(57)【要約】      （修正有）【課題】物性の優れた活性炭を、より効率よく製造する技術の提供。【解決手段】有機ヒドロキシゲルを乾燥する乾燥工程と、不活性ガス中にて１０００℃まで昇温して行う炭素化工程を行い、炭素化させて得られる炭素材料に対して、二酸化炭素を賦活用ガスとしてマイクロ波照射する賦活工程を行う活性炭の製造方法。賦活工程は、図１のガス流入口１ａ及びガス排出口１ｂを形成した石英管１の中央部に通気性の石英フィルタ２を充填してある試料保持管３を、石英フィルタ２がマイクロ波照射装置４内に位置するように装着した加熱装置を用い、石英フィルタ２上に炭素材料を保持させ、試料保持管３に賦活用ガスとして二酸化炭素を流し、マイクロ波照射下で加熱する、活性炭の製造方法。【選択図】図１
2019069866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ヒドロキシゲルを炭素化させて得られる炭素材料に対して、二酸化炭素を賦活用ガスとしてマイクロ波照射する賦活工程を行う活性炭の製造方法。
【請求項２】
有機ヒドロキシゲルを乾燥する乾燥工程と、不活性ガス中にて１０００℃まで昇温して炭素化する炭素化工程とを行い、前記炭素材料を得る請求項１に記載の活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記有機ヒドロキシゲルが、フェノール類化合物とアルデヒド類化合物を水‐有機溶剤混合溶液中で重合させて得られるものである請求項１または２に記載の活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記フェノール類化合物がレゾルシノール、前記アルデヒド類化合物がホルムアルデヒドである請求項３に記載の活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記炭素材料が三次元的ネットワークを有し、かつＢＥＴ表面積が５００〜１０００ｍ２／ｇであり、平均メソ細孔直径が２〜５０ｎｍであり、メソ細孔容積が０．５〜２ｍｌ／ｇである請求項１〜４のいずれか一項に記載の活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記賦活工程が、二酸化炭素気流中に載置された前記炭素材料にマイクロ波照射するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の活性炭の製造方法。
【請求項７】
前記賦活工程により得られる活性炭が、ＢＥＴ比表面積が１５００ｍ２／ｇ以上、孔径２ｎｍ以上のメソ孔とマクロ孔との合計細孔容積が１．５ｍｌ／ｇ以上である請求項１〜６のいずれか一項に記載の活性炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は、微細孔が発達し細孔表面積が大きいという特徴から、下水処理、廃液処理、電気二重層キャパシタ用電極、ガスセンサー電極、及び排ガス処理等に用いられる吸着材料、触媒担体等として用いられるものであり、その微細孔をより高度に発達させるために、通常では、炭素化した微細孔を有する多孔質の炭素材料に対して、さらに、水蒸気雰囲気下で加熱する賦活処理を行うことがある。
【０００３】
また、多孔質の炭素材料としては、椰子殻等の木質材料を炭素化処理したものが一般的に用いられているが、近年、フェノール類化合物とアルデヒド類化合物とを水溶媒中でゾル−ゲル反応により重合して得られる有機ヒドロキシゲルを乾燥してクライオゲルを得、該クライオゲルを炭素化処理することにより製造することができる多孔質の炭素材料が知られている（特許文献１等）。
また、本発明者らは、このような炭素材料として賦活処理することなく、三次元的ネットワークを有し、かつＢＥＴ表面積が５００〜１０００ｍ２／ｇであり、平均メソ細孔直径が２〜５０ｎｍであり、メソ細孔容積が０．５〜２ｍｌ／ｇであるものを製造する方法を開発している（特許文献２）。さらに、このようにして得られた炭素材料に二酸化炭素を賦活剤とするガス賦活により効率的にミクロ孔を導入できることを確認している（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−００３２１１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５９５１５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Tsuchiya, T. Mori, S. Iwamura, I. Ogino, S. R. Mukai, Binderfree synthesis of high-surface-area carbon electrodes via CO2 activation of resorcinol-formaldehyde carbon xerogel disks: Analysis of activation process, Carbon, 76 (2014) 240-249.