JP7236391B2 - 活性炭の製造方法 - Google Patents

活性炭の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7236391B2
JP7236391B2 JP2019554821A JP2019554821A JP7236391B2 JP 7236391 B2 JP7236391 B2 JP 7236391B2 JP 2019554821 A JP2019554821 A JP 2019554821A JP 2019554821 A JP2019554821 A JP 2019554821A JP 7236391 B2 JP7236391 B2 JP 7236391B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
activation
activated carbon
carbon
precursor
raw material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019554821A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020516570A (ja
Inventor
フェンリウ ロウ
スヴェイン クヴェルンスチュエン
Original Assignee
ビヨンデル アーエス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ビヨンデル アーエス filed Critical ビヨンデル アーエス
Publication of JP2020516570A publication Critical patent/JP2020516570A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7236391B2 publication Critical patent/JP7236391B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
    • C01B32/348—Metallic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Description

本発明は、活性炭の製造方法に関し、その方法には、原材料混合物を得るために炭素前駆体（carbonaceous precursor）を化学的賦活剤（chemically activating agent）と混合することと、物理的賦活ガス（physically activating gas）の雰囲気下で原材料混合物を加熱することにより、活性炭を製造することと、製造された活性炭に適切な賦活後処理（post-activation treatment）を行うことと、が含まれる。本発明はまた、このような方法によって得ることが可能な活性炭種に関する。
活性炭は、アクティブカーボンとも呼ばれ、高多孔度および十分に発達した比表面積（つまり、単位質量あたりの表面積）を有する、非晶質炭素材料の群を指す。活性炭は、通常、異なる炭素含有物質を熱分解し、その後、物理的または化学的な工程を通じた賦活により製造され、例えば、細粒、粉末、繊維状物質、織物、またはモノリスなどの多くの異なる形態で存在する。活性炭は、その十分に発達した多孔度、高比表面積、ならびに良好な熱安定性および化学的安定性から、例えば、スーパーキャパシタ用の電極材料、水およびガス精製のための吸着剤、金属を含まない触媒または触媒担体として、工業分野で広く利用されてきた。ある所定の応用分野のために活性炭を選択する主な基準は、表面の化学組成、純度、電気伝導率、および細孔容積、比表面積、細孔径分布などの細孔組織の性質である。電気エネルギーの蓄積、汚染除去、および環境に優しい製品への注目が高まることによって、活性炭の需要が大幅に高まることが促進される。
活性炭は、石油コークス、石炭、コールタールなどの化石燃料原料、ナットシェル、ココナッツ殻、木材などのバイオマス原料、およびポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、フェノール樹脂などの合成ポリマを含む、さまざまな炭素質原材料から、物理的または化学的賦活を通じて製造される。活性炭の原材料の選択は、最終生成物の構成、純度、表面の化学組成、電気伝導率、細孔径、および組織の性質に影響を与える。原材料の選択において、価格は、しばしば決定的要素になる。したがって、今日、活性炭の大部分は、その入手しやすさ、広い利用可能、および高い持続可能性の理由によりバイオマスから製造される。しかし、合成ポリマは、純度が高いという利点があるため、通常、高純度の活性炭を製造するために選択される。
多くの炭素材料は、熱分解および賦活を通して活性炭に変換され得る。最終生成物の性質の大部分は、炭素前駆体原料の特質、賦活剤の特質、および賦活工程の条件に依存する。組織の性質が異なる活性炭を調製することは、物理的または化学的な賦活工程を通じて実現することができる。物理的賦活には、一般的に、不活性雰囲気において炭素前駆体を炭化して、揮発成分を除去した後、蒸気、二酸化炭素、酸素、空気、アンモニア、またはこれらの任意の気体を含むガス混合気などの、適切なガス化剤の存在下において賦活を行い、高温で多孔性を発達させることが含まれる。より反応性が高い構造の炭素が選択的に除去されることにより多孔性が生成され、さらにガス化によって、求められる多孔構造を有する活性炭の製造につながる。一般的に、二酸化炭素を用いる賦活は、小さなミクロ孔を生成し拡大するが、水蒸気を用いる賦活は、存在するミクロ孔を拡大しやすくするだけである。さらに、アンモニアが賦活剤として選択されるとき、酸素含量が少ない活性炭が製造できる。
化学的賦活は、一般的に、炭素材料を水酸化カリウム、塩化亜鉛、またはリン酸などの化学的賦活剤と混合し、その後、高温において不活性ガス下で賦活することにより行われる。化学的賦活の方法は、活性炭を製造するために長年利用され、賦活のメカニズムは、重点的に研究されてきた。水酸化カリウムなどのアルカリ金属化合物の具体的な賦活メカニズムは、炭素構造と金属化合物との酸化還元反応と、炭素格子内への金属のインターカレーションと、水蒸気および二酸化炭素により生じるガス化とを含むとの見解が一般的に受け入れられている。したがって、広範囲の細孔径分布を有する活性炭は、非常に効率的な方法においてアルカリ金属化合物を賦活剤として利用することによって製造される。リン酸および塩化亜鉛などの金属塩化物を用いた化学的賦活において、これらの薬品は、炭素材料の熱分解の挙動を変化させ、それにより好ましくないタールの生成物の形成を抑える脱水剤として作用する。リン酸および金属塩化物の両方によって、原材料中の水素および酸素原子が、炭化水素または含酸素有機化合物ではなく、水となって取り除かれる。結果として、炭化収率は、物理的賦活によるものより一般的に高い。さらに、活性炭の細孔径分布は、炭素前駆体およびリン酸または金属塩化物の質量比を調整することによって、ある程度制御可能である。化学的賦活は、低い賦活温度、高収率、高効率性、高比表面積、より大きい細孔容積など、物理的賦活と比べて、より優れた利点がある。しかし、物理的賦活の利点は、緩やかな賦活速度であり、ミクロ孔の大きさを調節するためには好ましい。したがって、物理的賦活を化学的賦活と組み合わることは、賦活工程をより効率的、制御可能、柔軟にする。
