(57)【要約】【課題】超臨界乾燥、凍結乾燥等の乾燥プロセスを用いずに、簡便な方法で炭素多孔質体を製造する方法を提供すること。【解決手段】炭素多孔質体の製造方法は、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを溶媒中で重縮合させて樹脂ゲルを得る工程と、樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理して、炭素多孔質体を得る工程とを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを溶媒中で重縮合させて樹脂ゲルを得る工程と、
前記樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理して、炭素多孔質体を得る工程と、
を備える、炭素多孔質体の製造方法。
【請求項２】
前記炭素多孔質体に連通性を有する空孔が形成されている、請求項１に記載の炭素多孔質体の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂ゲルが、前記溶媒を内包する湿潤ゲルである、請求項１又は２に記載の炭素多孔質体の製造方法。
【請求項４】
前記水蒸気が、過熱水蒸気である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭素多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素多孔質体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に空隙を有する炭素多孔質体は、電池用電極材料、電気二重層キャパシタ等のエネルギー貯蔵用デバイスの材料、触媒を担持するための担体、クロマトグラフ材料、吸着剤等として、広範な分野で利用が検討されている。クロマトグラフ材料、吸着剤等における吸着能は、多孔体材料の微細構造によって大きく変化するので、微細構造の制御に関する製造技術が求められている。
【０００３】
例えば、ポリヒドロキシベンゼンとホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下に水性媒体中で加熱して得た安定なゲルを有機溶媒で洗浄して、水性媒体を上記有機溶媒に置換した後、溶媒置換したゲルを凍結乾燥して低密度の有機クライオゲルを作製し、有機クライオゲルを不活性ガス化で焼成することで多孔質カーボンを製造すること方法が知られている（特許文献１及び非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４０６４６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃａｒｂｏｎ  ３７，２０４９−２０５５，１９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
凍結乾燥により有機クライオゲルを得る方法では、高価な乾燥用装置が必要であるため、炭素多孔質体の製造工程数が増加し、製造コストが高くなる傾向にある。
【０００７】
本発明は、超臨界乾燥、凍結乾燥等の乾燥プロセスを用いずに、簡便な方法で炭素多孔質体を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理することで、上記乾燥プロセスを用いなくても、炭素多孔質体を製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明は、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを溶媒中で重縮合させて樹脂ゲルを得る工程と、樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理して、炭素多孔質体を得る工程とを備える、炭素多孔質体の製造方法を提供する。
【００１０】