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の非特許文献１の炭素材料は、マクロ孔の割合が多くなり、メソ孔、ミクロ孔が成長し、種々の用途において優れた物性（物質の吸着能力等）が期待されるようになってきているものの、製造効率の面で改善の余地があった。すなわち、賦活処理を行う場合に、処理工程に多くのエネルギーと時間を要するため、より効率よく賦活処理を行える活性炭の製造方法が求められている。
【０００７】
したがって、本発明は上記実状に鑑み、物性の優れた活性炭を、より効率よく製造する技術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】
上記目的を達成するための本発明の活性炭の製造方法の特徴構成は、
有機ヒドロキシゲルを炭素化させて得られる炭素材料に対して、二酸化炭素を賦活用ガスとしてマイクロ波照射する賦活工程を行う点にある。
【０００９】
上記構成によると、有機ヒドロキシゲルを炭素化させて得られる炭素材料を原料として活性炭を製造するから、メソ孔、ミクロ孔が発達した活性炭を製造することができる。
また、後述の実施形態より明らかなように、二酸化炭素を賦活用ガスとして用い、マイクロ波照射する賦活工程を行うから、きわめて迅速にかつメソ孔、ミクロ孔が発達した活性炭を得ることができる。
【００１０】
また、有機ヒドロキシゲルを乾燥する乾燥工程と、不活性ガス中にて２００℃以上１２００℃以下の温度まで昇温して炭素化する炭素化工程とを行った炭素材料は、上記活性炭の製造方法における出発原料として適切な多孔質構造を備えたものとして有用である。よって、この多孔質構造を有効に利用して、マクロ孔を損なうことなく、メソ孔、ミクロ孔が発達した活性炭を得ることができる。
【００１１】
また、上述の炭素材料は、前記有機ヒドロキシゲルが、フェノール類化合物とアルデヒド類化合物を水‐有機溶剤混合溶液中で重合させて容易に得ることができる。
【００１２】
より具体的には、前記フェノール類化合物がレゾルシノール、前記アルデヒド類化合物がホルムアルデヒドとすることができ、前記炭素材料が三次元的ネットワークを有し、かつＢＥＴ表面積が５００〜１０００ｍ２／ｇであり、平均メソ細孔直径が２〜５０ｎｍであり、メソ細孔容積が０．５〜２ｍｌ／ｇであるものが好適に利用できる。
【００１３】
前記賦活工程は、二酸化炭素気流中に載置された前記炭素材料にマイクロ波照射するものとでき、賦活に必要な二酸化炭素の供給と、賦活によって生じた一酸化炭素等の生成ガスの排気とを効率よく行い、賦活工程を円滑に進行させることができる。
【００１４】
また、前記賦活工程により得られる活性炭が、ＢＥＴ比表面積が１５００ｍ２／ｇ以上、孔径２ｎｍ以上のメソ孔とマクロ孔との合計細孔容積が１．５ｍｌ／ｇ以上であるものを製造できるので、得られた活性炭は、下水処理、廃液処理、電気二重層キャパシタ用電極、ガスセンサー電極、及び排ガス処理等に用いられる吸着材料、触媒担体等としてきわめて有用に用いられるものとなる。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、より物性の優れた活性炭を、より効率よく製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】加熱装置の概略図
【図２】加熱時間と炭素の重量損失割合（Ｂ．Ｏ．）との関係を示すグラフ
【図３】吸着等温線を示すグラフ
【図４】比較例２における加熱時間とＢ．Ｏ．との関係を示すグラフ
【図５】比較例２における加熱時間と比表面積との関係を示すグラフ
【図６】比較例２における加熱時間とミクロ孔容積との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態にかかる活性炭の製造方法を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の実施形態にかかる活性炭の製造方法は、
有機ヒドロキシゲルを炭素化させて得られる炭素材料に対して、二酸化炭素を賦活用ガスとしてマイクロ波照射する賦活工程を行うものである。
【００１９】
