吸附/解吸劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及吸附/解吸劑。
【背景技術】
[0002] 在重復進行汽油蒸氣的吸附、解吸從而抑制大氣污染的容器、向外部取出化學物 質再結合時放出的反應熱并且將該化學物質再循環(huán)使用的構造的化學熱泵等中，使用碳材 料等。此時，作為碳材料使用活性炭、沸石等，則由于為大量形成小孔的結構（表面積大的 結構），因此，容易吸附氣體，吸附容量變大，但存在氣體、液體難以解吸的課題。另一方面， 具有大的細孔的碳材料由于表面積小于上述活性炭等，存在氣體難以吸附、吸附容量變小 的課題。因此，還沒有一種能夠容易地吸附氣體并且容易地進行氣體的解吸的材料。
[0003] 這里，可以認為，如果混合表面積大的材料（活性炭等）和具有大的細孔的碳材 料，則能夠解決上述課題。但是，僅僅是簡單地混合兩種材料，從微觀上看，兩材料不均勻存 在，并且，由于兩材料的粒度的不同，隨著時間經過，兩材料分離。因此，存在容器等的性能 劣化的擔心。
[0004] 另外，提出了通過混合活性炭、粘合劑和可熔芯物質、成型之后進行燒制，制作吸 附材料的方法（參照下述專利文獻1)。
[0005] 現(xiàn)有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開2011-132903號公報

【發(fā)明內容】

[0008] 發(fā)明所要解決的課題
[0009] 上述專利文獻1中記載的容器用吸附材料為如下結構：可熔芯物質由于受到燒制 時的熱的影響氣化、升華或分解而實質上消失，形成l〇〇nm以上的細孔。但是，如果通過這 樣的方法制作，在通過可熔芯物質的氣化等形成的細孔的附近，必然有時不存在活性炭，或 者，即使存在，活性炭的量變得不均勻。因此，存在無法順暢地進行氣體的吸附、解吸的課 題。
[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠順暢地進行氣體、液體的吸附、解吸的含有 多孔碳的吸附/解吸劑。
[0011] 用于解決課題的方法
[0012] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為一種含有多孔碳的吸附/解吸劑，其特征在于：該多 孔碳的結構為：具備微孔、中孔和/或大孔，這3種孔的外輪廓由碳質壁構成，并且，上述微 孔形成為與上述中孔和/或大孔連通，將使用氮氣作為吸附氣體、以77K測定時的相對壓 (P/P〇)設為X，將傳質系數(shù)（Ksap)設為y時，x為1. 0X10_5彡x彡1. 0X10 _4的范圍，x與y 的關系滿足下述（1)式。
[0013] y^ 1. 67X10_1x+2. 33X10-6 ? ? ? (1)
[0014] 氣體或液體的向多孔固體（多孔碳等）的吸附、解吸現(xiàn)象的律速過程通?？梢哉J 為是在細孔內、界膜的物質移動過程。因此，吸附、解吸速度的大小能夠通過傳質系數(shù)來評 價。如上述構成，相對壓（為PAVP為吸附平衡壓，匕為飽和蒸氣壓）和傳質系數(shù)（Ksap) 的關系滿足（1)式，氣體或液體的向多孔碳的吸附、解吸能夠順暢進行。具體而言，如下所 述。另外，傳質系數(shù)（Ksap)是表示物質以濃度（壓力）差為驅動力移動時的、物質移動的速 度的指標。
[0015] 在多孔碳存在微孔時，能夠使氣體、液體容易地吸附于多孔碳，另一方面，在多孔 碳存在中孔和/或大孔時，能夠使氣體、液體從多孔碳容易地解吸。但是，僅僅是簡單存在 微孔、中孔和/或大孔，在微孔與中孔和/或大孔之間，氣體、液體無法順暢地移動，能夠吸 附氣體、液體，但是氣體、液體難以解吸。但是，如上述構成，微孔形成為與中孔和/或大孔 連通，則微孔吸附的氣體、液體，能夠容易地在中孔、大孔中移動。因此，能夠通過微孔容易 地吸附氣體、液體，并且，也能夠通過中孔和/或大孔極其順暢地進行氣體或液體的解吸。 因此，如上所述，相對壓（P/PJ和傳質系數(shù)（Ksap)的關系能夠滿足（1)式。
[0016] 另外，將x的范圍限定為1.0XKT5彡x彡1.0XKT4,是因為將向即使為小的相對 壓也作為吸附位點有效發(fā)揮作用的微細的微孔的吸附現(xiàn)象指標化。限定于1. 〇X1(T5<x， 可以認為，x的值過小時，細孔過于微細，多數(shù)吸附材料中有效的細孔極少。另外，限定于 1.0XKT4,可以認為，x的值過大時，相對于y的值，不僅出現(xiàn)向微細孔的吸附現(xiàn)象，還 出現(xiàn)更大的細孔的吸附現(xiàn)象的影響。
[0017] 這里，在本說明書中，將孔徑低于2nm的孔稱為微孔、將孔徑為2~50nm的孔稱為 中孔、將孔徑超過50nm的孔稱為大孔。
[0018] 上述x與y的關系優(yōu)選滿足下述⑵式。