概して、１種類の賦活剤が利用されるとき、一般的な細孔径を有する活性炭は、賦活条件を注意して制御することにより製造することができる。例えば、二酸化炭素またはアンモニアが賦活剤として選択されるとき、ミクロ孔が優先的に活性炭の中へ導入される一方、薬剤の浸透が高い（with high agent loading）リン酸または塩化亜鉛が賦活剤として選択されるとき、メソ孔が優先的に活性炭の中へ導入される。したがって、賦活工程において、２つの異なる賦活剤の組み合わせを用いて、得られる細孔径分布に対して優れた制御を有する活性炭を製造する。２種類の賦活剤を利用するさらなる利点は、賦活の高効率性、活性炭の高収率、工程において柔軟性が高いことである。
活性炭には多くの用途があるため、実質上の研究は、その製造方法において実践される。例えば、米国特許第５，４１６，０５６号に開示される２段階の賦活工程は、リン酸を用いて幅広い細孔を導入する第１段階の賦活と、それに続き、水酸化カリウムを用いてミクロ孔を導入する第２段階の賦活とを含む。この２段階の賦活工程により製造される活性炭は、ミクロ孔の量が多いこと（全細孔容積の＞８５％）、およびミクロ孔容積が多いこと（＞０．７ｃｍ３／ｇ）により特徴付けられる。しかし、この２段階の賦活は、２つの連続する高温での賦活ステップが必要とされるため、賦活工程の費用が増加する。
特許出願ＷＯ２０１４／０７７７１４Ａ１において、自己賦活の工程が開示される。活性炭は、タバコ葉から、不活性ガス雰囲気中で同時進行する炭化および自己賦活により製造される。この方法によって製造される活性炭は、６００から２０００ｍ２／ｇ、好ましくは、１７００ｍ２／ｇの比表面積を有し、小さなミクロ孔およびメソ孔を広範囲に有する。自己賦活の方法において、原材料の炭化および賦活工程が同時かつ自動的に起こるため、化学的または物理的な賦活の第２段階が不要になる。しかし、自己賦活工程を行う能力は、炭素前駆体の化学組成および炭化の間に発生する物質の種類に依存する。これは効率的な賦活工程であるが、炭素前駆体の選択に対する制限は、より幅広い用途に対しては障害となる。
Caturla他(Carbon, 1991. 29: 999-1007)は、塩化亜鉛を用いる桃の種の化学的賦活の後に、二酸化炭素を用いる物理的賦活を行い、約３０００ｍ２／ｇの高い表面積および約２０％の収率を有する活性炭を製造することを記載している。しかし、これは事実上、微孔性であり、スーパーキャパシタに対する電極材料として好ましくない。
Virote他(Separation and Purification Technology, 2005. 42:159-168)は、塩化亜鉛を用いる化学的賦活および二酸化炭素または水蒸気を用いる物理的賦活を同時に行うことによってコーヒー粕から活性炭を調製することについて研究した。塩化亜鉛および水蒸気が賦活剤として選択されるとき、８０．３％の高収率が達成された。しかし、得られた活性炭の比表面積は１０００ｍ２／ｇより低い。
Budinova他(Fuel Processing Technology, 2006. 87(10): 899-905)は、リン酸を用いる化学的賦活と水蒸気を用いる物理的賦活とを組み合わせた１つの賦活ステップを通じて、木質バイオマスである樺の賦活を行った。結果は、高比表面積（１３６０ｍ２／ｇ）の点から、物理的および化学的賦活を組み合わせた利点を示したものの、スーパーキャパシタの電極材料としては依然として十分ではない。
特に有利な活性炭の実施は、スーパーキャパシタの炭素系電極へ組み込むことである。二重層キャパシタまたはウルトラキャパシタとしても知られるスーパーキャパシタは、電極／電解液界面において、物理的な電荷分離によって電気エネルギーを蓄積する。この機構は、可逆性が高く、スーパーキャパシタの充放電を１００万回まで可能にする。さらに、この高速な電荷分離機構は、高い電力密度を有するスーパーキャパシタをも可能にする。スーパーキャパシタは、通常、多孔性誘電セパレータにより電気的接触が互いに切り離された、２つの多孔性電極を備える。セパレータおよび電極は、電解液を含浸し、イオン電流が電極間を流れることを可能にする一方、電流がセルから放電されることを防ぐ。各電極は、通常、集電体で電気的接触される。シートまたは板状の電気導電材料（例えば、アルミニウム）を含むことができる集電体は、内部抵抗を減少させる一方、多孔性電極材料に対して物質的な支持を提供することができる。
スーパーキャパシタの電極材料に関して、活性炭の性能の多くは、多孔性組織の性質、具体的には、比表面積および細孔径分布に依存する。細孔径は、通常、３種類に分類される。２ｎｍ未満の直径を有するミクロ孔、２ｎｍから５０ｎｍの範囲の直径を有するメソ孔、５０ｎｍより大きい直径を有するマクロ孔である。ミクロ孔によって、主に、溶媒和殻の歪みが起こりイオンと細孔壁との距離が短くなることから、比容量（つまり単位質量あたりの容量）が高まり、高エネルギー密度が実現される。メソ孔のチャネルは、多孔性粒子を通じて、イオンに対して低抵抗の経路を提供し、マクロ孔はイオンを緩衝するリザーバとして機能して、内部表面までの拡散距離を最小化する。よって、メソ孔およびマクロ孔によって、レート特性が高まり、それによりスーパーキャパシタの電力密度が高まる。したがって、エネルギー蓄積装置の使用における活性炭の細孔径分布は、高比容量、良好なレート特性、および高エネルギー密度を実現するために注意して制御を行う必要がある。しかし、既知の方法を利用した、ミクロ孔、メソ孔、およびマクロ孔を規定された割合で有する活性炭の効率的な製造は、まだ課題が残っている。
米国特許第５，４１６，０５６号明細書 国際特許出願公開第２０１４／０７７７１４号パンフレット
Caturla et al., Carbon, 1991, 29, pp.999-1007 Virote et al., Separation and Purification Technology, 2005, 42, pp.159-168 Budinova et al., Fuel Processing Technology, 2006, 87(10), pp. 899-905
したがって、高収率で、より効率的で柔軟な方法を用いて、活性炭材料を製造するための賦活工程を提供し、結果的に得られる多孔度および細孔径分布を制御することは利点がある。そのような方法によって、多くの用途に適した活性炭を製造することができる。例えば、効率性、耐久性、およびエネルギー密度がある蓄電装置を可能にする炭素系電極を製造するために、活性炭は、大きい比表面積および所定の細孔径分布を所有するべきである。
本発明は、先行技術の欠点の少なくとも１つを改善または軽減する、または、先行技術に対して有用な代替案を少なくとも１つ提供することを目的とする。この目的は、以下の明細書およびその後に続く特許請求の範囲に明記される特徴を通じて実現される。本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を定義する。
