JP6592472B2 - Disinfectant manufacturing method and photocatalytic composite material manufacturing method - Google Patents

Disinfectant manufacturing method and photocatalytic composite material manufacturing method Download PDF

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本発明は、多孔質炭素材料複合体から構成された殺菌剤の製造方法、光触媒複合材料の製造方法、吸着剤の製造方法及び浄化剤の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a disinfectant composed of a porous carbon material composite, a method for producing a photocatalyst composite material, a method for producing an adsorbent, and a method for producing a purification agent.

多孔質材料に、例えば、光吸収特性や特定物質に対する吸着能といった物理的、物理化学的物性を付与した機能性材料は、高い比表面積と機能性材料の有する物性とを併せ持つことから、興味深い材料である。ここで、多孔質材料として、アルミナ、カーボン、シリカ等を挙げることができる。また、光吸収特性や特定物質に対する吸着能を有する機能性材料として、金属[Fe、Co、Ni、Au、Ag、Pt、Cu]や合金、酸化物[Fe23、Fe34、TiO2、ZnO2]、化合物[CdS、CdSe、ZnS、CaCO3、Ca(CH3COO)2]等の微粒子や薄膜、あるいは、アミノ基を多く含む高分子膜や単分子膜を挙げることができる。 For example, functional materials with physical and physicochemical properties such as light absorption properties and adsorption ability for specific substances are added to porous materials, which are both interesting because they have both high specific surface area and physical properties. It is. Here, examples of the porous material include alumina, carbon, and silica. In addition, as a functional material having light absorption characteristics and adsorption ability for a specific substance, metals [Fe, Co, Ni, Au, Ag, Pt, Cu], alloys, oxides [Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Examples include fine particles and thin films such as TiO 2 , ZnO 2 ], compounds [CdS, CdSe, ZnS, CaCO 3 , Ca (CH 3 COO) 2 ], or polymer films and monomolecular films containing many amino groups. it can.

このような機能性材料は、例えば、吸着剤や触媒、エネルギーデバイスの電極、センシングデバイスへの応用が期待されている(例えば、特開2006−167694参照。)。また、野菜や穀類等の植物の未利用部分の殆どは廃棄されているが、これらの未利用部分の有効利用が、地球環境の保全や改善のために強く求められている。未利用部分の有効利用の一例として、炭化処理が挙げられる。そして、このような植物由来の材料を炭化処理することにより製造された炭素材料を色素吸着剤に用いた例が、例えば、Dyes and Pigments, Vol 66, 2005, pp 123-128 から知られている。また、植物資材による脱臭能、イオン交換能、触媒能を有する炭化物製造方法が、特開2000−211910から周知である。   Such a functional material is expected to be applied to, for example, an adsorbent, a catalyst, an electrode of an energy device, and a sensing device (see, for example, JP-A-2006-167694). In addition, most unused parts of plants such as vegetables and cereals are discarded, but effective use of these unused parts is strongly demanded for the preservation and improvement of the global environment. An example of effective use of the unused part is carbonization. An example of using a carbon material produced by carbonizing such a plant-derived material as a dye adsorbent is known from, for example, Dyes and Pigments, Vol 66, 2005, pp 123-128. . Moreover, the manufacturing method of the carbide | carbonized_material which has the deodorizing capability by a plant material, an ion exchange capability, and a catalyst capability is known from Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-2111910.

更には、このような機能性材料の用途として、例えば、殺菌剤を挙げることができる。腋臭は、汗に含まれる脂肪酸やグリセリンといった成分が菌によって分解・変質され、低級脂肪酸等が生成することによって発生する。これまでに、銀含有ゼオライトが市販されている。この銀含有ゼオライトは、ゼオライトに担持された銀イオンが、汗に作用する常在菌(表皮ブドウ球菌、ジフテロイド菌)に接触して菌の働きを阻害することで、臭いの元を断つというものである。   Furthermore, as a use of such a functional material, a disinfectant can be mentioned, for example. The odor is generated when components such as fatty acid and glycerin contained in sweat are decomposed and altered by bacteria to produce lower fatty acids and the like. To date, silver-containing zeolites are commercially available. In this silver-containing zeolite, the silver ions supported on the zeolite cut off the source of odor by contacting the resident bacteria (Staphylococcus epidermidis, diphtheroid) that act on sweat and inhibiting the action of the bacteria. It is.

特開2006−167694JP 2006-167694 A 特開2000−211910JP2000-2111910A

Dyes and Pigments, Vol 66, 2005, pp 123-128Dyes and Pigments, Vol 66, 2005, pp 123-128

腋臭を防止するには、発生した臭いを消す消臭、及び、汗の成分を分解・変質させる菌の殺菌が重要であるが、上述した銀含有ゼオライトは、消臭及び菌の殺菌の点で十分な性能を有しているとは云い難い。また、多孔質材料にTiO2を担持させた光吸収特性を有する機能性材料は、可視光領域の光を殆ど吸収せず、高い分解反応を示さないといった問題を有する。あるいは又、多孔質炭素材料は、場合によっては、金属を殆ど吸着しないといった問題を有する。 In order to prevent the foul odor, it is important to deodorize the generated odor and sterilize bacteria that decompose and alter sweat components. However, the silver-containing zeolite described above is effective in deodorizing and sterilizing bacteria. It is difficult to say that it has sufficient performance. In addition, a functional material having a light absorption characteristic in which TiO 2 is supported on a porous material has a problem that it hardly absorbs light in the visible light region and does not show a high decomposition reaction. Alternatively, the porous carbon material has a problem that it hardly adsorbs metal in some cases.

従って、本発明の目的は、多孔質炭素材料から構成され、優れた消臭及び殺菌効果を有する殺菌剤、可視光領域の光を吸収し、分解反応を示す光触媒複合材料、並びに、金属を吸着する吸着剤及び浄化剤を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a disinfectant composed of a porous carbon material and having an excellent deodorizing and disinfecting effect, a photocatalytic composite material that absorbs light in the visible light region and exhibits a decomposition reaction, and adsorbs a metal. It is to provide an adsorbent and a purifying agent.

上記の目的を達成するための本発明の殺菌剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した銀部材(銀材料)、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上である。
The fungicide of the present invention for achieving the above object is:
(A) a porous carbon material, and
(B) a silver member (silver material) attached to the porous carbon material;
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more.

上記の目的を達成するための本発明の光触媒複合材料は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、
光触媒材料は、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る。
The photocatalyst composite material of the present invention for achieving the above object is
(A) a porous carbon material, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more,
The photocatalytic material is made of titanium oxide doped with a cation or an anion.

上記の目的を達成するための本発明の吸着剤あるいは浄化剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した有機材料、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、
有機材料は金属を吸着する。
In order to achieve the above object, the adsorbent or the purifier of the present invention is:
(A) a porous carbon material, and
(B) an organic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more,
Organic materials adsorb metals.

本発明の殺菌剤、光触媒複合材料、吸着剤及び浄化剤を総称して、以下、『本発明の多孔質炭素材料複合体』と呼ぶ場合がある。また、多孔質炭素材料に付着させるべき銀部材、光触媒材料、有機材料を総称して、以下、『機能性材料』と呼ぶ場合がある。更には、本発明の殺菌剤、光触媒複合材料、吸着剤及び浄化剤を構成する多孔質炭素材料を、以下、『本発明における多孔質炭素材料』と呼ぶ場合がある。   Hereinafter, the bactericidal agent, photocatalyst composite material, adsorbent and purification agent of the present invention may be collectively referred to as “the porous carbon material composite of the present invention”. Further, the silver member, photocatalytic material, and organic material to be attached to the porous carbon material may be collectively referred to as “functional material” hereinafter. Further, the porous carbon material constituting the bactericide, photocatalyst composite material, adsorbent and purification agent of the present invention may be hereinafter referred to as “porous carbon material in the present invention”.

本発明の殺菌剤、光触媒複合材料、吸着剤及び浄化剤は、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、このような要件は多孔質炭素材料によって達成することができる。そして、係る多孔質炭素材料に機能性材料を付着させることによって、多孔質炭素材料単位重量当たりの機能性材料付着量の増加を図ることができ、高い特性、高い機能性を有する多孔質炭素材料複合体を得ることができる。 The disinfectant, photocatalyst composite material, adsorbent and purification agent of the present invention have a specific surface area value of 10 m 2 / gram or more by the nitrogen BET method and a pore volume of 0.1 cm 3 / gram or more by the BJH method and MP method. And such a requirement can be achieved by a porous carbon material. Then, by attaching a functional material to the porous carbon material, the amount of the functional material attached per unit weight of the porous carbon material can be increased, and the porous carbon material having high characteristics and high functionality. A complex can be obtained.

そして、本発明の殺菌剤にあっては、多孔質炭素材料に銀部材を付着させているが故に、高い吸着特性と殺菌効果とを得ることができ、デオドラント製品、脱臭剤、抗菌剤、保存剤としても利用することができる。また、本発明の光触媒複合材料にあっては、光触媒材料をカチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから構成するが故に、効果的に可視光を吸収することが可能となり、本発明の光触媒複合材料には電荷分離、可視光吸収、紫外線吸収、触媒特性が付与され、光触媒効果により、半永久的に使用可能な有害物質分解剤、有害物質除去剤としての応用が可能となる。更には、本発明の吸着剤及び浄化剤にあっては、多孔質炭素材料に有機材料を付着(担持、吸着、結合)させるが故に、効果的な金属(金属原子や金属イオン)の吸着が可能となる。   And in the disinfectant of the present invention, since the silver member is adhered to the porous carbon material, it is possible to obtain high adsorption characteristics and disinfecting effect, and the deodorant product, deodorant, antibacterial agent, storage It can also be used as an agent. In the photocatalyst composite material of the present invention, since the photocatalyst material is composed of titanium oxide doped with a cation or an anion, it becomes possible to effectively absorb visible light, and the photocatalyst composite material of the present invention Is provided with charge separation, visible light absorption, ultraviolet absorption, and catalytic properties. The photocatalytic effect enables application as a harmful substance decomposing agent and harmful substance removing agent that can be used semipermanently. Furthermore, in the adsorbent and the purifying agent of the present invention, since an organic material is attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material, effective adsorption of metal (metal atom or metal ion) can be achieved. It becomes possible.

しかも、本発明における多孔質炭素材料は、細孔の容積が規定され、従来の活性炭の有するマイクロ領域(<2nm)の細孔に加えて、従来の活性炭では実現できないメソ領域(2〜50nm)の細孔を有している。そして、本発明の殺菌剤にあっては、このような細孔サイズによって、臭いの原因分子に対して高い吸着能を示すし、これに加えて、多孔質炭素材料の有するマクロ細孔(>50nm)によって菌が吸着され、分散させられることによっても、菌の増殖が抑えられる。また、本発明の光触媒複合材料にあっては、このような細孔サイズによって光触媒材料を極めて効果的に多孔質炭素材料に付着させることができ、光触媒作用による分解を効果的に生じさせることができる。更には、環境浄化用材料としての本発明の光触媒複合材料、吸着剤、浄化剤において、このような細孔サイズは、有害物質の吸着に対して有効に作用すると考えられ、これと同時に、光触媒材料や有機材料を極めて効果的に多孔質炭素材料に付着させることができ、有害物質の分解、無毒化を効果的に生じさせることができる。しかも、多孔質炭素材料内部における有害物質の拡散が促進され、分解を一層効果的に生じさせることができ、水の浄化や空気の浄化を極めて効果的に行うことが可能となる。   Moreover, the porous carbon material of the present invention has a pore volume defined, and in addition to the micro-region (<2 nm) pores of the conventional activated carbon, the meso region (2 to 50 nm) that cannot be realized with the conventional activated carbon. Have pores. And in the disinfectant of this invention, by such pore size, it shows high adsorption ability with respect to an odor-causing molecule, and in addition to this, macropores (> The growth of the bacteria can also be suppressed by adsorbing and dispersing the bacteria by (50 nm). Moreover, in the photocatalyst composite material of the present invention, the photocatalyst material can be extremely effectively attached to the porous carbon material by such a pore size, and decomposition due to the photocatalytic action can be effectively generated. it can. Furthermore, in the photocatalyst composite material, adsorbent, and purification agent of the present invention as an environmental purification material, it is considered that such a pore size effectively acts on the adsorption of harmful substances. Materials and organic materials can be adhered to the porous carbon material very effectively, and the decomposition and detoxification of harmful substances can be effectively caused. Moreover, diffusion of harmful substances inside the porous carbon material is promoted, decomposition can be caused more effectively, and water purification and air purification can be performed extremely effectively.

図1は、実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤、並びに、比較例1の試料の電子顕微鏡像である。1 is an electron microscopic image of the fungicides of Example 1-A and Example 1-B and the sample of Comparative Example 1. FIG. 図2の(A)、(B)、(C)は、実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤、並びに、比較例1の試料の粉末X線回折法にて得られたX線回折結果のチャートであり、図2の(D)は、X線回折分析におけるAgの標準データである。(A), (B), and (C) of FIG. 2 show the fungicides of Example 1-A and Example 1-B and the X obtained by the powder X-ray diffraction method of the sample of Comparative Example 1. It is a chart of a line diffraction result, (D) of Drawing 2 is standard data of Ag in X-ray diffraction analysis. 図3の(A)及び(B)は、それぞれ、実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤、並びに、比較例1の試料におけるメソ細孔の細孔分布及びマイクロ細孔の細孔分布を表すグラフである。(A) and (B) of FIG. 3 are the microbicidal distribution and micropore fine distribution of the fungicides of Example 1-A and Example 1-B and the sample of Comparative Example 1, respectively. It is a graph showing pore distribution. 図4は、実施例1−A、実施例1−B及び比較例1の、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the pore size distribution obtained by the delocalized density functional method in Example 1-A, Example 1-B, and Comparative Example 1. 図5は、実施例2の光触媒複合材料において、光触媒材料が光のエネルギーを吸収する状態を概念的に示す図である。FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a state in which the photocatalytic material absorbs light energy in the photocatalytic composite material of Example 2. 図6は、TiO2の光吸収特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the light absorption characteristics of TiO 2 . 図7は、実施例2−A及び実施例2−Bの試料における細孔(メソ細孔)分布の測定結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the measurement results of pore (mesopore) distribution in the samples of Example 2-A and Example 2-B. 図8は、実施例2−A及び実施例2−Bの、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the pore size distribution obtained by the delocalized density functional method in Example 2-A and Example 2-B. 図9は、実施例2−Aの光触媒複合材料及び比較例2の試料がタンニン酸水溶液を経時的に分解する状態を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a state in which the photocatalytic composite material of Example 2-A and the sample of Comparative Example 2 decompose the aqueous tannic acid solution over time. 図10は、実施例2−Bの光触媒複合材料及び比較例2の試料がメチルオレンジ水溶液を経時的に分解する状態を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a state in which the photocatalyst composite material of Example 2-B and the sample of Comparative Example 2 decompose the aqueous methyl orange solution over time. 図11の(A)は、実施例2−Bの試料及び市販の多孔質炭素に基づくミクロシスチンの分解試験の結果を示すグラフであり、図11の(B)は、実施例2−Bの試料におけるミクロシスチンの分解を説明する概念図である。FIG. 11A is a graph showing the results of a microcystin decomposition test based on the sample of Example 2-B and commercially available porous carbon, and FIG. 11B is the graph of Example 2-B. It is a conceptual diagram explaining decomposition | disassembly of the microcystin in a sample. 図12は、実施例3の吸着剤及び浄化剤において、有機材料としてポリエチレンイミンが多孔質炭素材料に付着した状態を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a state in which polyethyleneimine is attached to the porous carbon material as an organic material in the adsorbent and the purifying agent of Example 3. 図13は、実施例3の吸着剤及び浄化剤において、FeCl3・6H2Oでの処理を行うことで、イオン交換能を高めることができる状態を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a state where the ion exchange capacity can be increased by performing the treatment with FeCl 3 .6H 2 O in the adsorbent and the purifying agent of Example 3. 図14は、実施例3の吸着剤及び浄化剤及び比較例3の活性炭がクロム酸カリウムを吸着する状態を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a state where the adsorbent and the purifying agent of Example 3 and the activated carbon of Comparative Example 3 adsorb potassium chromate. 図15は、実施例3の吸着剤及び浄化剤がクロム酸イオンを吸着する状態を模式的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically showing a state where the adsorbent and the purifying agent of Example 3 adsorb chromate ions. 図16は、実施例3及び比較例3の、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the measurement results of the pore diameter distribution obtained by the delocalized density functional method in Example 3 and Comparative Example 3.

