多孔碳的制造方法和包含通过该制造方法制造的多孔碳的电极以及催化剂载体技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种抑制孔结构变化并且能够改变官能团的种类、官能团的量或官能团的比例的多孔碳的制造方法。该多孔碳的制造方法的特征在于，包括：第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将上述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从上述碳烧制体除去铸模，其中，通过变更上述材料的种类、成为上述碳源的物质与成为上述铸模源的物质的比例、上述铸模尺寸以及上述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。

The manufacturing method of porous carbon and the electrode and catalyst carrier including the porous carbon manufactured by the manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔碳的制造方法和包含通过该制造方法制造的多孔碳的电极以及催化剂载体
本专利技术涉及多孔碳的制造方法和包含通过该制造方法制造的多孔碳的电极以及催化剂载体。
技术介绍
作为吸附剂或燃料电池的催化剂载体等，有时使用作为多孔碳的一种的活性碳。作为该活性碳的制造方法，将木浆、锯末、椰壳、棉籽壳、颖壳等纤维素质或谷子、稗子、玉米等淀粉质、木质素等植物性原料、煤或焦油、石油沥青等矿物性原料、以及酚醛树脂或聚丙烯腈等合成树脂等作为原料，将其在非氧化性气氛下加热并碳化的方法是众所周知的，另外，用药剂处理这些碳化物而进行活化的方法也是众所周知的。其中，在将上述活性碳用作电池的催化剂载体等时，有时官能团量与所期望的量不同。在该情况下，通过对活性碳进行热处理，能够改变官能团量。(参照下述专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2018－75506号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，如上述专利文献1所记载，在对活性碳进行热处理的情况下，由于气孔容易塌陷，因此，存在孔结构发生变化从而不能实现预期目的的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种抑制孔结构的变化并且能够改变官能团的种类、官能团的量或官能团的比例的多孔碳的制造方法等。用于解决技术问题的技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种多孔碳的制造方法，其特征在于，包括：第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将上述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从上述碳烧制体除去铸模，其中，通过变更上述材料的种类、成为上述碳源的物质与成为上述铸模源的物质的比例、上述铸模尺寸、以及上述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。专利技术的效果根据本专利技术，发挥抑制孔结构的变化并且能够改变官能团的种类、官能团的量或官能团的比例这种优异的效果。附图说明图1是利用TPD法测定CO量和CO2量或者利用TPO法测定边缘(edge)量时的测定装置的说明图。图2是表示碳A1～A4的温度与CO量的关系的图表。图3是表示碳A1～A4的温度与CO2量的关系的图表。图4是表示碳A1、碳A5～A7的温度与CO量的关系的图表。图5是表示碳A1、碳A5～A7的温度与CO2量的关系的图表。图6是表示碳A6、A16的温度与CO量的关系的图表。图7是表示碳A6、A16的温度与CO2量的关系的图表。图8是表示碳A5、A13的温度与CO量的关系的图表。图9是表示碳A5、A13的温度与CO2量的关系的图表。图10是表示碳A14、A15的温度与CO量的关系的图表。图11是表示碳A14、A15的温度与CO2量的关系的图表。图12是表示碳A5、A11、A12的温度与CO量的关系的图表。图13是表示碳A5、A11、A12的温度与CO2量的关系的图表。图14是表示铸模尺寸与边缘量的关系的图表。图15是表示边缘量与官能团量的关系的图表。图16是表示A1、A5～A7的官能团量的图表。图17是表示A1～A4的官能团量和BET比表面积的图表。图18是表示温度与CO量的关系的图表。图19是表示温度与CO2量的关系的图表。图20是表示热处理温度与CO量的关系的图表。图21是表示热处理温度与CO2量的关系的图表。具体实施方式本专利技术提供一种多孔碳的制造方法，其包括：第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将上述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从上述碳烧制体除去铸模，其中，通过变更上述材料的种类、成为上述碳源的物质与成为上述铸模源的物质的比例、上述铸模尺寸、以及上述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。根据上述构成，能够抑制孔结构(具有多个中孔，并在构成该中孔的外围的碳质壁的面向中孔的位置形成有微孔的结构。另外，上述中孔为开孔，且气孔部分连续的结构。)发生变化，并且能够改变官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。另外，无需热处理就能够改变官能团的量等，因此，能够降低多孔碳的制造成本。此外，能够利用碳源与铸模源的混合比例等条件改变官能团的种类等，因此，在变更2种以上的条件制造多孔碳的情况下，制造的自由度能够提高。例如，在选择碳源与铸模源的混合比例和有机树脂的种类这些条件制造多孔碳的情况下，即使在碳源与铸模源的混合比例中减少碳源的比例且使用盐酸作为铸模除去溶液的情况、以及在碳源与铸模源的混合比例中减少铸模源的比例且使用硫酸作为铸模除去溶液的情况下，也能够使官能团的种类等同等。并且，在本说明书中，铸模是指在烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料而制作的碳烧制体中，通过铸模除去溶液除去的部分。另外，铸模源是成为上述铸模的物质，是指如金属有机酸那样通过烧制而使其一部分成为铸模的物质、通过烧制导致其一部分的树脂消失从而成为铸模的物质、以及如金属氧化物等那样的铸模本身。此外，铸模尺寸为上述铸模的大小，是指由通过X射线衍射测定得到的数据的峰半幅值利用谢乐公式算出的微晶直径。另外，含有成为碳源和铸模源的物质的材料，是指金属有机酸、或混合有机树脂和铸模而得到的材料。另外，在本说明书中，将细孔直径低于2nm的孔称为微孔，将细孔直径为2nm～50nm的孔称为中孔，将细孔直径超过50nm的孔称为大孔。另外，一种多孔碳的制造方法，其包括：第一步骤，烧制金属有机酸、或混合有机树脂和铸模而得到的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将上述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从上述碳烧制体除去铸模，其中，通过变更上述有机树脂与上述铸模的混合比例、上述铸模尺寸、以及上述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，也能够规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。即使为这种构成，也能够发挥与上述同样的作用效果。另外，通过变更有机树脂的种类等，也能够调节官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。本专利技术提供一种多孔碳的制造方法，其特征在于，包括：第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；第二步骤，将上述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从上述碳烧制体除去铸模；和第三步骤，对该除去铸模后的碳烧制体进行热处理，其中，通过变更上述材料的种类、成为上述碳源的物质与成为上述铸模源的物质的比例、上述铸模尺寸、上述铸模除去溶液的种类、以及上述热处理的温度或时间这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。如果是上述构成，即使进行热处理，也能够抑制多孔碳的孔结构发生变化。因此，能够抑制多孔碳的孔结构发生变化，并且使官能团的种类、官能团的量或官能团的比例进一步变化。另外，根据与上述理由同样的理由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔碳的制造方法，其特征在于，包括：/n第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将所述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从所述碳烧制体除去铸模，/n通过变更所述材料的种类、成为所述碳源的物质与成为所述铸模源的物质的比例、所述铸模尺寸以及所述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180629 JP 2018-1256181.一种多孔碳的制造方法，其特征在于，包括：
第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；和第二步骤，将所述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从所述碳烧制体除去铸模，
通过变更所述材料的种类、成为所述碳源的物质与成为所述铸模源的物质的比例、所述铸模尺寸以及所述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。