第１の側面として、本発明は、より具体的には、活性炭の製造方法に関し、その方法は、
ａ）原材料混合物を得るために、炭素前駆体を化学的賦活剤と混合することと、
ｂ）物理的賦活ガスの雰囲気下で原材料混合物を加熱することにより活性炭を製造することと、
ｃ）製造された活性炭の適切な賦活後処理を行うことと、
を含み、
ａ）のステップは、サブステップ
ｉ）含浸前駆体を得るために第１の化学的賦活剤を添加することと、
ｉｉ）原材料混合物を得るために第２の化学的賦活剤を添加することと、
を順に含む。
本発明によるＨ３ＰＯ４およびＣ７Ｈ７Ｋを化学的賦活剤として、アンモニアを物理的賦活剤として用いる、実施例１の製造された活性炭の細孔径分布（ｄＶ／ｄＤ、つまり特徴的な細孔径を有する細孔の単位質量あたりの全容積として示される）を示す図である。 実施例２に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 実施例３に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 実施例４に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 実施例５に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 実施例６に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 実施例７に記載される方法から製造された活性炭の細孔径分布を示す図である。 本発明により製造された活性炭を電極として使用し、イオン液体 １－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートを電解液として使用して製造されたスーパーキャパシタの充電／放電の曲線を示す図である。
炭素前駆体は、十分な炭素含有量と純度を有する原材料に由来してもよい。一実施形態において、炭素前駆体は、木材、ココナッツ殻、食品加工における残物、食品廃棄物、新聞、本、小麦、クルミ、コーン、米、イモ、ビート、穀粒、大豆、大麦、綿などのバイオマスおよび派生物の原料から作られてもよい。別の実施形態において、炭素前駆体は、石油コークス、石炭、コールタールピッチなどの化石燃料原料から作られてもよい。別の実施形態において、炭素前駆体は、ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアニリン、ポリピロール、フェノール樹脂などの合成ポリマ材料から作られてもよい。実施形態はこれらに限定されないが、炭化および賦活可能な、化学的に適した前駆体を含んでよい。
炭素前駆体は、活性炭製品の性質を最適化するために使用される、１種類の炭素前駆体材料または前駆体材料の組み合わせであってよい。炭素前駆体は、粉末、シート、繊維、溶液、懸濁液、ゲル、これらの形態の任意の混合物であってもよい。炭素前駆体材料は、化学的賦活剤と混合する前に、洗浄、乾燥、粉砕、または炭化などの異なる前処理を必要としてもよい。
第１段階として、炭素前駆体を第１の化学的賦活剤と混合し、含浸前駆体を得る。第１の化学的賦活剤は、脱水剤として機能し、収率を高め、メソ孔を活性炭に導入する。いくつかの非限定的な実施形態によると、第１の化学的賦活剤は、例えば、Ｈ３ＰＯ４、Ｐ２Ｏ５、Ｈ２ＳＯ４、ＭｇＣｌ２、ＡｌＣｌ３、ＣａＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＺｎＣｌ２またはこれらの賦活剤の任意の比の組み合わせから選択されてもよい。実施形態は、それに限定されないが、炭素前駆体を脱水可能な薬品を含んでもよい。
実施形態において、炭素前駆体を、第１の化学的賦活剤の溶液に含浸してもよい。溶液が使用される場合、水溶液であることが好ましいが、エタノール、アセトン、またはイソプロピルアルコールなどの有機溶媒であってもよい。水溶液中の化学的賦活剤の濃度は、約１～９０ｗｔ％の範囲であってよく、例えば、１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または９０ｗｔ％である。含浸のために第１の化学的賦活剤の溶液を使用することは、炭素前駆体とのより均一な混合を促進し得る。この混合により、細孔径、細孔径分布、細孔構造などを含む、物理的特徴の均一な分布を含む、より均一な活性炭を形成しやすくしてもよい。他の実施形態において、炭素前駆体は、第１の化学的賦活剤と組み合わせて、粉砕またはボールミリングなどの物理的混合によってドライ含浸前駆体を、つまり、いずれの液体または溶媒も使用せずに、形成してもよい。
炭素前駆体および第１の化学的賦活剤は、任意の適切な比で組み合わせて含浸前駆体を形成してもよい。適切な比の具体的な値は、例えば、炭素前駆体および第１の化学的賦活剤の物理的形状、および、１つまたは両方が混合物または溶液の形態のとき、濃度によって決められてもよい。乾燥材料質量に基づき、炭素前駆体の第１の化学的賦活剤に対する比は、約１：１０から１０００：１の範囲である。例えば、比は、約１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：１０、５００：１、１００：１、２５：１、１０：１、または２：１であってよい。炭素前駆体および第１の化学的賦活剤は、０．５～７２時間、例えば、０．５、１、２、３、５、８、１０、１２、１５、１８、２４、３６、４８、または７２時間乾燥させて含浸前駆体を形成してもよい。乾燥は、５０～２００oＣ、例えば、５０、７５、９０、１００、１２０、１４０、１７０、または２００oＣで行ってよい。
含浸前駆体を乾燥させた後、原材料混合物は、第２の化学的賦活剤を含浸前駆体に導入することによって製造され、賦活工程の間の賦活効率を高め、多孔度の発達を促す。第２の化学的賦活剤は、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＬｉＨＣＯ３、Ｃ７Ｈ７Ｋ（ベンジルカリウム）などのアルカリ金属化合物、またはこれらの賦活剤の任意の比の組み合わせであることが好ましい。アルカリ金属は、炭素材料にインターカレーションしてもよく、後の洗浄工程の間、前述のアルカリ金属は、水と反応して、大量のガスを発生させてもよく、それにより炭素材料が剥離され多孔表面積を増やす。第２の化学的賦活剤は、粉砕またはボールミリングなどの物理的混合により含浸前駆体と混合させてもよい。含浸前駆体の第２の化学的賦活剤に対する比は、約１：１０から１０００：１、例えば、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：１０、５００：１、１００：１、２５：１、１０：１、または２：１の範囲であってもよい。
その後、原材料混合物を物理的賦活ガスの雰囲気下で適切な温度まで加熱し、単一工程において、同時に行う化学および物理的賦活を介して活性炭を形成してもよい。実施形態において、加熱手段は、例えば、従来式の加熱炉、電子レンジ、または、レーザー誘起加熱法であってよい。加熱の間、物理的賦活剤は、主に気相から炭素前駆体と反応し、ミクロ孔を生成し、一方、化学的賦活剤は、主に液相または固相から炭素前駆体と反応し、メソ孔を生成する。物理的および化学的賦活が単一の工程で同時に発生するため、１つ以上の段階が存在することは、単一段階の賦活よりも、賦活工程をより効率的で柔軟なものにする。さらに、これらの２つの賦活の強度は、物理的賦活ガスの組成ならびに第１の化学的賦活剤および第２の化学的賦活剤の炭素前駆体に対する重量比を調整することにより容易に制御することができ、それにより、活性炭の細孔径分布を調節することができる。