上記炭素多孔質体には、連通性を有する空孔が形成されてよい。上記樹脂ゲルは、上記溶媒を内包する湿潤ゲルであってよい。上記水蒸気は、過熱水蒸気であってよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超臨界乾燥、凍結乾燥等の乾燥プロセスを用いずに、簡便な方法で炭素多孔質体を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱処理装置の第１の態様を模式的に示す図である。
【図２】熱処理装置の第２の態様を模式的に示す図である。
【図３】熱処理装置の第３の態様を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
本実施形態の炭素多孔質体の製造方法は、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを溶媒中で重縮合させて樹脂ゲルを得る第１の工程と、樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理して、炭素多孔質体を得る第２の工程とを備える。
【００１５】
上記樹脂ゲルは、樹脂内部に溶媒を内包した湿潤ゲルであってもよく、湿潤ゲルを乾燥させた乾燥ゲルであってもよい。より短工程で作製できるという観点から、湿潤ゲルを使用することが好ましい。
【００１６】
細孔容積を大きくできるという観点から、湿潤ゲルは、樹脂内部に溶媒を５０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことが更に好ましい。
【００１７】
第１の工程は、例えば、以下のように行うことができる。まず、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを溶媒に添加し、撹拌する。次に、触媒を添加してから、加熱することにより、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを重縮合させ、湿潤ゲルを得る。加熱の前には、必要に応じて酸を添加し、撹拌する工程を更に備えてもよい。
【００１８】
フェノール性水酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビフェノール、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾールフルオレン、及びこれらのヒドロキシメチル化合物又はアルコキシメチル化合物から選ばれる１種以上を用いることができる。
【００１９】
フェノール性水酸基を有する化合物の配合量は、フェノール性水酸基を有する化合物、アルデヒド化合物、触媒及び溶媒の合計量に対して、好ましくは１〜４５質量％であり、より好ましくは３〜３０質量％である。フェノール性水酸基を有する化合物がこの範囲で配合されることで、吸着能に優れた多孔構造が得られ易い。
【００２０】
アルデヒド化合物としては、特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ペンチルアルデヒド、へキシルアルデヒド、グルタルアルデヒド等のアルキルアルデヒド、サリチルアルデヒド、３−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシベンズアルデヒド、２−ヒドロキシ−４−メチルベンズアルデヒド、２，４−ジヒドロキシベンズアルデヒド、３，４−ジヒドロキシベンズアルデヒド等のヒドロキシベンズアルデヒド、２−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデヒド、３−ヒドロキシ−４−メトキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデヒド、３−エトキシ−４−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシベンズアルデヒド等のヒドロキシ基とアルコキシ基の両方を有するベンズアルデヒド、メトキシベンズアルデヒド、エトキシベンズアルデヒド等のアルコキシベンズアルデヒド、１−ヒドロキシ−２−ナフトアルデヒド、２−ヒドロキシ−１−ナフトアルデヒド、６−ヒドロキシ−２−ナフトアルデヒド等のヒドロキシナフトアルデヒド、ブロムベンズアルデヒド等のハロゲン化ベンズアルデヒド、及びフルフラールから選ばれる１種以上を用いることができる。
