具有高活性表面積的活性炭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有高活性表面積的活性炭。
【背景技術】
[0002] 活性炭由于其高比表面積與發達的細孔結構而被用于各種吸附用途等。為了在 這樣的用途中有效地發揮功能，要求活性炭具有適當的物性。活性炭的吸附性能等物性 已知受活性炭的結構影響，主要受比表面積影響，根據吸附物質的尺寸和極性來適當控制 細孔徑分布和表面性狀等也被研宄。另外，已知對于提高活性炭的反應性能，與碳網面 (石墨烯）的基底面相比，使邊緣面的面積（活性表面積）增大是有效的（J. Randin等、 J. Electron. Chem.，36 (1972)p. 257)。由此，提出了通過改良活性炭以提高各種特性的技 術。
[0003] 例如專利文獻1中公開了一種將利用拉曼分光分析控制了特定波段的強度比的 碳納米纖維在氫氣氛圍下進行加熱處理，使邊緣面率與細孔容量增加，以提高靜電容量的 技術。
[0004] 另外，專利文獻2中公開了一種通過對碳纖維的活性表面積率為1.5%以上的纖 維實施電解氧化表面處理，以控制碳纖維表面的氧與碳的原子比，從而抑制拉伸強度的降 低，提高碳纖維與樹脂的粘著力的技術。
[0005] 進而，專利文獻3中公開了一種通過使活性炭表面的邊緣面的面積率為20%以 上，以提高用于電容器的活性炭的靜電容量密度的技術。
[0006] 如上述現有技術中公開的那樣，活性炭的活性表面積（邊緣面積）作為提高活性 炭的物性的要因之一而被關注，進行了各種研宄，但是，現狀是還不明白其詳細情況。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :特開號公報
[0010] 專利文獻2 :特開平5-302263號公報
[0011] 專利文獻3 :特開號公報

【發明內容】

[0012] 伴隨著產業技術的發達，要求活性炭的性能也變得多樣化，另外，伴隨著活性炭的 用途擴大，要求進一步提高活性炭的性能。例如，活性炭以吸附用途而被有效地利用，但是， 為了提高處理效率等，希望活性炭具有高吸附性能。
[0013] 本發明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種具有優于現有技術的物性的活 性炭。詳細地，目的在于提供一種改善了對提高吸附性能有用的物性的活性炭。
[0014] 能夠解決上述問題的本發明是具有活性表面積為80m2/g以上的主旨的活性炭。
[0015] 上述活性炭優選為活性碳纖維，另外，活性炭還優選用于吸附，所述活性炭還優選 用于吸附空氣中的水分。
[0016] 而且，上述活性炭還優選由在115°C下干燥24小時后的狀態的活性炭的質量A、與 將該干燥后的活性炭在設定為溫度25°C、相對濕度60%的恒溫恒濕器內保持24小時后的 活性炭的質量B求出的水分吸附率（（（質量B-質量A)/質量A) X100)為40%以上。
[0017] 另外，活性炭還優選為堿活化炭。
[0018] 本發明還包括使用了上述活性炭的吸附材料。
[0019] 根據本發明，通過提高活性表面積，能夠提供一種吸附性能良好的活性炭。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示活性炭的比表面積與水分吸附率的關系的圖；
[0021] 圖2是表示活性炭的比表面積與活性表面積的關系的圖。
【具體實施方式】
[0022] 已知關于活性炭對水等具有極性基團的物質（以下有時稱作"極性物質"）的吸附 性能，活性炭的比表面積增大時，該吸附性能得以提高，但是，比表面積達到一定值時，吸附 性能飽和。
[0023] 因此，為了進一步提高吸附性能，本發明人進行了研宄，明白了活性表面（邊緣 面）對極性物質的吸附能力高，增大活性表面積比增大比表面積有效。特別是發現了活性 表面積為一定水平以上時，吸附性能顯著提高，從而完成本發明。
[0024] 本發明的活性炭具有活性表面積為80m2/g以上的主旨。通過本發明人的實驗明白 了，活性炭的活性表面積小于80m 2/g時，即使增大比表面積，極性物質的吸附率也低。圖1 是根據后記的實施例的結果，表示水分的吸附率、比表面積的關系的圖表。圖1中，黑圓點 (魯）全部為活性表面積為80m 2/g以上的例子（2、3、6號樣品），白圓點（〇）以及黑三角 (▲)均是活性表面積小于80m2/g的例子（〇：9、10號樣品、▲ :11?13號樣品）。首先， 關于活性表面積與水分吸附率的關系，可以看出，活性表面積為80m2/g以上的例子（魯標 記）均顯示出40%以上的高水分吸附率，相對于此，在活性表面積小于80m 2/g的例子（〇、 以及▲標記）中，水分吸附率小于40%，較低。另外，關于比表面積與水分吸附率的關系，可 以看出，即使增大比表面積，也不能說水分吸附量增大（▲標記），倒不如說如上所述活性 表面積影響較大。