一実施形態において、賦活はバッチ工程において実施されてもよく、原材料混合物をるつぼに供給することと、るつぼを高温に到達可能な温度制御反応器、例えば、従来式の加熱炉または電子レンジなどに配置することとを含む。適切なるつぼおよび反応器は、高温で安定し、電子レンジ工程に耐えることができ、化学的賦活剤からの化学的腐食に耐性がある。るつぼの例としては、金属（ニッケル、ステンレス鋼）るつぼ、石英るつぼ、磁器るつぼ、炭化ケイ素るつぼ、または炭化ケイ素で被覆したムライトなどの、炭化ケイ素で被覆したるつぼが含まれる。別の実施形態において、原材料混合物を、例えば、スクリュー供給または回転供給操作などの連続供給工程を用いて、反応器に導入してもよい。さらなる別の実施形態において、原材料混合物の炭素材料は、半連続工程において賦活されてもよく、加熱およびその後の賦活の作用の間、原材料混合物が入ったるつぼは、高温反応器を通って搬送される。原材料は、反応器に乾燥またウェットで供給されてもよい。ウェットの原材料混合物は、例えば、反応器内に噴霧またはスプレーされてもよいスラリーを含むことができる。同様に、乾燥した原材料混合物は、反応器内で噴霧またはスプレーされてもよい。
例えば、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ＣＯ２、Ｈ２、ＮＨ３、または、これらのガスを含む任意のガス混合気であってよい物理的賦活ガスは、原材料混合物を気相から賦活させてミクロ孔を生成するために、少なくとも１つのガス注入口を介して反応器に導入されてもよい。さらに、上述した賦活ガスが保護ガスとしても機能し、炭素前駆体が空気中の酸素により酸化すること、および、反応器内の原材料混合物が流体化することを避けるように、具体的な物理的賦活ガスによって、条件が選択されてもよい。例えば、Ｏ２は、Ｎ２によって希釈されてもよく、一方で、ＮＨ３は、純ガスとして使用されてもよい。物理的賦活ガスは、加熱前、または反応器が特定の温度まで加熱された後でも、任意の段階で賦活反応器に導入されてもよい。物理的賦活ガスは、連続的または断続的に賦活反応器に導入されてもよい。物理的賦活ガスは、物理的賦活強度を調整するために、賦活反応器に導入される前に任意の濃度に不活性ガスで希釈されてもよい。
原材料混合物は、物理的賦活ガスの雰囲気下で、２から１０００℃／分の加熱速度、例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、７５０、または１０００℃／分で、４００℃から１５００℃の範囲であり得る温度、例えば、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、または１５００℃で、所定時間、例えば、０．１、０．２、０．５、１、２、４、８、１２、２４、４８または７２時間またはそれ以上、加熱されて賦活を行ってもよい。賦活後、賦活された製品は、２から２００℃／分の冷却速度で、例えば、２、３、５、１０、２０、５０、１００、１５０または２００℃／分で冷却されてもよい。
実施形態において、活性炭に、好適な賦活後処理を行ってもよく、それは、利用分野にもよるが、所望の細孔径にするために洗浄、乾燥、粉砕を含んでよい。洗浄は、炭素の残存量、残留する化学的賦活剤、または、化学的賦活剤に関わる反応に由来するあらゆる化学的副生物を除去するために最適化されてもよい。一実施形態において、賦活ステップは、活性炭を水ですすいで急冷してもよく、したがって、急冷および洗浄の行為を組み合わせてもよい。急冷および／または洗浄に使用される排水は、排水の排出および処理コストを減少させるために濾過およびリサイクルされてもよい。
本発明を介して製造される活性炭は、好ましくは、＞２０００ｍ２／ｇの高比表面積、および、本出願により調整されてもよい所定の細孔径分布によって特徴付けられてもよい。スーパーキャパシタで使用される活性炭にとって、所望の細孔径分布には、主に小さなミクロ孔と小さなメソ孔が含まれる。したがって、本発明により製造される活性炭は、スーパーキャパシタのための非常に魅力的な電極材料になり得る。
第２の側面において、本発明は、本発明の第１の側面による方法によって得ることが可能な活性炭種に関する。したがって、活性炭種は、例えば、図１～７に示す細孔径分布と同様に、炭素電極の使用に対して最適化された細孔径分布を有するように調整されてもよい。炭素電極のために最適化された細孔径分布を有する炭素種は、高比容量に対して有益である小さなミクロ孔と、イオンの高速移動に有益である小さなメソ孔とを含む。最適化された細孔径分布を有する上記炭素電極は、例えば、スーパーキャパシタまたはリチウムイオンキャパシタにおいて使用されてもよい。
添付の図面において図示される好ましい実施形態の例について以下に記載される。
実施例１において、炭素前駆体として１０ｇのマツ材のおがくずを、第１の化学的賦活剤として３０ｍＬの１Ｍ Ｈ３ＰＯ４水溶液に含浸し、その後、１２０℃のオーブンで１２時間乾燥し、含浸前駆体を形成する。その後、２ｇのＣ７Ｈ７Ｋを第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、５℃／分の加熱速度で９００℃まで加熱し、物理的賦活剤としてアンモニア雰囲気下で２時間保持し、その後、管状炉をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、活性炭を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、図１から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的な高比表面積（＞２０００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布を呈する。この活性炭を電極材料として、イオン液体である１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート（ＥＭＩＭＢＦ４）を電解液として使用することにより製造される対称型スーパーキャパシタは、約１９０Ｆ／ｇの高比容量を示す（図８に示す充放電曲線から計算される）。
