重層キャパシタ用電極材料として有用な多孔性炭素粒子粉末に関するものである。
さらに、廃ゴムを熱処理して得られた炭素粉末を用いても球状多孔性炭素粒子粉末が調製することができるので、廃棄物を原料として得られる炭素粉末の有効な再利用法としての社会的要求は大きい。
さらに、廃木材や廃ゴム、廃イオン交換樹脂等の廃棄物を熱処理して得られた炭素粉末を使用することができる。
まず、本発明において重要な点は、平均粒子径が1〜1000μmであり、BET比表面積が200m2/g〜2000m2/gであり、平均細孔径が2〜5nmの範囲にあり、2〜50nmのメソ孔領域と2nm未満のミクロ孔領域に細孔径のピークを有した球状多孔性炭素粒子からなる多孔性炭素粒子粉末である。
特に、メソ領域の細孔ができる理由は未だ明らかではないが、あらかじめ造粒して形成した複合体粒子を構成するフェノール樹脂と炭素材料の界面において形成されるものと本発明者らは考えている。
l:粒子の平均長軸径
w:粒子の平均短軸径
<複合体粒子1>
ヘンシェルミキサー内にBET比表面積が750m2/gの活性炭素粒子粉末1kgを仕込み十分に良く攪拌して、次にエポキシ基を有するシラン系カップリング剤KBM−403(商品名:信越化学工業製)20.0gを添加混合して上記混合粉末を構成する粒子の粒子表面をエポキシ基を有するシラン系カップリング剤で処理した。
機能性充填剤粒子の種類及び親油化処理剤の種類及び量、その他反応条件を変えた以外は、複合体粒子1と同様にして複合体粒子B〜Eを得た。このときの製造条件及び諸特性を表1に示す。
<熱処理及び賦活処理>
得られた複合体粒子(A)を内容量0.5lの回転式熱処理炉内に入れ、窒素ガスを1l/minの流量で流しながら、熱処理炉内を700℃に上げ、同温度で2時間処理を行い、続いて、炭酸ガスに変えて2l/minの流量で流しながら800℃まで昇温し、同温度で30分間賦活処理を行った。室温まで冷却した後取り出し、球状の炭素粒子粉末を得た。このときの主要製造条件を表2に、得られた多孔性炭素粒子粉末の諸特性を表3に示す。
複合体粒子の種類、熱処理条件及び賦活処理条件、を変えた以外は、実施例1と同様にして多孔性炭素粒子II、IV、Vを得た。このときの主要製造条件を表2に、得られた多孔性炭素粒子粉末の諸特性を表3に示す。
複合体粒子(C)を一旦取り出した後、複合体粒子とKOH粉末を1対3の重量比率で混合し、るつぼに入れた後、窒素ガスを3l/minの流量で流しながら、850℃まで昇温し、同温度で3時間処理を行い、多孔性炭素粒子粉末(III)を得た。このときの製造条件を表2に、得られた多孔性炭素粒子粉末の諸特性を表3に示す。
さらに、球状粒子であることから粉体としての流動性や充填性に優れている。
また、廃ゴムを熱処理して得られた炭素粉末を用いても球状多孔性炭素粒子粉末が調製することができる。
Claims (4)
- 平均粒子径が1〜1000μmであり、BET比表面積が200m2/g〜2000m2/gであり、平均細孔径が2〜5nmの範囲にあり、2〜50nmのメソ孔領域と2nm未満のミクロ孔領域に細孔径のピークを有することを特徴とする球状多孔性炭素粒子からなる多孔性炭素粒子粉末。
- 全細孔容積が0.05〜0.5ml/gであり、かつ、ミクロ細孔容積が0.04〜0.3ml/gであることを特徴とする請求項1記載の多孔性炭素粒子粉末。
- フェノール類、アルデヒド類及び炭素粉末を、塩基性触媒を開始剤として水性媒体中で重合反応させてフェノール樹脂を結合樹脂とする炭素とフェノール樹脂からなる複合体粒子を生成させた後、該複合体粒子を固液分離し、次いで、乾燥した後、不活性雰囲気下500〜1000℃の温度範囲において加熱処理して前記フェノール樹脂を炭化させ、さらに賦活処理を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の球状多孔性炭素粒子粉末の製造法。
- 炭素粉末として、廃ゴムを熱処理して得られた炭素粉末を用いることを特徴とする請求項3記載の球状多孔性炭素粒子粉末の製造法。
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