JP6333601B2 - Method for producing flaky carbon using plant extract - Google Patents

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Description

本発明は、植物抽出物を用いた薄片状カーボンの製造方法に関する。特に、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等に使用するための薄片状カーボン、薄片状カーボン組成物、又は薄片状カーボン分散体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing flaky carbon using a plant extract. In particular, flaky carbon, flaky carbon composition for use in conductive materials, heat transfer materials, power storage devices such as transistors and capacitors, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, optical materials, Alternatively, the present invention relates to a method for producing a flaky carbon dispersion.

グラフェンシートは、炭素原子がハニカム格子状に並んだ2次元単層シートで、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ等の構成単位でもある。このグラフェンシートが厚み10 nm以下程度に積層された薄片状カーボン(本発明において、グラフェンシートも含む概念である)は、その特異な諸物性(例えば、単層グラフェンシートの場合にはヤング率1.0 TPa、キャリア移動度200000 cm2V-1s-1、電気伝導性30・□-1、熱伝導率5000 Wm-1K-1等)を有していることから、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等に使用される新たな材料として注目を浴びている。 The graphene sheet is a two-dimensional single-layer sheet in which carbon atoms are arranged in a honeycomb lattice shape, and is also a structural unit such as graphite, fullerene, and carbon nanotube. The flaky carbon in which the graphene sheet is laminated to a thickness of about 10 nm or less (in the present invention, the concept including the graphene sheet) has its unique properties (for example, a Young's modulus of 1.0 in the case of a single-layer graphene sheet). TPa, carrier mobility 200000 cm 2 V -1 s -1, electrical conductivity 30 · □ -1, since it has a thermal conductivity 5000 Wm -1 K -1, etc.), conductive material, the heat transfer material It is attracting attention as a new material used for power storage devices such as transistors and capacitors, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, optical materials and the like.

薄片状カーボンの製造方法としては、
(1)テープ等を用いた機械的剥離法
(2)金属箔上へのCVDによる形成
(3)SiC基板の加熱
(4)黒鉛の酸化による層間剥離及び得られる酸化グラフェンの還元
等が知られている。
As a method for producing flaky carbon,
(1) Mechanical exfoliation method using tape, etc. (2) Formation on metal foil by CVD (3) Heating of SiC substrate (4) Delamination by oxidation of graphite and reduction of graphene oxide obtained ing.

これらのうち、(1)〜(3)の方法は量産性に問題があるとともに、基板上又はテープに付着した状態で薄片状カーボンが得られるために単離が困難である。特に、厚みの小さい薄片状カーボンの場合には、これらの基板又はテープから剥離して薄片状カーボンを単離することはほぼ不可能である。また、仮に単離することができたとしても、これらの方法により得られる薄片状カーボンは極めて凝集しやすく、分散した状態で単離することは非常に困難である。また、凝集した薄片状カーボンを剥離することも非常に困難である。   Among these, the methods (1) to (3) have a problem in mass productivity and are difficult to isolate because flaky carbon is obtained on the substrate or attached to the tape. In particular, in the case of flaky carbon having a small thickness, it is almost impossible to isolate the flaky carbon by peeling off from these substrates or tapes. Moreover, even if it can be isolated, the flaky carbon obtained by these methods is very easily aggregated, and it is very difficult to isolate it in a dispersed state. It is also very difficult to peel off the agglomerated flaky carbon.

一方、(4)の方法は、黒鉛を酸化して生成した酸化黒鉛を超音波処理等により層間剥離して酸化グラフェンを得た後に、これを還元してグラフェンに戻す処理である。この方法を採用した場合、酸化グラフェンを液中で還元すると凝集を起こして成膜できなくなってしまう。また、凝集したグラフェンを1枚単位で剥離することは困難である。還元後の凝集を防ぐために、ドデシルベンゼンスルホン酸Naのような界面活性剤を共存させることも検討されている(非特許文献1)。しかしながら、強烈な酸化及び還元を行うため、グラフェン構造を維持したまま薄片状カーボンを得ることは非常に困難であるとともに、安全性にも問題が生ずる。さらに、この方法を採用したとしても、薄片状カーボンは沈殿しており、液中での分散安定化は達成されていない。   On the other hand, the method (4) is a process in which graphite oxide generated by oxidizing graphite is delaminated by ultrasonic treatment or the like to obtain graphene oxide, which is then reduced to graphene. When this method is employed, if graphene oxide is reduced in the liquid, aggregation occurs and film formation cannot be performed. Moreover, it is difficult to peel the aggregated graphene on a sheet-by-sheet basis. In order to prevent agglomeration after reduction, the coexistence of a surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate has been studied (Non-patent Document 1). However, since intense oxidation and reduction are performed, it is very difficult to obtain flaky carbon while maintaining the graphene structure, and there is also a problem in safety. Furthermore, even if this method is adopted, flaky carbon is precipitated, and dispersion stabilization in the liquid has not been achieved.

このように、薄片状カーボンは、優れた物性を有しているにもかかわらず、分散状態で単離することが非常に困難であり、その方法が求められている。   Thus, although flaky carbon has excellent physical properties, it is very difficult to isolate it in a dispersed state, and a method for this is required.

一方で、食品工場では、水分を多く含む残渣の処理にエネルギーや輸送コストがかかっているので、これらを有効活用することが望まれている。茶やコーヒーは、過剰な粉砕や抽出は味などの品質問題や抽出効率等の問題を生じさせるので、商品価値を高めるためには、通常、過剰な粉砕や抽出を行わない。したがって、茶やコーヒーの抽出残渣には未利用成分が多く残留している。さらに水で抽出する食品については、有機溶媒のみに溶解する成分は丸々残留していると考えられる。   On the other hand, in food factories, energy and transportation costs are required for the treatment of residues containing a lot of moisture, and it is desired to effectively utilize these. In tea and coffee, excessive crushing and extraction causes quality problems such as taste and problems such as extraction efficiency. Therefore, excessive crushing and extraction are usually not performed in order to increase commercial value. Therefore, many unused components remain in the extraction residue of tea and coffee. Furthermore, for foods extracted with water, it is considered that the components that are soluble only in organic solvents remain.

Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2893-2902Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2893-2902

本発明は、安価な材料及び簡易なプロセスを用いて、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができる方法を提供することを目的とする。また、この方法を用いて得られる薄片状カーボン、薄片状カーボン組成物及び薄片状カーボン分散体を提供することも目的とする。   An object of the present invention is to provide a method that can be obtained in a state in which flaky carbon can be stably dispersed using an inexpensive material and a simple process. Another object of the present invention is to provide a flaky carbon, a flaky carbon composition and a flaky carbon dispersion obtained by using this method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、層状構造を有する炭素質材料に対して、植物抽出物の存在下、強力な超音波処理及び/又は高圧処理を施すことにより、安価な材料及び簡易なプロセスを用いているにもかかわらず、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができることを見出した。本発明者らは、当該知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の構成を包含する。即ち、本発明は以下の構成を包含する。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have performed a powerful ultrasonic treatment and / or high pressure treatment on a carbonaceous material having a layered structure in the presence of a plant extract. Thus, it has been found that flaky carbon can be obtained in a state where it can be stably dispersed despite the use of an inexpensive material and a simple process. The inventors of the present invention have further studied based on the findings and have completed the present invention. That is, this invention includes the following structures. That is, this invention includes the following structures.

項1.薄片状カーボンの製造方法であって、
層状構造を有する炭素質材料を、植物抽出物の共存下で、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行う、製造方法。
Item 1. A method for producing flaky carbon,
In the presence of plant extracts, carbonaceous materials with a layered structure
The manufacturing method which performs at least 1 process of (1) pressurization of 30 Mpa or more and (2) ultrasonic dispersion process of 100 W or more.

項2.層状構造を有する炭素質材料、植物抽出物、及び溶媒を含有する炭素質材料分散体に対して、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行う、項1に記載の製造方法。
Item 2. For a carbonaceous material dispersion having a layered structure, a plant extract, and a solvent,
Item 2. The manufacturing method according to Item 1, wherein at least one of (1) pressurization of 30 MPa or more and (2) ultrasonic dispersion treatment of 100 W or more is performed.

項3.前記溶媒が水を含有し、且つ、該水の含有量が、前記溶媒中の70重量%以上である、項2に記載の製造方法。   Item 3. Item 3. The production method according to Item 2, wherein the solvent contains water, and the content of the water is 70% by weight or more in the solvent.

項4.前記植物抽出物が、ポリフェノールを含有する、項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   Item 4. Item 4. The production method according to any one of Items 1 to 3, wherein the plant extract contains polyphenol.

項5.前記植物抽出物が、さらに複素環含有化合物を含有する、項4に記載の製造方法。   Item 5. Item 5. The production method according to Item 4, wherein the plant extract further contains a heterocyclic ring-containing compound.

項6.前記複素環含有化合物が、テトラピロール環、ピロール環、ピラジン環、ピリジン環、及びキサンチン骨格からなる群より選択される少なくとも1種を分子内に含有する化合物である、項5に記載の製造方法。   Item 6. Item 6. The production method according to Item 5, wherein the heterocyclic ring-containing compound is a compound containing in the molecule at least one selected from the group consisting of a tetrapyrrole ring, a pyrrole ring, a pyrazine ring, a pyridine ring, and a xanthine skeleton. .

項7.前記植物抽出物が、植物を水で抽出処理して得られた抽出残渣を、溶媒で抽出して得られた抽出物である、項1〜6のいずれかに記載の製造方法。   Item 7. Item 7. The production method according to any one of Items 1 to 6, wherein the plant extract is an extract obtained by extracting an extraction residue obtained by extracting a plant with water with a solvent.

項8.前記溶媒が有機溶媒を50重量%以上含有する、項7に記載の製造方法。   Item 8. Item 8. The method according to Item 7, wherein the solvent contains 50% by weight or more of an organic solvent.

項9.前記抽出物が、有機アンモニウム、アルカリ金属、アンモニウム、及びポリアルキレンオキシドからなる群より選択される少なくとも1種で処理されている、項8に記載の製造方法。   Item 9. Item 9. The method according to Item 8, wherein the extract is treated with at least one selected from the group consisting of organic ammonium, alkali metal, ammonium, and polyalkylene oxide.