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本発明の殺菌剤、光触媒複合材料、吸着剤及び浄化剤、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の殺菌剤)
3.実施例2(本発明の光触媒複合材料)
4.実施例3(本発明の吸着剤及び浄化剤)、その他
Hereinafter, the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples, and various numerical values and materials in the examples are examples. The description will be given in the following order.
1. 1. General description of the bactericide, photocatalyst composite material, adsorbent and purification agent of the present invention Example 1 (Fungicide of the present invention)
3. Example 2 (photocatalyst composite material of the present invention)
4). Example 3 (adsorbent and cleaning agent of the present invention), others

[本発明の殺菌剤、光触媒複合材料、吸着剤及び浄化剤、全般に関する説明]
本発明の殺菌剤において、銀部材(銀材料)は、銀イオンを含むイオン;銀、銀合金若しくは銀イオンを含む粒子;又は、銀、銀合金若しくは銀イオンを含む薄膜から成る構成とすることができる。ここで、銀合金として、銀とルテニウムの合金、銀とロジウムの合金、銀とパラジウムの合金、銀と金の合金、銀と白金の合金、銀とコバルトの合金、銀とニッケルの合金、銀と銅の合金を例示することができるし、銀イオンとして、硝酸銀の形態、塩化銀の形態、硫酸銀の形態を例示することができる。多孔質炭素材料に銀部材を付着させる方法として、銀塩水溶液への含浸、更には、還元剤による銀の還元析出といった方法を例示することができる。
[Explanation about the bactericide, photocatalyst composite material, adsorbent and purification agent of the present invention in general]
In the disinfectant of the present invention, the silver member (silver material) is composed of ions containing silver ions; particles containing silver, silver alloy or silver ions; or a thin film containing silver, silver alloy or silver ions. Can do. Here, as silver alloy, silver and ruthenium alloy, silver and rhodium alloy, silver and palladium alloy, silver and gold alloy, silver and platinum alloy, silver and cobalt alloy, silver and nickel alloy, silver An alloy of copper and copper can be exemplified, and examples of silver ions include a form of silver nitrate, a form of silver chloride, and a form of silver sulfate. Examples of the method for attaching the silver member to the porous carbon material include impregnation in an aqueous silver salt solution, and further, a method of reducing precipitation of silver with a reducing agent.

また、本発明の光触媒複合材料において、光触媒材料は、波長200nm乃至600nmの光のエネルギーを吸収する構成とすることができる。光触媒材料は、カチオン(陽イオン)あるいはアニオン(陰イオン)がドーピングされた酸化チタンから成るが、ここで、カチオンの具体例として、クロムイオン、鉄イオン、銀イオン、白金イオン、銅イオン、タングステンイオン、コバルトイオン、ニッケルイオンを例示することができるし、アニオンの具体例として、窒素イオン、炭素イオン、硫黄イオンを例示することができる。酸化チタンにカチオンあるいはアニオンをドーピングする方法として、カチオンあるいはアニオンを含む物質と酸化チタンの原料とを混合した状態で結晶成長させる方法、カチオンあるいはアニオンを含む気体状の物質と酸化チタンの気体状原料を用いて結晶成長させる方法、酸化チタン合成後にその表面にカチオンあるいはアニオンを担持させる方法を例示することができる。酸化チタンの多孔質炭素材料への付着の形態として、微粒子の状態での付着、薄膜の状態での付着を例示することができる。尚、酸化チタンの代わりに酸化亜鉛(ZnO)を用いることもできる。   In the photocatalyst composite material of the present invention, the photocatalyst material can be configured to absorb energy of light having a wavelength of 200 nm to 600 nm. The photocatalyst material is composed of titanium oxide doped with a cation (cation) or anion (anion). Here, specific examples of the cation include chromium ion, iron ion, silver ion, platinum ion, copper ion, tungsten. Ions, cobalt ions, and nickel ions can be exemplified, and specific examples of anions include nitrogen ions, carbon ions, and sulfur ions. As a method of doping cations or anions into titanium oxide, a method of crystal growth in a state where a material containing cations or anions and a raw material of titanium oxide are mixed, a gaseous material containing cations or anions and a gaseous raw material of titanium oxide Examples include a method of growing a crystal by using, and a method of supporting a cation or an anion on the surface after titanium oxide synthesis. Examples of the form of adhesion of titanium oxide to the porous carbon material include adhesion in the form of fine particles and adhesion in the state of a thin film. Note that zinc oxide (ZnO) can be used instead of titanium oxide.

本発明の光触媒複合材料から浄化剤を得ることができる。有害物質の分解、除去にあっては、本発明の光触媒複合材料に可視光を照射すればよい。有害物質として水中あるいは空気中に存在する有害物質を挙げることができ、具体的には、ミクロシスチン類や各種のウィルス、アレルギー発生原因物質を例示することができる。この浄化剤は、水の浄化剤あるいは空気の浄化剤として機能し、例えば、空気浄化装置のフィルターとしての応用が可能である。本発明の光触媒複合材料(あるいは浄化剤)の使用形態として、シート状での使用、カラムやカートリッジに充填された状態での使用、バインダー(結着剤)等を用いて所望の形状に賦形した状態での使用、粉状での使用を例示することができる。また、溶液中に分散させた浄化剤や吸着剤として用いる場合、表面を親水処理又は疎水処理して使用することができる。   A purification agent can be obtained from the photocatalyst composite material of the present invention. In decomposing and removing harmful substances, the photocatalyst composite material of the present invention may be irradiated with visible light. Examples of harmful substances include harmful substances present in water or air. Specific examples include microcystins, various viruses, and allergen-causing substances. This purifier functions as a water purifier or an air purifier, and can be applied, for example, as a filter of an air purifier. As a usage form of the photocatalyst composite material (or purifier) of the present invention, it is used in a sheet form, in a state where it is packed in a column or a cartridge, or shaped into a desired shape using a binder (binder) The use in the state and the use in a powder form can be illustrated. Moreover, when using as a purification | cleaning agent or adsorbent disperse | distributed in the solution, the surface can be used after hydrophilic treatment or hydrophobic treatment.

本発明の吸着剤あるいは浄化剤において、有機材料として、フェノール基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、ケトン基、リン酸基、アルキル基、エーテル基及びチオニル基から成る群から選択された少なくとも1種類の基を有する有機材料、具体的には、例えば、ポリエチレンイミンを挙げることができる。また、金属(金属原子及び金属イオンを含む)として、クロム、水銀、ヒ素、鉛、カドミウム、スズ、銅、亜鉛、リチウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ゲルマニウム、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、インジウム、アンチモン、テルル、セシウム、バリウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、白金、タリウム、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、又は、ルテチウムを挙げることができる。多孔質炭素材料に有機材料を付着(担持、吸着、結合、表面修飾といった概念を包含する)させる方法として、例えば、多孔質炭素材料と有機分子との間にC−C結合、C−N結合、CO結合等を形成する方法、SiO2をコーティングしてシランカップリングにて結合させる方法、混合して撹拌する方法を例示することができる。有機材料の多孔質炭素材料への付着の形態として、層状での付着、島状での付着を例示することができる。尚、本発明の吸着剤や浄化剤は、例えば、陰イオン交換能や陽イオン交換能を高め、あるいは又、金属配位等を代えることで、様々な形態の金属(金属原子、金属イオン)の吸着が可能である。また、溶媒あるいは溶剤への分散性を向上させることが可能である。 In the adsorbent or the purifying agent of the present invention, the organic material is at least one selected from the group consisting of phenol group, carboxyl group, amino group, thiol group, ketone group, phosphate group, alkyl group, ether group and thionyl group. An organic material having various types of groups, specifically, for example, polyethyleneimine can be mentioned. Also, as metals (including metal atoms and metal ions), chromium, mercury, arsenic, lead, cadmium, tin, copper, zinc, lithium, beryllium, boron, titanium, vanadium, manganese, cobalt, nickel, gallium, germanium, Selenium, rubidium, strontium, zirconium, niobium, molybdenum, palladium, indium, antimony, tellurium, cesium, barium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, platinum, thallium, bismuth, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, Mention may be made of promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium or lutetium. Examples of methods for attaching an organic material to a porous carbon material (including concepts such as support, adsorption, bonding, and surface modification) include, for example, a C—C bond and a C—N bond between a porous carbon material and an organic molecule. Examples thereof include a method of forming a CO bond, a method of coating SiO 2 and bonding by silane coupling, and a method of mixing and stirring. Examples of the form of adhesion of the organic material to the porous carbon material include layered adhesion and island-shaped adhesion. In addition, the adsorbent and the purifying agent of the present invention can have various forms of metals (metal atoms, metal ions) by, for example, enhancing anion exchange capacity and cation exchange capacity, or replacing metal coordination. Can be adsorbed. Further, it is possible to improve the dispersibility in a solvent or a solvent.

ここで、本発明の吸着剤あるいは浄化剤は、例えば、水の浄化剤として機能し、例えば、フィルターとしての応用が可能である。そして、その使用形態として、シート状での使用、カラムやカートリッジに充填された状態での使用、バインダー(結着剤)等を用いて所望の形状に賦形した状態での使用、粉状での使用を例示することができる。また、煙などの気体中に含まれる金属を吸収することも可能である。   Here, the adsorbent or the purification agent of the present invention functions as, for example, a water purification agent, and can be applied as, for example, a filter. And as its usage form, it is used in the form of a sheet, in a state where it is packed in a column or cartridge, in a state of being shaped into a desired shape using a binder (binder), etc. The use of can be illustrated. It is also possible to absorb metals contained in gases such as smoke.

本発明における多孔質炭素材料の原料を、ケイ素(Si)を含有する植物由来の材料とする場合、具体的には、限定するものではないが、多孔質炭素材料は、ケイ素(Si)の含有率が5重量%以上である植物由来の材料を原料とし、ケイ素(Si)の含有率が、5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下であることが望ましい。   When the raw material of the porous carbon material in the present invention is a plant-derived material containing silicon (Si), the material is not specifically limited, but the porous carbon material contains silicon (Si). A plant-derived material having a rate of 5% by weight or more is used as a raw material, and the content of silicon (Si) is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less.

本発明の多孔質炭素材料複合体は、例えば、植物由来の材料を400゜C乃至1400゜Cにて炭素化した後、酸又はアルカリで処理することによって、多孔質炭素材料を得た後、該多孔質炭素材料に機能性材料を付着させることで製造することができる。このような本発明における多孔質炭素材料の製造方法(以下、単に、『多孔質炭素材料の製造方法』と呼ぶ場合がある)において、植物由来の材料を400゜C乃至1400゜Cにて炭素化することにより得られた材料であって、酸又はアルカリでの処理を行う前の材料を、『多孔質炭素材料前駆体』あるいは『炭素質物質』と呼ぶ。   The porous carbon material composite of the present invention is obtained by, for example, carbonizing a plant-derived material at 400 ° C. to 1400 ° C. and then treating it with an acid or alkali to obtain a porous carbon material. It can be produced by attaching a functional material to the porous carbon material. In such a method for producing a porous carbon material in the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “a method for producing a porous carbon material”), the plant-derived material is carbonized at 400 ° C. to 1400 ° C. A material obtained by converting into a material before being treated with an acid or alkali is called a “porous carbon material precursor” or a “carbonaceous material”.

多孔質炭素材料の製造方法において、酸又はアルカリでの処理の後、多孔質炭素材料に機能性材料を付着させる前に、賦活処理を施す工程を含めることができるし、賦活処理を施した後、酸又はアルカリでの処理を行ってもよい。また、このような好ましい形態を含む多孔質炭素材料の製造方法にあっては、使用する植物由来の材料にも依るが、植物由来の材料を炭素化する前に、炭素化のための温度よりも低い温度(例えば、400゜C〜700゜C)にて、酸素を遮断した状態で植物由来の材料に加熱処理(予備炭素化処理)を施してもよい。これによって、炭素化の過程において生成するであろうタール成分を抽出することが出来る結果、炭素化の過程において生成するであろうタール成分を減少あるいは除去することができる。尚、酸素を遮断した状態は、例えば、窒素ガスやアルゴンガスといった不活性ガス雰囲気とすることで、あるいは又、真空雰囲気とすることで、あるいは又、植物由来の材料を一種の蒸し焼き状態とすることで達成することができる。また、多孔質炭素材料の製造方法にあっては、使用する植物由来の材料にも依るが、植物由来の材料中に含まれるミネラル成分や水分を減少させるために、また、炭素化の過程での異臭の発生を防止するために、植物由来の材料をアルコール(例えば、メチルアルコールやエチルアルコール、イソプロピルアルコール)に浸漬してもよい。尚、多孔質炭素材料の製造方法にあっては、その後、予備炭素化処理を実行してもよい。不活性ガス中で加熱処理を施すことが好ましい材料として、例えば、木酢液(タールや軽質油分)を多く発生する植物を挙げることができる。また、アルコールによる前処理を施すことが好ましい材料として、例えば、ヨウ素や各種ミネラルを多く含む海藻類を挙げることができる。   In the method for producing a porous carbon material, after the treatment with acid or alkali, a step of applying an activation treatment can be included before the functional material is attached to the porous carbon material, and after the activation treatment is carried out. Treatment with acid or alkali may be performed. Further, in the method for producing a porous carbon material including such a preferred form, depending on the plant-derived material to be used, before the carbonization of the plant-derived material, the temperature for carbonization is determined. Alternatively, the plant-derived material may be subjected to a heat treatment (preliminary carbonization treatment) at a low temperature (for example, 400 ° C. to 700 ° C.) in a state where oxygen is blocked. As a result, the tar component that will be generated in the carbonization process can be extracted. As a result, the tar component that will be generated in the carbonization process can be reduced or eliminated. The state in which oxygen is shut off is, for example, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, or a vacuum atmosphere, or a plant-derived material is in a kind of steamed state. Can be achieved. Moreover, in the method for producing a porous carbon material, depending on the plant-derived material to be used, in order to reduce mineral components and moisture contained in the plant-derived material, and in the process of carbonization. In order to prevent the generation of the off-flavor, the plant-derived material may be immersed in alcohol (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol). In addition, in the manufacturing method of a porous carbon material, you may perform a preliminary carbonization process after that. As a material that is preferably heat-treated in an inert gas, for example, a plant that generates a large amount of wood vinegar liquid (tar or light oil) can be mentioned. In addition, examples of materials that are preferably pretreated with alcohol include seaweeds that contain a large amount of iodine and various minerals.

