[发明专利]多孔炭及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔炭及其制造方法，尤其是涉及使用碳收率比较高的原料制作而成的多孔炭及其制造方法。

背景技术

作为多孔炭即活性炭的制造方法，公知有将木材浆料、锯末、椰子壳、棉籽壳、稻壳等纤维质或谷、稗、玉米等淀粉质、木质素等的植物性原料，煤和焦油、石油沥青等矿物性原料，进而酚醛树脂和聚丙烯腈等合成树脂等作为原料，在非氧化性气氛下对其进行加热使其炭化的方法，另外，通常公知还有用药剂对这些碳化物进行处理使其赋活化的方法。

另外最近，作为赋活用的药剂使用氢氧化钾，如果使其与有机质树脂混合并在非氧化性气氛下加热，则可确认能够得到高达3000m²/g的比表面积的活性炭，并受到瞩目(参照下述专利文献1)。

不过，在该方法中，在工业上规模下的实用化上存留如下很多的问题：必需有相对于有机质树脂为4倍量以上的赋活剂；因此虽然尝试进行钾的回收再利用但回收率低且成本高；并且，用于赋活的加热工序中碱金属挥发而造成加热炉污染甚至损伤，且作为各种工业材料使用时也成为发生浸蚀的原因；进而用碱金属化合物处理后的活性炭的可燃性高容易着火等。

考虑上述情况，提出了下述所示的方案。

(1)一种活性炭的制造方法，其包括将有机质树脂、与选自碱土类金属的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、有机酸盐中的碱土类金属化合物的至少1种混合，在非氧化性气氛下进行加热烧成的工序(参照下述专利文献2)。

(2)一种活性炭的制造方法，其特征在于，将结构式中C为6以上的有机酸Mg(例如柠檬酸Mg)作为原料，将该有机酸Mg在惰性气氛下加热到300℃以上，然后冷却并进行酸清洗(参照下述专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-86914号公报

专利文献2：日本特开2006-062954号公报

专利文献3：日本特开2008-013394号公报

发明内容

但是，如上述(1)的方案，使用有机质树脂作为炭原料时，由于碳收率较低，所以空洞部分变多没有形成中孔。结果成为不具有三维网状结构的炭粉。尤其是如实施例的记载，使用PVA(聚乙烯醇)粉末作为有机质树脂时，在热处理时约98％左右作为气体蒸发，所以完全没有形成中孔，成为完全的炭粉。

另外，即便在上述(2)的方案中也有同样的问题，另外该方案中由于使用有机酸盐，所以还有其用途被仅被限定在电池的电极材料等问题。

因此，本发明的目的在于提供保持三维网状结构，且能够容易控制中孔、微孔的孔径的多孔炭及其制造方法。

为了达成上述目的，本发明的特征在于，其为具备中孔和比该中孔小的微孔的多孔炭，构成上述中孔的外围的炭质壁形成三维网状结构，且上述中孔的大小以大致相同的方式构成，而且在上述炭质壁中的靠近上述中孔的位置形成有上述微孔。

如上述的构成，如果构成中孔的外围的炭质壁形成三维网状结构，且在炭质壁中的靠近中孔的位置形成微孔，则能够使每单位量的吸附有效面积增大，或者使细孔中的毛管凝集量增大。另外，如果中孔的大小以大致相同的方式构成，则在以精制、催化等为目的而使用时，能够充分达成其目的。而且，如果构成中孔的外围的炭质壁形成三维网状结构，则其用途需要弹力性时也能够适应。

需要说明的是，本说明书中，细孔径小于2nm的孔称为微孔，细孔径为2～50nm的孔称为中孔，细孔径超过50nm的孔称为大孔，另外有时这些孔总称为细孔。

上述炭壁包括炭部分和空孔部分，炭部分的体积相对于炭壁整体的体积的比例优选40％以上。

炭部分的体积相对于炭壁整体的体积的比例如果为40％以上，则微孔容易更发达，所以在炭壁产生微细的空孔。

上述中孔是开气孔，优选以气孔部分连续方式构成。

如果气孔部分是以连续的方式构成，则气体流动变顺畅，因此更容易补充气体。

包括上述中孔及微孔的细孔的孔径(细孔径)优选为0.3～100nm。

细孔径小于0.3nm的孔制作困难，但另一方面细孔径超过100nm时，每单位体积的炭质壁的量却减少，有可能不能保持三维网状结构。

比表面积优选为600～2000m²/g。

比表面积小于600m²/g时，气孔的形成量不充分，有没有形成三维网状结构的问题，但另一方面比表面积超过2000m²/g时，有不能保持炭壁的形状，作为粒子会崩溃的问题。