項10.前記(1)の加圧により、
(i)2個以上の前記炭素質材料分散体同士を衝突させること
(ii)前記炭素質材料分散体と金属又はセラミックス材料とを衝突させること、及び
(iii)前記炭素質材料分散体を断面積1cm以下の空間を通過させること
からなる群より選択される少なくとも1種の処理が行われる、項2〜9のいずれかに記載の製造方法。
Item 10. By pressurizing (1) above,
(I) causing two or more carbonaceous material dispersions to collide with each other; (ii) causing the carbonaceous material dispersion to collide with a metal or ceramic material; and (iii) isolating the carbonaceous material dispersion. Item 10. The production method according to any one of Items 2 to 9, wherein at least one treatment selected from the group consisting of passing through a space having an area of 1 cm 2 or less is performed.

項11.前記層状構造を有する炭素質材料の含有量が10重量%以下の濃度で行われる、項1〜10のいずれかに記載の製造方法。   Item 11. Item 11. The production method according to any one of Items 1 to 10, wherein the carbonaceous material having a layered structure is contained at a concentration of 10% by weight or less.

項12.項1〜11のいずれかに記載の製造方法により得られた薄片状カーボン。   Item 12. Item 12. A flaky carbon obtained by the production method according to any one of items 1 to 11.

項13.厚みが10nm以下である、項12に記載の薄片状カーボン。   Item 13. Item 13. The flaky carbon according to Item 12, having a thickness of 10 nm or less.

項14.薄片状カーボン分散体の製造方法であって、
層状構造を有する炭素質材料、植物抽出物、及び溶媒を含有する炭素質材料分散体に対して、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行う、製造方法。
Item 14. A method for producing a flaky carbon dispersion,
For a carbonaceous material dispersion having a layered structure, a plant extract, and a solvent,
The manufacturing method which performs at least 1 process of (1) pressurization of 30 Mpa or more and (2) ultrasonic dispersion process of 100 W or more.

項15.項14に記載の製造方法により得られた薄片状カーボン分散体。   Item 15. Item 15. A flaky carbon dispersion obtained by the production method according to Item 14.

項16.項14に記載の製造方法により薄片状カーボン分散体を得た後、溶媒を乾燥させることを特徴とする、薄片状カーボン及び植物抽出物を含有する薄片状カーボン組成物の製造方法。   Item 16. Item 15. A method for producing a flaky carbon composition containing flaky carbon and a plant extract, comprising obtaining a flaky carbon dispersion by the production method according to Item 14, and drying the solvent.

項17.項16に記載の製造方法により得られた薄片状カーボン組成物。   Item 17. Item 17. A flaky carbon composition obtained by the production method according to item 16.

項18.植物抽出物の含有量が、薄片状カーボン100重量部に対して、1重量部以上である、項17に記載の薄片状カーボン組成物。   Item 18. Item 18. The flaky carbon composition according to Item 17, wherein the content of the plant extract is 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon.

項19.項16に記載の製造方法により得られた薄片状カーボン組成物を水又は有機溶媒で洗浄して植物抽出物を除去することを特徴とする、薄片状カーボンの製造方法。   Item 19. Item 17. A method for producing flaky carbon, comprising washing a flaky carbon composition obtained by the production method according to Item 16 with water or an organic solvent to remove a plant extract.

項20.項19に記載の製造方法により得られた薄片状カーボン。   Item 20. Item 20. A flaky carbon obtained by the production method of Item 19.

本発明によれば、安価な材料及び簡易なプロセスを用いて、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができる。   According to the present invention, flaky carbon can be obtained in a state where it can be stably dispersed using an inexpensive material and a simple process.

また、本発明によれば、薄片状カーボンは、薄片状カーボン単体、薄片状カーボン組成物、及び薄片状カーボン分散体のいずれの態様の薄片状カーボン含有材料であっても、凝集を抑制しつつ得ることができる。つまり、用途に応じて、使用する形態を適宜設定することができるため、汎用性が高い。特に、薄片状カーボンの単離が容易であり、他材料に薄片状カーボンを均一混合することも可能であるため、薄片状カーボンを含むナノコンポジット等への応用も期待される。   Further, according to the present invention, the flaky carbon is a flaky carbon-containing material of any aspect of the flaky carbon alone, the flaky carbon composition, and the flaky carbon dispersion, while suppressing aggregation. Can be obtained. That is, the versatility is high because the form to be used can be appropriately set according to the application. In particular, since the flaky carbon can be easily isolated and the flaky carbon can be uniformly mixed with other materials, application to a nanocomposite containing the flaky carbon is also expected.

試験例1のSEM観察像を示す。The SEM observation image of Test Example 1 is shown.

1.薄片状カーボン分散体の製造方法
本発明の薄片状カーボンの製造方法においては、層状構造を有する炭素質材料を、植物抽出物の共存下で、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行う。
1. Method for producing flaky carbon dispersion In the method for producing flaky carbon of the present invention, a carbonaceous material having a layered structure is obtained in the presence of a plant extract.
At least one of (1) pressurization of 30 MPa or more and (2) ultrasonic dispersion treatment of 100 W or more is performed.

層状構造を有する炭素質材料と植物抽出物とを共存させる方法は特に制限はないが、薄片状カーボンが安定分散した薄片状カーボン分散体が得られ、種々の用途に適用しやすいため、層状構造を有する炭素質材料、植物抽出物、及び溶媒を含有する炭素質材料分散体に対して、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行うことが好ましい。
The method of coexisting the carbonaceous material having a lamellar structure and the plant extract is not particularly limited, but a lamellar carbon dispersion in which flaky carbon is stably dispersed can be obtained and is easily applied to various applications. For a carbonaceous material dispersion containing a carbonaceous material, a plant extract, and a solvent,
It is preferable to perform at least one of (1) pressurization of 30 MPa or more and (2) ultrasonic dispersion treatment of 100 W or more.

層状構造を有する炭素質材料
層状構造を有する炭素質材料としては、特に制限はないが、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛、酸化黒鉛等が挙げられる。酸化黒鉛とは、例えば、硫酸、硝酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素等の1種以上の酸化剤により酸化された黒鉛が使用され得る。例えば、ハマーズ法により酸化黒鉛を得る場合には、黒鉛を濃硫酸中に浸し、過マンガン酸カリウムを加えて黒鉛を酸化させた後、反応物を希硫酸及び/又は過酸化水素でクエンチし、その後、蒸留水で洗浄すること等により、炭素原子に酸素原子が結合し、層間に酸素原子が導入されて酸化黒鉛を得ることができる。
The carbonaceous material having a carbonaceous material layered structure having a layered structure is not particularly limited, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, earthy graphite, graphite oxide, and the like. As the graphite oxide, for example, graphite oxidized with one or more oxidizing agents such as sulfuric acid, nitric acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide and the like can be used. For example, when obtaining graphite oxide by the Hammers method, after immersing graphite in concentrated sulfuric acid, adding potassium permanganate to oxidize graphite, the reaction is quenched with dilute sulfuric acid and / or hydrogen peroxide, Thereafter, by washing with distilled water or the like, oxygen atoms are bonded to carbon atoms, and oxygen atoms are introduced between layers to obtain graphite oxide.

なかでも、酸素等の異種原子を含まない純度の高い薄片状カーボンを得ようとする場合には、黒鉛を原料として用いることが好ましく、天然黒鉛及び膨張黒鉛がより好ましい。なお、膨張黒鉛を使用する場合は、グラフェン構造の酸化が少ない膨張黒鉛を採用することが好ましい。   In particular, when obtaining flaky carbon having a high purity that does not contain hetero atoms such as oxygen, graphite is preferably used as a raw material, and natural graphite and expanded graphite are more preferable. In addition, when using expanded graphite, it is preferable to employ | adopt expanded graphite with little oxidation of a graphene structure.

また、製造の容易さを重視する場合には、酸化黒鉛を使用してもよい。酸化黒鉛を使用することにより、層間に溶媒分子が挿入されやすく、層方向にのみ剥離させることが容易であり、薄片化効率及び分散性が向上するため、処理時間をより短くすることが可能である。ただし、酸化黒鉛を使用する場合には、後に還元処理が必要となり、グラフェン構造、導電性及び強度をより維持する観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛)が好ましい。   In addition, graphite oxide may be used when importance is attached to manufacturing. By using graphite oxide, it is easy to insert solvent molecules between layers, it is easy to peel only in the layer direction, and the thinning efficiency and dispersibility are improved, so the processing time can be shortened. is there. However, when graphite oxide is used, reduction treatment is necessary later, and from the viewpoint of maintaining the graphene structure, conductivity and strength, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, earthy graphite) Is preferred.

一方、分散性をより向上させるために、土状黒鉛を採用することも可能である。ただし、結晶性及び構造維持の観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、酸化黒鉛)が好ましい。   On the other hand, in order to further improve dispersibility, earth graphite can be employed. However, from the viewpoint of crystallinity and structure maintenance, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, graphite oxide) are preferable.

また、得られる薄片状カーボンの結晶性、強度、構造維持等を重視する場合には、人造黒鉛を使用してもよい。ただし、処理時間が長くなる傾向にあるため、より効率化のためには、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛、酸化黒鉛)が好ましい。   In addition, artificial graphite may be used when importance is attached to the crystallinity, strength, structure maintenance, etc. of the flaky carbon obtained. However, since the treatment time tends to be longer, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, earth graphite, graphite oxide) are preferable for further efficiency.

以上から、純度、製造の容易さ、グラフェン構造維持、導電性、強度等のバランスを考慮すると、天然黒鉛又は膨張黒鉛が特に好ましい。   From the above, natural graphite or expanded graphite is particularly preferable in consideration of the balance of purity, ease of production, graphene structure maintenance, conductivity, strength, and the like.