ここで、前記炭素材料は、たとえば、特許文献２に記載のように、有機ヒドロキシゲルを乾燥する乾燥工程と、不活性ガス中にて１０００℃まで昇温して炭素化する炭素化工程とにより製造することができる。また、前記有機ヒドロキシゲルは、たとえば、フェノール類化合物とアルデヒド類化合物を水‐有機溶剤混合溶液中で重合させて得られる。
【００２０】
フェノール類化合物としては、いずれの価数のものも用いることができる。一価フェノール類化合物ではフェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、チモール、ナフトール、二価フェノール類化合物ではレゾルシノール、カテコール、ヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン、三価フェノール類化合物ではピロガロール、フロログルシロール等があげられる。このうち、一価フェノール類化合物、より好ましくはフェノールの使用が生産性を高めるうえで好ましい。
また、アルデヒド類化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等などがあげられる。このうち、反応性の高さからホルムアルデヒドを用いることが好ましい。アルデヒド類は予め水溶媒等に溶解させた原料を使用してもかまわない。
有機溶媒としては、水に混和できる親水性有機溶媒であれば好ましく、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ギ酸、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノール、酢酸、アセトン、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等があげられる。このうち、汎用性の高さや経済性の面で優れるエタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ｔ−ブタノールなどの低級アルコールがゾル−ゲル反応を効率的に行う水‐有機溶剤混合溶液を調製しやすい。
【００２１】
また、上述のように得られた炭素材料としては、前記炭素材料が三次元的ネットワークを有し、かつＢＥＴ表面積が５００〜１０００ｍ２／ｇであり、平均メソ細孔直径が２〜５０ｎｍであり、メソ細孔容積が０．５〜２ｍｌ／ｇであるものが知られており、好適に用いることができる。
【００２２】
さらに、前記賦活工程は、二酸化炭素気流中に載置された炭素材料にマイクロ波照射することによって、賦活に必要な二酸化炭素の供給と、賦活によって生じた一酸化炭素等の生成ガスの排気とを効率よく行い、賦活工程を円滑に進行させることができる。
【００２３】
この賦活工程により得られる活性炭として、ＢＥＴ比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上、孔径２ｎｍ以上のメソ細孔容積が２ｍｌ／ｇ以上のものを製造することとすれば、得られた活性炭は、下水処理、廃液処理、電気二重層キャパシタ用電極、ガスセンサー電極、及び排ガス処理等に用いられる吸着材料、触媒担体等としてきわめて有用に用いられるものとなる。
【００２４】
より具体的には、本実施形態にかかる活性炭の製造方法の好適な例は、以下の工程により行われる。
（１）フェノール類化合物とアルデヒド類化合物とを用いて有機ヒドロキシゲルを得るゲル化工程
（２）得られた有機ヒドロキシゲルを乾燥する乾燥工程
（３）乾燥した有機ヒドロキシゲルを炭素化する炭素化工程
（４）炭素化工程で得られた炭素材料を賦活する賦活工程
【００２５】
以下、各工程の詳細な実施例を説明するが、以下の実施例は具体的な一例であって、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
〔実施例１〕
（１）ゲル化工程
レゾルシノール（Ｒ）、ホルムアルデヒド（Ｆ）、水（Ｗ）、炭酸ナトリウム（Ｃ）を所定の濃度（Ｒ／Ｃ＝１０００［ｍｏｌｍｏｌ−１］，Ｒ／Ｆ＝０．５［ｍｏｌｍｏｌ−１］，Ｒ／Ｗ＝０．５［ｇｍＬ−１］）で混合し、ＲＦゾルを調製した。得られたＲＦゾルを密閉容器に移し、３０℃で２ｈ静置することでゲル化させた。得られた湿潤ゲルを、６０℃で更に７２ｈエージングを行い、有機ヒドロキシゲルを得た。
【００２７】