[0019] y彡6. OOXlC^x ? ? (2)
[0020] 如果滿足⑵式，則氣體或液體的吸附、解吸變得更順暢地進行。
[0021] 振實堆積密度優(yōu)選為〇?lg/ml以上0? 18g/ml以下。
[0022] 這是由于：振實堆積密度低于0.lg/ml時，每體積能夠吸附的量少，振實堆積密度 超過0. 18g/ml時，作為吸附的物質的擴散通路的粗大細孔減少。
[0023] 在使用氮氣作為吸附氣體、以77K測定時，由相對壓P/P^ 0. 95時的吸附量求出 的細孔容量優(yōu)選為1. 3ml/g以上低于2.lml/g。
[0024] 這是由于：細孔容量低于1. 3ml/g時，每重量能夠吸附的量過小，另一方面，細孔 容量超過2.lml/g時，平均細孔徑變大，對分子的吸附有效的微孔減少。
[0025] 另外，這里所說的細孔容量是指微孔的容量和中孔的容量之和，不包括大孔的容 量。
[0026] 使用上述振實堆積密度和上述細孔容量算出的上述大孔的容量優(yōu)選為3.Oml/g 以上10ml/g以下。
[0027] 這是由于：大孔的容量低于3.Oml/g時，氣體或液體的細孔內的擴散有時無法順 暢進行，另一方面，大孔的容量超過l〇ml/g時，能夠吸附的量顯著降低。
[0028] 由使用氮氣作為吸附氣體、以77K測得的氮吸附等溫線算出的微孔的容量優(yōu)選為 0? 2ml/g以上1. 0ml/g以下。
[0029] 微孔的容量低于0.2ml/g時，氣體或液體的吸附量少，特別是無法有效作為分子 徑小的氣體吸附劑發(fā)揮作用。另一方面，微孔的容量超過1.Oml/g時，無法同時滿足上述振 實堆積密度和下述中孔的值。
[0030] 由使用氮氣作為吸附氣體、以77K測得的氮吸附等溫線算出的中孔的容量優(yōu)選為 0? 8ml/g以上 1. 5ml/g以下。
[0031] 這是由于：中孔的容量低于0. 8ml/g時，氣體或液體的擴散和比較大的分子的吸 附有時無法順暢進行，另一方面，中孔的容量超過1. 5ml/g時，微孔的容量減少。
[0032] (其它事項）
[0033] 上述碳質壁優(yōu)選形成三維網眼結構。碳質壁為三維網眼結構時，不阻礙氣體、液體 的流動，氣體、液體的吸附能提高。
[0034] 上述中孔優(yōu)選為開放氣孔，構成為氣孔部分連續(xù)。采用這樣的結構，氣體、液體的 流動更加順暢。
[0035] 發(fā)明的效果
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)能夠提供可以順暢地進行氣體、液體的吸附、解吸的含有多孔碳 的吸附/解吸劑這樣優(yōu)異的效果。
【附圖說明】
[0037] 圖1是表示本發(fā)明的多孔碳的制造工序的圖，該圖（a)是表示混合聚乙烯醇和氧 化鎂的狀態(tài)的說明圖，該圖（b)是表示對混合物進行了熱處理的狀態(tài)的說明圖，該圖（c)是 表示多孔碳的說明圖。
[0038] 圖2是本發(fā)明的多孔碳的放大說明圖。
[0039] 圖3是本發(fā)明材料A的TEM(透射型電子顯微鏡）照片。
[0040] 圖4是本發(fā)明材料B的TEM照片。
[0041] 圖5是表不相對壓力與N2的傳質系數(shù)的關系的圖表。
【具體實施方式】
[0042] 以下，在下面說明本發(fā)明的實施方式。
[0043] 本發(fā)明的多孔碳能夠如下制作：將有機質樹脂與氧化物（鑄模顆粒）在溶液或粉 末狀態(tài)下濕式或干式混合，將混合物在非氧化氣氛或減壓氣氛中例如以500°C以上的溫度 碳化之后，進行清洗處理，由此除去氧化物。
[0044] 上述多孔碳具有大小大致相同的多個中孔和/大孔，在形成于該中孔和/大孔間 的碳質壁中與中孔和/大孔相鄰的位置，形成與中孔和/大孔連通的微孔。
[0045] 作為上述有機質樹脂，優(yōu)選使用單元結構中含有至少一個以上的氮或氟原子的聚 酰亞胺或碳化收率為40重量％以上85重量％以下的樹脂、例如酚醛樹脂、瀝青。
[0046] 這里，上述單元結構中含有至少一個以上的氮或氟原子的聚酰亞胺能夠通過酸成 分和二胺成分的縮聚得到。其中，此時，需要酸成分和二胺成分中的任一個或兩個中含有一 個以上的氮原子或氟原子。
[0047] 具體而言，將作為聚酰亞胺的前體的聚酰胺酸成膜，通過加熱除去溶劑，得到聚酰 胺酸膜。接著，通過將所得到的聚酰胺酸膜在200°C以上熱酰亞胺化，能夠制造聚酰亞胺。
[0048] 作為上述二胺，能夠例示2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙烷〔 2, 2_Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane〕、2, 2-雙（三氟甲基）-聯(lián)苯胺〔2, 2'_Bis(t rifluoromethy