【００２１】
アルデヒド化合物の配合量は、フェノール性水酸基を有する化合物、アルデヒド化合物、触媒及び溶媒の合計量に対して、好ましくは０．５〜４５質量％であり、より好ましくは１〜２０質量％である。アルデヒド化合物がこの範囲で配合されることで、吸着能が優れた多孔構造が得られ易い。
【００２２】
溶媒は、特に限定されないが、水、有機溶剤、又はこれらの混合溶媒であってよい。溶媒は、好ましくは、フェノール性水酸基を有する化合物、アルデヒド化合物及び触媒の溶解性が高い溶媒を任意に選択することができ、これにより、未反応原料が少ない湿潤ゲルを、短時間で作製することができる。
【００２３】
溶媒に用いられる有機溶剤は、プロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、又は酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類であってよい。
【００２４】
溶媒の配合量は、フェノール性水酸基を有する化合物、アルデヒド化合物、触媒及び溶媒の合計量に対して、好ましくは１０〜９９質量％であり、より好ましくは２０〜８０質量％である。溶媒がこの範囲で配合されることで、吸着能に優れた多孔構造が得られ易い。
【００２５】
触媒は、特に限定されないが、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、アンモニア、アミン類等の塩基性触媒であってよい。このうち、無機塩基性触媒は、安価かつ取り扱いが容易であるため、より有用である。
【００２６】
触媒の配合量は、フェノール性水酸基を有する化合物、アルデヒド化合物、触媒及び溶媒の合計量に対して、好ましくは０．００１〜２質量％であり、より好ましくは０．００２〜１質量％である。触媒がこの範囲で配合されることで、吸着能に優れた多孔構造が得られ易い。
【００２７】
フェノール性水酸基を有する化合物（Ｐ）とアルデヒド化合物（Ａ）とのモル比（Ｐ／Ａ）は、好ましくは０．１〜２．０であり、より好ましくは０．２〜１．５であり、更に好ましくは０．２〜１．０である。これにより、未反応のアルデヒド化合物の含有量が少ない湿潤ゲルを好適に得ることができる。
【００２８】
フェノール性水酸基を有する化合物（Ｐ）と、触媒（Ｂ）とのモル比（Ｐ／Ｂ）は、好ましくは１〜５００００であり、より好ましくは１０〜３００００であり、更に好ましくは２０〜２００００である。これにより、未反応原料の少ない湿潤ゲルを、短時間で得ることができる。
【００２９】
フェノール性水酸基を有する化合物（Ｐ）と、溶媒（Ｓ）との質量比（Ｐ／Ｓ）は、好ましくは０．０１〜４であり、より好ましくは０．０５〜１であり、更に好ましくは０．１〜０．８である。これにより、未反応原料の少ない湿潤ゲルを、短時間で得ることができる。
【００３０】
第１の工程では、フェノール性水酸基を有する化合物とアルデヒド化合物とを、例えば、加熱により重縮合させることができる。加熱条件は、好ましくは４０℃〜９０℃の温度下で４時間〜４８０時間であり、より好ましくは５０℃〜９０℃の温度下で５時間〜３００時間であり、更に好ましくは６０℃〜８０℃の温度下で６時間〜２００時間である。これにより、未反応原料の少ない樹脂ゲル（湿潤ゲル）を、短時間で好適に得ることができる。
【００３１】
第２の工程では、上記樹脂ゲルを水蒸気雰囲気中で熱処理する。第２の工程は、例えば、以下のように行うことができる。
【００３２】
樹脂ゲルを熱処理する際には、熱処理装置を用いることができる。図１は、熱処理装置の第１の態様を模式的に示す図である。熱処理装置は、図１に示すように熱処理器１を備える。熱処理器１の上部に水蒸気の導入口２が設けられ、熱処理器１の下部に水蒸気が排出される排気口３が設けられている。導入口２には、水蒸気生成装置６がバルブ７を介して接続されている。熱処理器１の前面の開口部４を扉５で閉じることによって、熱処理器１内の導入口２及び排気口３以外は密閉される。水蒸気生成装置６はボイラーを備え、ボイラー内で水を加熱して生成される水蒸気（飽和水蒸気）を熱処理器１内に導入することができる。