実施例２において、炭素前駆体として１０ｇのマツ材のおがくずを、第１の化学的賦活剤として３０ｍＬの１Ｍ ＺｎＣｌ２水溶液に含浸し、その後、１２０℃のオーブンで１２時間乾燥し、含浸前駆体を形成する。その後、１０ｇのＫＯＨを第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一的に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、１０℃／分の加熱速度で９００℃まで加熱し、物理的賦活剤としてＣＯ２雰囲気下で１時間保持し、その後、管状炉を、Ｎ２雰囲気下で周囲温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２０００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図２から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例３において、炭素前駆体として１０ｇの新聞古紙を、第１の化学的賦活剤として３０ｍＬの０．５Ｍ ＺｎＣｌ２水溶液に含浸し、その後、１２０℃のオーブンで１２時間乾燥し、含浸前駆体を形成する。その後、５ｇのＮａＯＨを第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、１０℃／分の加熱速度で８００℃まで加熱し、物理的賦活剤としてアンモニア雰囲気下で１時間保持し、その後、管状炉をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２２００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図３から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例４において、炭素前駆体として１０ｇの新聞古紙を、第１の化学的賦活剤として２０ｇのＰ２Ｏ５と、物理的に粉砕することにより混合し、含浸前駆体を形成する。その後、５ｇのＫＯＨを第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、５℃／分の加熱速度で７５０℃まで加熱し、物理的賦活剤としてＣＯ２雰囲気下で２時間保持し、その後、管状炉をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２０００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図４から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例５において、炭素前駆体として１０ｇのマツ材のおがくずを、第１の化学的賦活剤として３０ｍＬの１Ｍ ＺｎＣｌ２水溶液に含浸し、その後、１２０℃のオーブンで１２時間乾燥し、含浸前駆体を形成する。その後、５ｇのＫ２ＣＯ３を第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、１０℃／分の加熱速度で９００℃まで加熱し、物理的賦活剤としてＣＯ２雰囲気下で２時間保持し、その後、管状炉をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２０００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図５から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例６において、炭素前駆体として１０ｇのポリアニリンの粉末を、第１の化学的賦活剤として５ｇのＰ２Ｏ５と物理的粉砕によって混合し、含浸前駆体を形成する。その後、１２０℃で１２時間乾燥させた後、５ｇのＫ２ＣＯ３を第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、管状炉に導入し、１０℃／分の加熱速度で９００℃まで加熱し、物理的賦活剤として蒸気雰囲気下で２時間保持し、その後、管状炉をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２３００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図６から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例７において、炭素前駆体として１０ｇのグラフェンオキシドを、第１の化学的賦活剤として２０ｇのＺｎＣｌ２と物理的粉砕によって混合し、含浸前駆体を形成する。１２０℃で１２時間乾燥させた後、１０ｇのＫＯＨを第２の化学的賦活剤として、含浸前駆体とともに物理的かつ均一に粉砕し、原材料混合物を形成する。原材料混合物を、その後、電子レンジに導入し、物理的賦活剤としてアンモニア雰囲気下において６００Ｗで２０分間加熱し、その後、材料をＮ２の雰囲気下で周辺温度まで冷却する。賦活は、大気圧下で操作する。賦活後処理として、得られた製品を、１Ｍ ＨＣｌおよび温水で洗浄し、その後、オーブンで乾燥する。得られた活性炭は、高比表面積（＞２２００ｍ２／ｇ）および好ましい細孔径分布（図７から理解されるように小さなミクロ孔および小さなメソ孔が支配的）を呈する。
実施例８において、本出願に開示される賦活方法によって製造される活性炭に基づき、最適化された電極は、導電性カーボンブラックを導電性添加物として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をバインダとして、活性炭と組み合わせることによって製造される。６０～９０ｗｔ％の活性炭、５～２０ｗｔ％のカーボンブラック、および５～２０ｗｔ％のＰＴＦＥを含む粉末混合物は、ロール圧延され、約４０～４００マイクロメータの範囲の厚さである炭素系電極を形成する。スーパーキャパシタは、炭素系電極を電極としてイオン液体を電解液として使用して組み立てられる。この方法により製造されるスーパーキャパシタの充放電性能は、図８に示される。
上述した実施形態は、本発明の制限を示すものではなく、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計することができる。請求の範囲において、カッコの間に配置される参照記号は、請求の範囲を制限するものとして解釈されない。「含む（comprise）」という動詞およびその活用形を使用することは、請求の範囲に記載されたもの以外の要素または工程の存在を除外しない。ある要素に先行する冠詞（a, an）は、そのような要素の複数の存在を除外しない。
特定の方策が、相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
（１）活性炭の製造方法であって、
前記方法は、
ａ）原材料混合物を得るために、炭素前駆体を化学的賦活剤と混合することと、
ｂ）物理的賦活ガスの雰囲気下で前記原材料混合物を加熱することにより活性炭を製造することと、
ｃ）製造された活性炭の適切な賦活後処理を行うことと、
を含み、
前記ａ）のステップは、サブステップ
ｉ）含浸前駆体を得るために第１の化学的賦活剤を添加することと、
ｉｉ）前記原材料混合物を得るために第２の化学的賦活剤を添加することと、
を順に含む、方法。
（２）（１）に記載の方法であって、前記第１の化学的賦活剤は、ＭｇＣｌ ２ 、ＡｌＣｌ ３ 、ＣａＣｌ ２ 、ＦｅＣｌ ３ 、ＺｎＣｌ ２ 、Ｈ ３ ＰＯ ４ 、Ｐ ２ Ｏ ５ およびＨ ２ ＳＯ ４ の薬品を含む群から選択される、方法。
（３）（１）から（２）のいずれか１つに記載の方法であって、前記炭素前駆体の前記第１の化学的賦活剤に対する質量比は、１：１０から１０００：１の範囲である、方法。