多孔質炭素材料の製造方法にあっては、植物由来の材料を400゜C乃至1400゜Cにて炭素化するが、ここで、炭素化とは、一般に、有機物質(本発明における多孔質炭素材料にあっては、植物由来の材料)を熱処理して炭素質物質に変換することを意味する(例えば、JIS M0104−1984参照)。尚、炭素化のための雰囲気として、酸素を遮断した雰囲気を挙げることができ、具体的には、真空雰囲気、窒素ガスやアルゴンガスといった不活性ガス雰囲気、植物由来の材料を一種の蒸し焼き状態とする雰囲気を挙げることができる。炭素化温度に至るまでの昇温速度として、限定するものではないが、係る雰囲気下、1゜C/分以上、好ましくは3゜C/分以上、より好ましくは5゜C/分以上を挙げることができる。また、炭素化時間の上限として、10時間、好ましくは7時間、より好ましくは5時間を挙げることができるが、これに限定するものではない。炭素化時間の下限は、植物由来の材料が確実に炭素化される時間とすればよい。また、植物由来の材料を、所望に応じて粉砕して所望の粒度としてもよいし、分級してもよい。植物由来の材料を予め洗浄してもよい。あるいは又、得られた多孔質炭素材料前駆体や多孔質炭素材料を、所望に応じて粉砕して所望の粒度としてもよいし、分級してもよい。あるいは又、賦活処理後の多孔質炭素材料を、所望に応じて粉砕して所望の粒度としてもよいし、分級してもよい。更には、最終的に得られた多孔質炭素材料に殺菌処理を施してもよい。炭素化のために使用する炉の形式、構成、構造に制限はなく、連続炉とすることもできるし、回分炉(バッチ炉)とすることもできる。   In the method for producing a porous carbon material, a plant-derived material is carbonized at 400 ° C. to 1400 ° C. Here, carbonization is generally an organic substance (porous carbon in the present invention). In the case of materials, it means that a plant-derived material) is heat-treated and converted into a carbonaceous substance (for example, see JIS M0104-1984). The atmosphere for carbonization can include an atmosphere in which oxygen is shut off. Specifically, a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, and a plant-derived material as a kind of steamed state. The atmosphere to do can be mentioned. The rate of temperature rise until reaching the carbonization temperature is not limited, but in such an atmosphere, 1 ° C / min or more, preferably 3 ° C / min or more, more preferably 5 ° C / min or more. be able to. The upper limit of the carbonization time can be 10 hours, preferably 7 hours, more preferably 5 hours, but is not limited thereto. The lower limit of the carbonization time may be a time during which the plant-derived material is reliably carbonized. Moreover, the plant-derived material may be pulverized as desired to obtain a desired particle size, or may be classified. Plant-derived materials may be washed in advance. Alternatively, the obtained porous carbon material precursor or porous carbon material may be pulverized as desired to obtain a desired particle size or classified. Alternatively, the porous carbon material after the activation treatment may be pulverized as desired to obtain a desired particle size or may be classified. Further, the porous carbon material finally obtained may be sterilized. There is no restriction | limiting in the form, structure, and structure of the furnace used for carbonization, It can also be set as a continuous furnace and can also be set as a batch furnace (batch furnace).

多孔質炭素材料の製造方法において、上述したとおり、賦活処理を施せば、孔径が2nmよりも小さいマイクロ細孔(後述する)を増加させることができる。賦活処理の方法として、ガス賦活法、薬品賦活法を挙げることができる。ここで、ガス賦活法とは、賦活剤として酸素や水蒸気、炭酸ガス、空気等を用い、係るガス雰囲気下、700゜C乃至1400゜Cにて、好ましくは700゜C乃至1000゜Cにて、より好ましくは800゜C乃至1000゜Cにて、数十分から数時間、多孔質炭素材料を加熱することにより、多孔質炭素材料中の揮発成分や炭素分子により微細構造を発達させる方法である。尚、より具体的には、加熱温度は、植物由来の材料の種類、ガスの種類や濃度等に基づき、適宜、選択すればよい。薬品賦活法とは、ガス賦活法で用いられる酸素や水蒸気の替わりに、塩化亜鉛、塩化鉄、リン酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カリウム、硫酸等を用いて賦活させ、塩酸で洗浄、アルカリ性水溶液でpHを調整し、乾燥させる方法である。   In the method for producing a porous carbon material, as described above, when the activation treatment is performed, micropores (described later) having a pore diameter smaller than 2 nm can be increased. Examples of the activation treatment method include a gas activation method and a chemical activation method. Here, the gas activation method uses oxygen, water vapor, carbon dioxide gas, air or the like as an activator, and in such a gas atmosphere, at 700 ° C. to 1400 ° C., preferably at 700 ° C. to 1000 ° C. More preferably, by heating the porous carbon material at 800 ° C. to 1000 ° C. for several tens of minutes to several hours, the microstructure is developed by the volatile components and carbon molecules in the porous carbon material. is there. More specifically, the heating temperature may be appropriately selected based on the type of plant-derived material, the type and concentration of gas, and the like. The chemical activation method is activated with zinc chloride, iron chloride, calcium phosphate, calcium hydroxide, magnesium carbonate, potassium carbonate, sulfuric acid, etc. instead of oxygen and water vapor used in the gas activation method, washed with hydrochloric acid, alkaline In this method, the pH is adjusted with an aqueous solution and dried.

多孔質炭素材料の製造方法にあっては、酸又はアルカリでの処理によって、炭素化後の植物由来の材料中のケイ素成分を除去する。ここで、ケイ素成分として、二酸化ケイ素や酸化ケイ素、酸化ケイ素塩といったケイ素酸化物を挙げることができる。このように、炭素化後の植物由来の材料中のケイ素成分を除去することで、高い比表面積を有する多孔質炭素材料を得ることができ、多孔質炭素材料単位重量当たりの機能性材料付着量の増加を図ることができる。場合によっては、ドライエッチング法に基づき、炭素化後の植物由来の材料中のケイ素成分を除去してもよい。即ち、本発明における多孔質炭素材料の好ましい形態にあっては、原料として、ケイ素(Si)を含有する植物由来の材料を用いるが、多孔質炭素材料前駆体あるいは炭素質物質に変換する際、植物由来の材料を高温(例えば、400゜C乃至1400゜C)にて炭素化することによって、植物由来の材料中に含まれるケイ素が、炭化ケイ素(SiC)とはならずに、二酸化ケイ素(SiOx)や酸化ケイ素、酸化ケイ素塩といったケイ素成分(ケイ素酸化物)として存在する。それ故、次の工程において酸又はアルカリ(塩基)で処理することにより、二酸化ケイ素や酸化ケイ素、酸化ケイ素塩といったケイ素成分(ケイ素酸化物)が除去される結果、窒素BET法による大きな比表面積の値を得ることができる。しかも、本発明における多孔質炭素材料の好ましい形態にあっては、天然物由来の環境融和材料であり、その微細構造は、植物由来の材料である原料中に予め含まれるケイ素成分(ケイ素酸化物)を酸又はアルカリで処理し、除去することによって得られる。従って、細孔の配列は植物の有する生体規則性を維持している。 In the method for producing a porous carbon material, the silicon component in the plant-derived material after carbonization is removed by treatment with acid or alkali. Here, examples of the silicon component include silicon oxides such as silicon dioxide, silicon oxide, and silicon oxide salts. Thus, by removing the silicon component in the plant-derived material after carbonization, a porous carbon material having a high specific surface area can be obtained, and the functional material adhesion amount per unit weight of the porous carbon material Can be increased. In some cases, the silicon component in the plant-derived material after carbonization may be removed based on a dry etching method. That is, in a preferred form of the porous carbon material in the present invention, a plant-derived material containing silicon (Si) is used as a raw material, but when converted into a porous carbon material precursor or a carbonaceous material, By carbonizing a plant-derived material at a high temperature (for example, 400 ° C. to 1400 ° C.), silicon contained in the plant-derived material does not become silicon carbide (SiC), but silicon dioxide (SiC). It exists as a silicon component (silicon oxide) such as SiO x ), silicon oxide, or silicon oxide salt. Therefore, by treating with an acid or alkali (base) in the next step, silicon components (silicon oxide) such as silicon dioxide, silicon oxide, and silicon oxide salt are removed, resulting in a large specific surface area by nitrogen BET method. A value can be obtained. Moreover, in a preferred form of the porous carbon material in the present invention, it is an environmentally compatible material derived from a natural product, and its microstructure is a silicon component (silicon oxide) previously contained in a raw material that is a plant-derived material. ) Is removed by treatment with acid or alkali. Therefore, the pore arrangement maintains the bioregularity of the plant.

上述したとおり、多孔質炭素材料は、植物由来の材料を原料とすることができる。ここで、植物由来の材料として、米(稲)、大麦、小麦、ライ麦、稗(ヒエ)、粟(アワ)等の籾殻や藁、珈琲豆、茶葉(例えば、緑茶や紅茶等の葉)、サトウキビ類(より具体的には、サトウキビ類の絞り滓)、トウモロコシ類(より具体的には、トウモロコシ類の芯)、果実の皮(例えば、ミカンやバナナの皮等)、あるいは又、葦、茎ワカメを挙げることができるが、これらに限定するものではなく、その他、例えば、陸上に植生する維管束植物、シダ植物、コケ植物、藻類、海草を挙げることができる。尚、これらの材料を、原料として、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。また、植物由来の材料の形状や形態も特に限定はなく、例えば、籾殻や藁そのものでもよいし、あるいは乾燥処理品でもよい。更には、ビールや洋酒等の飲食品加工において、発酵処理、焙煎処理、抽出処理等の種々の処理を施されたものを使用することもできる。特に、産業廃棄物の資源化を図るという観点から、脱穀等の加工後の藁や籾殻を使用することが好ましい。これらの加工後の藁や籾殻は、例えば、農業協同組合や酒類製造会社、食品会社、食品加工会社から、大量、且つ、容易に入手することができる。   As described above, the porous carbon material can be made from a plant-derived material. Here, as plant-derived materials, rice husks and straws such as rice (rice), barley, wheat, rye, straw, millet, coconut beans, tea leaves (for example, leaves such as green tea and tea), Sugar cane (more specifically, sugar cane squeezed straw), corn (more specifically, corn core), fruit peel (eg, citrus or banana peel), or Examples include, but are not limited to, stem wakame, and other examples include vascular plants, fern plants, moss plants, algae, and seaweeds that are vegetated on land. In addition, these materials may be used independently as a raw material, and multiple types may be mixed and used. Further, the shape and form of the plant-derived material are not particularly limited, and may be, for example, rice husk or straw itself, or may be a dried product. Furthermore, what processed various processes, such as a fermentation process, a roasting process, an extraction process, can also be used in food-drinks processing, such as beer and western liquor. In particular, it is preferable to use straws and rice husks after processing such as threshing from the viewpoint of recycling industrial waste. These processed straws and rice husks can be easily obtained in large quantities from, for example, agricultural cooperatives, liquor manufacturers, food companies, and food processing companies.

本発明の多孔質炭素材料複合体において、機能性材料の種類や構成、構造、形態にも依存するが、機能性材料の多孔質炭素材料への付着の形態として、上述したとおり、多孔質炭素材料の表面(細孔内を含む)に、イオンとして付着している状態、微粒子として付着している状態、薄膜状に付着している状態、海・島状(多孔質炭素材料の表面を「海」とみなした場合、機能性材料が「島」に相当する)に付着している状態を挙げることができる。尚、付着とは、異種の材料間の接着現象を指す。多孔質炭素材料に機能性材料を付着させる一般的な方法として、機能性材料にも依るが、機能性材料又はその前駆体を含む溶液に多孔質炭素材料を浸漬して多孔質炭素材料の表面に機能性材料を析出させる方法、多孔質炭素材料の表面に無電解メッキ法(化学メッキ法)又は化学還元反応にて機能性材料を析出させる方法、機能性材料の前駆体を含む溶液に多孔質炭素材料を浸漬して、熱処理を行うことによって多孔質炭素材料の表面に機能性材料を析出させる方法、機能性材料の前駆体を含む溶液に多孔質炭素材料を浸漬して、超音波照射処理を行うことによって多孔質炭素材料の表面に機能性材料を析出させる方法、機能性材料の前駆体を含む溶液に多孔質炭素材料を浸漬して、ゾル・ゲル反応を行うことによって多孔質炭素材料の表面に機能性材料を析出させる方法を挙げることができる。   In the porous carbon material composite according to the present invention, although depending on the type, configuration, structure, and form of the functional material, as described above, as the form of adhesion of the functional material to the porous carbon material, porous carbon The surface of the material (including inside the pores) is attached as ions, attached as fine particles, attached in a thin film state, sea / island (the surface of the porous carbon material When it is regarded as “the sea”, it can be mentioned that the functional material is attached to the “island”. Adhesion refers to an adhesion phenomenon between different kinds of materials. As a general method for attaching the functional material to the porous carbon material, depending on the functional material, the surface of the porous carbon material is immersed by immersing the porous carbon material in a solution containing the functional material or its precursor. A method of depositing a functional material on a surface, a method of depositing a functional material on the surface of a porous carbon material by an electroless plating method (chemical plating method) or a chemical reduction reaction, a porous material in a solution containing a functional material precursor A method of precipitating a functional material on the surface of the porous carbon material by immersing the carbonaceous material and performing a heat treatment, immersing the porous carbon material in a solution containing a precursor of the functional material, and irradiating with ultrasonic waves A method of depositing a functional material on the surface of a porous carbon material by performing a treatment, and a porous carbon material by immersing the porous carbon material in a solution containing a precursor of the functional material and performing a sol-gel reaction Material surface The method of precipitating the functional material can be mentioned.