2.一种多孔碳的制造方法，其特征在于，包括：
第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；第二步骤，将所述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从所述碳烧制体除去铸模；和第三步骤，对除去该铸模后的碳烧制体进行热处理，
通过变更所述材料的种类、成为所述碳源的物质与成为所述铸模源的物质的比例、所述铸模尺寸、所述铸模除去溶液的种类以及所述热处理的温度或时间这些条件中的至少2种以上的条件，规定存在于多孔碳内的官能团的种类、官能团的量或官能团的比例。


3.一种多孔碳的制造方法，其特征在于：
包括下述第一步骤和第二步骤，在面向中孔的位置形成微孔，
第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；第二步骤，将所述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从所述碳烧制体除去铸模，
通过变更所述材料的种类、成为所述碳源的物质与成为所述铸模源的物质的比例以及所述铸模除去溶液的种类这些条件中的至少2种以上的条件，规定官能团的种类、官能团的量或官能团的比例，并且，所述微孔容量为0.2ml/g以上。


4.一种多孔碳的制造方法，其特征在于：
包括下述第一步骤、第二步骤和第三步骤，在面向中孔的位置形成微孔，
第一步骤，烧制含有成为碳源和铸模源的物质的材料，制作碳烧制体；第二步骤，将所述碳烧制体浸渍于铸模除去溶液中，从所述碳烧制体除去铸模；第三步骤，对除去该铸模后的碳烧制体进行热处理，
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【专利技术属性】
技术研发人员：安在瑞穂，森下隆广，初代善夫，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP