JP6007254B2 - ポリアニリン−グラファイトナノプレートレット材料 - Google Patents

Description

二酸化炭素吸着剤ならびにその作製および使用方法が記載される。より詳細には、いくつかの実施形態は、二酸化炭素用のポリアニリン−グラファイトナノプレートレット吸着剤、ならびに該吸着剤の作製および使用方法に関する。

化石燃料は、世界のエネルギー需要の９０％超を賄っている。しかしながら、化石燃料の燃焼は、地球温暖化の一端を担うと考えられる、温室効果ガスである二酸化炭素の主要な原因の１つである。現在の二酸化炭素回収技術は、非常に高価で多量のエネルギーを消費し、特有の再生コスト、ならびにＯ_２および他の不純物の存在下での腐食の可能性に起因する非効率性が問題となっている。アミン系溶媒は、主にアミン基の存在に起因して、高い二酸化炭素取込み度を示す。アミン基は、二酸化炭素と化学的に相互作用し、高い吸着能力を提供する。いくつかのアミン系イオン性液体は、その良好な二酸化炭素取込み能力により注目を集めたが、そのようなイオン性液体の調製は時間がかかるプロセスである。さらに、これらの吸着剤は、吸着能力がほぼ室温に限定されるために問題がある。

説明される特定のシステム、デバイスおよび方法は変動し得るため、本開示はこれらに限定されない。説明において使用される専門用語は、特定の形式または実施形態を説明することのみを目的とし、範囲を限定することを意図しない。

一実施形態において、ポリアニリンおよびグラファイトナノプレートレットで構成されるナノ複合体材料が記載される。材料は、二酸化炭素を可逆的に吸着するように構成され得る。他の実施形態において、アミン含有ポリマーおよびグラファイト材料で構成されたナノ複合体材料は、二酸化炭素を可逆的に吸着するように構成され得る。

一実施形態において、酸化グラファイトナノプレートレットの表面上でのポリアニリンの成長を含む、ナノ複合体吸着剤材料の作製方法が記載される。他の実施形態において、酸化グラファイト材料の表面からのアミン含有ポリマーの成長を含む、ナノ複合体吸着剤材料の作製方法が記載される。

一実施形態において、ポリアニリンおよびグラファイトナノプレートレットで構成されるナノ複合体吸着剤材料を使用して二酸化炭素を吸着させる方法が記載される。方法は、ナノ複合体吸着剤材料を、二酸化炭素または二酸化炭素を含有する混合物と接触させることを含んでもよい。他の実施形態において、アミン含有ポリマーおよびグラファイト材料で構成されるナノ複合体吸着剤材料を使用して、二酸化炭素を吸着させる方法が記載される。方法は、ナノ複合体吸着剤材料を、二酸化炭素または二酸化炭素を含有する混合物と接触させることを含んでもよい。

いくつかの実施形態のグラファイト材料は、グラフェン、グラファイト、グラファイトナノプレートレット、酸化グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブまたはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態のアミン含有ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、またはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。

一実施形態による、ポリアニリン−グラファイトナノプレートレット吸着剤を作製するための例示的方法を示すフローチャートである。

ナノ複合体吸着剤、ナノ複合体吸着剤を作製する方法、およびナノ複合体材料を使用する方法が、本明細書に記載される。本明細書に記載のナノ複合体吸着剤、ナノ複合体吸着剤を作製する方法、およびナノ複合体材料を使用する方法は、単一の組成物または単一のプロセスに限定されない。

それぞれの吸着特性に基づき、アミン含有ポリマーを複合体材料中の酸化グラファイト材料と一緒にすると、二酸化炭素を吸着し得る材料（二酸化炭素吸着剤）を得ることができる。いくつかの実施形態は、少なくとも１種のグラファイト材料と、少なくとも１種のアミン含有ポリマーとを含み、二酸化炭素を吸着するように構成されるナノ複合体吸着剤を提供する。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、二酸化炭素を可逆的に吸着する、二酸化炭素を保持する、二酸化炭素を脱着する、またはそれらの組合せを行うように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、少なくとも１種のグラファイト材料は、グラフェン、グラファイト、グラファイトナノプレートレット、酸化グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブまたはそれらの任意の組合せから選択される。いくつかの実施形態において、少なくとも１種のアミン含有ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、またはそれらの任意の組合せから選択される。