本発明における多孔質炭素材料には、マグネシウム(Mg)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)や、リン(P)、硫黄(S)等の非金属元素や、遷移元素等の金属元素が含まれていてもよい。マグネシウム(Mg)の含有率として0.01重量%以上3重量%以下、カリウム(K)の含有率として0.01重量%以上3重量%以下、カルシウム(Ca)の含有率として0.05重量%以上3重量%以下、リン(P)の含有率として0.01重量%以上3重量%以下、硫黄(S)の含有率として0.01重量%以上3重量%以下を挙げることができる。尚、これらの元素の含有率は、本発明の多孔質炭素材料複合体の使用用途によって異なるが、比表面積の値の増加といった観点からは、少ない方が好ましい。多孔質炭素材料には、上記した元素以外の元素を含んでいてもよく、上記した各種元素の含有率の範囲も、本発明の多孔質炭素材料複合体の使用用途によって変更し得ることは云うまでもない。   The porous carbon material in the present invention includes magnesium (Mg), potassium (K), calcium (Ca), nonmetallic elements such as phosphorus (P) and sulfur (S), and metal elements such as transition elements. It may be. Magnesium (Mg) content of 0.01 wt% to 3 wt%, potassium (K) content of 0.01 wt% to 3 wt%, calcium (Ca) content of 0.05 wt% % To 3% by weight, phosphorus (P) content of 0.01% to 3% by weight, and sulfur (S) content of 0.01% to 3% by weight. In addition, although the content rate of these elements changes with uses of the porous carbon material composite_body | complex of this invention, the one where it is smaller is preferable from a viewpoint of the increase in the value of a specific surface area. It can be said that the porous carbon material may contain an element other than the above-described elements, and the range of the content of each of the above-described elements can be changed depending on the intended use of the porous carbon material composite of the present invention. Not too long.

本発明において、各種元素の分析は、例えば、エネルギー分散型X線分析装置(例えば、日本電子株式会社製のJED−2200F)を用い、エネルギー分散法(EDS)により行うことができる。ここで、測定条件を、例えば、走査電圧15kV、照射電流10μAとすればよい。   In the present invention, analysis of various elements can be performed by an energy dispersion method (EDS) using, for example, an energy dispersive X-ray analyzer (for example, JED-2200F manufactured by JEOL Ltd.). Here, the measurement conditions may be, for example, a scanning voltage of 15 kV and an irradiation current of 10 μA.

本発明の多孔質炭素材料複合体は、細孔(ポア)を多く有している。細孔として、孔径が2nm乃至50nmの『メソ細孔』、及び、孔径が2nmよりも小さい『マイクロ細孔』が含まれる。具体的には、メソ細孔として、例えば、20nm以下の孔径の細孔を多く含み、特に、10nm以下の孔径の細孔を多く含んでいる。また、マイクロ細孔として、例えば、孔径が1.9nm程度の細孔と、1.5nm程度の細孔と、0.8nm〜1nm程度の細孔とを多く含んでいる。本発明の多孔質炭素材料複合体にあっては、BJH法及びMP法による細孔の容積は0.1cm3/グラム以上であるが、0.3cm3/グラム以上であることが一層好ましい。あるいは又、BJH法による細孔の容積は、好ましくは0.1cm3/グラム以上、より好ましくは0.3cm3/グラム以上、より一層好ましくは0.5cm3/グラム以上であることが望ましい。 The porous carbon material composite of the present invention has many pores. The pores include “mesopores” having a pore diameter of 2 nm to 50 nm and “micropores” having a pore diameter smaller than 2 nm. Specifically, the mesopores include, for example, many pores having a pore diameter of 20 nm or less, and particularly many pores having a pore diameter of 10 nm or less. The micropores include, for example, many pores having a pore diameter of about 1.9 nm, pores of about 1.5 nm, and pores of about 0.8 nm to 1 nm. In the porous carbon material composite of the present invention is the pore volume by the BJH method and the MP method is 0.1 cm 3 / g or more, and more preferably 0.3 cm 3 / g or more. Alternatively, the pore volume by the BJH method is preferably 0.1 cm 3 / gram or more, more preferably 0.3 cm 3 / gram or more, and still more preferably 0.5 cm 3 / gram or more.

本発明の多孔質炭素材料複合体において、窒素BET法による比表面積の値(以下、単に、『比表面積の値』と呼ぶ場合がある)は、より一層優れた機能性を得るために、好ましくは50m2/グラム以上、より好ましくは100m2/グラム以上、更に一層好ましくは400m2/グラム以上であることが望ましい。 In the porous carbon material composite of the present invention, the specific surface area value by the nitrogen BET method (hereinafter sometimes simply referred to as “specific surface area value”) is preferable in order to obtain even more excellent functionality. Is 50 m 2 / gram or more, more preferably 100 m 2 / gram or more, and still more preferably 400 m 2 / gram or more.

窒素BET法とは、吸着剤(ここでは、多孔質炭素材料複合体)に吸着分子として窒素を吸脱着させることにより吸着等温線を測定し、測定したデータを式(1)で表されるBET式に基づき解析する方法であり、この方法に基づき比表面積や細孔容積等を算出することができる。具体的には、窒素BET法により比表面積の値を算出する場合、先ず、吸着剤(多孔質炭素材料複合体)に吸着分子として窒素を吸脱着させることにより、吸着等温線を求める。そして、得られた吸着等温線から、式(1)あるいは式(1)を変形した式(1’)に基づき[p/{Va(p0−p)}]を算出し、平衡相対圧(p/p0)に対してプロットする。そして、このプロットを直線と見なし、最小二乗法に基づき、傾きs(=[(C−1)/(C・Vm)])及び切片i(=[1/(C・Vm)])を算出する。そして、求められた傾きs及び切片iから式(2−1)、式(2−2)に基づき、Vm及びCを算出する。更には、Vmから、式(3)に基づき比表面積asBETを算出する(日本ベル株式会社製BELSORP−mini及びBELSORP解析ソフトウェアのマニュアル、第62頁〜第66頁参照)。尚、この窒素BET法は、JIS R 1626−1996「ファインセラミックス粉体の気体吸着BET法による比表面積の測定方法」に準じた測定方法である。 The nitrogen BET method is an adsorption isotherm measured by adsorbing and desorbing nitrogen as an adsorbed molecule on an adsorbent (here, a porous carbon material composite), and the measured data is represented by the formula (1). This is a method of analysis based on the equation, and based on this method, the specific surface area, pore volume, etc. can be calculated. Specifically, when calculating the value of the specific surface area by the nitrogen BET method, first, an adsorption isotherm is obtained by adsorbing and desorbing nitrogen as an adsorbed molecule on the adsorbent (porous carbon material composite). Then, [p / {V a (p 0 −p)}] is calculated from the obtained adsorption isotherm based on the formula (1) or the formula (1 ′) obtained by modifying the formula (1), and the equilibrium relative pressure is calculated. Plot against (p / p 0 ). Then, this plot is regarded as a straight line, and based on the least square method, the slope s (= [(C-1) / (C · V m )]) and the intercept i (= [1 / (C · V m )]) Is calculated. Then, V m and C are calculated from the obtained slope s and intercept i based on the equations (2-1) and (2-2). Furthermore, the specific surface area a sBET is calculated from V m based on the formula (3) (see BELSORP-mini and BELSORP analysis software manual, pages 62 to 66, manufactured by Bell Japan Co., Ltd.). The nitrogen BET method is a measurement method according to JIS R 1626-1996 “Measurement method of specific surface area of fine ceramic powder by gas adsorption BET method”.

a=(Vm・C・p)/[(p0−p){1+(C−1)(p/p0)}] (1)
[p/{Va(p0−p)}]
=[(C−1)/(C・Vm)](p/p0)+[1/(C・Vm)] (1’)
m=1/(s+i) (2−1)
C =(s/i)+1 (2−2)
sBET=(Vm・L・σ)/22414 (3)
V a = (V m · C · p) / [(p 0 -p) {1+ (C-1) (p / p 0)}] (1)
[P / {V a (p 0 −p)}]
= [(C-1) / (C · V m )] (p / p 0 ) + [1 / (C · V m )] (1 ′)
V m = 1 / (s + i) (2-1)
C = (s / i) +1 (2-2)
a sBET = (V m · L · σ) / 22414 (3)

但し、
a:吸着量
m:単分子層の吸着量
p :窒素の平衡時の圧力
0:窒素の飽和蒸気圧
L :アボガドロ数
σ :窒素の吸着断面積
である。
However,
V a : Adsorption amount V m : Adsorption amount of monolayer p: Nitrogen equilibrium pressure p 0 : Nitrogen saturated vapor pressure L: Avogadro number σ: Nitrogen adsorption cross section.

窒素BET法により細孔容積Vpを算出する場合、例えば、求められた吸着等温線の吸着データを直線補間し、細孔容積算出相対圧で設定した相対圧での吸着量Vを求める。この吸着量Vから式(4)に基づき細孔容積Vpを算出することができる(日本ベル株式会社製BELSORP−mini及びBELSORP解析ソフトウェアのマニュアル、第62頁〜第65頁参照)。尚、窒素BET法に基づく細孔容積を、以下、単に『細孔容積』と呼ぶ場合がある。 When the pore volume V p is calculated by the nitrogen BET method, for example, the adsorption data of the obtained adsorption isotherm is linearly interpolated to obtain the adsorption amount V at the relative pressure set by the pore volume calculation relative pressure. The pore volume V p can be calculated from this adsorption amount V based on the formula (4) (see BELSORP-mini and BELSORP analysis software manual, page 62 to page 65, manufactured by Bell Japan Co., Ltd.). Hereinafter, the pore volume based on the nitrogen BET method may be simply referred to as “pore volume”.

p=(V/22414)×(Mg/ρg) (4) V p = (V / 22414) × (M g / ρ g ) (4)

但し、
V :相対圧での吸着量
g:窒素の分子量
ρg:窒素の密度
である。
However,
V: Adsorption amount at relative pressure M g : Nitrogen molecular weight ρ g : Nitrogen density.

メソ細孔の孔径は、例えば、BJH法に基づき、その孔径に対する細孔容積変化率から細孔の分布として算出することができる。BJH法は、細孔分布解析法として広く用いられている方法である。BJH法に基づき細孔分布解析をする場合、先ず、吸着剤(多孔質炭素材料複合体)に吸着分子として窒素を吸脱着させることにより、脱着等温線を求める。そして、求められた脱着等温線に基づき、細孔が吸着分子(例えば窒素)によって満たされた状態から吸着分子が段階的に着脱する際の吸着層の厚さ、及び、その際に生じた孔の内径(コア半径の2倍)を求め、式(5)に基づき細孔半径rpを算出し、式(6)に基づき細孔容積を算出する。そして、細孔半径及び細孔容積から細孔径(2rp)に対する細孔容積変化率(dVp/drp)をプロットすることにより細孔分布曲線が得られる(日本ベル株式会社製BELSORP−mini及びBELSORP解析ソフトウェアのマニュアル、第85頁〜第88頁参照)。 The pore diameter of the mesopores can be calculated as a pore distribution from the pore volume change rate with respect to the pore diameter, for example, based on the BJH method. The BJH method is widely used as a pore distribution analysis method. When performing pore distribution analysis based on the BJH method, first, a desorption isotherm is obtained by adsorbing and desorbing nitrogen as an adsorbed molecule on an adsorbent (porous carbon material composite). Then, based on the obtained desorption isotherm, the thickness of the adsorption layer when the adsorption molecules are attached and detached in stages from the state where the pores are filled with adsorption molecules (for example, nitrogen), and the pores generated at that time obtains an inner diameter (twice the core radius) of calculating the pore radius r p based on equation (5) to calculate the pore volume based on the equation (6). Then, the pore radius and the pore volume variation rate relative to the pore diameter (2r p) from the pore volume (dV p / dr p) pore distribution curve is obtained by plotting the (Nippon Bel Co. Ltd. BELSORP-mini And BELSORP analysis software manual, pages 85-88).

p=t+rk (5)
pn=Rn・dVn−Rn・dtn・c・ΣApj (6)
但し、
n=rpn 2/(rkn−1+dtn2 (7)
r p = t + r k (5)
V pn = R n · dV n -R n · dt n · c · ΣA pj (6)
However,
R n = r pn 2 / (r kn −1 + dt n ) 2 (7)

ここで、
p:細孔半径
k:細孔半径rpの細孔の内壁にその圧力において厚さtの吸着層が吸着した場合のコア半径(内径/2)
pn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの細孔容積
dVn:そのときの変化量
dtn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの吸着層の厚さtnの変化量
kn:その時のコア半径
c:固定値
pn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの細孔半径
である。また、ΣApjは、j=1からj=n−1までの細孔の壁面の面積の積算値を表す。
here,
r p : pore radius r k : core radius (inner diameter / 2) when the adsorption layer having a thickness t is adsorbed on the inner wall of the pore having the pore radius r p at that pressure
V pn : pore volume dV n when the nth attachment / detachment of nitrogen occurs: change amount dt n at that time: change in the thickness t n of the adsorption layer when the nth attachment / detachment of nitrogen occurs Amount r kn : Core radius c at that time c: Fixed value r pn : Pore radius when the nth attachment / detachment of nitrogen occurs. ΣA pj represents the integrated value of the area of the wall surfaces of the pores from j = 1 to j = n−1.

マイクロ細孔の孔径は、例えば、MP法に基づき、その孔径に対する細孔容積変化率から細孔の分布として算出することができる。MP法により細孔分布解析を行う場合、先ず、吸着剤(多孔質炭素材料複合体)に窒素を吸着させることにより、吸着等温線を求める。そして、この吸着等温線を吸着層の厚さtに対する細孔容積に変換する(tプロットする)。そして、このプロットの曲率(吸着層の厚さtの変化量に対する細孔容積の変化量)に基づき細孔分布曲線を得ることができる(日本ベル株式会社製BELSORP−mini及びBELSORP解析ソフトウェアのマニュアル、第72頁〜第73頁、第82頁参照)。   The pore diameter of the micropores can be calculated as a pore distribution from the pore volume change rate with respect to the pore diameter, for example, based on the MP method. When performing pore distribution analysis by the MP method, first, an adsorption isotherm is obtained by adsorbing nitrogen to an adsorbent (porous carbon material composite). Then, this adsorption isotherm is converted into a pore volume with respect to the thickness t of the adsorption layer (t plotted). A pore distribution curve can be obtained based on the curvature of this plot (the amount of change in pore volume with respect to the amount of change in the thickness t of the adsorption layer) (BELSORP-mini and BELSORP analysis software manuals manufactured by Bell Japan Co., Ltd.). 72 to 73 and 82).

