JP6365571B2 - 炭素多孔体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ミクロ細孔とメソ細孔とを含み、温度77Kでの窒素吸着等温線のαsプロット解析により求まるミクロ細孔容量が100(cm3(STP)/g)以上であり、
窒素吸着等温線によるBET比表面積が1000m2/g以上であり、
窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.10以上0.20以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が300(cm3(STP)/g)以上であり、且つ窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.20以上0.95以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が200(cm3(STP)/g)以上であり、
窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.98における窒素吸着量が1200(cm3(STP)/g)以上であるものである。
芳香族カルボン酸のリチウム塩を不活性雰囲気中で800℃以上1000℃以下の範囲で加熱して炭素化させる焼成工程、
を含むものである。
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジリチウム(Naph−Li)を窒素中で、所定温度、3時間加熱して炭素と一部金属成分を含む炭素多孔体を得た。これを水中に分散し、さらに過剰量の塩酸を添加することで、多孔体中に残存する金属成分を溶出させる溶出処理を行った。残渣である炭素をろ別乾燥することで、目的の炭素多孔体を得た。焼成温度を650℃、750℃、850℃及び950℃としたものをそれぞれ実験例1〜4とした。
4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジリチウム(Bph−Li)を用いた以外は実験例1と同様の工程を経て炭素多孔体を得た。焼成温度を650℃、750℃、850℃、950℃及び1000℃としたものをそれぞれ実験例5〜9とした。なお、実験例9は、溶出処理を行わなかった。
加熱雰囲気をアルゴン中として焼成した以外は実験例9と同様の工程を経て得られた炭素多孔体を実験例10とした。
テレフタル酸(以下PTA)0.1mol(16.6g)と、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)0.09mol(6.7g)と、水酸化カリウム(KOH)0.02mol(1.1g)とを混合し、10gの水を加え混練した。これを24時間放置したのちに80℃で乾燥し、複合塩を得た。得られた複合塩を不活性雰囲気中、600℃、3時間加熱して炭素と金属炭酸塩(一部は金属酸化物)の複合体を得た。これを水中に分散し、さらに過剰量の塩酸を添加することで、金属成分を溶出させた。残渣である炭素をろ別乾燥することで、実験例11の炭素多孔体を得た。また、塩合成において、PTA0.1mol(16.6g)、水酸化カルシウム0.07mol(5.2g)、水酸化カリウム0.06mol(3.4g)の組成で調製した以外は実験例11と同様の処理を行い得られた炭素多孔体を実験例12とした。
市販の活性炭(クラレケミカル株式会社製YP−50)を実験例13とした。
実験例1〜13の各炭素多孔体について、液体窒素温度(77K)における窒素吸着測定を行い、窒素吸脱着等温線を求めた。この窒素吸脱着等温線から、細孔特性を算出した。窒素吸着等温線は、カンタクローム社製Autosorb−1を用いて測定を行い、吸着量の解析を行った。この窒素吸着等温線において、特定の測定点とその次の測定点との間の窒素吸着量差を相対圧差で除算し、窒素吸着等温線の微分値(傾き)を求めた。また、αsプロット解析において、プロット外挿直線の切片の値により、ミクロ細孔容量(cm3(STP)/g)を求めた。なお、αsプロット解析では、比較用の標準等温線として、“Characterization of porous carbons with high resolution alpha(s)-analysis and low temperature magnetic susceptibility” Kaneko, K; Ishii, C; Kanoh, H; Hanazawa, Y; Setoyama, N; Suzuki, T ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE vol.76, p295-320(1998)に記載された標準等温線を用いた。
測定結果を図2〜9及び、表1に示す。図2は、実験例1〜4の窒素吸脱着等温線である。図3は、実験例5〜10の窒素吸脱着等温線である。図4は、実験例11〜13の窒素吸脱着等温線である。図5は、実験例2〜4の焼成後及び溶出処理後の収率である。図6は、実験例6〜8の焼成後及び溶出処理後の収率である。図7は、実験例1〜4の相対圧力に対する吸着量の微分値の関係図である。図8は、実験例5〜10の相対圧力に対する吸着量の微分値の関係図である。図9は、実験例11〜13の相対圧力に対する吸着量の微分値の関係図である。表1には、実験例1〜13の原料、焼成温度(℃)、焼成後の収率(質量%)、酸処理後の収率(質量%)、BET比表面積(m2/g)、ミクロ細孔容量(cm3(STP)/g)、吸着等温線の微分値(傾き)、相対圧力が0.98の窒素吸着量(cm3(STP)/g)をまとめて示した。焼成後の収率は、焼成後の炭素多孔体の質量を焼成前の質量で除算して100を乗算した値であり、酸処理後の収率は焼成して酸処理した炭素多孔体の質量を焼成前の質量で除算して100を乗算した値である。
Claims (7)
- ミクロ細孔とメソ細孔とを含み、温度77Kでの窒素吸着等温線のαsプロット解析により求まるミクロ細孔容量が100(cm3(STP)/g)以上であり、
窒素吸着等温線によるBET比表面積が1000m2/g以上であり、
窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.10以上0.20以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が300(cm3(STP)/g)以上であり、且つ窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.20以上0.95以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が200(cm3(STP)/g)以上であり、
窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.98における窒素吸着量が1400(cm3(STP)/g)以上である、炭素多孔体。 - 窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.10以上0.20以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が400(cm3(STP)/g)以上である、請求項1に記載の炭素多孔体。
- 窒素吸着等温線の相対圧力P/P0が0.20以上0.95以下の全区間において窒素吸着等温線の微分値が300(cm3(STP)/g)以上である、請求項1又は2に記載の炭素多孔体。
- 前記ミクロ細孔容量が120(cm3(STP)/g)以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭素多孔体。
- 前記窒素吸着等温線によるBET比表面積が1200m2/g以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭素多孔体。
- 芳香族カルボン酸のリチウム塩としての2,6−ナフタレンジカルボン酸ジリチウム及びビフェニルジカルボン酸ジリチウムを不活性雰囲気である窒素雰囲気中で900℃以上1000℃以下の範囲で加熱して炭素化させる焼成工程、
を含む炭素多孔体の製造方法。 - 前記焼成工程のあと、金属成分を溶解可能な洗浄液で洗浄する溶出処理工程を行わない、請求項6に記載の炭素多孔体の製造方法。
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