本発明において、超音波処理及び/又は加圧処理を行う際の系中における層状構造を有する炭素質材料の含有量は、特に制限されないが、10重量%以下が好ましく、0.0001〜7重量%がより好ましく、0.001〜5重量%がさらに好ましい。なお、層状構造を有する炭素質材料の含有量は、薄いほうが薄片化(層間剥離)がより起こりやすいために薄片状カーボンをより効率的に得られ、処理回数をより少なくできる傾向があるとともに、粘度を適切に維持して超音波処理、加圧処理等を行いやすい傾向がある。一方、層状構造を有する炭素質材料の含有量が濃いほうがより生産性に優れている。このため、薄片化の効率、粘度、生産性等のバランスの観点から、層状構造を有する炭素質材料の含有量を適宜設定することが好ましい。なお、本発明の製造方法において、炭素質材料分散体を使用する場合は、当該分散体中の層状構造を有する炭素質材料の含有量を上記範囲内とすることが好ましい。   In the present invention, the content of the carbonaceous material having a layered structure in the system when performing ultrasonic treatment and / or pressure treatment is not particularly limited, but is preferably 10% by weight or less, and 0.0001 to 7% by weight. More preferably, 0.001 to 5% by weight is even more preferable. In addition, the content of the carbonaceous material having a layered structure tends to make flaky carbon more efficient because thinning (delamination) is more likely to occur, and there is a tendency that the number of treatments can be reduced, There is a tendency to easily perform ultrasonic treatment, pressurization treatment, etc. while maintaining the viscosity appropriately. On the other hand, the higher the content of the carbonaceous material having a layered structure, the better the productivity. For this reason, it is preferable to appropriately set the content of the carbonaceous material having a layered structure from the viewpoint of the balance of flaking efficiency, viscosity, productivity, and the like. In the production method of the present invention, when a carbonaceous material dispersion is used, the content of the carbonaceous material having a layered structure in the dispersion is preferably within the above range.

植物抽出物
従来は、湿式法にて薄片状カーボンを作製する場合、酸化グラフェン及び水性溶媒を含む水分散体に還元処理を施していたが、この方法ではグラフェン構造を維持することが困難であるとともに、得られる薄片状カーボンが激しく凝集してしまうため、グラフェンシート水分散体を得ることは困難であった。また、安全性の観点でも問題があった。一方、本発明においては、植物抽出物を使用することにより、グラフェン構造を維持した薄片状カーボンが凝集することなく、均一分散した状態(薄片状カーボン分散体等)で薄片状カーボンを得ることができる。この際、植物抽出物は、薄片状カーボンを均一分散させるための分散剤としても機能し得る。
Plant extracts Conventionally, when flaky carbon is produced by a wet method, a water dispersion containing graphene oxide and an aqueous solvent is subjected to a reduction treatment, but it is difficult to maintain the graphene structure by this method. At the same time, since the obtained flaky carbon agglomerates vigorously, it was difficult to obtain a graphene sheet aqueous dispersion. There was also a problem in terms of safety. On the other hand, in the present invention, by using a plant extract, it is possible to obtain flaky carbon in a uniformly dispersed state (flaky carbon dispersion or the like) without agglomerating the flaky carbon maintaining the graphene structure. it can. At this time, the plant extract can also function as a dispersant for uniformly dispersing the flaky carbon.

植物抽出物は、植物材料を溶媒で抽出して得られた抽出物である限り特に限定されない。   The plant extract is not particularly limited as long as it is an extract obtained by extracting plant material with a solvent.

植物材料としては、植物由来の材料である限り特に限定されず、例えば、植物そのもの、植物を溶媒で抽出処理して得られた抽出残渣等が挙げられる。通常であれば廃棄される残渣を有効利用できるという観点から、好ましくは植物を溶媒で抽出処理して得られた抽出残渣等が挙げられる。この溶媒としては、エタノール、アセトン等の有機溶媒や、水等が挙げられる。   The plant material is not particularly limited as long as it is a plant-derived material, and examples thereof include the plant itself, an extraction residue obtained by extracting the plant with a solvent, and the like. From the viewpoint that the residue that is usually discarded can be effectively used, an extraction residue obtained by extracting a plant with a solvent is preferable. Examples of the solvent include organic solvents such as ethanol and acetone, water, and the like.

植物材料となる植物としては、ポリフェノール、及び/又は複素環含有化合物を含む植物である限り特に限定されない。   The plant used as the plant material is not particularly limited as long as it is a plant containing a polyphenol and / or a heterocyclic compound.

ポリフェノールは、分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物である限り特に限定されない。ポリフェノールの具体例としては、カテキン、アントシアニン、タンニン、ルチン、イソフラボン、クロロゲン酸、エラグ酸、リグナン、クルクミン、クマリン、リグニン分解物等が挙げられる。   The polyphenol is not particularly limited as long as it is a compound having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule. Specific examples of polyphenols include catechin, anthocyanin, tannin, rutin, isoflavone, chlorogenic acid, ellagic acid, lignan, curcumin, coumarin, and lignin degradation products.

複素環含有化合物は、分子内に複素環を含有する化合物であって、上記ポリフェノールに分類されない化合物である限り特に限定されない。複素環含有化合物としては、例えば、テトラピロール環、ピロール環、ピラジン環、ピリジン環、及びキサンチン骨格からなる群より選択される少なくとも1種を分子内に含有する化合物が挙げられる。より具体的には、クロロフィル、等のテトラピロール類、カフェイン、ニコチンなどのアルカロイド類等が挙げられる。   The heterocyclic ring-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a heterocyclic ring in the molecule and is not classified into the above polyphenol. Examples of the heterocyclic ring-containing compound include compounds containing in the molecule at least one selected from the group consisting of a tetrapyrrole ring, a pyrrole ring, a pyrazine ring, a pyridine ring, and a xanthine skeleton. More specifically, tetrapyrroles such as chlorophyll, alkaloids such as caffeine and nicotine, and the like can be mentioned.

植物材料となる植物としては、例えば、チャノキ等のツバキ属植物、コーヒー等のコーヒーノキ属植物、ブドウ属植物、リンゴ属植物、ブルーベリー等のスノキ属植物、柿等のカキノキ属植物、バナナ等のバショウ属植物、アーティチョーク等のチョウセンアザミ属植物、アイ等のイヌタデ属植物、アイリス等のアヤメ属植物、アシタバ等のシシウド属植物、アボカド等のワニナシ属植物、アマチャ等のアジサイ属植物、アマチャヅル等のアマチャヅル属植物、アルテア等のタチアオイ属植物、アルピニアカツマダイ等のハナミョウガ属植物、アロエ等のアロエ属植物、イチョウ等のイチョウ属植物、ウイキョウ等のウイキョウ属植物、ウコン等のウコン属植物、エイジツ等のバラ属植物、エチナシ等のムラサキバレンギク属植物、オウゴン等のタツナミソウ属植物、オウバク等のキハダ属植物、オウレン等のオウレン属植物、オクラ等のトロロアオイ属植物、オドリコソウ等のオドリコソウ属植物、オレンジ、グレープフルーツ等のミカン属植物、褐藻、紅藻、緑藻等の海藻、カッコン等のクズ属植物、カモミール等のシカギク属植物、カロット等のニンジン属植物、カワラヨモギ等のヨモギ属植物、キイチゴ等のキイチゴ属植物、キウイ等のマタタビ属植物、キューカンバー等のキュウリ属植物、クチナシ等のクチナシ属植物、クマザサ等のササ属植物、クララ等のクララ属植物、クレマティス等のセンニンソウ属植物、クロレラ等のクロレラ属植物、ゲンチアナ等のリンドウ属植物、コタラヒムブツ等のサラシア属植物、コメ等のイネ属植物、コンフリー等のヒレハリソウ属植物、サイシン等のカンアオイ属植物、サクラ等のサクラ属植物、サトウカエデ等のカエデ属植物、サボンソウ等のサボンソウ属植物、サンザシ、セイヨウサンザシ等のサンザシ属植物、サンショウ等のサンショウ属植物、シア等のシアバターノキ属植物、ジオウ等のアカヤジオウ属植物、シコン等のムラサキ属植物、シソ等のシソ属植物、ショウブ等のショウブ属植物、スイカズラ等のスイカズラ属植物、セイヨウオオバコ等のオオバコ属植物、セイヨウナシ等のナシ属植物、セイヨウノコギリソウ等のノコギリソウ属植物、センキュウ等のハマゼリ属植物、ダイズ等のダイズ属植物、タイム等のイブキジャコウソウ属植物、チョウジ等のフトモモ属植物、トマト等のナス属植物、バラ等のバラ属植物、ブクリョウ等のポリア属植物、ベニバナ等のベニバナ属植物等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはチャノキ等のツバキ属植物、コーヒー等のコーヒーノキ属植物、ブドウ属植物、リンゴ属植物、ブルーベリー等のスノキ属植物、柿等のカキノキ属植物、バナナ等のバショウ属植物等が挙げられ、より好ましくはチャノキ等のツバキ属植物、コーヒー等のコーヒーノキ属植物が挙げられる。また、植物材料となる植物の部位も特に限定されず、葉、茎、花、根等を利用することができる。   Examples of plants that can be used as plant materials include camellia plants such as tea tree, coffee genus plants such as coffee, grape genus plant, apple genus plant, genus genus plant such as blueberry, oyster genus plant such as camellia, and banana etc. Genus plants, artichokes and other genus plants, eye and other genus plants, irises and other iris plants, ashitaba and other genus plants, avocado and other crocodile plants, achacha and other hydrangea plants Genus plants, hollyhock genus plants such as Altea, Hanamyoga genus plants such as Alpinia katsudai, aloe genus plants such as aloe, ginkgo genus plants such as ginkgo, genus genus plants such as fennel, turmeric genus plants such as turmeric, ages Rose genus plants, purple pear genus plants such as Echinacea, Ogon Of the genus Pleurotus genus, the yellow genus plant such as the apricot, the auren genus plant such as the apricot, the troollae genus plant such as the okra, the genus Olysium plant such as the apricot, the citrus genus plant such as orange and grapefruit, the brown algae, the red algae and the green algae Seaweeds, cucumbers such as kakonm, deer plants such as chamomile, carrots such as carrots, mugworts such as strawberries, raspberries such as raspberry, matabies such as kiwi, cucumbers such as cucumber Gardenia plants such as Gardenia, Sasa plants such as Kumazasa, Clara plants such as Clara, Sennin plants such as Clematis, Chlorella plants such as Chlorella, Gentian plants such as Gentiana, and Saracia plants such as Kotara Himubutu , Rice genus plants such as rice, and genus Cypress , Plants such as cherry, cherry blossoms such as cherry, maple genus such as sugar maple, genus genus plants such as savonso, hawthorn plants such as hawthorn and hawthorn, salamander plants such as salam Plants of the genus Shea butter, etc., plants of the genus Acacia, such as Diou, plants of the genus Murasaki, such as Sicon, plants of the genus of Perilla such as Perilla, plants of the genus Shobu, such as honeysuckle, plants of the genus Papaver such as Psyllium Pear genus plants such as pears, Yarrow genus plants such as Achillea millefolium, Clam genus plants such as nematodes, Soybean genus plants such as soybean, Thymus genus plants such as thyme, Futomo genus plants such as clove, Eggplant genus plants such as tomatoes , Rose genus plants such as roses, polya genus plants such as beechweeds, And safflower plants such as na. Among these, preferably camellia genus plants such as tea tree, coffee genus plant such as coffee, grape genus plant, apple genus plant, genus genus plant such as blueberry, oyster genus plant such as strawberry, and genus plant such as banana. More preferable examples include camellia plants such as tea tree and coffee plant such as coffee. Moreover, the part of the plant used as plant material is not particularly limited, and leaves, stems, flowers, roots and the like can be used.

植物材料は、輸送の観点からは乾燥したものを用いる方が望ましいが、抽出効率が悪くなる可能性や、水溶性の成分が不溶化する可能性等があることから、湿潤状態のまま、もしくは水分を少なくする程度の必要最小限の乾燥を行ったものを用いることが好ましい。   From the viewpoint of transportation, it is desirable to use a dried plant material. However, since the extraction efficiency may be deteriorated and the water-soluble component may be insolubilized, it remains in a wet state or moisture. It is preferable to use a material that has been subjected to the minimum necessary drying to reduce the amount of water.

植物材料は、抽出の効率を上げる、および溶解性の低い成分を多く抽出するという観点から、細かく粉砕したものを用いることが好ましい。粉砕の手段としては、特に限定されず、例えば、ミキサー、ミル、グラインダー、ホモジナイザー等が挙げられる。粉砕の態様も特に限定されることはないが、例えば湿潤した状態の植物材料に水もしくは溶媒を加えてミキサーなどで粉砕することがより好ましい。粉砕は、粉砕物の平均粒径が例えば1mm以下、好ましくは100μm以下になるまで行うことが好ましい。   The plant material is preferably finely pulverized from the viewpoint of increasing the extraction efficiency and extracting many components having low solubility. The means for pulverization is not particularly limited, and examples thereof include a mixer, a mill, a grinder, and a homogenizer. The mode of pulverization is not particularly limited, but for example, it is more preferable to add water or a solvent to the wet plant material and pulverize with a mixer or the like. The pulverization is preferably performed until the average particle size of the pulverized product is, for example, 1 mm or less, preferably 100 μm or less.

植物材料は1種単独でもよいし、2種又は3種以上の組み合わせであってもよい。   One kind of plant material may be used alone, or two or more kinds of combinations may be used.

植物材料の抽出溶媒は、植物内のポリフェノールや複素環含有化合物等を抽出することができる限り特に限定されない。抽出溶媒としては、例えば、水、有機溶媒等が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、アルコール(例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等)、アセトン、トルエン等を挙げることができる。ポリフェノールや含窒素複素環化合物をより効率的に抽出できるという観点から、抽出溶媒は、アルコール(特にエタノール)、アセトン等が好ましく挙げられる。   The extraction solvent for the plant material is not particularly limited as long as it can extract polyphenols, heterocycle-containing compounds and the like in the plant. Examples of the extraction solvent include water and organic solvents. As an organic solvent, alcohol (for example, methanol, ethanol, propanol, butanol etc.), acetone, toluene etc. can be mentioned, for example. From the viewpoint that polyphenols and nitrogen-containing heterocyclic compounds can be extracted more efficiently, alcohols (particularly ethanol), acetone and the like are preferably cited as extraction solvents.

抽出溶媒は1種単独でもよいし、2種又は3種以上の組み合わせであってもよい。混合溶媒である場合は、完全な混合状態であってもよく、分液した状態であってもよい。また、例えば、水と有機溶媒との混合溶媒である場合、ポリフェノールや含窒素複素環化合物をより効率的に抽出できるという観点から、有機溶媒の含有量は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上であることができる。   One type of extraction solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination. When it is a mixed solvent, it may be in a completely mixed state or in a separated state. Further, for example, in the case of a mixed solvent of water and an organic solvent, the content of the organic solvent is preferably 50% by weight or more, more preferably from the viewpoint that polyphenols and nitrogen-containing heterocyclic compounds can be extracted more efficiently. May be 70 wt% or more, more preferably 90 wt% or more.

抽出方法は、植物内のポリフェノールや複素環含有化合物等を抽出することができる限り特に限定されない。例えば、植物材料を抽出溶媒に浸漬して放置(又は撹拌)する方法が挙げられる。   The extraction method is not particularly limited as long as polyphenols, heterocycle-containing compounds and the like in plants can be extracted. For example, a method in which the plant material is immersed in an extraction solvent and left (or stirred) can be mentioned.

抽出時間は、植物内のポリフェノールや複素環含有化合物等を抽出することができる限り特に限定されない。例えば、1分間〜24時間程度であることができる。より長く設定することにより、植物成分がより多く抽出されるが、抽出効率が低くなり得る。よって、抽出効率の観点から、好ましくは1分間〜3時間程度、より好ましくは1分間〜30分間程度であることができる。   The extraction time is not particularly limited as long as polyphenols, heterocyclic compounds and the like in plants can be extracted. For example, it can be about 1 minute to 24 hours. By setting it longer, more plant components are extracted, but the extraction efficiency may be lowered. Therefore, from the viewpoint of extraction efficiency, it is preferably about 1 minute to 3 hours, more preferably about 1 minute to 30 minutes.

抽出温度は、植物内のポリフェノールや複素環含有化合物等を抽出することができる限り特に限定されず、例えば、常温〜100℃程度の温度を採用することができる。   The extraction temperature is not particularly limited as long as polyphenols, heterocyclic compounds and the like in plants can be extracted, and for example, a temperature of about room temperature to about 100 ° C. can be adopted.

得られた抽出液は、そのまま植物抽出物として用いてもよいし、乾燥、濃縮、若しくは希釈したものを植物抽出物として用いてもよい。輸送、保存の観点から、乾燥したものが好ましいが、乾燥温度が高い場合は高分子化して水溶性が低下する恐れがある。よって、乾燥手段は、減圧乾燥やスプレードライ等の瞬間的に乾燥できる手段が望ましい。   The obtained extract may be used as a plant extract as it is, or a dried, concentrated, or diluted product as a plant extract. From the viewpoint of transportation and storage, a dried product is preferable. However, when the drying temperature is high, the polymer may be polymerized and the water solubility may be lowered. Therefore, the drying means is preferably a means capable of instantaneous drying such as reduced pressure drying or spray drying.

また、本発明の製造方法を溶媒として水を用いて行う場合、植物抽出物中のより多くのポリフェノールや複素環含有化合物の水溶性がより高いことが望ましい。よって、この観点からは、植物抽出物は、有機アンモニウム、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム、又はポリアルキレンオキシドを用いて、定法に従って水溶化処理されていることが好ましい。   Moreover, when performing the manufacturing method of this invention using water as a solvent, it is desirable that the water solubility of more polyphenols and heterocyclic containing compounds in a plant extract is higher. Therefore, from this viewpoint, the plant extract is preferably water-solubilized according to a conventional method using organic ammonium, alkali metal hydroxide, ammonium, or polyalkylene oxide.

上記有機アンモニウムとしては、第四級アンモニウム等の有機アンモニウムが好適に使用され、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムが好ましい。   As said organic ammonium, organic ammonium, such as quaternary ammonium, is used suitably, For example, tetraalkylammonium, such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, is preferable.

上記アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム塩が挙げられる。   Examples of the alkali metal include sodium, potassium, and lithium salts.

上記ポリアルキレンオキシドとしては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等が挙げられる。   Examples of the polyalkylene oxide include polyethylene oxide and polypropylene oxide.

本発明において、超音波処理及び/又は加圧処理を行う際の系中における植物抽出物の含有量は、特に制限されないが、植物抽出物の乾燥重量換算で、0.1〜30重量%が好ましく、0.5〜25重量%がより好ましく、1〜20重量%がさらに好ましい。一方、本発明において、処理前に投入する植物抽出物の含有量は、層状構造を有する炭素質材料100重量部に対して、植物抽出物の乾燥重量換算で、1〜100000重量部が好ましく、10〜10000重量部がより好ましい。   In the present invention, the content of the plant extract in the system when performing ultrasonic treatment and / or pressure treatment is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30% by weight in terms of dry weight of the plant extract, 0.5-25 weight% is more preferable and 1-20 weight% is further more preferable. On the other hand, in the present invention, the content of the plant extract to be input before the treatment is preferably 1 to 100,000 parts by weight in terms of the dry weight of the plant extract with respect to 100 parts by weight of the carbonaceous material having a layered structure, More preferred is 10 to 10,000 parts by weight.

溶媒
本発明においては、上記のとおり、層状構造を有する炭素質材料を、植物抽出物の共存下で、特定の処理を行うが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの汎用性等の観点から、層状構造を有する炭素質材料、及び植物抽出物を含む炭素質材料分散体に対して、特定の処理を行うことが好ましい。
Solvent In the present invention, as described above, the carbonaceous material having a layered structure is subjected to specific treatment in the presence of a plant extract. From the viewpoint of versatility of carbon and the like, it is preferable to perform a specific treatment on the carbonaceous material having a layered structure and the carbonaceous material dispersion containing the plant extract.

この炭素質材料分散体としては、分散液として形成してもよいし、基板上に塗膜として形成してもよい。   The carbonaceous material dispersion may be formed as a dispersion or may be formed as a coating on the substrate.

この際、分散体(分散液又は塗膜)を作製するために使用される溶媒としては、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率等の観点から、水を主溶媒として用いることが好ましい。   At this time, as a solvent used for preparing a dispersion (dispersion or coating film), it is preferable to use water as a main solvent from the viewpoint of the exfoliation efficiency of a carbonaceous material having a layered structure.

分散体中の水の含有量は、特に制限されないが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率等の観点から、70重量%以上(70〜100重量%)が好ましく、75〜99重量%がより好ましい。   The water content in the dispersion is not particularly limited, but is preferably 70% by weight or more (70 to 100% by weight), and preferably 75 to 99% by weight from the viewpoint of thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure. Is more preferable.

なお、本発明において、溶媒としては、水のみを使用してもよく、有機溶媒は必ずしも使用しなくてもよいが、植物抽出物中の難水溶性成分の水への溶解性をより向上させるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブチルアルコール等のアルコール;エチレングリコール等のグリコール;グリセリン;2−メトキシエタノール等の有機溶媒を使用してもよい。   In the present invention, as the solvent, only water may be used and the organic solvent is not necessarily used. However, the solubility of the poorly water-soluble component in the plant extract to water is further improved. Therefore, alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and t-butyl alcohol; glycols such as ethylene glycol; glycerin; and organic solvents such as 2-methoxyethanol may be used.

使用する溶媒中の有機溶媒の含有量は、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率等の観点から、50重量%以下(0〜50重量%)が好ましく、0〜30重量%がより好ましい。   The content of the organic solvent in the solvent to be used is preferably 50% by weight or less (0 to 50% by weight), more preferably 0 to 30% by weight, from the viewpoint of thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure. .

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定の処理を行う場合、炭素質材料分散体中の溶媒の総量(植物抽出物中の液体成分、及びそれ以外の溶媒の総量)は、特に制限されないが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率等の観点から、60〜99.9998重量%が好ましく、65〜99.998重量%がより好ましく、75〜99.98重量%がさらに好ましい。   In the present invention, when a specific treatment is performed using a carbonaceous material dispersion using a solvent, the total amount of the solvent in the carbonaceous material dispersion (the total amount of liquid components in the plant extract and other solvents). Is not particularly limited, but is preferably 60 to 99.9998% by weight, more preferably 65 to 99.998% by weight, and still more preferably 75 to 99.98% by weight from the viewpoint of thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure.

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定の処理を行う場合、炭素質材料分散体は、植物抽出物分散体に層状構造を有する炭素質材料を投入してもよいし、層状構造を有する炭素質材料分散体に植物抽出物を投入してもよい。また、溶媒中に、層状構造を有する炭素質材料及び植物抽出物を同時に投入してもよい。   In the present invention, when a specific treatment is performed using a carbonaceous material dispersion using a solvent, the carbonaceous material dispersion may be charged with a carbonaceous material having a layered structure in a plant extract dispersion. Alternatively, the plant extract may be put into a carbonaceous material dispersion having a layered structure. Further, the carbonaceous material having a layered structure and the plant extract may be simultaneously added to the solvent.

他の成分
本発明において、特定の処理を行う際には、層状構造を有する炭素質材料は、植物抽出物以外にも、他の成分と共存させてもよい。つまり、特定の処理を行う前の炭素質材料分散体には、他の成分を含ませてもよい。これにより、最終的に得られる薄片状カーボン分散体や薄片状カーボン組成物中にも、これら他の成分を含ませることができる。このような他の成分としては、カーボンファイバー(特に繊維径500nm以下のカーボンナノファイバー)、活性炭、カーボンブラック(アセチレンブラック、オイルファーネスブラック等;特に導電性が高く、比表面積が大きいケッチェンブラック)、ガラス状カーボン、カーボンマイクロコイル、フラーレン、バイオマス系炭素材料(バガス、ソルガム、木くず、おがくず、竹、木皮、稲ワラ、籾殻、おからかす、米糠、パルプくず等を原料としたもの;リグニンから製造したカーボンファイバー等)を、本発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。
Other components In the present invention, when performing a specific treatment, the carbonaceous material having a layered structure may coexist with other components in addition to the plant extract. That is, another component may be included in the carbonaceous material dispersion before the specific treatment. Thereby, these other components can be contained also in the flaky carbon dispersion and flaky carbon composition finally obtained. Examples of such other components include carbon fibers (particularly carbon nanofibers having a fiber diameter of 500 nm or less), activated carbon, carbon black (acetylene black, oil furnace black, etc .; ketjen black having particularly high conductivity and a large specific surface area). , Glassy carbon, carbon microcoil, fullerene, biomass-based carbon materials (bagasse, sorghum, wood waste, sawdust, bamboo, bark, rice straw, rice husk, oak, rice straw, pulp waste, etc .; from lignin You may use the manufactured carbon fiber etc. in the range which does not impair the effect of this invention.

処理
本発明では、上記のとおり、層状構造を有する炭素質材料を、植物抽出物の共存下で、特定の加圧処理及び/又は特定の超音波分散処理を行う。なお、炭素質材料分散体を使用する場合には、炭素質材料分散体に対して、特定の加圧処理及び/又は特定の超音波分散処理を行う。
Treatment In the present invention, as described above, the carbonaceous material having a layered structure is subjected to a specific pressure treatment and / or a specific ultrasonic dispersion treatment in the presence of a plant extract. In addition, when using a carbonaceous material dispersion, a specific pressurization process and / or a specific ultrasonic dispersion process are performed with respect to a carbonaceous material dispersion.

加圧処理を施すことにより、層状構造を有する炭素質材料の微粒化が起こるために、条件によってはグラフェン構造を維持できない可能性もあるが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を効率よく行うことができ、処理時間を低減することができる。このような加圧処理を施す際の加圧レベルは、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができるものであれば特に制限はないが、30MPa以上、好ましくは50〜400MPa、より好ましくは100〜300MPaである。このような加圧処理は、高圧分散装置等を用いて行い得る。   By applying pressure treatment, the carbonaceous material having a layered structure is atomized, and depending on the conditions, the graphene structure may not be maintained. However, the carbonaceous material having the layered structure can be thinned efficiently. And the processing time can be reduced. The pressure level at the time of performing such pressure treatment is not particularly limited as long as the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently thinned, but is 30 MPa or more, preferably 50 to 400 MPa. More preferably, it is 100 to 300 MPa. Such pressure treatment can be performed using a high-pressure dispersion device or the like.

このような加圧により、例えば、
(i)2個以上の前記炭素質材料分散体同士を衝突させること、
(ii)前記炭素質材料分散体と金属又はセラミックス材料とを衝突させること、
(iii)前記炭素質材料分散体を断面積1cm以下の空間を通過させること
等の処理が行われることが好ましい。
By such pressurization, for example,
(I) causing two or more carbonaceous material dispersions to collide with each other;
(Ii) colliding the carbonaceous material dispersion with a metal or ceramic material;
(Iii) It is preferable to perform a treatment such as passing the carbonaceous material dispersion through a space having a cross-sectional area of 1 cm 2 or less.

上記(i)及び(ii)によれば、加圧条件をより強くすることが可能であり、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより効率よく行うことができ、処理時間をより低減することができる。また、上記(iii)によれば、グラフェン構造をより維持しつつ、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより適切に行うことができる。この加圧操作を1回以上、好ましくは10回以上行えばよい。   According to the above (i) and (ii), it is possible to make the pressurization condition stronger, the thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be performed more efficiently, and the processing time is further reduced. be able to. According to the above (iii), the carbonaceous material having a layered structure can be more appropriately thinned while maintaining the graphene structure. This pressurizing operation may be performed once or more, preferably 10 times or more.

加圧温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、0〜100℃、特に20〜95℃とし得る。   The pressurizing temperature is not particularly limited, and may be a temperature at which thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently performed.

超音波分散処理を施すことにより、グラフェン構造をより維持しつつ、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を徐々に行うことができる。後述するように、超音波分散処理は、前記加圧処理の前処理として行ってもよい。このような超音波分散処理を施す際の出力は特に制限はないが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化の観点から、通常行われる超音波分散処理(40〜50W程度)よりも強力なものとすることが好ましい。具体的には、超音波分散処理の出力は、100W以上、好ましくは300〜20000W、より好ましくは400〜18000Wである。   By applying the ultrasonic dispersion treatment, the carbonaceous material having a layered structure can be gradually thinned while further maintaining the graphene structure. As will be described later, the ultrasonic dispersion treatment may be performed as a pretreatment of the pressure treatment. The output when performing such ultrasonic dispersion treatment is not particularly limited, but is more powerful than the usual ultrasonic dispersion treatment (about 40 to 50 W) from the viewpoint of thinning the carbonaceous material having a layered structure. Preferably. Specifically, the output of the ultrasonic dispersion process is 100 W or more, preferably 300 to 20000 W, more preferably 400 to 18000 W.

超音波分散温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、0〜80℃、特に10〜70℃とし得る。超音波分散時間は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる時間とすればよく、1〜600分、特に3〜120分とし得る。   The ultrasonic dispersion temperature is not particularly limited, and may be set to a temperature at which thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently performed, and may be 0 to 80 ° C., particularly 10 to 70 ° C. The ultrasonic dispersion time is not particularly limited, and may be a time that allows the carbonaceous material having a layered structure to be sufficiently thinned, and may be 1 to 600 minutes, particularly 3 to 120 minutes.

なお、前記加圧処理及び超音波分散処理は、単独で行ってもよいし、組合せて行ってもよい。特に、加圧処理を行う際には、予備処理(前処理)として、後述の超音波分散処理を行い、層状構造を有する炭素質材料の微粒化を行っておくことが好ましい。   In addition, the said pressurization process and ultrasonic dispersion process may be performed independently, and may be performed in combination. In particular, when the pressure treatment is performed, it is preferable to perform an ultrasonic dispersion treatment described later as a preliminary treatment (pretreatment) to atomize the carbonaceous material having a layered structure.

上記(i)及び(ii)によれば、加圧条件をより強くすることが可能であり、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより効率よく行うことができ、処理時間をより低減することができる。また、上記(iii)によれば、グラフェン構造をより維持しつつ、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより適切に行うことができる。   According to the above (i) and (ii), it is possible to make the pressurization condition stronger, the thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be performed more efficiently, and the processing time is further reduced. be able to. According to the above (iii), the carbonaceous material having a layered structure can be more appropriately thinned while maintaining the graphene structure.

なお、本発明において、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、上記加圧処理及び/又は超音波分散処理を施した分散体中には、薄片状カーボンの酸化物として存在している。このため、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、後処理として還元処理を施すことが好ましい。還元処理としては、化学還元、電気化学還元等、種々の方法が採用できるが、化学還元が好ましい。なかでも、ヒドラジン、水素化ホウ素Na等のような還元剤による化学還元が好ましい。還元剤量は、薄片状カーボンの酸化物100重量部に対して、1〜1000重量部が好ましく、10〜500重量部がより好ましく、50〜300重量部がさらに好ましい。また、還元時に加熱を行うとより還元しやすくなる。加熱温度は、40〜200℃が好ましく、50〜150℃がより好ましく、60〜120℃がさらに好ましい。還元時間は10分〜64時間が好ましく、30分〜48時間がより好ましく、1〜24時間がさらに好ましい。ただし、グラフェン構造が過度に破壊されない程度とすることが好ましい。   In the present invention, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, a flaky carbon oxide is contained in the dispersion subjected to the pressure treatment and / or ultrasonic dispersion treatment. Exist as. For this reason, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it is preferable to perform a reduction treatment as a post-treatment. As the reduction treatment, various methods such as chemical reduction and electrochemical reduction can be adopted, but chemical reduction is preferable. Of these, chemical reduction with a reducing agent such as hydrazine and sodium borohydride is preferred. The amount of the reducing agent is preferably 1 to 1000 parts by weight, more preferably 10 to 500 parts by weight, and still more preferably 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon oxide. Moreover, when it heats at the time of reduction | restoration, it will become easier to reduce | restore. The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C, and further preferably 60 to 120 ° C. The reduction time is preferably 10 minutes to 64 hours, more preferably 30 minutes to 48 hours, and even more preferably 1 to 24 hours. However, it is preferable that the graphene structure is not excessively destroyed.

2.薄片状カーボン分散体
上記した本発明の製造方法によれば、所望の薄片状カーボンが得られる。特に、本発明の製造方法によれば、所望の薄片状カーボンが分散した状態で存在する薄片状カーボン分散体が得られる。
2. Flaky carbon dispersion According to the production method of the present invention described above, desired flaky carbon can be obtained. In particular, according to the production method of the present invention, a flaky carbon dispersion in which desired flaky carbon is dispersed can be obtained.

このようにして得られる薄片状カーボンは、薄いほうが諸物性に優れるため好ましいが、厚みが10nm以下、特に0.3〜5nmの薄片状カーボンが得られ得る。厚みが非常に大きい薄片状カーボンが得られることもあるが、多数の薄片状カーボンの厚みは上記範囲内である。   The flaky carbon thus obtained is preferably thin because of its excellent physical properties. However, flaky carbon having a thickness of 10 nm or less, particularly 0.3 to 5 nm can be obtained. Although flaky carbon having a very large thickness may be obtained, the thickness of many flaky carbon is within the above range.

このようにして得られる薄片状カーボンは、薄いほうが諸物性に優れるため好ましいが、10層以下(つまり1〜10層)のグラフェンが積層した層状構造を有する薄片状カーボンが得られ得る。積層数が非常に大きい薄片状カーボンが得られることもあるが、多数の薄片状カーボンの積層数は上記範囲内である。このような薄片状カーボンは、多くの凸角と凹角をもつ平面形状をしているため、その大きさは一概には規定できない。本明細書では、一枚の薄片状カーボンにおいて最も離れている凸角間の距離をその薄片状カーボンの大きさとする。   The flaky carbon thus obtained is preferably thin because of its excellent physical properties. However, flaky carbon having a layered structure in which ten or fewer layers (that is, 1 to 10 layers) of graphene are laminated can be obtained. Although flaky carbon having a very large number of layers may be obtained, the number of flaky carbon layers is within the above range. Since such flaky carbon has a planar shape with many convex angles and concave angles, its size cannot be defined unconditionally. In the present specification, the distance between the convex angles that are farthest in one piece of flaky carbon is defined as the size of the flaky carbon.

このような薄片状カーボンとしては、大きさが200nm以上、好ましくは300nm以上、より好ましくは500nm以上のものが得られ得る。このような大きさの薄片状カーボンは、十分な導電性が得られ得る。なお、薄片状カーボンの大きさは、大きい方が電気的物性等の諸物性が優れていることが知られており好ましいため、大きさの上限は限定されない。また、薄片状カーボンの大きさは、顕微鏡(レーザー顕微鏡等)観察により測定するものとする。   As such flaky carbon, those having a size of 200 nm or more, preferably 300 nm or more, more preferably 500 nm or more can be obtained. Such a flaky carbon can provide sufficient conductivity. In addition, since it is known that the larger flaky carbon is better in various physical properties such as electrical properties, the upper limit of the size is not limited. The size of the flaky carbon is measured by observation with a microscope (such as a laser microscope).

本発明の製造方法によれば、薄片状カーボンは、薄片状カーボン分散体として得られ得る。本発明の製造方法では、植物抽出物を含んでいるため、薄片状カーボン分散体においても、植物抽出物が含まれている。この植物抽出物は、薄片状カーボン表面に吸着して溶媒中で薄片状カーボンを高濃度に孤立分散させることも可能であるため、薄片状カーボン分散体においては分散剤としても機能する。また、前記植物抽出物は市販品を用いることができ、コスト及び分散性の両方で従来品より優位性がある。さらに、この植物抽出物は、薄片状カーボン表面に残存しても十分な導電性を維持することができ、また、この植物抽出物を薄片状カーボンから容易に除去することができるという優位性もある。   According to the production method of the present invention, the flaky carbon can be obtained as a flaky carbon dispersion. In the production method of the present invention, since the plant extract is contained, the plant extract is also contained in the flaky carbon dispersion. Since this plant extract can be adsorbed on the surface of the flaky carbon and disperse the flaky carbon in a high concentration in a solvent, it functions as a dispersant in the flaky carbon dispersion. Moreover, the said plant extract can use a commercial item, and has an advantage over the conventional product in both cost and dispersibility. Furthermore, even if this plant extract remains on the flaky carbon surface, it can maintain sufficient conductivity, and the plant extract can be easily removed from the flaky carbon. is there.

また、従来の酸化処理及び還元処理を行う方法においては、還元処理の際にプラスチック基板が加水分解されること、還元処理を施すと薄片状カーボンが凝集するため分散体として存在し得ないこと等から、プラスチック基板上に薄片状カーボン分散体を形成することは不可能であったが、本発明においては、上記植物抽出物を含ませつつ特定の処理を行うことで、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック基板が加水分解を受けることなく、薄片状カーボン分散体を基板上に形成することも可能である。また、上記のとおり、この薄片状カーボン分散体から薄片状カーボンの分離・精製が容易であり、他材料に薄片状カーボンを均一混合することも可能であるため、薄片状カーボンを含むナノコンポジット等へ適用できる。さらに、薄片状カーボン分散体の乾燥物である薄片状カーボン組成物は、植物抽出物を含んでいても、導電性等の優れた諸物性を有するうえに、残存する植物抽出物を容易に除去できるため、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等のさまざまな用途に適用することができる。   In addition, in the conventional method of performing oxidation treatment and reduction treatment, the plastic substrate is hydrolyzed during the reduction treatment, and flaky carbon aggregates when subjected to the reduction treatment, so that it cannot exist as a dispersion. From the above, it was impossible to form a flaky carbon dispersion on a plastic substrate. However, in the present invention, polyethylene terephthalate (PET) or the like can be obtained by performing a specific treatment while containing the plant extract. It is also possible to form a flaky carbon dispersion on the substrate without subjecting the plastic substrate to hydrolysis. In addition, as described above, it is easy to separate and purify flaky carbon from this flaky carbon dispersion, and it is also possible to uniformly mix flaky carbon with other materials, so nanocomposites containing flaky carbon, etc. Applicable to. Further, the flaky carbon composition, which is a dried product of the flaky carbon dispersion, has excellent physical properties such as conductivity even if it contains a plant extract, and easily removes the remaining plant extract. Therefore, it can be applied to various uses such as conductive materials, heat transfer materials, power storage devices such as transistors and capacitors, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, and optical materials.

3.薄片状カーボン組成物及び薄片状カーボン
本発明において、薄片状カーボン組成物は、上記薄片状カーボン分散体の乾燥物であり、薄片状カーボンと植物抽出物とを含んでいる。このような薄片状カーボン組成物の形状としては、特に制限はないが、塗膜、シート、塊状体等を挙げることができる。
3. Flaky carbon composition and flaky carbon In the present invention, the flaky carbon composition is a dried product of the flaky carbon dispersion and contains flaky carbon and a plant extract. Although there is no restriction | limiting in particular as a shape of such a flaky carbon composition, A coating film, a sheet | seat, a lump, etc. can be mentioned.

乾燥物を得るためには、薄片状カーボン分散体の乾燥の他、基板上に薄片状カーボン分散体をスピンコートや塗布後に乾燥する方法、通常の固液分離により薄片状カーボン組成物を回収する方法等により実施することができる。この分離を行う方法としては、例えば、通常の固液分離に使用されている方法、例えば、濾紙、ガラスフィルター等を用いて濾過する方法;遠心分離後に濾過する方法;減圧濾過器を使用する方法を例示できる。次に、乾燥方法としては、特に限定されず、例えば、温風乾燥機等を用いて50〜200℃程度で1〜24時間程度乾燥させる方法を例示できる。   In order to obtain a dried product, in addition to drying the flaky carbon dispersion, a method of drying the flaky carbon dispersion on a substrate after spin coating or coating, the flaky carbon composition is recovered by ordinary solid-liquid separation. It can be implemented by a method or the like. As a method of performing this separation, for example, a method used for usual solid-liquid separation, for example, a method of filtering using a filter paper, a glass filter or the like; a method of filtering after centrifugation; a method of using a vacuum filter Can be illustrated. Next, it does not specifically limit as a drying method, For example, the method of drying for about 1 to 24 hours at about 50-200 degreeC using a warm air dryer etc. can be illustrated.

このようにして得られる薄片状カーボン組成物は、十分な導電性を有するだけではなく、優れたガスバリア性も有する
本発明において、薄片状カーボン組成物は、薄片状カーボン表面に植物抽出物が残存していても十分な電気伝導性等の諸物性を有し得るが、必要に応じて、当該植物抽出物を除去することができる。具体的には、植物抽出物は、薄片状カーボン組成物を水、有機溶媒等で洗浄することにより除去することができる。洗浄処理は水及び有機溶媒以外にも、希酸又は希アルカリで洗浄することによっても除去できる。
The flaky carbon composition thus obtained has not only sufficient conductivity but also excellent gas barrier properties. In the present invention, the flaky carbon composition has a plant extract remaining on the flaky carbon surface. However, the plant extract can be removed if necessary, although it may have various physical properties such as electrical conductivity. Specifically, the plant extract can be removed by washing the flaky carbon composition with water, an organic solvent or the like. The washing treatment can be removed by washing with a dilute acid or dilute alkali in addition to water and an organic solvent.