（４）（１）から（３）のいずれか１つに記載の方法であって、前記炭素前駆体および前記第１の化学的賦活剤は、溶媒の助けを借りて混合される、方法。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の方法であって、前記第２の化学的賦活剤は、Ｋ ２ ＣＯ ３ 、Ｎａ ２ ＣＯ ３ 、Ｌｉ ２ ＣＯ ３ 、ＫＨＣＯ ３ 、ＮａＨＣＯ ３ 、ＬｉＨＣＯ ３ 、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨおよびベンジルカリウム（Ｃ ７ Ｈ ７ Ｋ）を含む群から選択される、方法。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載の方法であって、前記含浸前駆体と前記第２の化学的賦活剤の質量比は、１：１０から１０００：１の範囲である、方法。
（７）（１）から（６）のいずれか１つに記載の方法であって、前記原材料混合物は、バッチ投入工程を介して前記反応器に導入される、方法。
（８）（１）から（６）のいずれか１つに記載の方法であって、前記原材料混合物は、連続供給工程を介して前記反応器に導入される、方法。
（９）（１）から（８）のいずれか１つに記載の方法であって、前記物理的賦活剤は、Ｈ ２ Ｏ、Ｈ ２ 、Ｏ ２ 、ＣＯ ２ 、ＳＯ ２ 、ＳＯ ３ およびＮＨ ３ を含む群から選択される、方法。
（１０）（１）から（９）のいずれか１つに記載の方法であって、物理的賦活剤は、賦活反応器の加熱後に、前記賦活反応器に導入される、方法。
（１１）（１）から（１０）のいずれか１つに記載の方法であって、加熱が４００から１５００℃の範囲の温度で行われる、方法。
（１２）（１）から（１１）のいずれか１つに記載の方法により得ることが可能な活性炭種。
（１３）（１２）に記載の活性炭種を含む、炭素電極。
（１４）（１３）に記載の少なくとも１つの炭素電極を含むスーパーキャパシタ。

Claims (9)

  1. 活性炭の製造方法であって、
    前記方法は、
    ａ）原材料混合物を得るために、炭素前駆体を化学的賦活剤と混合することと、
    ｂ）物理的賦活ガスの雰囲気下で前記原材料混合物を加熱することにより活性炭を製造することと、
    ｃ）製造された活性炭の洗浄、乾燥、または粉砕を含む賦活後処理を行うことと、
    を含み、
    前記ａ）のステップは、サブステップ
    ｉ）含浸前駆体を得るために、ＭｇＣｌ２、ＡｌＣｌ３、ＣａＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＺｎＣｌ２、Ｈ３ＰＯ４、Ｐ２Ｏ５およびＨ２ＳＯ４の薬品を含む群から選択される第１の化学的賦活剤を前記炭素前駆体に添加することと、
    ｉｉ）前記原材料混合物を得るために、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＬｉＨＣＯ３、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨおよびベンジルカリウム（Ｃ７Ｈ７Ｋ）を含む群から選択される第２の化学的賦活剤を前記含浸前駆体に添加することと、
    を順に含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記炭素前駆体の前記第１の化学的賦活剤に対する質量比は、１：１０から１０００：１の範囲である、方法。
  3. 請求項１から２のいずれか１項に記載の方法であって、前記炭素前駆体および前記第１の化学的賦活剤は、溶媒の助けを借りて混合される、方法。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、前記含浸前駆体と前記第２の化学的賦活剤の質量比は、１：１０から１０００：１の範囲である、方法。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記原材料混合物は、バッチ投入工程を介して反応器に導入される、方法。
  6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記原材料混合物は、連続供給工程を介して反応器に導入される、方法。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、前記物理的賦活ガスは、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＳＯ２、ＳＯ３およびＮＨ３を含む群から選択される、方法。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法であって、前記物理的賦活ガスは、賦活反応器の加熱後に、前記賦活反応器に導入される、方法。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法であって、加熱が４００から１５００℃の範囲の温度で行われる、方法。
JP2019554821A 2017-04-06 2018-03-20 活性炭の製造方法 Active JP7236391B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20170575 2017-04-06
NO20170575A NO343769B1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method for producing activated carbon
PCT/NO2018/050081 WO2018186747A1 (en) 2017-04-06 2018-03-20 Method for producing activated carbon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020516570A JP2020516570A (ja) 2020-06-11
JP7236391B2 true JP7236391B2 (ja) 2023-03-09

Family

ID=63712984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019554821A Active JP7236391B2 (ja) 2017-04-06 2018-03-20 活性炭の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11370665B2 (ja)
EP (1) EP3606872A4 (ja)
JP (1) JP7236391B2 (ja)
CN (1) CN110461766A (ja)
CA (1) CA3055280C (ja)
NO (1) NO343769B1 (ja)
WO (1) WO2018186747A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111450860A (zh) * 2019-01-22 2020-07-28 中国科学院上海有机化学研究所 一种基于生物质的氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用
JPWO2021015054A1 (ja) * 2019-07-19 2021-01-28