JIS Z8831−2:2010 「粉体(固体)の細孔径分布及び細孔特性−第2部:ガス吸着によるメソ細孔及びマクロ細孔の測定方法」、及び、JIS Z8831−3:2010 「粉体(固体)の細孔径分布及び細孔特性−第3部:ガス吸着によるミクロ細孔の測定方法」に規定された非局在化密度汎関数法(NLDFT法,Non Localized Density Functional Theory 法)にあっては、解析ソフトウェアとして、日本ベル株式会社製自動比表面積/細孔分布測定装置「BELSORP−MAX」に付属するソフトウェアを用いる。前提条件としてモデルをシリンダ形状としてカーボンブラック(CB)を仮定し、細孔分布パラメータの分布関数を「no−assumption」とし、得られた分布データにはスムージングを10回施す。   JIS Z8831-2: 2010 “Pore diameter distribution and pore characteristics of powder (solid) —Part 2: Method for measuring mesopores and macropores by gas adsorption” and JIS Z8831-3: 2010 “Powder” Pore size distribution and pore properties of solid bodies (solid)-Part 3: Nonlocalized density functional theory method (NLDFT method, Non Localized Density Functional Theory method) In that case, software attached to an automatic specific surface area / pore distribution measuring device “BELSORP-MAX” manufactured by Bell Japan Co., Ltd. is used as analysis software. As a precondition, the model is assumed to be a cylinder shape and carbon black (CB) is assumed, the distribution function of the pore distribution parameter is “no-assumtion”, and the obtained distribution data is smoothed 10 times.

ここで、本発明の殺菌剤を非局在化密度汎関数法に基づき規定すると、上記の目的を達成するための本発明の殺菌剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した銀部材(銀材料)、
から成る。
Here, when the fungicide of the present invention is defined based on the delocalized density functional theory, the fungicide of the present invention for achieving the above-described object is:
(A) a porous carbon material, and
(B) a silver member (silver material) attached to the porous carbon material;
Consists of.

また、本発明の光触媒複合材料を非局在化密度汎関数法に基づき規定すると、上記の目的を達成するための本発明の光触媒複合材料は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
光触媒材料は、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る。
Further, when the photocatalyst composite material of the present invention is defined based on the delocalized density functional method, the photocatalyst composite material of the present invention for achieving the above-described object is
(A) a porous carbon material, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The photocatalytic material is made of titanium oxide doped with a cation or an anion.

更には、本発明の吸着剤あるいは浄化剤を非局在化密度汎関数法に基づき規定すると、上記の目的を達成するための本発明の吸着剤あるいは浄化剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した有機材料、
から成り、
有機材料は金属を吸着する。
Furthermore, when the adsorbent or the purifying agent of the present invention is defined based on the delocalized density functional theory, the adsorbent or the purifying agent of the present invention for achieving the above object is
(A) a porous carbon material, and
(B) an organic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
Organic materials adsorb metals.

そして、本発明の殺菌剤、本発明の光触媒複合材料、本発明の吸着剤あるいは浄化剤にあっては、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた直径1×10-9m乃至5×10-7mの細孔の容積の合計が0.1cm3/グラム以上である。あるいは又、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、3nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上である。 And in the disinfectant of the present invention, the photocatalyst composite material of the present invention, the adsorbent or the purifier of the present invention, the value of the specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, the delocalized density functional The total volume of pores having a diameter of 1 × 10 −9 m to 5 × 10 −7 m determined by the method is 0.1 cm 3 / gram or more. Alternatively, the specific surface area value by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the pore size distribution determined by the delocalized density functional method has at least one peak in the range of 3 nm to 20 nm, The ratio of the total volume of pores having a pore diameter in the range of 3 nm to 20 nm is 0.2 or more of the total volume of all pores.

多孔質炭素材料前駆体を酸又はアルカリで処理するが、具体的な処理方法として、例えば、酸あるいはアルカリの水溶液に多孔質炭素材料前駆体を浸漬する方法や、多孔質炭素材料前駆体と酸又はアルカリとを気相で反応させる方法を挙げることができる。より具体的には、酸によって処理する場合、酸として、例えば、フッ化水素、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等の酸性を示すフッ素化合物を挙げることができる。フッ素化合物を用いる場合、多孔質炭素材料前駆体に含まれるケイ素成分におけるケイ素元素に対してフッ素元素が4倍量となればよく、フッ素化合物水溶液の濃度は10重量%以上であることが好ましい。フッ化水素酸によって、多孔質炭素材料前駆体に含まれるケイ素成分(例えば、二酸化ケイ素)を除去する場合、二酸化ケイ素は、化学式(A)又は化学式(B)に示すようにフッ化水素酸と反応し、ヘキサフルオロケイ酸(H2SiF6)あるいは四フッ化ケイ素(SiF4)として除去され、多孔質炭素材料を得ることができる。そして、その後、洗浄、乾燥を行えばよい。 The porous carbon material precursor is treated with an acid or alkali. Specific treatment methods include, for example, a method of immersing the porous carbon material precursor in an acid or alkali aqueous solution, or a porous carbon material precursor and an acid. Or the method of making it react with an alkali by a gaseous phase can be mentioned. More specifically, when treating with an acid, examples of the acid include fluorine compounds exhibiting acidity such as hydrogen fluoride, hydrofluoric acid, ammonium fluoride, calcium fluoride, and sodium fluoride. When a fluorine compound is used, the amount of fluorine element may be four times the amount of silicon element in the silicon component contained in the porous carbon material precursor, and the concentration of the fluorine compound aqueous solution is preferably 10% by weight or more. When the silicon component (for example, silicon dioxide) contained in the porous carbon material precursor is removed by hydrofluoric acid, the silicon dioxide is mixed with hydrofluoric acid as shown in chemical formula (A) or chemical formula (B). It reacts and is removed as hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) or silicon tetrafluoride (SiF 4 ) to obtain a porous carbon material. Thereafter, washing and drying may be performed.

SiO2+6HF → H2SiF6+2H2O (A)
SiO2+4HF → SiF4+2H2O (B)
SiO 2 + 6HF → H 2 SiF 6 + 2H 2 O (A)
SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O (B)

また、アルカリ(塩基)によって処理する場合、アルカリとして、例えば、水酸化ナトリウムを挙げることができる。アルカリの水溶液を用いる場合、水溶液のpHは11以上であればよい。水酸化ナトリウム水溶液によって、多孔質炭素材料前駆体に含まれるケイ素成分(例えば、二酸化ケイ素)を除去する場合、水酸化ナトリウム水溶液を熱することにより、二酸化ケイ素は、化学式(C)に示すように反応し、ケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)として除去され、多孔質炭素材料を得ることができる。また、水酸化ナトリウムを気相で反応させて処理する場合、水酸化ナトリウムの固体を熱することにより、化学式(C)に示すように反応し、ケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)として除去され、多孔質炭素材料を得ることができる。そして、その後、洗浄、乾燥を行えばよい。 Moreover, when processing with an alkali (base), sodium hydroxide can be mentioned as an alkali, for example. When an alkaline aqueous solution is used, the pH of the aqueous solution may be 11 or more. When the silicon component (for example, silicon dioxide) contained in the porous carbon material precursor is removed with the aqueous sodium hydroxide solution, the silicon dioxide is heated as shown in the chemical formula (C) by heating the aqueous sodium hydroxide solution. It reacts and is removed as sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) to obtain a porous carbon material. In addition, when processing by reacting sodium hydroxide in the gas phase, the sodium hydroxide solid is heated to react as shown in the chemical formula (C) and is removed as sodium silicate (Na 2 SiO 3 ). A porous carbon material can be obtained. Thereafter, washing and drying may be performed.

SiO2+2NaOH → Na2SiO3+H2O (C) SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O (C)

あるいは又、本発明における多孔質炭素材料として、例えば、特開2010−106007に開示された空孔が3次元的規則性を有する多孔質炭素材料(所謂、逆オパール構造を有する多孔質炭素材料)、具体的には、1×10-9m乃至1×10-5mの平均直径を有する3次元的に配列された球状の空孔を備え、表面積が3×1022/グラム以上の多孔質炭素材料、好ましくは、巨視的に、結晶構造に相当する配置状態にて空孔が配列されており、あるいは又、巨視的に、面心立方構造における(111)面配向に相当する配置状態にて、その表面に空孔が配列されている多孔質炭素材料を用いることもできる。 Alternatively, as the porous carbon material in the present invention, for example, a porous carbon material in which pores disclosed in JP 2010-106007 have a three-dimensional regularity (so-called porous carbon material having an inverse opal structure). More specifically, it has three-dimensionally arranged spherical holes having an average diameter of 1 × 10 −9 m to 1 × 10 −5 m, and has a surface area of 3 × 10 2 m 2 / gram or more. Porous carbon material, preferably macroscopically arranged with pores in an arrangement corresponding to a crystal structure, or macroscopically arranged corresponding to (111) plane orientation in a face-centered cubic structure In the state, a porous carbon material having pores arranged on the surface thereof can also be used.

実施例1は、本発明の殺菌剤に関する。実施例1の殺菌剤は、
(A)多孔質炭素材料、具体的には、ケイ素を含有する植物由来の材料を原料とした多孔質炭素材料、より具体的には、ケイ素の含有率が5重量%以上である植物由来の材料を原料とし、ケイ素の含有率が1重量%以下である多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した銀部材(銀材料)、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上である。
Example 1 relates to the fungicide of the present invention. The fungicide of Example 1 is
(A) Porous carbon material, specifically, a porous carbon material made from a plant-derived material containing silicon, more specifically, a plant-derived material having a silicon content of 5% by weight or more. A porous carbon material having a silicon content of 1% by weight or less, and
(B) a silver member (silver material) attached to the porous carbon material;
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more.

あるいは又、実施例1の殺菌剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した銀部材(銀材料)、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた直径1×10-9m乃至5×10-7mの細孔の容積の合計が0.1cm3/グラム以上である。あるいは又、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、3nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上である。
Alternatively, the fungicide of Example 1 is
(A) a porous carbon material, and
(B) a silver member (silver material) attached to the porous carbon material;
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / g or more, and the total volume of pores with diameters of 1 × 10 −9 m to 5 × 10 −7 m determined by delocalized density functional method is 0 .1 cm 3 / gram or more. Alternatively, the specific surface area value by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the pore size distribution determined by the delocalized density functional method has at least one peak in the range of 3 nm to 20 nm, The ratio of the total volume of pores having a pore diameter in the range of 3 nm to 20 nm is 0.2 or more of the total volume of all pores.

実施例1にあっては、多孔質炭素材料の原料である植物由来の材料を米(稲)の籾殻とした。そして、実施例1における多孔質炭素材料は、原料としての籾殻を炭素化して炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換し、次いで、酸処理を施すことで得られる。そして、多孔質炭素材料を得た後、多孔質炭素材料に機能性材料(銀部材)を付着(担持、吸着、結合)させることで多孔質炭素材料複合体(殺菌剤)を得ることができる。具体的には、実施例1にあっては、銀部材は銀(金属の銀)から成り、微粒子の形態、形状で、多孔質炭素材料の表面(細孔内を含む)に付着している。以下、実施例1の殺菌剤の製造方法を説明する。   In Example 1, rice (rice) rice husk was used as the plant-derived material that is the raw material of the porous carbon material. And the porous carbon material in Example 1 is obtained by carbonizing the chaff as a raw material, converting it into a carbonaceous substance (porous carbon material precursor), and then performing an acid treatment. And after obtaining a porous carbon material, a porous carbon material complex (bactericidal agent) can be obtained by attaching (supporting, adsorbing, bonding) a functional material (silver member) to the porous carbon material. . Specifically, in Example 1, the silver member is made of silver (metallic silver) and adheres to the surface (including the inside of the pores) of the porous carbon material in the form and shape of fine particles. . Hereinafter, the manufacturing method of the disinfectant of Example 1 will be described.

[工程−100A]
実施例1の殺菌剤の製造においては、先ず、植物由来の材料を400゜C乃至1400゜Cにて炭素化した後、酸又はアルカリで処理することによって、多孔質炭素材料を得た。即ち、先ず、籾殻に対して、不活性ガス中で加熱処理(予備炭素化処理)を施す。具体的には、籾殻を、窒素気流中において500゜C、5時間、加熱することにより炭化させ、炭化物を得た。尚、このような処理を行うことで、次の炭素化の際に生成されるであろうタール成分を減少あるいは除去することができる。その後、この炭化物の10グラムをアルミナ製の坩堝に入れ、窒素気流中(5リットル/分)において5゜C/分の昇温速度で800゜Cまで昇温させた。そして、800゜Cで1時間、炭素化して、炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換した後、室温まで冷却した。尚、炭素化及び冷却中、窒素ガスを流し続けた。次に、この多孔質炭素材料前駆体を46容積%のフッ化水素酸水溶液に一晩浸漬することで酸処理を行った後、水及びエチルアルコールを用いてpH7になるまで洗浄した。尚、こうして得られた多孔質炭素材料を、便宜上、『多孔質炭素材料−A』と呼ぶ。次いで、120°Cにて乾燥させた後、900゜Cで水蒸気気流中にて3時間加熱させることで賦活処理を行うことで、多孔質炭素材料を得ることができた。尚、こうして得られた多孔質炭素材料を、便宜上、『多孔質炭素材料−B』と呼ぶ。
[Step-100A]
In the production of the fungicide of Example 1, first, a plant-derived material was carbonized at 400 ° C. to 1400 ° C. and then treated with an acid or an alkali to obtain a porous carbon material. That is, first, heat treatment (preliminary carbonization treatment) is performed on the rice husk in an inert gas. Specifically, the rice husk was carbonized by heating at 500 ° C. for 5 hours in a nitrogen stream to obtain a carbide. In addition, by performing such a process, the tar component which will be produced | generated at the time of the next carbonization can be reduced or removed. Thereafter, 10 grams of this carbide was placed in an alumina crucible and heated to 800 ° C. at a rate of 5 ° C./minute in a nitrogen stream (5 liters / minute). And it carbonized at 800 degreeC for 1 hour, after converting into a carbonaceous substance (porous carbon material precursor), it cooled to room temperature. In addition, nitrogen gas was continued to flow during carbonization and cooling. Next, this porous carbon material precursor was subjected to an acid treatment by immersing it in a 46% by volume hydrofluoric acid aqueous solution overnight, and then washed with water and ethyl alcohol until pH 7 was reached. In addition, the porous carbon material obtained in this way is called "porous carbon material-A" for convenience. Next, after drying at 120 ° C., the porous carbon material could be obtained by performing activation treatment by heating in a steam stream at 900 ° C. for 3 hours. In addition, the porous carbon material obtained in this way is called "porous carbon material-B" for convenience.

[工程−110A]
次いで、得られた多孔質炭素材料−Bに銀部材を付着(担持、吸着、結合)させた。尚、多孔質炭素材料に機能性材料を付着させる処理を、以下、『複合化処理』と呼ぶ場合がある。具体的には、182ミリリットルの蒸留水に0.43グラムの多孔質炭素材料−Bを添加し、30分間、撹拌した。そして、そこへ5ミリモル/リットルの硝酸銀水溶液を8ミリリットルを添加して、更に1時間撹拌した後に、40ミリモル/リットルの水素化ホウ素ナトリウムを10ミリリットル添加して、一晩撹拌した。得られた粉末をフィルターによって濾過し、蒸留水で洗浄後、120゜Cで乾燥することで、実施例1−Aの殺菌剤を得た。
[Step-110A]
Next, a silver member was adhered (supported, adsorbed, bonded) to the obtained porous carbon material-B. Hereinafter, the process of attaching the functional material to the porous carbon material may be referred to as “compositing process”. Specifically, 0.43 grams of porous carbon material-B was added to 182 milliliters of distilled water and stirred for 30 minutes. Then, 8 ml of a 5 mmol / liter silver nitrate aqueous solution was added thereto, and further stirred for 1 hour, and then 10 ml of 40 mmol / liter sodium borohydride was added and stirred overnight. The obtained powder was filtered through a filter, washed with distilled water, and dried at 120 ° C. to obtain a bactericide of Example 1-A.

[工程−110B]
あるいは又、得られた多孔質炭素材料−Bに、上述とは異なる方法で銀部材を付着(担持、吸着、結合)させた。具体的には、1.33ミリモル/リットルの硝酸銀水溶液、15ミリリットルに0.215グラムの多孔質炭素材料−Bを添加し、30分間、撹拌した。その後、100゜Cに加熱し、沸騰等を確認した後、20ミリモル/リットルのクエン酸3ナトリウム水溶液を5ミリリットル滴下し、15分間、還流した。そして、得られた粉末をフィルターによって濾過し、蒸留水で洗浄後、120゜Cで乾燥することで、実施例1−Bの殺菌剤を得た。
[Step-110B]
Alternatively, a silver member was adhered (supported, adsorbed, bonded) to the obtained porous carbon material-B by a method different from that described above. Specifically, 0.215 grams of porous carbon material-B was added to 15 milliliters of a 1.33 millimol / liter aqueous silver nitrate solution and stirred for 30 minutes. Then, after heating to 100 ° C. and confirming boiling, 5 ml of 20 mmol / liter trisodium citrate aqueous solution was dropped and refluxed for 15 minutes. Then, the obtained powder was filtered through a filter, washed with distilled water, and dried at 120 ° C. to obtain a bactericide of Example 1-B.

また、多孔質炭素材料−Bを、比較例1として各種の試験に供した。   Further, the porous carbon material-B was subjected to various tests as Comparative Example 1.

エネルギー分散型X線分析装置を用い、エネルギー分散法に基づき実施例1−A、実施例1−B、比較例1の元素分析を行った結果を、以下の表1に示す。   Table 1 below shows the results of elemental analysis of Example 1-A, Example 1-B and Comparative Example 1 using an energy dispersive X-ray analyzer based on the energy dispersal method.

[表1]
[Table 1]

表1から、実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤にあっては、銀の組成比が増加していることから、[工程−110A]あるいは[工程−110B]の銀析出処理によって多孔質炭素材料に銀部材が付着(担持、吸着、結合)されたと推察される。   From Table 1, in the fungicides of Example 1-A and Example 1-B, the silver deposition ratio of [Step-110A] or [Step-110B] is increased because the composition ratio of silver is increased. Thus, it is assumed that the silver member was attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material.

実施例1−Aの殺菌剤、実施例1−Bの殺菌剤、比較例1の試料のそれぞれの電子顕微鏡像を図1に示すが、これらの電子顕微鏡像から、実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤にあっては、粒径数十nm程度の微粒子が析出している様子が確認できた。   FIG. 1 shows electron microscope images of the fungicide of Example 1-A, the fungicide of Example 1-B, and the sample of Comparative Example 1. From these electron microscope images, Example 1-A and Example 1 In the bactericidal agent of Example 1-B, it was confirmed that fine particles having a particle diameter of about several tens of nm were precipitated.

更には、X線回折分析により、生成物の同定及び粒径の見積もりを行った(図2の(A)、(B)、(C)及び(D)参照)。ここで、株式会社リガク製のX線回折装置(RINT−TTRII)を用い、X線源をCu−Kα線とした。尚、波長は0.15405nmである。また、印加電圧を50キロボルト、走査ステップを0.04°とした。実施例1−A及び実施例1−Bの殺菌剤からは、Agの標準データに見られる回折線が確認でき、このことから炭素とAgの複合体が形成されていることが示唆された。また、シェラーの式より、析出した銀の粒径は、実施例1−A及び実施例1−B共に、40nm程度であることが判った。   Furthermore, the product was identified and the particle size was estimated by X-ray diffraction analysis (see (A), (B), (C) and (D) of FIG. 2). Here, an X-ray diffractometer (RINT-TTRII) manufactured by Rigaku Corporation was used, and the X-ray source was Cu-Kα ray. The wavelength is 0.15405 nm. The applied voltage was 50 kilovolts and the scanning step was 0.04 °. From the fungicides of Example 1-A and Example 1-B, diffraction lines found in standard data of Ag could be confirmed, suggesting that a complex of carbon and Ag was formed. From the Scherrer equation, it was found that the grain size of the precipitated silver was about 40 nm in both Example 1-A and Example 1-B.

比表面積の値及び細孔容積を求めるための測定機器として、BELSORP−mini(日本ベル株式会社製)を用い、窒素吸脱着試験を行った。測定条件として、測定平衡相対圧(p/p0)を0.01〜0.99とした。そして、BELSORP解析ソフトウェアに基づき、比表面積の値及び細孔容積を算出した。また、メソ細孔及びマイクロ細孔の細孔径分布は、上述した測定機器を用いた窒素吸脱着試験を行い、BELSORP解析ソフトウェアによりBJH法及びMP法に基づき算出した。尚、後述する実施例、比較例においても、比表面積の値及び細孔容積、メソ細孔及びマイクロ細孔の細孔径分布の測定を同様の方法で行った。更には、非局在化密度汎関数法(NLDFT法)に基づく解析にあっては、日本ベル株式会社製自動比表面積/細孔分布測定装置「BELSORP−MAX」付属の解析ソフトウェアを使用した。尚、測定に際しては、試料の前処理として、200゜Cで3時間の乾燥を行った。 A nitrogen adsorption / desorption test was performed using BELSORP-mini (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) as a measuring instrument for determining the value of the specific surface area and the pore volume. As measurement conditions, the measurement equilibrium relative pressure (p / p 0 ) was set to 0.01 to 0.99. And based on BELSORP analysis software, the value of the specific surface area and the pore volume were calculated. In addition, the pore size distribution of mesopores and micropores was calculated based on the BJH method and the MP method using BELSORP analysis software after performing a nitrogen adsorption / desorption test using the above-described measuring instrument. In the examples and comparative examples described later, the specific surface area value, pore volume, mesopore size, and pore size distribution of micropores were measured in the same manner. Further, in the analysis based on the delocalized density functional method (NLDFT method), analysis software attached to an automatic specific surface area / pore distribution measuring apparatus “BELSORP-MAX” manufactured by Bell Japan Ltd. was used. In the measurement, the sample was dried at 200 ° C. for 3 hours as a pretreatment.

実施例1−A、実施例1−Bの殺菌剤及び比較例1(多孔質炭素材料−B)の試料について、比表面積の値及び細孔容積を測定したところ、表2に示す結果が得られた。また、メソ細孔及びマイクロ細孔の細孔径の分布を測定したところ、図3の(A)及び(B)に示す結果が得られた。尚、表1中、「比表面積」並びに「全細孔容積」は、窒素BET法による比表面積(単位:m2/グラム)及び全細孔容積を示し、「BJH(T)」及び「MP(T)」は、BJH法及びMP法による累計細孔容積(単位:m2/グラム)の値を指す。更には、図4に、実施例1−A、実施例1−B及び比較例1の、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すが、全細孔の容積総計に対する3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、以下のとおりであった。尚、比較例1は多孔質炭素材料−Bであるが故に、実施例1−A、実施例1−Bと、細孔の容積の合計の占める割合に、左程、大きな差は認められない。
実施例1−A:0.435 (全細孔の容積総計:1.381cm3/グラム)
実施例1−B:0.538 (全細孔の容積総計:1.293cm3/グラム)
比較例1 :0.435 (全細孔の容積総計:1.533cm3/グラム)
About the sample of Example 1-A and Example 1-B, and the sample of the comparative example 1 (porous carbon material-B), when the value of specific surface area and pore volume were measured, the result shown in Table 2 was obtained. It was. Further, when the distribution of the pore diameters of the mesopores and the micropores was measured, the results shown in FIGS. 3A and 3B were obtained. In Table 1, “specific surface area” and “total pore volume” indicate specific surface area (unit: m 2 / gram) and total pore volume by nitrogen BET method, and “BJH (T)” and “MP “(T)” refers to the value of cumulative pore volume (unit: m 2 / gram) by the BJH method and the MP method. Furthermore, FIG. 4 shows the measurement results of the pore diameter distribution obtained by the delocalized density functional method of Example 1-A, Example 1-B, and Comparative Example 1. The ratio of the total volume of pores having a pore diameter in the range of 3 nm to 20 nm with respect to the total volume was as follows. Since Comparative Example 1 is a porous carbon material-B, there is no significant difference in the proportion of the total volume of pores in Example 1-A and Example 1-B. .
Example 1-A: 0.435 (total volume of all pores: 1.381 cm 3 / gram)
Example 1-B: 0.538 (total volume of all pores: 1.293 cm 3 / gram)
Comparative Example 1: 0.435 (total pore volume: 1.533 cm 3 / gram)

[表2]
比表面積 全細孔容積 BJH(T) MP(T)
実施例1−A 1169 1.04 0.64 0.50
実施例1−B 1217 1.08 0.66 0.52
比較例1(多孔質炭素材料−B) 1300 1.16 0.76 0.48
多孔質炭素材料−A 566 0.60 0.47 0.17
[Table 2]
Specific surface area Total pore volume BJH (T) MP (T)
Example 1-A 1169 1.04 0.64 0.50
Example 1-B 1217 1.08 0.66 0.52
Comparative Example 1 (porous carbon material-B) 1300 1.16 0.76 0.48
Porous carbon material-A 566 0.60 0.47 0.17

複合化処理を行った実施例1−A、実施例1−Bの殺菌剤にあっては、比表面積の値及び全細孔容積は、複合化処理を行っていない比較例1の試料よりも小さい。この結果は、複合化処理を行うことによって、多孔質炭素材料の細孔が銀粒子の付着(析出)によって塞がれ、あるいは又、銀粒子の付着(析出)によって重量が増加したことに起因するものと考えられる。   In the fungicides of Example 1-A and Example 1-B that were subjected to the composite treatment, the value of the specific surface area and the total pore volume were higher than those of the sample of Comparative Example 1 that was not subjected to the composite treatment. small. This result is due to the fact that the pores of the porous carbon material are blocked by the adhesion (precipitation) of silver particles or the weight is increased by the adhesion (precipitation) of silver particles by performing the composite treatment. It is thought to do.

図3の細孔分布曲線から、全体的に細孔容積の減少が認められ、特に、図3の(A)に示したメソ細孔の領域において、比較例1と比べて、実施例1−A、実施例1−Bにあっては、細孔容積の減少が顕著に確認された。これは、機能性材料の析出に起因するものと考えられる。   From the pore distribution curve of FIG. 3, a decrease in the pore volume is recognized as a whole. In particular, in the mesopore region shown in FIG. In A and Example 1-B, a decrease in pore volume was remarkably confirmed. This is considered due to the precipitation of the functional material.

また、実施例1−A、実施例1−Bの多孔質炭素材料複合体では、ケイ素(Si)の含有率が著しく減少していたことから、多孔質炭素材料前駆体を酸で処理することにより、含まれる二酸化ケイ素といったケイ素成分が除去され、比表面積の値の増加に寄与することが示唆された。更には、酸での処理によって、メソ細孔及びマイクロ細孔が増加することが確認された。後述する実施例においても同様である。また、フッ化水素酸水溶液の代わりに、水酸化ナトリウム水溶液といったアルカリ(塩基)にて処理して得られた多孔質炭素材料においても、同様の結果が得られた。   Further, in the porous carbon material composites of Example 1-A and Example 1-B, the silicon (Si) content was remarkably reduced, so that the porous carbon material precursor was treated with an acid. Thus, it was suggested that silicon components such as silicon dioxide contained were removed and contributed to an increase in the specific surface area. Furthermore, it was confirmed that the mesopores and micropores increased by the treatment with acid. The same applies to the embodiments described later. Similar results were obtained with a porous carbon material obtained by treatment with an alkali (base) such as an aqueous sodium hydroxide solution instead of an aqueous hydrofluoric acid solution.

実施例1の殺菌剤にあっては、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上であり、多孔質炭素材料、具体的には、ケイ素の含有率が1重量%以下、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上である多孔質炭素材料を用い、係る多孔質炭素材料に銀材料を付着させることによって、多孔質炭素材料単位重量当たりの銀材料付着量の増加を図ることができ、高い消臭能と殺菌効果とを得ることができた。ここで、このような実施例1の殺菌剤は、デオドラント製品、脱臭剤、抗菌剤、保存剤としても利用することができる。 In the disinfectant of Example 1, the value of the specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, the content of porous carbon material, specifically silicon is 1% by weight or less, BJH method And a porous carbon material having a pore volume of 0.1 cm 3 / gram or more by the MP method, and by attaching the silver material to the porous carbon material, adhesion of the silver material per unit weight of the porous carbon material The amount could be increased and high deodorizing ability and bactericidal effect could be obtained. Here, the disinfectant of Example 1 can be used as a deodorant product, a deodorant, an antibacterial agent, and a preservative.

実施例2は、本発明の光触媒複合材料に関する。実施例2の光触媒複合材料(あるいは、この光触媒複合材料に基づく浄化剤)は、
(A)多孔質炭素材料、具体的には、ケイ素を含有する植物由来の材料を原料とした多孔質炭素材料、より具体的には、ケイ素の含有率が5重量%以上である植物由来の材料を原料とし、ケイ素の含有率が1重量%以下である多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、
光触媒材料は、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る。
Example 2 relates to the photocatalyst composite material of the present invention. The photocatalyst composite material of Example 2 (or a purification agent based on this photocatalyst composite material)
(A) Porous carbon material, specifically, a porous carbon material made from a plant-derived material containing silicon, more specifically, a plant-derived material having a silicon content of 5% by weight or more. A porous carbon material having a silicon content of 1% by weight or less, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more,
The photocatalytic material is made of titanium oxide doped with a cation or an anion.

あるいは又、実施例2の光触媒複合材料(あるいは、この光触媒複合材料に基づく浄化剤)は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
光触媒材料は、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る。そして、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた直径1×10-9m乃至5×10-7mの細孔の容積の合計が0.1cm3/グラム以上である。あるいは又、実施例2の光触媒複合材料(あるいは、この光触媒複合材料に基づく浄化剤)は、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、3nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上である。
Alternatively, the photocatalyst composite material of Example 2 (or a purifier based on this photocatalyst composite material)
(A) a porous carbon material, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The photocatalytic material is made of titanium oxide doped with a cation or an anion. The total volume of pores having a specific surface area of 10 m 2 / gram or more determined by the nitrogen BET method and a diameter of 1 × 10 −9 m to 5 × 10 −7 m determined by the delocalized density functional method. Is 0.1 cm 3 / gram or more. Alternatively, the photocatalyst composite material of Example 2 (or a purifier based on this photocatalyst composite material) has a specific surface area value of 10 m 2 / gram or more determined by the nitrogen BET method, and is determined by a delocalized density functional method. In the pore size distribution, the ratio of the total volume of pores having at least one peak in the range of 3 nm to 20 nm and having a pore size in the range of 3 nm to 20 nm is the total volume of all pores. 0.2 or more.