[0025] 從這些考察的結果可以得出以下結論，對于提高活性炭的吸附性能，與以往認為 有效的增大比表面積相比，增大活性表面積更有效，而且，通過增大活性表面積，能夠顯著 提高水分吸附率。
[0026] 在本發明中，作為吸附性能顯著提高的活性炭的物性，活性表面積為80m2/g以上， 優選為90m 2/g以上，更優選為IOOmVg以上。此外，希望活性表面積越大越好，其上限沒有 特別的限定，例如為130m 2/g以下，尤其是IlOmVg以下，也能夠發揮所希望的特性。
[0027] 在此，活性炭的"活性表面積"可以通過后記的實施例記載的測定方法而求出。
[0028] 在本發明的活性炭中，比表面積沒有特別的限定。從本發明人的實驗的結果可以 明白，與活性炭的比表面積無關，能夠得到活性表面積為80m 2/g以上的活性炭。圖2是根據 后記的實施例的結果，表示活性表面積與比表面積的關系的圖表。圖2中黑圓點（魯）全 部為活性表面積為80m 2/g以上的例子（1?8號樣品），白圓點（〇）以及黑三角（▲)均 是活性表面積小于80m2/g的例子（〇：9、10號樣品、▲: 11?13號樣品）。從圖2可以看 出，比表面積與活性表面積的增大看不出同趨勢的比例關系性，在比表面積寬的范圍內，能 夠得到活性表面積為80m2/g以上的活性炭。另外，如上所述，活性表面積為80m 2/g以上時， 活性炭的吸附性能與比表面積無關，顯示出高的效果（參照圖1)。
[0029] 因此，在本發明中，從吸附性能的觀點考慮，活性炭的比表面積的上限、以及下限 沒有特別的限定。但是，增大活性炭的比表面積時，有吸附能力也得以提高的趨勢，因此，活 性炭的比表面積優選為500m 2/g以上，更優選為750m2/g以上。另外，比表面積過大時，活性 炭的強度會降低，因此，活性炭的比表面積優選為4000m 2/g以下，更優選為3500m2/g以下。 在此，活性炭的"比表面積"是通過測定多孔質碳的氮吸附等溫線的BET法而求出的值。
[0030] 另外，活性炭的細孔容積（全細孔容積）和細孔直徑沒有特別的限定。活性炭的 細孔容積和細孔直徑可以根據被吸附物質而適當調節。例如全細孔容積優選為0. 2cm3/g以 上，更優選為I. 〇cm3/g以上，優選為3. OcmVg以下，更優選為I. 5cm3/g以下。在此，"全細 孔容積"是根據測定相對壓P/PJP :吸附平衡時吸附質的氣體的壓力、匕:吸附溫度中的吸 附質的飽和蒸氣壓）至0.93的氮吸附量的BET法求出的值。另外，例如平均細孔徑優選為 I. Onm以上，更優選為I. 2nm以上，優選為4. Onm以下，更優選為3. Onm以下。在此，"平均 細孔徑"是根據堿活化炭的BET法求出的比表面積與根據BET法求出的全細孔容積，假定細 孔形狀為圓筒狀而計算出的值，可以由下述式（1)求出。
[0031] 【數學式1】
[0032]
【主權項】
1. 一種活性炭，其特征在于，活性表面積為80m2/g以上。
2. 根據權利要求1所述的活性炭，其中，所述活性炭為活性碳纖維。
3. 根據權利要求1或2所述的活性炭，其中，所述活性炭用于吸附。
4. 根據權利要求3所述的活性炭，其中，所述活性炭用于吸附空氣中的水分。
5. 根據權利要求1?4中任意一項所述的活性炭，其中，由在115°C下干燥24小時后 的狀態的活性炭的質量A、與將該干燥后的活性炭在設定為溫度25°C、相對濕度60%的恒 溫恒濕器內保持24小時后的活性炭的質量B求出的水分吸附率（（（質量B-質量A) /質量 A) X 100)為 40% 以上。
6. 根據權利要求1?5中任意一項所述的活性炭，其中，所述活性炭為堿活化炭。
7. -種吸附材料，該吸附材料使用了權利要求1?6中任意一項所述的活性炭。
【專利摘要】本發明提供一種具有良好的物性的活性炭。本發明是具有活性表面積為80m2/g以上的主旨的活性炭，優選的實施方式是，所述活性炭為活性碳纖維，所述活性炭用于吸附，而且，關于上述活性炭，由在115℃下干燥24小時后的狀態的活性炭的質量A、與將該活性炭在設定為溫度25℃、相對濕度60％的恒溫恒濕器內保持24小時后的活性炭的質量B求出的水分吸附率(((質量B-質量A)/質量A)×100)為40％以上也是優選的實施方式。
【IPC分類】D01F9-16, B01D53-28, B01J20-20, B01J20-28, C01B31-12, D01F9-14
【公開號】CN104583120
【申請號】CN201380039595
【發明人】安丸純一, 天能浩次郎, 竹中尚一, 戶村裕彥
【申請人】關西熱化學株式會社, 株式會社Mc英博泰克
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年7月25日
【公告號】US20150203356, WO2014017588A1