CN111320174A (zh) * 2020-03-26 2020-06-23 常州大学 一种中孔型水蜜桃桃核活性炭的制备方法及应用
CN111422871B (zh) * 2020-03-31 2022-03-29 大连理工大学 一种多效串联负压热解制备高品质活性炭联产合成气的工艺
CN112250068A (zh) * 2020-09-25 2021-01-22 桂林电子科技大学 一种生物质桂花多孔碳材料及其制备方法和应用
CN112366316B (zh) * 2020-09-27 2022-03-01 泰山学院 一种氮、磷共掺杂石墨烯的制备方法及其应用
CN112408390B (zh) * 2020-11-20 2022-10-18 西北化工研究院有限公司 一种煤油共炼残渣制备活性炭吸附剂的方法
CN112915966A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 东北大学 一种聚苯胺基活性炭的制备方法及其应用
CN113244885A (zh) * 2021-04-25 2021-08-13 龙岩市华研活性炭科技有限公司 一种用于水族过滤吸附的改性活性炭及其制备方法
AU2022320194A1 (en) * 2021-07-28 2024-01-25 Carbonix Inc. Processes for preparing carbon sources for activation and for activating carbon
KR102635295B1 (ko) * 2021-11-11 2024-02-07 경희대학교 산학협력단 형질전환 식물 유래 다공성 탄소 재료 및 이를 이용한 슈퍼커패시터
CN114349509A (zh) * 2021-12-21 2022-04-15 重庆东星炭素材料有限公司 一种新能源炭电极粉体材料成型方法
CN114351293B (zh) * 2021-12-28 2022-09-30 吉林大学 一种纳米yag掺杂聚丙烯腈基中孔活性碳纤维及其制备方法
CN114572983B (zh) * 2022-02-21 2024-04-05 江苏联兴成套设备制造有限公司 一种过渡金属催化耦合二氧化碳活化的活性炭制备方法
CN114702999A (zh) * 2022-03-09 2022-07-05 陕西煤业新型能源科技股份有限公司神木分公司 一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法
CN114899014A (zh) * 2022-04-13 2022-08-12 常州大学 孔壁带有石墨烯及微孔结构的蚁穴状超级电极碳材料及其制备方法
CN114804101B (zh) * 2022-06-10 2023-10-27 南京林业大学 MXene辅助微波辐射制备秸秆基活性炭的方法
CN115608104B (zh) * 2022-12-15 2023-08-15 山东尚维医疗用品有限公司 一种分离水汽烟油回收降粘剂的系统及方法
CN117525426A (zh) * 2023-12-29 2024-02-06 贝特瑞新材料集团股份有限公司 碳材料及制备方法、负极材料及制备方法、锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011079705A (ja) 2009-10-07 2011-04-21 Osaka Gas Chem Kk 活性炭の製造方法及びその装置
JP2011176043A (ja) 2010-02-23 2011-09-08 Calgon Carbon Japan Kk 電気二重層キャパシタ用活性炭
WO2016013619A1 (ja) 2014-07-25 2016-01-28 関西熱化学株式会社 吸着性能に優れた活性炭、およびその製造方法
CN105645410A (zh) 2016-03-17 2016-06-08 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 3d网络孔结构超级电容炭及其制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB484197A (en) * 1936-09-25 1938-04-25 Walter Hene Improvements in and relating to the production of granular active carbon
FR818175A (fr) * 1937-02-22 1937-09-20 Procédé de fabrication de charbons actifs naturellement granulés
JPH01230414A (ja) 1987-11-20 1989-09-13 Osaka Gas Co Ltd 活性炭及びその製造方法
US5416056A (en) 1993-10-25 1995-05-16 Westvaco Corporation Production of highly microporous activated carbon products
BRPI0501030A (pt) * 2005-03-28 2007-03-06 Univ Fed Sergipe processo de produção de carbono ativado a partir de resìduo da produção de fibras de casca de cÈco e carbono ativado obtido
GB0904196D0 (en) * 2009-03-11 2009-04-22 British American Tobacco Co Methods for increasing mesopores in adsorbents
JP5202460B2 (ja) * 2009-07-17 2013-06-05 関西熱化学株式会社 活性炭および該活性炭を用いた電気二重層キャパシタ
CA2728570C (en) * 2010-06-18 2018-12-11 The Governors Of The University Of Alberta Method for preparation of activated carbon
WO2013001367A2 (en) 2011-06-30 2013-01-03 King Abdullah University Of Science And Technology Moderate temperature synthesis of mesoporous carbon
CN102426932A (zh) * 2011-08-23 2012-04-25 韦华鹏 双电层电容器制备方法
EP2581341B1 (en) * 2011-10-11 2016-05-25 King Saud University Methods for preparing activated nano carbon and composites containing it
US8921263B2 (en) 2012-08-21 2014-12-30 Corning Incorporated Microwave energy-assisted, chemical activation of carbon