【００３３】
熱処理器１内に樹脂ゲルを入れて扉５を閉じた後、水蒸気生成装置６で生成された水蒸気が熱処理器１内に供給される。樹脂ゲルの表面に水蒸気が接触することによって、樹脂ゲルの表面は急速に温度が上昇して樹脂ゲルの内部の温度も上昇し、短時間で樹脂ゲル全体を均一な温度で熱処理することができる。熱処理器１内で水蒸気により樹脂ゲルが高温に加熱されることによって、溶媒が除去され、樹脂ゲルが炭化して炭素多孔質体が形成される。
【００３４】
熱処理器１内に水蒸気が導入されることで、熱処理器１内の空気は排気口３から排除されるため、熱処理器１内の酸素濃度を低減することができる。これにより、樹脂ゲルを水蒸気で熱処理する際に、酸素の影響で樹脂ゲルが酸化分解することを抑制することができる。
【００３５】
水蒸気による熱処理の条件は、炭素多孔質体の用途、要求される性能等に応じて任意に設定することができる。熱処理温度は、例えば、１５０℃以上であってもよく、熱処理器１に供給する水蒸気の温度は１１０℃以上であってもよい。例えば、水蒸気の温度を３００〜９００℃の範囲で、水蒸気の供給時間を０．１〜３０時間の範囲で設定してよい。水蒸気の温度は、３００〜８００℃、３５０〜７００℃、又は４００〜６００℃であってもよい。水蒸気の供給時間は、０．５〜２０時間、１〜１５時間、又は２〜１０時間であってもよい。
【００３６】
水蒸気として、過熱水蒸気を用いてもよい。ボイラーに加熱器を接続して水蒸気を更に加熱し、過熱水蒸気として熱処理器１内に供給することができる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気を更に加熱して、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、１００℃以上の乾燥蒸気である。過熱水蒸気は９００℃程度まで温度を上昇させることが可能であり、高温で樹脂ゲルを熱処理することができるため、熱処理の時間をより短縮して生産効率を高めることができる。過熱水蒸気の発生手段としては、例えば、トクデン株式会社のＵＰＳＳシリーズ、富士電機株式会社のＩＨＳＳシリーズ、日本熱電株式会社の過熱水蒸気発生装置、新熱工業株式会社の過熱水蒸気処理装置等が挙げられる。
【００３７】
熱処理器１への過熱水蒸気の供給量は、適宜選択されるが、樹脂ゲル１ｋｇ当たり、好ましくは５Ｌ／分以上、より好ましくは１０〜２００Ｌ／分、更に好ましくは１５〜１００Ｌ／分である。過熱水蒸気の供給量が、上記範囲にあることにより、熱処理器１内の温度が低下することを防ぐことができる。
【００３８】
図２は、熱処理装置の第２の態様を模式的に示す図である。図２に示す熱処理装置では、熱処理器１の上部に設けられた導入口２に水蒸気生成装置６及び気体生成装置８が接続されている。水蒸気生成装置６及び気体生成装置８は、混合器１０を介して導入口２に接続しており、水蒸気生成装置６と混合器１０との間にバルブ７があり、気体生成装置８と混合器１０との間にバルブ９がある。気体生成装置８は、ヒーター等の加熱器と送風機とを備え、加熱器で加熱した気体を送風機で送り出すことができる。
【００３９】
熱処理器１内に樹脂ゲルを入れて扉５を閉じた後、バルブ９は閉じた状態でバルブ７を開き、水蒸気生成装置６で生成された水蒸気を熱処理器１内に供給する。次いで、水蒸気の供給は継続しながら、バルブ９を開いて気体生成装置８で生成された加熱気体を熱処理器１内に供給する。水蒸気生成装置６で生成された水蒸気と気体生成装置８で生成された加熱気体とは、混合器１０で混合された状態で熱処理器１内に送り込まれる。
【００４０】
気体生成装置８で生成される加熱気体は、水蒸気生成装置６で生成される水蒸気の温度よりも高い温度に加熱される気体であり、水蒸気よりも水分量が少ない乾燥気体である。加熱気体の温度は特に限定されないが、水蒸気の温度よりも２０℃以上高いことが好ましい。加熱気体の水分量は特に限定されないが、飽和蒸気量の１／３以下であってもよい。