増加したアミン官能性は、ナノ複合体吸着剤による二酸化炭素の吸着を改善すると考えられる。したがって、記載される技術において、任意のアミン含有ポリマーを使用することができる。アミン含有ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、またはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。

高い表面積は、ナノ複合体吸着剤による二酸化炭素の吸着を改善すると考えられる。したがって、記載される技術において、任意の酸化グラファイト材料を使用することができる。酸化グラファイト材料は、酸化グラフェン、酸化グラファイト、酸化グラファイトナノプレートレット、酸化フラーレン、酸化カーボンナノチューブ、またはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。

ナノ複合体吸着剤は、少なくとも１つのグラファイトナノプレートレットと、少なくとも１種のポリアニリン−アミン含有ポリマーとを含み得る。ナノ複合体吸着剤は、二酸化炭素を吸着するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、二酸化炭素を可逆的に吸着する、二酸化炭素を保持する、二酸化炭素を脱着する、またはそれらの組合せを行うように構成されてもよい。ナノ複合体吸着剤は、約１１２５ｃｍ^−１、約１２９３ｃｍ^−１、約１４９６ｃｍ^−１、約１５７９ｃｍ^−１、約２８５０ｃｍ^−１、約２９１９ｃｍ^−１、約３４３３ｃｍ^−１のバンド、またはこれらのバンドの２つ以上の組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、７つ全ての波数のバンドを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、吸着または保持された二酸化炭素を有するナノ複合体吸着剤は、上に列挙された７つの波数のいずれか１つまたは複数のバンド、および約１３８４ｃｍ^−１のバンド（二酸化炭素の化学吸着を示し得る）、約２３１８ｃｍ^−１のバンド（二酸化炭素の物理吸着を示し得る）、またはそれらの組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、約１１バールの圧力および約２５℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも約５０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。ナノ複合体吸着剤は、上昇した温度において官能性であってもよく、約１１バールの圧力および約１００℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも約２０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、約１０^−９バールの圧力および約１４０℃の温度で、少なくとも約９０％の、吸着した二酸化炭素を脱着する、または脱着可能であってもよい。ナノ複合体は、固体粉末の物理的形態であってもよい。

いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、少なくとも１種のアミン含有ポリマーを、少なくとも１種の酸化グラファイト材料の表面上で成長させることにより調製される。他の実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、少なくとも１種の酸化グラファイト材料を、少なくとも１種のアミン含有ポリマーでコーティングすることにより調製される。酸化グラファイト材料は、酸化グラフェン、酸化グラファイト、酸化グラファイトナノプレートレット、酸化フラーレン、酸化カーボンナノチューブまたはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、ポリアニリンを酸化グラファイトナノプレートレットの表面上で成長させることにより作製され得る。グラファイト材料は多くの方法により酸化され得るが、具体的方法または酸化の程度は、本出願の範囲を限定することを意図しない。

いくつかの実施形態において、グラファイトを濃酸に添加して、グラファイトを酸化または部分酸化させてもよく、酸をインターカレートしたグラファイトをもたらすことができる。濃酸は、硝酸、硫酸、塩酸、またはそれらの組合せから選択され得るが、これらに限定されない。酸処理されたグラファイトは、剥離して、グラファイトナノプレートレットを形成し得る。剥離方法は、高温暴露、超音波処理、マイクロ波照射、電磁波照射、またはそれらの任意の組合せから選択され得るが、これらに限定されない。グラファイトナノプレートレットは、濃硝酸でさらに酸化されて、それにより−ＣＯＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、および−ＯＨを含むがこれらに限定されない親水性官能基で修飾されてもよい。酸化グラファイトナノプレートレットは、水または緩衝液で洗浄することにより中和され得る。

アニリンは、酸化縮重合することが知られている。したがって、ポリアニリンは、アニリンおよび酸化グラファイトナノプレートレットを酸化溶液中で一緒にすることにより、酸化グラファイトナノプレートレットの表面上で成長させ、ポリアニリン−グラファイトナノプレートレットのナノ複合体を生成することができる。酸化溶液は、Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７、ＫＭｎＯ_４、または（ＮＨ_４）Ｓ_２Ｏ_８を含み得るが、これらに限定されない。溶液を濾過して、ポリアニリン−グラファイトナノプレートレットのナノ複合体を含む残留物を得ることができる。残りの酸化体およびモノマーは、残留物を水または緩衝液で洗浄することにより除去され、精製されたポリアニリン−グラファイトナノプレートレットのナノ複合体をもたらすことができる。精製されたポリアニリン−グラファイトナノプレートレットのナノ複合体を乾燥させると、ナノ複合体吸着剤が固体粉末として生成され得る。ナノ複合体吸着剤は、約１１２５ｃｍ^−１、約１２９３ｃｍ^−１、約１４９６ｃｍ^−１、約１５７９ｃｍ^−１、約２８５０ｃｍ^−１、約２９１９ｃｍ^−１、約３４３３ｃｍ^−１のバンド、またはこれらのバンドの２つ以上もしくは全ての組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、７つ全ての波数のバンドを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。