JP2016505481A (ja) 2012-11-16 2016-02-25 ポリテクニカ ポズナンスカ 同時進行する炭化および自己賦活によるタバコ葉からの活性炭の生成およびそれにより得られた活性炭
CN105492386A (zh) 2013-02-28 2016-04-13 康宁股份有限公司 通过夹带流方法对碳进行化学活化
GB201304033D0 (en) 2013-03-06 2013-04-17 Univ Brunel Supercapacitor
ES2531462B2 (es) 2014-06-28 2016-07-12 Universidad De Málaga Partículas y materiales carbonosos con propiedades optimizadas, procedimientos para su obtención, y aplicaciones de los mismos

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011079705A (ja) 2009-10-07 2011-04-21 Osaka Gas Chem Kk 活性炭の製造方法及びその装置
JP2011176043A (ja) 2010-02-23 2011-09-08 Calgon Carbon Japan Kk 電気二重層キャパシタ用活性炭
WO2016013619A1 (ja) 2014-07-25 2016-01-28 関西熱化学株式会社 吸着性能に優れた活性炭、およびその製造方法
JP2016030697A (ja) 2014-07-25 2016-03-07 関西熱化学株式会社 吸着性能に優れた活性炭、およびその製造方法
CN105645410A (zh) 2016-03-17 2016-06-08 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 3d网络孔结构超级电容炭及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
NO20170575A1 (en) 2018-10-08
CN110461766A (zh) 2019-11-15
EP3606872A4 (en) 2020-12-23
CA3055280C (en) 2023-05-09
CA3055280A1 (en) 2018-10-11
WO2018186747A1 (en) 2018-10-11
US11370665B2 (en) 2022-06-28
EP3606872A1 (en) 2020-02-12
JP2020516570A (ja) 2020-06-11
NO343769B1 (en) 2019-06-03
US20200048099A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7236391B2 (ja) 活性炭の製造方法
JP6682557B2 (ja) 石炭を原料としてグラフェンを調製する方法
CN108483442B (zh) 一种高介孔率氮掺杂炭电极材料的制备方法
KR100886365B1 (ko) 옥수수를 이용한 초고비표면적 활성탄 및 이의 제조방법
WO2021027100A1 (zh) 一种氮掺杂多孔炭材料及其制备方法与应用
JPH08119614A (ja) 活性炭、その製造方法及び電気二重層キャパシター用電極
JP5271851B2 (ja) 活性炭の製造方法および該製造方法により得られた活性炭を用いた電気二重層キャパシタ
CN113135568A (zh) 一种氮掺杂多孔碳材料及其制备方法和应用
JP2016505481A (ja) 同時進行する炭化および自己賦活によるタバコ葉からの活性炭の生成およびそれにより得られた活性炭
KR101565036B1 (ko) 3차원 계층구조의 바이오 나노 활성탄 및 제조방법
KR20210110803A (ko) 활성탄 전극 재료
CN104167296B (zh) 一种用于超级电容器的纳米电极材料的制备方法
Zhang et al. Preparation and electrochemical performance of coconut shell activated carbon produced by the H3PO4 activation with rapid cooling method
Arango et al. Influence of surface modification with nitric acid on electrochemical performance of agroindustrial waste-based activated carbon
CN113200545B (zh) 一种电容炭及其制备方法
Haghighi Poudeh et al. Toward Next‐Generation Carbon‐Based Materials Derived from Waste and Biomass for High‐Performance Energy Applications
CN108178141B (zh) 一种高导电、高振实密度、高比表面积微孔炭的制备方法
JP6465375B2 (ja) 活性炭の製造方法
KR102177976B1 (ko) 그래핀 복합체, 전극 활물질의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지
CN109970056B (zh) 一种生物质基有序微孔碳材料的制备方法及其应用
CN114291806B (zh) 一种低阶煤基多孔碳石墨化度的多尺度调控方法
Phainuphong et al. Synthesis and characterization of activated carbon derived from rubberwood sawdust by using KOH/KMnO4 as multiple function activation agents
CN112456487B (zh) 氮掺杂多孔碳材料、其制备方法及在超级电容器中的应用
Veerakumar Biomass Derived Composites for Energy Storage
JP3722934B2 (ja) 電気二重層コンデンサー

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20191111

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211019

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20211227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20211227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7236391

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150