【００４１】
水蒸気で樹脂ゲルを短時間で昇温させた後、水蒸気よりも高温の加熱気体で樹脂ゲルを熱処理することによって、水蒸気単体で熱処理する場合より樹脂ゲルを効率よく高温で熱処理することができ、より短時間で溶媒が除去され、樹脂ゲルを炭化させることができ、炭素多孔質体の製造の効率を高めることができる。水蒸気として、過熱水蒸気を用いてもよい。
【００４２】
加熱気体としては、可燃性でなければ特に限定されない。気体として、例えば、空気、窒素、アルゴン等を用いてよい。加熱気体は、１種の気体を単独で又は２種以上を混合して用いてよい。窒素、アルゴン等の不活性気体は、樹脂ゲルの酸化を抑制できるため、樹脂ゲルが燃焼することを防ぎつつ、高温で樹脂ゲルを熱処理することができるため、炭素多孔質体の収率を高めることができる。
【００４３】
熱処理器１に水蒸気を供給する時間と、熱処理器１に水蒸気及び加熱気体を供給する時間との比率は、特に限定されないが、水蒸気と加熱気体との各作用を有効に発揮させるために、１０：１〜１０：６の時間比率になるように設定してもよい。熱処理器１に水蒸気及び加熱気体を供給する際の混合比率は、特に限定されないが、水蒸気と加熱気体との各作用を有効に発揮させるために、体積比で８：２〜２：８の範囲に設定してもよい。
【００４４】
水蒸気及び加熱気体の供給は、熱処理器１内に樹脂ゲルを入れて、扉５を閉じた後、同時に開始してもよい。水蒸気生成装置６で生成された水蒸気と、気体生成装置８で発生した加熱気体とを、混合器１０で混合した状態で熱処理器１内に吹き込むことで、熱処理器１内の樹脂ゲルを水蒸気と加熱気体との混合気体で熱処理することができる。加熱気体は水蒸気よりも高い温度に設定できるので、水蒸気単体で樹脂ゲルを熱処理するよりも樹脂ゲルを高温で熱処理することができ、より短時間で樹脂ゲルを炭化させることができる。
【００４５】
水蒸気と加熱気体とを、混合器１０で混合しているが、混合器１０を用いずに、水蒸気生成装置６で生成された水蒸気と気体生成装置８で生成された加熱気体とを、同じ配管を通して混合気体として熱処理器１に供給してもよい。また、水蒸気生成装置６で生成された水蒸気と気体生成装置８で生成された加熱気体とを別々の配管から熱処理器１に供給して、熱処理器１内で水蒸気と加熱気体とを混合してもよい。さらに、気体生成装置８で加熱気体と水蒸気との混合気体を生成させた後、混合気体を熱処理器１内に供給してもよい。
【００４６】
水蒸気と加熱気体とを併用して樹脂ゲルを熱処理する時間は、水蒸気及び加熱気体の温度、炭素多孔質体の用途、要求される性能等に応じて任意に設定することができ、例えば、０．１〜６０時間程度であってもよい。
【００４７】
図３は、熱処理装置の第３の態様を模式的に示す図である。図３に示す熱処理装置では、熱処理器１の側面に発熱手段１１が設けられている。発熱手段１１としては、熱処理器１内を加熱することができれば特に限定されず、例えば、ガスバーナー、電気ヒーター等を用いてもよい。
【００４８】
熱処理器１内に樹脂ゲルを入れて扉５を閉じた後、発熱手段１１を作動させるのと同時にバルブ７を開いて水蒸気生成装置６で生成された水蒸気を熱処理器１内に供給する。これにより、熱処理器１内の樹脂ゲルを水蒸気と発熱手段１１とで熱処理することができる。
【００４９】
水蒸気により樹脂ゲルの全体を短時間で均一に加熱すると共に、発熱手段１１による熱が加わり、より高い温度で樹脂ゲルを熱処理することで、溶媒の除去が容易となり、樹脂ゲルを短時間で炭化させることができる。水蒸気として、過熱水蒸気を用いてもよい。
【００５０】
発熱手段１１による加熱温度は、特に限定されないが、水蒸気の温度より高い温度であることが好ましく、水蒸気の温度よりも２０℃以上高い温度であることがより好ましい。
【００５１】
熱処理器１内への水蒸気の供給は、発熱手段１１の作動が停止した状態で開始してもよい。発熱手段１１を作動する前の水蒸気による熱処理時間は、例えば、３０〜３００秒間であってもよい。次に、熱処理器１への水蒸気の供給を継続しながら、発熱手段１１を作動させ、熱処理器１内の樹脂ゲルを更に熱処理することできる。発熱手段１１による加熱温度は、水蒸気の温度より高い温度であればよく、水蒸気の温度よりも２０℃以上高い温度であってもよい。
【００５２】
熱処理器１内の樹脂ゲルを、まず水蒸気で迅速に加熱し、次いで水蒸気と発熱手段１１の熱とを併用してより高い温度で熱処理することができるため、より短時間で樹脂ゲルを炭化させることができる。発熱手段１１で樹脂ゲルを加熱することができるため、熱処理器１への水蒸気の供給量を低減することができ、エネルギーの消費量の増大を抑制することができる。
【００５３】
水蒸気と発熱手段１１とを併用して樹脂ゲルを熱処理する時間は、水蒸気及び発熱手段１１の温度、炭素多孔質体の用途、要求される性能等に応じて任意に設定することができ、例えば、０．１〜６０時間程度であってもよい。
【００５４】
第２の工程で用いられる熱処理装置は、バッチ式又は連続式の装置であってもよい。連続式の熱処理装置として、例えば、ローラーハースキルン、ロータリーキルン、プッシャー炉等が挙げられる。
【００５５】
炭素多孔質体には、連通性を有する空孔が形成されていることが好ましい。本明細書における連通性を有する空孔とは、空孔同士が連なることにより、炭素多孔質体が気体（例えば、酸素）又は液体（例えば、水）を通過させることができるように形成された空孔をいう。炭素多孔質体においては、必ずしも全ての空孔が連通している必要はなく、一部独立した空孔が形成されていてもよく、炭素多孔質体全体として気体又は液体を通過させることができればよい。
【００５６】
炭素多孔質体の形状は特に限定されず、例えば、塊状、板状、膜状、粉体状等であってよい。炭素多孔質体の形状は、その用途に応じて適宜選択してよい。
【００５７】
炭素多孔質体のＢＥＴ比表面積は、炭素多孔質体の吸着能を更に向上させる観点から、好ましくは３００ｍ２／ｇ以上であり、より好ましくは５００ｍ２／ｇ以上であり、更に好ましくは７００ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積は、例えば、２５００ｍ２／ｇ以下であってよい。ＢＥＴ比表面積は、例えば、後述する実施例に記載の方法と同様の方法で測定することができる。
【００５８】
炭素多孔質体の内部には複数の空孔が形成されている。細孔分析装置を用いることにより、炭素多孔質体に形成されている空孔の空孔径分布を得ることができる。本実施形態に係る炭素多孔質体について、空孔径が０．１〜４００ｎｍの範囲で測定された空孔径分布がピークを示す空孔径は、２ｎｍ以上１００ｎｍ未満であってよく、好ましくは２ｎｍ以上５０ｎｍ未満、より好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ未満、更に好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満である。
【００５９】
炭素多孔質体の空孔について、２ｎｍ未満の径を有する空孔を「ミクロ孔」、２ｎｍ以上５０ｎｍ未満の径を有する空孔を「メソ孔」、５０ｎｍ以上の径を有する空孔を「マクロ孔」と呼ぶことがある。本実施形態に係る炭素多孔質体は、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔のいずれの空孔が形成されていてもよい。
【００６０】
炭素多孔質体におけるミクロ孔の容積は、例えば、０．１ｃｃ／ｇ以上であってよく、好ましくは０．３ｃｃ／ｇ以上であり、より好ましくは０．５ｃｃ／ｇ以上である。このようなミクロ孔容積を有する炭素多孔質体は、高い比表面積に起因して吸脱着能が一層向上する傾向がある。
【００６１】
炭素多孔質体におけるメソ孔の容積は、例えば、０．０４ｃｃ／ｇ以上であってよく、好ましくは０．４ｃｃ／ｇ以上であり、より好ましくは、０．６ｃｃ／ｇ以上である。このようなメソ孔容積を有する炭素多孔質体は、メソ孔の特徴的な空孔径に起因して、分子サイズの比較的大きい化合物に対する吸脱着能が一層向上する傾向がある。
【００６２】