いくつかの実施形態において、本明細書に記載のナノ複合体吸着剤は、ナノ複合体吸着剤を、二酸化炭素または二酸化炭素を含む混合物と接触させることにより、二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。他の実施形態において、本明細書に記載のナノ複合体吸着剤は、ナノ複合体吸着剤を、水素ガスまたは水素ガスを含む混合物と接触させることにより、水素ガスを吸着する、または吸着可能であってもよい。ガス混合物は、産業排ガス、自動車排ガス、燃焼排ガス、および精製ガスを含み得るが、これらに限定されない。接触させることは、一般に任意の温度で行うことができる。処理される混合物は、約０℃から約２００℃の間、約１０℃から約１５０℃の間、約１５℃から約１２５℃の間の温度、または列挙された範囲の間の任意の温度もしくは温度範囲であってもよい。例えば、処理される混合物は、約２０℃から約１１０℃の温度であってもよい。接触させることは、一般に任意の圧力で行うことができる。接触させることは、約１バールから約２０バールの間、約２バールから約１５バールの間、約５バールから約１２バールの間、または列挙された範囲の間の任意の圧力もしくは圧力範囲で行われてもよい。例えば、接触させることは、約１バールから約１５バールの間で行われてもよい。そのようなプロセスにおいて、ナノ複合体吸着剤は、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり、少なくとも約３０ｍｍｏｌ、少なくとも約５０ｍｍｏｌ、少なくとも約７０ｍｍｏｌ、少なくとも約１００ｍｍｏｌ、またはそれらの列挙された値の間の任意の値もしくは値の範囲の二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。例えば、ナノ複合体吸着剤は、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり、少なくとも約５０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。いくつかの状況において、例えば過剰のナノ複合体吸着剤が使用された場合、ナノ複合体吸着剤の全容量が満たされていなくてもよい。

いくつかの実施形態において、グラファイトナノプレートレット ポリアニリンを含むナノ複合体吸着剤は、二酸化炭素を吸着させるために使用され得る。ナノ複合体吸着剤による二酸化炭素の吸着は、可逆的であってもよい。いくつかの実施形態において、二酸化炭素を吸着させる方法は、ナノ複合体吸着剤を、二酸化炭素または二酸化炭素を含む混合物と接触させることを含み得る。接触させることは、一般に任意の温度で行うことができる。例えば、混合物は、約２０℃から約１１０℃の温度でナノ複合体吸着剤と接触してもよい。ナノ複合体吸着剤は、約１１バールの圧力および約２５℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも約５０ｍｍｏｌの二酸化炭素、または、約１１バールの圧力および約１００℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも約２０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。いくつかの実施形態において、吸着した二酸化炭素は、ナノ複合体吸着剤から脱着され得る。脱着は、約１０^−５バールから約１０^−１１バールの間、約１０^−６バールから約１０^−１０バールの間、約１０^−８バールから１０^−１０バールの間、またはそれらの列挙された圧力の間の任意の圧力もしくは圧力範囲で、および、約１００℃から約２５０℃の間、約１２０℃から約２００℃の間、約１３０℃から約１８０℃の間、またはそれらの列挙された温度の間の任意の温度もしくは温度範囲で起こり得る。例えば、脱着は、約１０^−９バールの圧力および約１４０℃の温度で起こり得る。ナノ複合体吸着剤は、約１１２５ｃｍ^−１、約１２９３ｃｍ^−１、約１４９６ｃｍ^−１、約１５７９ｃｍ^−１、約２８５０ｃｍ^−１、約２９１９ｃｍ^−１、約３４３３ｃｍ^−１のバンド、またはこれらのバンドの２つ以上の組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、７つ全ての波数のバンドを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、吸着または保持された二酸化炭素を有するナノ複合体吸着剤は、上に列挙された７つの波数のいずれか１つまたは複数のバンド、および約１３８４ｃｍ^−１のバンド（二酸化炭素の化学吸着を示し得る）、約２３１８ｃｍ^−１のバンド（二酸化炭素の物理吸着を示し得る）、またはそれらの組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示し得る。いくつかの実施形態において、ナノ複合体吸着剤は、約１１バールの圧力および約２５℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも約５０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着する、または吸着可能であってもよい。

使用される方法および材料を例示する実施形態は、以下の限定されない例を参照することによりさらに理解され得る。

ＰＡＮＩ／ＧＮＰナノ複合体吸着剤の合成
グラファイトを、１：３の体積比の濃硝酸および濃硫酸と共に３日間激しく撹拌し、酸をインターカレートしたグラファイトを形成した。インターカレートしたグラファイトを１０００℃で熱的に剥離し、グラファイトナノプレートレット（ＧＮＰ）を形成した。ＧＮＰを濃硝酸でさらに処理し、親水性官能基（−ＣＯＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、および−ＯＨ）をＧＮＰの表面に導入した。官能化ＧＮＰを水で数回洗浄し、ｐＨ７を達成し、続いて乾燥させた。１モルの塩酸中の、官能化ＧＮＰおよびＫ_２Ｃｒ_２Ｏ_７の混合物にアニリンを添加し、アニリンの縮重合およびポリアニリン／グラファイトナノプレートレット（ＰＡＮＩ／ＧＮＰ）のナノ複合体の形成を開始させた。次いで、ナノ複合体材料を濾過し、多量の水、続いてエタノールで洗浄して、残留酸化体を除去した。最後に、ナノ複合体をアセトンで洗浄し、６０℃で乾燥させた。この合成法により、約１１２５ｃｍ^−１、約１２９３ｃｍ^−１、約１４９６ｃｍ^−１、約１５７９ｃｍ^−１、約２８５０ｃｍ^−１、約２９１９ｃｍ^−１、および約３４３３ｃｍ^−１のバンドを有するフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示す、ＰＡＮＩ／ＧＮＰナノ複合体吸着剤が乾燥粉末として生成された。

ＰＡＮＩ／ＧＮＰによる二酸化炭素の吸着
ＰＡＮＩ／ＧＮＰナノ複合体による二酸化炭素吸着を、１１バールの圧力および１００℃の温度の平衡二酸化炭素で、Ｓｉｅｖｅｒｔｓ装置を使用して試験した。ファンデルワールス補正を用いた理想気体の方程式を使用して吸着能力を計算した。吸着は、ＰＡＮＩ／ＧＮＰのグラム当たり２３．２ｍｍｏｌの二酸化炭素であることが判明した。

アミンポリマーを含まないＧＮＰによる二酸化炭素の吸着
コーティングされていないＧＮＰによる二酸化炭素吸着を、１１バールの圧力および１００℃の温度の平衡二酸化炭素で、Ｓｉｅｖｅｒｔｓ装置を使用して試験した。ファンデルワールス補正を用いた理想気体の方程式を使用して吸着能力を計算した。吸着は、ＧＮＰのグラム当たり僅か３．５ｍｍｏｌの二酸化炭素であることが判明した。

ＰＡＮＩ／ＧＮＰからの二酸化炭素の脱着
ＰＡＮＩ／ＧＮＰナノ複合体からの二酸化炭素ガスの脱着を、真空下（１０^−９バール）で１４０℃で行った。二酸化炭素の脱着後、ナノ複合体の形態は変化しておらず、吸着能力は初期値の５％以内であった。不完全な脱着が、観察された能力の変化をもたらすと考えられる。吸着−脱着サイクルを２０回繰り返したが、ＰＡＮＩ／ＧＮＰナノ複合体の能力は保たれた。

本開示において、本明細書の一部を成す添付の図が参照される。発明を実施するための形態、図、および特許請求の範囲に記載される例示的実施形態は、限定を意図しない。本明細書に示される主題の精神または範囲から逸脱せずに、他の実施形態が使用されてもよく、他の変更がなされてもよい。本明細書において概説され、図に示されるような本開示の態様は、多種多様な構成で配設、置換、結合、分離、および設計することができ、その全てが本明細書において明示的に企図されることが、容易に理解されよう。

本開示は、本出願において記載される、様々な態様の例示として意図される特定の実施形態に関して制限されない。当業者に明らかであるように、本開示の精神および範囲から逸脱せずに、多くの修正および変形を行うことができる。本明細書において列挙された方法および装置に加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法および装置が、先の記載から当業者に明らかである。そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲内に包含されることが意図される。本開示は、添付の特許請求の範囲の条件、およびそのような特許請求の範囲の対象となる均等物の全範囲によってのみ限定される。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物または生体系に限定されず、当然ながら変動し得ることを理解されたい。また、本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態の説明のみを目的とし、限定を意図しないことを理解されたい。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループに関して記載されている場合、本開示がまたマーカッシュグループの任意の個々の要素または要素の部分集合に関しても記載されていることが、当業者には理解されよう。

当業者に理解されるように、ありとあらゆる目的において、例えば記載された説明の提供に関して、本明細書において開示された全ての範囲は、そのすべての可能な部分的な範囲および部分的な範囲の組合せをも包含する。任意の列挙された範囲は、少なくとも等しく２分の１、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１等に分割された同一の範囲についても十分に記載し実施可能にするものであることが、容易に理解され得る。限定されない例として、本明細書において議論される各範囲は、下側の３分の１、中間の３分の１、および上側の３分の１等に容易に分割され得る。同じく当業者に理解されるように、「〜まで」、「少なくとも」等の用語は全て、挙げられた数を含み、続いて上述のような部分的な範囲に分割され得る範囲を指す。最後に、当業者に理解されるように、範囲は、個々の要素のそれぞれを含む。したがって、例えば、１〜３個の置換基を有する群は、１個、２個または３個の置換基を有する群を指す。同様に、例えば、１〜５個の置換基を有する群は、１個、２個、３個、４個または５個の置換基を有する群を指す。

Claims (17)

1. 少なくとも１つのグラファイトナノプレートレットと、
   前記グラファイトナノプレートレット上に成長したポリアニリンと
   を含む、二酸化炭素吸着剤である、ナノ複合体吸着剤。
2. 二酸化炭素を可逆的に吸着する、二酸化炭素を保持する、二酸化炭素を脱着する、またはそれらの組合せを行うように構成される、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
3. １１２５ｃｍ^−１、１２９３ｃｍ^−１、１４９６ｃｍ^−１、１５７９ｃｍ^−１、２８５０ｃｍ^−１、２９１９ｃｍ^−１、３４３３ｃｍ^−１のバンド、またはそれらの組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示す、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
4. 吸着または保持された二酸化炭素を有するナノ複合体吸着剤が、１３８４ｃｍ^−１のバンド、２３１８ｃｍ^−１のバンド、またはそれらの組合せを含むフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示す、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
5. １１バールの圧力および２５℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも５０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着するように構成される、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
6. １１バールの圧力および１００℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも２０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着するように構成される、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
7. １０^−９バールの圧力および１４０℃の温度で、少なくとも９０％の、吸着した二酸化炭素を脱着するように構成される、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
8. 固体粉末である、請求項１に記載のナノ複合体吸着剤。
9. 少なくとも１つのグラファイトナノプレートレットと、少なくとも１種のポリアニリンポリマーとを含むナノ複合体吸着剤を用意することと、
   前記ナノ複合体吸着剤を二酸化炭素と接触させることと
   を含む、二酸化炭素を吸着させる方法。
10. 接触させることが、２０℃から１１０℃で行われる、請求項９に記載の方法。
11. 前記ナノ複合体吸着剤が、１１バールの圧力および２５℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも５０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着するように構成される、請求項９に記載の方法。
12. 前記ナノ複合体吸着剤が、１１バールの圧力および１００℃で、ナノ複合体吸着剤のグラム当たり少なくとも２０ｍｍｏｌの二酸化炭素を吸着するように構成される、請求項９に記載の方法。
13. 前記接触させることの後に、吸着した二酸化炭素を脱着させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
14. 前記脱着させることが、１０^−９バールの圧力および１４０℃の温度で行われる、請求項１３に記載の方法。
15. 二酸化炭素の吸着および脱着が、可逆的である、請求項１３に記載の方法。
16. 少なくとも１種のグラファイト材料と、前記グラファイト材料上に成長したポリアニリンとを含むナノ複合体吸着剤を用意することと、
    ナノ複合体吸着剤を、二酸化炭素を含む混合物と接触させることと
    を含む、二酸化炭素を吸着させる方法。
17. 前記少なくとも１種のグラファイト材料が、グラフェン、グラファイト、グラファイトナノプレートレット、酸化グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項１６に記載の方法。
    

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