従来の分散剤は、いわゆる洗剤に使われる界面活性剤のタイプが多く、これらは分散剤分子と薄片状カーボンとの疎水性相互作用を利用して吸着していると考えられ、また分子量が比較的大きいため、その吸着力も大きいと考えられる。他方、本発明で用いる植物抽出物中のポリフェノールや複素環含有化合物は薄片状カーボンとπ−π相互作用を利用して吸着しているため、水性媒体中でしか吸着を維持できず、また分子量が小さいため従来品と比べて吸着力も弱い。よって、本発明で用いる植物抽出物は従来品よりも薄片状カーボン組成物から除去し易いという利点がある。   Conventional dispersants are many types of surfactants used in so-called detergents. These are thought to be adsorbed by utilizing the hydrophobic interaction between dispersant molecules and flaky carbon, and the molecular weights are compared. Therefore, it is thought that its adsorption power is also large. On the other hand, polyphenols and heterocycle-containing compounds in the plant extract used in the present invention are adsorbed using π-π interaction with flaky carbon, and therefore can only be adsorbed in an aqueous medium and have a molecular weight. Therefore, the adsorption power is weak compared to the conventional products. Therefore, the plant extract used by this invention has the advantage that it is easier to remove from a flaky carbon composition than a conventional product.

植物抽出物を除去するための洗浄は、薄片状カーボン組成物と洗浄液とを接触させることにより行うことができる。洗浄液としては、植物抽出物を溶解できるものであれば、水、各種の有機溶媒等が使用できる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコール(特に炭素数1〜6の低級アルコール)、アセトン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が使用できる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。   Washing for removing the plant extract can be performed by bringing the flaky carbon composition into contact with the washing liquid. As the washing liquid, water, various organic solvents, and the like can be used as long as they can dissolve the plant extract. As the organic solvent, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) (particularly lower alcohols having 1 to 6 carbon atoms), acetone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、洗浄後に薄片状カーボン組成物から短時間で蒸発する有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、常圧における沸点が50〜250℃程度、特に60〜200℃程度のもの、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が例示できる。   Among these, an organic solvent that evaporates from the flaky carbon composition in a short time after washing is preferable. Examples of the organic solvent include those having a boiling point at normal pressure of about 50 to 250 ° C., particularly about 60 to 200 ° C., such as methanol, ethanol, acetone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and the like.

また、上記のように、植物抽出物を除去するための洗浄を、薄片状カーボン組成物と希酸又は希アルカリとを接触させ、次いで水洗することにより行ってもよい。希酸は、0.1〜5%塩酸が好ましく、希アルカリは0.1〜3%アンモニア水が好ましい。   Moreover, you may perform washing | cleaning for removing a plant extract by making a flaky carbon composition and a dilute acid or a dilute alkali contact, and then washing with water as mentioned above. The diluted acid is preferably 0.1 to 5% hydrochloric acid, and the diluted alkali is preferably 0.1 to 3% aqueous ammonia.

洗浄操作は、洗浄液と薄片状カーボン組成物とを接触させればよい。例えば、薄片状カーボン分散体から回収された薄片状カーボン組成物を、洗浄液中に室温で静かに浸漬させるのが好ましい。浸漬時間は、薄片状カーボン組成物の形状を維持するために、30分以内が好ましく、20分以内がより好ましい。   The cleaning operation may be performed by bringing the cleaning liquid into contact with the flaky carbon composition. For example, it is preferable that the flaky carbon composition recovered from the flaky carbon dispersion is gently immersed in the cleaning liquid at room temperature. The immersion time is preferably within 30 minutes, and more preferably within 20 minutes in order to maintain the shape of the flaky carbon composition.

洗浄液の使用量は、洗浄を行うに有効な量であれば特に限定されず、広い範囲から適宜選択できるが、一般には、薄片状カーボン組成物100重量部に対して、洗浄液を100〜100000重量部程度、特に1000〜5000重量部程度使用すると良好な結果が得られる。   The amount of the cleaning liquid used is not particularly limited as long as it is an effective amount for cleaning, and can be appropriately selected from a wide range. In general, the cleaning liquid is 100 to 100000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon composition. Good results are obtained when about 1 part, especially about 1000 to 5000 parts by weight is used.

このようにして、薄片状カーボンを単離することができるが、この際得られる薄片状カーボンは、上記したような特徴を有するものである。   Thus, the flaky carbon can be isolated, and the flaky carbon obtained at this time has the characteristics as described above.

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

製造例1
茶葉に90℃の湯を注ぎ3時間浸漬したのち、抽出液を除去した。湿潤した茶葉58gに水を600g加え、ミキサーで1分間粉砕した。その液を18890gで10分遠心分離した。上清を親水化PTFEろ紙を用いて減圧ろ過した。さらに、遠心の沈殿物に30〜60g程度の水を加えて混合し、上清と同様に減圧ろ過した。その結果、ろ液として、緑色の液580g(固形分濃度0.4%)を得た。この溶液を濃縮して固形分濃度1%の溶液を作製した(分散剤1とする)。
Production Example 1
After 90 ° C. hot water was poured into the tea leaves and immersed for 3 hours, the extract was removed. 600 g of water was added to 58 g of wet tea leaves, and pulverized with a mixer for 1 minute. The solution was centrifuged at 18890 g for 10 minutes. The supernatant was filtered under reduced pressure using hydrophilized PTFE filter paper. Further, about 30 to 60 g of water was added to the centrifugal precipitate and mixed, followed by filtration under reduced pressure in the same manner as the supernatant. As a result, 580 g (solid content concentration 0.4%) of a green liquid was obtained as a filtrate. This solution was concentrated to prepare a solution having a solid content concentration of 1% (referred to as Dispersant 1).

ろ過で得られた残渣の重量は67gであり、粉砕により比表面積が増えた分、吸着する水が増えたので、大幅に増加していた。この残渣にエタノール400gを加えて常温で1時間撹拌を行った。減圧ろ過を行ったところ、洗浄に使用したエタノールも含めて、濃緑色の透明な液420g(固形分濃度0.4%)と残渣40gが得られた。この溶液を濃縮して、水と溶媒置換を行い、固形分濃度1%の溶液を作製した(分散剤2とする)。   The weight of the residue obtained by filtration was 67 g, and the amount of adsorbed water increased as much as the specific surface area increased by pulverization. Ethanol 400g was added to this residue, and it stirred at normal temperature for 1 hour. When filtration was performed under reduced pressure, 420 g of a dark green transparent liquid (solid content concentration 0.4%) and 40 g of residue were obtained including ethanol used for washing. This solution was concentrated and subjected to solvent replacement with water to prepare a solution having a solid concentration of 1% (referred to as Dispersant 2).

製造例2
茶葉に90℃の湯を注ぎ1時間浸漬したのち、抽出液を除去した。湿潤した茶葉43gにエタノールを400g加え、ミキサーで1分間粉砕した。その液を減圧ろ過することにより、濃緑色の透明な液450g(固形分濃度0.9%)と残渣26gが得られた。この溶液を濃縮し、水と溶媒置換を行い、固形分濃度1%の溶液を作製した(分散剤3とする)。
Production Example 2
After 90 ° C. hot water was poured into the tea leaves and immersed for 1 hour, the extract was removed. 400 g of ethanol was added to 43 g of wet tea leaves, and pulverized with a mixer for 1 minute. By filtering the liquid under reduced pressure, 450 g of a dark green transparent liquid (solid content concentration 0.9%) and 26 g of a residue were obtained. This solution was concentrated, water and solvent substitution were performed, and a solution with a solid content concentration of 1% was prepared (referred to as Dispersant 3).

ろ過で得られた残渣に、アセトン100gを加え、50℃で30分保持したのち、減圧ろ過を行ったところ、洗浄に使用したアセトンを含めて緑色の透明な液127g(固形分濃度0.2%)と残渣9gが得られた。この溶媒を一旦乾燥し、再度水を加えたところ全く溶解しなかったが、さらにテトラメチルアンモニウムヒドロキシド25%水溶液を滴下したところ、固形分が溶解し、茶色の透明の水溶液が得られた。濃度は調整せず、重量を100gに調整した(分散剤4とする)。   To the residue obtained by filtration, 100 g of acetone was added and kept at 50 ° C. for 30 minutes. After filtration under reduced pressure, 127 g of a green transparent liquid including acetone used for washing (solid content concentration 0.2 %) And 9 g of residue were obtained. When this solvent was once dried and water was added again, it did not dissolve at all. However, when a 25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was added dropwise, the solid content was dissolved and a brown transparent aqueous solution was obtained. The concentration was not adjusted, and the weight was adjusted to 100 g (referred to as Dispersant 4).

製造例3
ペーパードリップ後に得られた残渣を常温乾燥し、コーヒー抽出残渣28gを得た。これにアセトンを100g加え、50℃で1時間抽出を行った。その後、減圧ろ過を行った結果、濃褐色の液90g(固形分濃度2.0%)が得られた。これに水を加え、濃縮してアセトン分を除去すると、不溶分が発生し白濁した。この不均一な液に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド25%水溶液を、固形分が溶解し茶色の透明の水溶液が得られるまで滴下し、最終的に固形分濃度を1%に調整した(分散剤5とする)。
Production Example 3
The residue obtained after paper drip was dried at room temperature to obtain 28 g of coffee extraction residue. Acetone 100g was added to this, and extraction was performed at 50 degreeC for 1 hour. Thereafter, filtration under reduced pressure resulted in 90 g of a dark brown liquid (solid content concentration 2.0%). When water was added to this and concentrated to remove the acetone content, an insoluble matter was generated and it became cloudy. To this heterogeneous liquid, a 25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was added dropwise until the solid content dissolved and a brown transparent aqueous solution was obtained, and finally the solid content concentration was adjusted to 1% (dispersant 5). And).