炭素多孔質体において、空孔径が１００ｎｍ以下の空孔容積に対する、メソ孔の容積の比は、例えば、１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることが更に好ましい。このような炭素多孔質体は、メソ孔による選択的な吸脱着能が得られ易くなる傾向がある。
【００６３】
本実施形態に係る炭素多孔質体は、例えば、吸着材、吸蔵材、吸音材、断熱材、電波吸収材、細胞培養用足場材、緩衝材、テンプレート材、触媒、電極添加剤、キャパシタ電極、高温炉内壁材等の用途に好適に用いることができる。炭素多孔質体を吸着材として用いた場合、優れた吸着能を得ることができ、熱伝導率が低く、耐熱性を有し、電気伝導性に優れる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６６】
［実施例１］
（第１の工程）
５０ｍＬのラボランスクリュー管に撹拌子を入れ、レゾルシノール４．８ｇ（富士フイルム和光純薬株式会社製）及び超純水１４．５６ｇを加えて室温で撹拌した後、３５−３８％ホルムアルデヒド水溶液７．１８ｇ（富士フイルム和光純薬株式会社製）を加え、再度室温で撹拌した。さらに５％水酸化ナトリウム水溶液０．０９ｇ（富士フイルム和光純薬株式会社製）を添加し、ポリプロピレン容器に移して密閉し静置した状態で、６０℃で７２時間加熱し、樹脂ゲルを生成させた。加熱後、樹脂ゲルを取り出し、アルミナルツボに入れた。
【００６７】
（第２の工程）
樹脂ゲルが入ったアルミナルツボを上部が開放した状態で、図３に示す構成を備える過熱水蒸気小型バッチ試験炉（新熱工業株式会社製、試験炉寸法：幅４００ｍｍ、奥行き４００ｍｍ、高さ４００ｍｍ）内にセットした。試験炉内に樹脂ゲルをセットした後、５００℃の過熱水蒸気を、２０ｋｇ／時間の流量で試験炉に供給しながら、試験炉内を加熱した。過熱水蒸気の供給を継続しながら、試験炉内の温度を４９８℃に保持して、樹脂ゲルを４時間熱処理することによって炭化させた。炭化によって得られた炭素多孔質体を室温まで自然放冷した。
【００６８】
実施例１の樹脂ゲルの炭化工程の作業時間と、非特許文献１の記載から算出される樹脂ゲル（参考例）の溶媒交換工程、乾燥工程及び炭化工程の作業時間とを表１に示す。
【００６９】
【表１】
2020138886.tif 000002
【００７０】
［空孔径ピーク・ＢＥＴ比表面積の測定］
実施例１の炭素多孔質体の比表面積及び空孔径分布を、細孔分析装置（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ製、ＡｕｔｏＳｏｒｂ  ｉＱ）を用いて測定した。前処理として、試料管（φ９ｍｍ）に５０ｍｇの試料を採取し、１００℃で１．５〜２時間真空乾燥することで、試料表面の吸着物質を除去した。測定中は液体窒素を用いて試料を冷却し、不活性ガスとしてヘリウム、吸着ガスとして窒素を用いた。単分子吸着量Ｗｍ（ｇ）を、測定結果から得られるＢＥＴプロットからＢＥＴ式を用いて算出し、全表面積Ｓｔｏｔａｌ（ｍ２）及び比表面積ＳＢＥＴ（ｍ２／ｇ）を求めた。また、空孔径分布はＫｅｌｖｉｎ式と脱着等温線を利用したＢＪＨ法を用いて求め、空孔径ピークΦｐｅａｋ（ｎｍ）を求めた。同時に、２ｎｍ未満の径を有する空孔の容積であるミクロ孔容積Ｖｍｉｃ（ｃｃ／ｇ）、２ｎｍ以上５０ｎｍ未満の径を有する空孔の容積であるメソ孔容積Ｖｍｅｓｏ（ｃｃ／ｇ）、１００ｎｍ以下の細孔容積Ｖ（ｃｃ／ｇ）を算出し、１００ｎｍ以下の空孔容積におけるメソ孔容積比率Ｖｍｅｓｏ／Ｖ（％）を算出した。測定結果を表２に示す。
【００７１】
【表２】
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【符号の説明】
【００７２】
１…熱処理器、２…導入口、３…排気口、４…開口部、５…扉、６…水蒸気生成装置、８…気体生成装置、９…バルブ、１０…混合器、１１…発熱手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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