ここで、実施例2において、光触媒材料(機能性材料)は、上述したとおり、光触媒として機能する酸化チタン(TiO2)から構成されている。酸化チタンは、微粒子の状態で多孔質炭素材料へ付着(担持、吸着、結合)している。これによって、多孔質炭素材料複合体には電荷分離、紫外線吸収、触媒特性が付与され、光触媒効果により、半永久的に使用可能な有害物質分解剤、有害物質除去剤としての使用が可能である。しかも、酸化チタンには、カチオンあるいはアニオンがドーピングされているので、例えば、200nm乃至600nmの波長の光のエネルギー、あるいは又、可視光のエネルギーを吸収することが可能である。尚、このエネルギーの吸収の概念図を図5に示す。また、TiO2の光吸収特性を図6に示す。 Here, in Example 2, the photocatalytic material (functional material) is composed of titanium oxide (TiO 2 ) that functions as a photocatalyst, as described above. Titanium oxide is attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material in the form of fine particles. Thereby, charge separation, ultraviolet absorption, and catalytic properties are imparted to the porous carbon material composite, and it can be used as a harmful substance decomposing agent and a harmful substance removing agent that can be used semipermanently due to the photocatalytic effect. Moreover, since titanium oxide is doped with a cation or an anion, for example, it is possible to absorb light energy having a wavelength of 200 nm to 600 nm or visible light energy. A conceptual diagram of this energy absorption is shown in FIG. Further, the light absorption characteristics of TiO 2 are shown in FIG.

実施例2にあっては、上述した多孔質炭素材料−Bに、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る機能性材料を付着(担持、吸着、結合)させたが、具体的には、複合化処理を以下に示すように行った。   In Example 2, a functional material made of titanium oxide doped with a cation or an anion was attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material-B described above. Specifically, The composite treatment was performed as shown below.

即ち、エタノール100ミリリットル中に、0.5グラムの多孔質炭素材料−B、4.57ミリリットルの酢酸、及び、適量のオルトチタン酸テトライソプロピル(TIPO)を加えて、1時間、撹拌した。その後、遠心分離を行い、上澄み液を捨て、固相に少量のエタノールを加え、純水100ミリリットル中に超音波を加えながら少量ずつ添加した。その後、再び、遠心分離を行い、得られた固相を100゜Cで乾燥させた。尚、この段階で得られた試料を、『比較例2』の試料とした。次いで、アンモニアガス雰囲気中で、400゜Cで結晶成長させることで、酸化チタンに窒素から成るアニオンをドーピングし、実施例2−Aの光触媒複合材料(浄化剤)を得ることができた。   That is, 0.5 g of porous carbon material-B, 4.57 ml of acetic acid and an appropriate amount of tetraisopropyl orthotitanate (TIPO) were added to 100 ml of ethanol, and the mixture was stirred for 1 hour. Thereafter, the mixture was centrifuged, the supernatant was discarded, a small amount of ethanol was added to the solid phase, and added in small portions while adding ultrasonic waves to 100 ml of pure water. Thereafter, centrifugation was performed again, and the obtained solid phase was dried at 100 ° C. The sample obtained at this stage was used as the sample of “Comparative Example 2”. Next, crystal growth was performed at 400 ° C. in an ammonia gas atmosphere, whereby titanium oxide was doped with an anion composed of nitrogen, and the photocatalytic composite material (purifier) of Example 2-A could be obtained.

あるいは又、純水150ミリリットルにFeCl3・6H2Oを0.24グラム溶解し、塩酸でpH2とした水溶液に、得られた実施例2−Aの光触媒複合材料を分散させ、1時間、攪拌した後、フィルターによって濾過し、蒸留水で洗浄後、150゜Cで乾燥することで、実施例2−Bの光触媒複合材料(浄化剤)を得ることができた。尚、このような処理は、カチオンとしての鉄イオンを酸化チタンにドーピングすることを目的として行う処理である。 Alternatively, 0.24 grams of FeCl 3 .6H 2 O is dissolved in 150 ml of pure water and the resulting photocatalyst composite material of Example 2-A is dispersed in an aqueous solution adjusted to pH 2 with hydrochloric acid, and stirred for 1 hour. Then, it was filtered through a filter, washed with distilled water, and dried at 150 ° C., whereby the photocatalyst composite material (cleaning agent) of Example 2-B could be obtained. Such treatment is performed for the purpose of doping titanium oxide with iron ions as cations.

X線回析分析(XRD)を行い、実施例2−A及び実施例2−Bの試料にTiO2が含まれていることが確認できた。また、窒素BET法、BJH法及びMP法に基づき比表面積及び全細孔容積を測定した結果を、以下の表3に示す。また、図7に細孔(メソ細孔)分布の測定結果を示す。更には、図8に、実施例2−A及び実施例2−Bの、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すが、全細孔の容積総計に対する3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、以下のとおりであった。
実施例2−A:0.561
実施例2−B:0.367
X-ray diffraction analysis (XRD) was performed, and it was confirmed that TiO 2 was contained in the samples of Example 2-A and Example 2-B. Table 3 below shows the results of measuring the specific surface area and the total pore volume based on the nitrogen BET method, the BJH method, and the MP method. FIG. 7 shows the measurement results of the pore (mesopore) distribution. Further, FIG. 8 shows the measurement results of the pore diameter distribution obtained by the delocalized density functional method of Example 2-A and Example 2-B, and shows 3 nm with respect to the total volume of all pores. The ratio of the total volume of pores having a pore diameter in the range of 20 nm to 20 nm was as follows.
Example 2-A: 0.561
Example 2-B: 0.367

[表3]
実施例2−A 実施例2−B
TiO2含有量(重量%) 23.1 29.1
比表面積 (m2/g) 1235 934
全細孔容積 (cm3/g) 0.9404 0.7088
BJH(T) (cm3/g) 0.5468 0.4254
MP(T) (cm3/g) 0.4993 0.4439
NFDLT (cm3/g) 1.1354 0.9796
[Table 3]
Example 2-A Example 2-B
TiO 2 content (% by weight) 23.1 29.1
Specific surface area (m 2 / g) 1235 934
Total pore volume (cm 3 / g) 0.9404 0.7088
BJH (T) (cm 3 / g) 0.5468 0.4254
MP (T) (cm 3 / g) 0.4993 0.4439
NFDLT (cm 3 / g) 1.1354 0.9796

評価のために、実施例2−A及び比較例2のそれぞれ13ミリグラムを、0.08ミリモル/リットルのタンニン酸水溶液50ミリリットルに加え、24時間、経過後、疑似太陽光を照射した。その結果を図9に示すが、実施例2−Aにあってはタンニン酸水溶液を確実に分解することができた。   For evaluation, 13 milligrams of each of Example 2-A and Comparative Example 2 were added to 50 milliliters of a 0.08 millimol / liter tannic acid aqueous solution and irradiated with simulated sunlight after 24 hours. The results are shown in FIG. 9, and in Example 2-A, the tannic acid aqueous solution could be reliably decomposed.

また、評価のために、実施例2−B及び比較例2のそれぞれ15ミリグラムを、0.15ミリモル/リットルのメチルオレンジ水溶液50ミリリットルに加え、疑似太陽光を照射した。その結果を図10に示すが、実施例2−Bにあっては、照射開始から8時間後にメチルオレンジの殆どが分解されたことが確認できた。   For evaluation, 15 milligrams of each of Example 2-B and Comparative Example 2 were added to 50 milliliters of a 0.15 mmol / liter methyl orange aqueous solution and irradiated with simulated sunlight. The result is shown in FIG. 10, and in Example 2-B, it was confirmed that most of methyl orange was decomposed 8 hours after the start of irradiation.

更には、水5ミリリットルに1.5ミリグラムの実施例2−Bの試料及び多孔質炭素材料−B(比較例2’)を加え、ミクロシスチン100マイクログラムを24時間毎に投入し、12時間おきに疑似太陽光照射と遮光とを繰り返す実験を行った。その結果を図11の(A)に示す。多孔質炭素材料−B(比較例2’)では3度目にはほぼ吸収しなくなったのに対して、実施例2−Bの試料では、何度も鋭い吸着が見られた。この結果より、実施例2−Bの試料では、ミクロシスチンがメソ細孔に取り込まれ、その後、光により分解されていることが確認できた(図11の(B)の概念図を参照)。尚、図11の(B)において、実線で示す鋸状の波形が実施例2−Bの試料の試験結果を示し、点線で示す波形が比較例2’の試料の試験結果を示す。   Furthermore, 1.5 milligrams of the sample of Example 2-B and porous carbon material-B (Comparative Example 2 ′) were added to 5 milliliters of water, and 100 micrograms of microcystin was added every 24 hours for 12 hours. Every other experiment was repeated with simulated sunlight irradiation and shading. The result is shown in FIG. Porous carbon material-B (Comparative Example 2 ') almost did not absorb the third time, whereas the sample of Example 2-B showed sharp adsorption many times. From this result, it was confirmed that in the sample of Example 2-B, microcystin was taken into the mesopores and then decomposed by light (see the conceptual diagram of FIG. 11B). In FIG. 11B, the sawtooth waveform indicated by the solid line indicates the test result of the sample of Example 2-B, and the waveform indicated by the dotted line indicates the test result of the sample of Comparative Example 2 '.

実施例2における多孔質炭素材料は、より具体的には、天然物由来の環境融和材料であり、その微細構造は、植物由来の材料である原料中に予め含まれるケイ素成分(ケイ素酸化物)を酸又はアルカリで処理し、除去することによって得られる。従って、細孔は、従来の活性炭では実現できない大きさやメソ領域(2〜50nm)を有しており、また、細孔の配列は植物の有する生体規則性を維持している。実施例2の光触媒複合材料にあっては、このような細孔サイズや配列によって、光触媒材料を極めて効果的に多孔質炭素材料に付着させることができ、光触媒作用による分解を効果的に生じさせることができる。また、環境浄化用材料である実施例2の光触媒複合材料に基づく浄化剤にあっても、このような細孔サイズや配列は、有害物質の吸着に対して有効に作用すると考えられると同時に、光触媒材料を極めて効果的に多孔質炭素材料に付着させることができ、光触媒作用による有害物質の分解、無毒化を効果的に生じさせることができる。また、浄化剤内部における有害物質の拡散が促進され、光触媒作用による分解を一層効果的に生じさせることができ、水の浄化や空気の浄化を極めて効果的に行うことが可能となる。しかも、実施例2の光触媒複合材料は、可視光のエネルギーを吸収することができるので、優れた分解反応を示す光触媒複合材料を提供することができる。

More specifically, the porous carbon material in Example 2 is an environmentally compatible material derived from a natural product, and its microstructure is a silicon component (silicon oxide) previously contained in a raw material that is a plant-derived material. Can be obtained by treatment with acid or alkali and removal. Accordingly, the pores have a size and meso region (2 to 50 nm) that cannot be realized by conventional activated carbon, and the pore arrangement maintains the bioregularity of plants. In the photocatalyst composite material of Example 2, the photocatalyst material can be attached to the porous carbon material very effectively by such pore size and arrangement, and the decomposition by the photocatalytic action is effectively generated. be able to. Further, even in cleaning agents based on the photocatalytic composite material of Example 2 is for environment purification material, such a pore size and array, when considered effectively act on the adsorption of harmful substances at the same time The photocatalytic material can be extremely effectively adhered to the porous carbon material, and the decomposition and detoxification of harmful substances due to the photocatalytic action can be effectively caused. Further, the diffusion of harmful substances inside the purifying agent is promoted, the decomposition by the photocatalytic action can be caused more effectively, and the water purification and the air purification can be performed extremely effectively. And since the photocatalyst composite material of Example 2 can absorb the energy of visible light, the photocatalyst composite material which shows the outstanding decomposition reaction can be provided.

実施例3は、本発明の吸着剤及び浄化剤に関する。実施例3の吸着剤あるいは浄化剤は、
(A)光触媒複合材料、具体的には、ケイ素を含有する植物由来の材料を原料とした多孔質炭素材料、より具体的には、ケイ素の含有率が5重量%以上である植物由来の材料を原料とし、ケイ素の含有率が1重量%以下である多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した有機材料、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、
有機材料は金属を吸着する。
Example 3 relates to the adsorbent and the purifier of the present invention. The adsorbent or purifier of Example 3 is
(A) A photocatalytic composite material, specifically, a porous carbon material made from a plant-derived material containing silicon, more specifically, a plant-derived material having a silicon content of 5% by weight or more. A porous carbon material having a silicon content of 1% by weight or less, and
(B) an organic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method is 10 m 2 / gram or more, and the volume of pores by BJH method and MP method is 0.1 cm 3 / gram or more,
Organic materials adsorb metals.

あるいは又、実施例3の吸着剤あるいは浄化剤は、
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
有機材料は金属を吸着する。そして、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた直径1×10-9m乃至5×10-7mの細孔の容積の合計が0.1cm3/グラム以上である。あるいは又、実施例3の吸着剤あるいは浄化剤は、窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、3nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上である。
Alternatively, the adsorbent or purification agent of Example 3 is
(A) a porous carbon material, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
Organic materials adsorb metals. The total volume of pores having a specific surface area of 10 m 2 / gram or more determined by the nitrogen BET method and a diameter of 1 × 10 −9 m to 5 × 10 −7 m determined by the delocalized density functional method. Is 0.1 cm 3 / gram or more. Alternatively, the adsorbent or the purifying agent of Example 3 has a specific surface area value of 10 m 2 / gram or more according to the nitrogen BET method, and a pore size distribution determined by the delocalized density functional method is 3 nm to 20 nm. The ratio of the total volume of pores having at least one peak in the range and having a pore diameter in the range of 3 nm to 20 nm is 0.2 or more of the total volume of all pores.

実施例3にあっては、有機材料としてポリエチレンイミンを用いた。ポリエチレンイミンが多孔質炭素材料に付着(担持、吸着、結合)した状態を、模式的に図12に示す。また、金属としてクロム(Cr)イオンを吸着させた。実施例3の吸着剤及び浄化剤にあっては、0.3グラムの上述した多孔質炭素材料−B、及び、1.5グラムのポリエチレンイミンを、純水100ミリリットルに分散させ、1時間、攪拌することで、ポリエチレンイミンを多孔質炭素材料−Bのメソ領域の細孔に付着(担持、吸着、結合)させた。その後、濾過して得られた固相を、0.5グラムのFeCl3・6H2Oを100ミリリットルの純水に溶かした水溶液中に投入し、1時間、攪拌した。そして、得られた粉末をフィルターによって濾過し、蒸留水で洗浄後、120゜Cで乾燥することで、実施例3の吸着剤及び浄化剤を得た。尚、このようにFeCl3・6H2Oでの処理を行うことで、イオン交換能を高めることができる。この状態を、模式的に図13に示す。 In Example 3, polyethyleneimine was used as the organic material. FIG. 12 schematically shows a state in which polyethyleneimine is attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material. Further, chromium (Cr) ions were adsorbed as a metal. In the adsorbent and the purifier of Example 3, 0.3 gram of the above-described porous carbon material-B and 1.5 gram of polyethyleneimine were dispersed in 100 ml of pure water, and 1 hour. By stirring, polyethyleneimine was adhered (supported, adsorbed, bonded) to the pores of the meso region of the porous carbon material-B. Thereafter, the solid phase obtained by filtration was put into an aqueous solution in which 0.5 gram of FeCl 3 .6H 2 O was dissolved in 100 ml of pure water, and stirred for 1 hour. The obtained powder was filtered through a filter, washed with distilled water, and dried at 120 ° C. to obtain the adsorbent and the purifying agent of Example 3. In addition, by performing the treatment with FeCl 3 .6H 2 O in this way, the ion exchange capacity can be enhanced. This state is schematically shown in FIG.

実施例3及び市販の活性炭(比較例3)を用いて、それぞれを、種々の濃度のクロム酸カリウム5ミリリットルに10ミリグラム、分散させ、1時間、攪拌した後、吸光度を測定した。その結果を図14に示すが、市販の活性炭(図13においては、「B」で示す)と比較して、実施例3の吸着剤及び浄化剤(図13においては、「A」で示す)は20倍の吸着性能を有することが確認ができた。即ち、実施例3の吸着剤及び浄化剤にあっては、多孔質炭素材料に有機材料を付着(担持、吸着、結合)させるが故に、効果的に金属(金属原子や金属イオン)の吸着が可能となる。尚、実施例3の吸着剤及び浄化剤がクロム酸イオンを吸着する状態を、図15に模式的に示す。また、窒素BET法、BJH法及びMP法に基づき比表面積及び全細孔容積を測定した結果を、以下の表4に示す。更には、図16に、実施例3及び比較例3の、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布の測定結果を示すが、全細孔の容積総計に対する3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、以下のとおりであった。
実施例3:0.415
比較例3:0.134
Using Example 3 and commercially available activated carbon (Comparative Example 3), 10 milligrams of each was dispersed in 5 milliliters of potassium chromate having various concentrations, stirred for 1 hour, and then the absorbance was measured. The results are shown in FIG. 14. Compared with commercially available activated carbon (indicated by “B” in FIG. 13), the adsorbent and the purifying agent of Example 3 (indicated by “A” in FIG. 13). Was confirmed to have 20 times the adsorption performance. That is, in the adsorbent and the purifying agent of Example 3, since the organic material is attached (supported, adsorbed, bonded) to the porous carbon material, the metal (metal atom or metal ion) is effectively adsorbed. It becomes possible. In addition, the state in which the adsorbent and the purifying agent of Example 3 adsorb chromate ions is schematically shown in FIG. In addition, Table 4 below shows the results of measuring the specific surface area and the total pore volume based on the nitrogen BET method, the BJH method, and the MP method. Further, FIG. 16 shows the measurement results of the pore size distribution obtained by the delocalized density functional method of Example 3 and Comparative Example 3, and the range of 3 to 20 nm with respect to the total volume of all pores. The ratio of the total volume of pores having a pore diameter therein was as follows.
Example 3: 0.415
Comparative Example 3: 0.134

[表4]
実施例3 比較例3
比表面積 (m2/g) 957 1184
全細孔容積 (cm3/g) 0.7817 0.0573
BJH(T) (cm3/g) 0.4948 0.0816
MP(T) (cm3/g) 0.3743 0.5702
NFDLT (cm3/g) 1.0511 0.7557
[Table 4]
Example 3 Comparative Example 3
Specific surface area (m 2 / g) 957 1184
Total pore volume (cm 3 / g) 0.7817 0.0573
BJH (T) (cm 3 / g) 0.4948 0.0816
MP (T) (cm 3 / g) 0.3743 0.5702
NFDLT (cm 3 / g) 1.0511 0.7557

以上、好ましい実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。実施例にあっては、多孔質炭素材料の原料として、籾殻を用いる場合について説明したが、他の植物を原料として用いてもよい。ここで、他の植物として、例えば、藁、葦あるいは茎ワカメ、陸上に植生する維管束植物、シダ植物、コケ植物、藻類及び海草等を挙げることができ、これらを、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable Example, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation is possible. In the examples, the case where rice husk is used as the raw material of the porous carbon material has been described, but other plants may be used as the raw material. Here, examples of other plants include pods, cocoons or stem wakame, vascular plants vegetated on land, fern plants, moss plants, algae and seaweeds, and these may be used alone. Further, a plurality of types may be mixed and used.

具体的には、例えば、多孔質炭素材料の原料である植物由来の材料を稲の藁(例えば、鹿児島産;イセヒカリ)とし、多孔質炭素材料を、原料としての藁を炭素化して炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換し、次いで、酸処理を施すことで得ることができる。あるいは又、多孔質炭素材料の原料である植物由来の材料を稲科の葦とし、多孔質炭素材料を、原料としての稲科の葦を炭素化して炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換し、次いで、酸処理を施すことで得ることができる。また、フッ化水素酸水溶液の代わりに、水酸化ナトリウム水溶液といったアルカリ(塩基)にて処理して得られた多孔質炭素材料においても、同様の結果が得られた。尚、多孔質炭素材料複合体の製造方法は、実施例1〜実施例3と同様とすることができる。   Specifically, for example, plant-derived materials that are raw materials for porous carbon materials are rice straw (eg, from Kagoshima; Isehikari), and porous carbon materials are carbonized from raw straw as a carbonaceous material. It can be obtained by converting to (porous carbon material precursor) and then performing acid treatment. Alternatively, a plant-derived material, which is a raw material of the porous carbon material, is used as a rice bran, and a carbonaceous material (porous carbon material precursor) is obtained by carbonizing the porous carbon material as a raw material. And then acid treatment. Similar results were obtained with a porous carbon material obtained by treatment with an alkali (base) such as an aqueous sodium hydroxide solution instead of an aqueous hydrofluoric acid solution. In addition, the manufacturing method of a porous carbon material composite_body | complex can be made to be the same as that of Example 1-3.

あるいは又、多孔質炭素材料の原料である植物由来の材料を茎ワカメ(岩手県三陸産)とし、多孔質炭素材料を、原料としての茎ワカメを炭素化して炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換し、次いで、酸処理を施すことで得ることができる。具体的には、先ず、例えば、茎ワカメを500゜C程度の温度で加熱し、炭化する。尚、加熱前に、例えば、原料となる茎ワカメをアルコールで処理してもよい。具体的な処理方法として、エチルアルコール等に浸漬する方法が挙げられ、これによって、原料に含まれる水分を減少させると共に、最終的に得られる多孔質炭素材料に含まれる炭素以外の他の元素や、ミネラル成分を溶出させることができる。また、このアルコールでの処理により、炭素化時のガスの発生を抑制することができる。より具体的には、茎ワカメをエチルアルコールに48時間浸漬する。尚、エチルアルコール中では超音波処理を施すことが好ましい。次いで、この茎ワカメを、窒素気流中において500゜C、5時間、加熱することにより炭化させ、炭化物を得る。尚、このような処理(予備炭素化処理)を行うことで、次の炭素化の際に生成されるであろうタール成分を減少あるいは除去することができる。その後、この炭化物の10グラムをアルミナ製の坩堝に入れ、窒素気流中(10リットル/分)において5゜C/分の昇温速度で1000゜Cまで昇温する。そして、1000゜Cで5時間、炭素化して、炭素質物質(多孔質炭素材料前駆体)に変換した後、室温まで冷却する。尚、炭素化及び冷却中、窒素ガスを流し続ける。次に、この多孔質炭素材料前駆体を46容積%のフッ化水素酸水溶液に一晩浸漬することで酸処理を行った後、水及びエチルアルコールを用いてpH7になるまで洗浄する。そして、最後に乾燥させることにより、多孔質炭素材料を得ることができる。その後、実施例1〜実施例3にて説明した複合化処理や賦活処理を施せばよい。   Alternatively, the plant-derived material, which is the raw material of the porous carbon material, is used as stem wakame (from Sanriku, Iwate Prefecture), and the porous carbon material is carbonized from the stem wakame as raw material to produce a carbonaceous material (porous carbon material precursor Body) and then subjected to acid treatment. Specifically, first, for example, the stem wakame is heated at a temperature of about 500 ° C. and carbonized. In addition, you may process the stem wakame used as a raw material with alcohol before a heating, for example. As a specific treatment method, there is a method of immersing in ethyl alcohol or the like, thereby reducing moisture contained in the raw material, and other elements other than carbon contained in the porous carbon material finally obtained or , Mineral components can be eluted. Moreover, generation | occurrence | production of the gas at the time of carbonization can be suppressed by the process with this alcohol. More specifically, the stem wakame is soaked in ethyl alcohol for 48 hours. In addition, it is preferable to perform ultrasonic treatment in ethyl alcohol. Subsequently, this stem wakame is carbonized by heating in a nitrogen stream at 500 ° C. for 5 hours to obtain a carbide. In addition, by performing such a process (preliminary carbonization process), a tar component that will be generated in the next carbonization can be reduced or removed. Thereafter, 10 grams of this carbide is put in an alumina crucible and heated to 1000 ° C. at a rate of 5 ° C./minute in a nitrogen stream (10 liters / minute). And it carbonizes at 1000 degreeC for 5 hours, and after converting into a carbonaceous substance (porous carbon material precursor), it cools to room temperature. In addition, nitrogen gas is kept flowing during carbonization and cooling. Next, the porous carbon material precursor is subjected to an acid treatment by immersing it in a 46% by volume hydrofluoric acid aqueous solution overnight, and then washed until it becomes pH 7 using water and ethyl alcohol. And the porous carbon material can be obtained by making it dry at the end. Then, what is necessary is just to give the compounding process and activation process which were demonstrated in Example 1-3.

Claims (3)

(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した銀部材、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、且つ、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、4nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上である殺菌剤の製造方法であって、
銀イオンを含む銀塩水溶液への含浸、更には、還元剤による銀の還元析出に基づき、細孔内を含む多孔質炭素材料の表面に微粒子の銀部材を付着させる殺菌剤の製造方法。
(A) a porous carbon material, and
(B) a silver member attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method was 10 m 2 / gram or more, the volume of pores by BJH method and MP method was 0.1 cm 3 / gram or more, and was determined by delocalized density functional method. In the pore size distribution, the proportion of the total volume of pores having at least one peak in the range of 4 nm to 20 nm and having a pore size in the range of 3 nm to 20 nm is 0% of the total volume of all pores. A method for producing a disinfectant that is 2 or more,
A method for producing a bactericidal agent in which a fine silver member is adhered to the surface of a porous carbon material including the inside of pores based on impregnation in a silver salt aqueous solution containing silver ions and further reduction and precipitation of silver by a reducing agent.
(A)多孔質炭素材料、及び、
(B)該多孔質炭素材料に付着した光触媒材料、
から成り、
窒素BET法による比表面積の値が10m2/グラム以上、BJH法及びMP法による細孔の容積が0.1cm3/グラム以上であり、且つ、非局在化密度汎関数法によって求められた細孔径分布において、3nm乃至20nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有し、3nm乃至20nmの範囲内に細孔径を有する細孔の容積の合計の占める割合は、全細孔の容積総計の0.2以上であり、
光触媒材料は、カチオンあるいはアニオンがドーピングされた酸化チタンから成る光触媒複合材料の製造方法であって、
カチオンあるいはアニオンを含む気体状の物質と酸化チタンを用いて結晶成長させる方法に基づき、又は、
酸化チタン合成後にその表面に湿式法に基づきカチオンあるいはアニオンを担持させる方法に基づき、
酸化チタンにカチオンあるいはアニオンをドーピングする光触媒複合材料の製造方法。
(A) a porous carbon material, and
(B) a photocatalytic material attached to the porous carbon material,
Consisting of
The value of specific surface area by nitrogen BET method was 10 m 2 / gram or more, the volume of pores by BJH method and MP method was 0.1 cm 3 / gram or more, and was determined by delocalized density functional method. In the pore size distribution, the proportion of the total volume of pores having at least one peak in the range of 3 nm to 20 nm and having a pore size in the range of 3 nm to 20 nm is 0% of the total volume of all pores. .2 or more,
The photocatalytic material is a method for producing a photocatalytic composite material comprising titanium oxide doped with a cation or an anion,
Based on a method of crystal growth using a gaseous substance containing a cation or an anion and titanium oxide , or
Based on the method of supporting cations or anions on the surface of titanium oxide after the synthesis based on the wet method,
A method for producing a photocatalytic composite material, wherein titanium oxide is doped with a cation or an anion.
光触媒材料は、波長200nm乃至600nmの光のエネルギーを吸収する請求項2に記載の光触媒複合材料の製造方法。   The method for producing a photocatalyst composite material according to claim 2, wherein the photocatalyst material absorbs energy of light having a wavelength of 200 nm to 600 nm.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6450352B2 (en) * 2016-09-26 2019-01-09 デクセリアルズ株式会社 Porous carbon material, method for producing the same, and catalyst for synthesis reaction
KR101977899B1 (en) * 2017-05-23 2019-05-13 주식회사 워터엔피플 Clean water and Antibiotic antibacterial filter method of manufacturing
CN112718001B (en) * 2020-12-28 2022-10-18 贵州省化工研究院 Nano cellulose based aerogel composite photocatalyst and application thereof

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5238666B2 (en) * 1972-10-14 1977-09-30
JPS506718A (en) * 1973-05-30 1975-01-23
JPH07163640A (en) * 1993-12-15 1995-06-27 Unitika Ltd Antibacterial and deodorant filter
JPH0975434A (en) * 1995-09-07 1997-03-25 Kuraray Chem Corp Deodorant using photocatalyst
JPH1085759A (en) * 1996-09-13 1998-04-07 Ichiro Arai Preparation of purifying agent for sterilization
TW455912B (en) * 1999-01-22 2001-09-21 Sony Corp Method and apparatus for film deposition
DE10336146B4 (en) * 2003-08-07 2007-06-28 Degussa Ag Process for the stable aromatization of beverages
JP4580197B2 (en) * 2004-08-20 2010-11-10 テイカ株式会社 Titanium oxide photocatalyst having photocatalytic activity in a wide wavelength region and method for producing the same
TWI324948B (en) * 2005-12-22 2010-05-21 Ind Tech Res Inst Photocatalystic composite material, method for producing the same and application thereof
JP2007203223A (en) * 2006-02-02 2007-08-16 National Institute For Materials Science Visible light-responsive titanium oxide-activated carbon composite photocatalyst and manufacturing method
JP5252876B2 (en) * 2007-10-23 2013-07-31 旭化成ケミカルズ株式会社 Photocatalytic hydrosol and aqueous photocatalytic coating agent
JP5112966B2 (en) * 2008-06-20 2013-01-09 旭化成株式会社 Lean burn exhaust gas purification catalyst

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