製造例4
ペーパードリップ後に得られた残渣を常温乾燥し、コーヒー抽出残渣59gを得た。これにエタノールを200g加え、70℃に昇温し1時間抽出を行った。その後、減圧ろ過を行った結果、濃褐色の液160g(固形分濃度1.4%)が得られた。この溶液に水を加え、濃縮してエタノール分を除去したところ白濁した。この不均一な液に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド25%水溶液を、茶色の透明な水溶液が得られるまで滴下し、最終的に固形分濃度を1%に調整した(分散剤6とする)。
Production Example 4
The residue obtained after the paper drip was dried at room temperature to obtain 59 g of a coffee extraction residue. 200g of ethanol was added to this, and it heated up at 70 degreeC, and extracted for 1 hour. Thereafter, as a result of filtration under reduced pressure, 160 g (solid content concentration: 1.4%) of a dark brown liquid was obtained. Water was added to this solution and concentrated to remove ethanol, and the solution became cloudy. To this heterogeneous liquid, a 25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was added dropwise until a brown transparent aqueous solution was obtained, and the solid content concentration was finally adjusted to 1% (referred to as Dispersant 6).

実施例1
100gの分散剤1に0.01gの膨張黒鉛(伊藤黒鉛製)を加えた。これを、超音波分散装置を用いて、出力約400Wで、氷冷しながら30分間分散処理した。その結果、均一な分散液が得られた。分散液を導電ガラスに塗布し、SEMで観察したところ、薄片状の炭素(厚み10nm以下、3〜20層程度)が観察された。この観察像を図1に示す。
Example 1
To 100 g of Dispersant 1, 0.01 g of expanded graphite (made by Ito Graphite) was added. This was subjected to a dispersion treatment for 30 minutes while cooling with ice at an output of about 400 W using an ultrasonic dispersion apparatus. As a result, a uniform dispersion was obtained. When the dispersion was applied to conductive glass and observed with SEM, flaky carbon (thickness of 10 nm or less, about 3 to 20 layers) was observed. This observation image is shown in FIG.

実施例2
100gの分散剤1に0.01gの膨張黒鉛(伊藤黒鉛製)を加えた。これを、超音波分散装置を用いて、出力約400Wで、氷冷しながら5分間分散処理した。さらに、高圧分散装置を用いて、処理圧力約250MPaで偏心状態のセラミックボールに衝突させる分散処理を40回行った。その結果、均一な分散液が得られた。これは、1日放置した後でも分散状態を維持していた。また、得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEM、TEM、およびラマン分光で分析したところ、薄片状(主に数層程度)の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 2
To 100 g of Dispersant 1, 0.01 g of expanded graphite (made by Ito Graphite) was added. This was subjected to a dispersion treatment for 5 minutes while cooling with ice at an output of about 400 W using an ultrasonic dispersion apparatus. Furthermore, using a high-pressure dispersing device, a dispersion treatment was performed 40 times by colliding with an eccentric ceramic ball at a treatment pressure of about 250 MPa. As a result, a uniform dispersion was obtained. This maintained the dispersed state even after being left for one day. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM, TEM, and Raman spectroscopy. As a result, flaky (mainly several layers) carbon (thickness 5 nm or less) About 2 to 10 layers) was observed.

実施例3
分散剤1を分散剤2に変える以外は、実施例2と同様に実験を行った。得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 3
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the dispersant 1 was changed to the dispersant 2. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 5 nm or less, about 2 to 10 layers) was observed.

実施例4
分散剤1を分散剤3に変える以外は、実施例2と同様に実験を行った。得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 4
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the dispersant 1 was changed to the dispersant 3. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 5 nm or less, about 2 to 10 layers) was observed.

実施例5
分散剤1を分散剤4に変え、膨張黒鉛量を0.003gとする以外は、実施例2と同様に実験を行った。得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 5
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the dispersant 1 was changed to the dispersant 4 and the amount of expanded graphite was 0.003 g. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 5 nm or less, about 2 to 10 layers) was observed.

実施例6
分散剤1を分散剤5に変える以外は、実施例2と同様に実験を行った。得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 6
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the dispersant 1 was changed to the dispersant 5. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 5 nm or less, about 2 to 10 layers) was observed.

実施例7
分散剤1を分散剤6に変える以外は、実施例2と同様に実験を行った。得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み5nm以下、2〜10層程度)が観察された。
Example 7
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the dispersant 1 was changed to the dispersant 6. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 5 nm or less, about 2 to 10 layers) was observed.

実施例8
100gの分散剤1に0.01gの天然黒鉛(和光純薬製)を加えた。600Wの超音波分散装置を用いて、出力約400Wで、氷冷しながら5分間分散処理した。さらに、高圧分散装置を用いて、処理圧力約250MPaで偏心状態のセラミックボールに衝突させる分散処理を100回相当分行った。その結果、均一な分散液が得られた。これは、1日放置した後でも分散状態を維持していた。また、得られた分散液をろ過し、アセトンで洗浄して分散剤成分を除去し、SEMで分析したところ、薄片状の炭素(厚み7nm以下、2〜15層程度)が観察された。
Example 8
To 100 g of Dispersant 1, 0.01 g of natural graphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was added. Using a 600 W ultrasonic dispersion apparatus, the dispersion treatment was performed at an output of about 400 W for 5 minutes while cooling with ice. Further, using a high-pressure dispersing device, a dispersion treatment of colliding with an eccentric ceramic ball at a treatment pressure of about 250 MPa was performed for 100 times. As a result, a uniform dispersion was obtained. This maintained the dispersed state even after being left for one day. The obtained dispersion was filtered, washed with acetone to remove the dispersant component, and analyzed by SEM. As a result, flaky carbon (thickness 7 nm or less, about 2 to 15 layers) was observed.

Claims (12)

薄片状カーボンの製造方法であって、
層状構造を有する炭素質材料を、植物抽出物の共存下で、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行い、
前記植物抽出物が植物から抽出されるポリフェノール、及び/又は複素環含有化合物を含む、製造方法。
A method for producing flaky carbon,
In the presence of plant extracts, carbonaceous materials with a layered structure
(1) 30 MPa or more pressure, and (2) have lines at least one processing of 100W or more ultrasonic dispersion treatment,
The manufacturing method in which the said plant extract contains the polyphenol and / or heterocyclic containing compound extracted from a plant .
層状構造を有する炭素質材料、前記植物抽出物、及び溶媒を含有する炭素質材料分散体に対して、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行う、請求項1に記載の製造方法。
Carbonaceous material having a layered structure, the plant extracts, and with respect to the carbonaceous material dispersion containing a solvent,
The manufacturing method according to claim 1, wherein at least one of (1) pressurization of 30 MPa or more and (2) ultrasonic dispersion treatment of 100 W or more is performed.
前記溶媒が水を含有し、且つ、該水の含有量が、前記溶媒中の70重量%以上である、請求項2に記載の製造方法。 The production method according to claim 2, wherein the solvent contains water, and the content of the water is 70% by weight or more in the solvent. 前記複素環含有化合物が、テトラピロール環、ピロール環、ピラジン環、ピリジン環、及びキサンチン骨格からなる群より選択される少なくとも1種を分子内に含有する化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 The heterocycle-containing compound, tetrapyrrole ring, a pyrrole ring, a pyrazine ring, a pyridine ring, and compounds containing at least one in the molecule selected from the group consisting of xanthine skeleton, any of claims 1 to 3 The production method according to claim 1 . 前記植物抽出物が、植物を水で抽出処理して得られた抽出残渣を、溶媒で抽出して得られた抽出物である、請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plant extract is an extract obtained by extracting an extraction residue obtained by extracting a plant with water with a solvent. 前記溶媒が有機溶媒を50重量%以上含有する、請求項に記載の製造方法。 The manufacturing method of Claim 5 in which the said solvent contains 50 weight% or more of organic solvents. 前記抽出物が、有機アンモニウム、アルカリ金属、アンモニウム、及びポリアルキレンオキシドからなる群より選択される少なくとも1種で処理されている、請求項に記載の製造方法。 The production method according to claim 6 , wherein the extract is treated with at least one selected from the group consisting of organic ammonium, alkali metal, ammonium, and polyalkylene oxide. 前記(1)の加圧により、
(i)2個以上の前記炭素質材料分散体同士を衝突させること
(ii)前記炭素質材料分散体と金属又はセラミックス材料とを衝突させること、及び
(iii)前記炭素質材料分散体を断面積1cm 以下の空間を通過させること
からなる群より選択される少なくとも1種の処理が行われる、請求項2〜のいずれかに記載の製造方法。
By pressurizing (1) above,
(I) causing two or more carbonaceous material dispersions to collide with each other; (ii) causing the carbonaceous material dispersion to collide with a metal or ceramic material; and (iii) isolating the carbonaceous material dispersion. at least one treatment is performed chosen from the group consisting of passing the area 1 cm 2 or less space, process according to any one of claims 2-7.
前記層状構造を有する炭素質材料の含有量が10重量%以下の濃度で行われる、請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。 The content of the carbonaceous material having a layered structure is performed at a concentration of 10 wt% or less, the production method according to any one of claims 1-8. 薄片状カーボン分散体の製造方法であって、層状構造を有する炭素質材料、植物抽出物、及び溶媒を含有する炭素質材料分散体に対して、
(1)30MPa以上の加圧、及び
(2)100W以上の超音波分散処理
の少なくとも1つの処理を行い、
前記植物抽出物が植物から抽出されるポリフェノール、及び/又は複素環含有化合物を含む、製造方法。
A method for producing a flaky carbon dispersion, comprising a carbonaceous material having a layered structure, a plant extract, and a carbonaceous material dispersion containing a solvent,
(1) 30 MPa or more pressure, and (2) have lines at least one processing of 100W or more ultrasonic dispersion treatment,
The manufacturing method in which the said plant extract contains the polyphenol and / or heterocyclic containing compound extracted from a plant .
請求項10に記載の製造方法により薄片状カーボン分散体を得た後、溶媒を乾燥させることを特徴とする、薄片状カーボン及び植物抽出物を含有する薄片状カーボン組成物の製造方法。 A method for producing a flaky carbon composition containing flaky carbon and a plant extract, comprising: obtaining a flaky carbon dispersion by the production method according to claim 10 ; and drying the solvent. 請求項11に記載の製造方法により得られた薄片状カーボン組成物を水又は有機溶媒で洗浄して植物抽出物を除去することを特徴とする、薄片状カーボンの製造方法。 A method for producing flaky carbon, comprising washing a flaky carbon composition obtained by the production method according to claim 11 with water or an organic solvent to remove a plant extract.
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