ゲル化工程において、ゾル−ゲル反応させる際の反応条件としては特に限定されないが、反応温度は、通常６０〜１２０℃、好ましくは８０〜１００℃である。反応温度が６０℃未満であると、ゾル−ゲル反応に時間がかかり過ぎて、生産性が大幅に低下しやすい。また反応温度が１００℃を超えると、溶媒の沸点を超えるため反応容器内の圧力が急激に増加し、高価な圧力容器を利用する必要が生じるため経済的に好ましくない。また、反応時間は、通常７〜２４０時間、好ましくは２４〜１２０時間である。反応時間が７時間未満であると、ゾル−ゲル反応の進行が不十分であるために有機ヒドロキシゲルの構造が不安定になりやすく強度の低下が生じやすい。また、反応時間が２４０時間を超えると、反応系中の溶媒の積算蒸発量が大きくなり、これに伴って有機ヒドロキシゲルが収縮して、有機ヒドロキシゲルの特異な構造が失われやすい。
【００２８】
（２）乾燥工程
この有機ヒドロキシゲル中に残存する混合溶媒を、４８時間かけ６回に分けてｔｅｒｔ−ブチルアルコールで置換した。その後、低圧条件（＜４０Ｐａ）−１０℃で４８ｈ凍結乾燥し、有機ヒドロキシゲルの乾燥したクライオゲルを得た。
【００２９】
乾燥工程における乾燥方法としては、当該有機ヒドロキシゲルを構成する微粒子の三次元的ネットワーク構造を保持したまま、三次元的ネットワーク構造中に残存する溶媒を除去できる乾燥方法を適宜選択することができる。具体的には乾燥方法には、温風乾燥、真空乾燥、凍結乾燥、超臨界乾燥、マイクロ波乾燥等があげられる。このうち、経済性の面から凍結乾燥、温風乾燥、マイクロ波乾燥が好ましい。
【００３０】
凍結乾燥において、凍結温度としては特に限定されないが、通常−３０〜−５℃、このましくは、−１５〜−１０℃である。凍結温度が該範囲内にあると、一般的に利用される凍結乾燥装置を用いる事ができ、乾燥速度も比較的大きくすることができるため好ましい。また、マイクロ波乾燥を行う場合、マイクロ波の出力としては特に限定されないが、通常０．１〜１０ｋＷ／ｋｇ、好ましくは０．５〜５ｋＷ／ｋｇである。マイクロ波の出力が該範囲内にあると、溶媒の急激な気化による有機ヒドロキシゲルの構造破壊を抑制することができると共に、乾燥速度も比較的大きくすることができるため好ましい。また、温風乾燥を行う場合、設定温度としては特に限定されないが、通常２０〜１５０℃、好ましくは、３０〜９０℃である。設定温度が該範囲内にあると、一般的に利用される温風器、乾燥器を用いる事ができ、乾燥速度も比較的大きくすることができるため好ましい。
【００３１】
（３）炭素化工程
得られたクライオゲルを、電気炉にて窒素流通下（１００ｍＬｍｉｎ−１）１０００℃で炭素化し、炭素材料を得た。得られた炭素材料は、三次元的ネットワークを有し、かつＢＥＴ表面積が５００〜１０００ｍ２／ｇであり、平均メソ細孔直径が２〜５０ｎｍであり、メソ細孔容積が０．５〜２ｍｌ／ｇであることがわかった。
【００３２】
炭素化工程は、上記のクライオゲルを非酸化性ガス（不活性ガス）雰囲気下で加熱することで、熱分解・炭素化させ微細孔を有する炭素材料を製造する工程である。炭素化温度としては特に限定されないが、通常２００〜１２００℃、好ましくは３００〜１０００℃である。炭素化温度が２００℃より低すぎると該クライオゲルが十分に熱分解・炭素化されないため好ましくない。逆に炭素化温度が１２００℃より高すぎると、熱分解が過度に進んで該クライオゲルの構造が崩れやすくなり、構造の破壊や強度の低下が起こりやすくなるため好ましくない。また処理時間としては特に限定されないが、通常１〜２０時間、好ましくは、２〜１０時間である。処理時間が１時間よりも少ないと、該クライオゲルが十分に熱分解・炭素化されないため好ましくない。逆に処理時間が２０時間よりも多いと、熱分解が過度に進んで該クライオゲルの構造が崩れやすくなり、構造の破壊や強度の低下が起こりやすくなるため好ましくない。また、炭素化工程は不活性ガス流通下で行うことが好ましく、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。また、不活性ガスの流量としては、内径３〜１０ｍｍの反応管として２〜１０ｃｍ/ｓｅｃ程度が好ましい。
【００３３】
以上の方法により、有機ヒドロキシゲルを構成する微粒子の三次元ネットワーク構造が実質的に保たれたまま三次元的ネットワーク構造中に残存する溶媒を除去することができ、乾燥時における構造の破壊が生じないクライオゲルが得られる。さらに該クライオゲルを炭素化することで三次元ネットワーク構造を保持したまま微細孔を発達させた炭素材料を得ることができる。本発明では、該クライオゲルあるいは炭素材料は、ミクロ孔、メソ孔の発達したものである。
【００３４】
（４）賦活工程
加熱装置は、図１に示すように、縦姿勢で両端にガス流入口１ａ及びガス排出口１ｂを形成した石英管１の中央部に通気性の石英フィルタ２を充填してある試料保持管３を、石英フィルタ２がマイクロ波照射装置４内に位置するように、当該マイクロ波照射装置４に装着し、二酸化炭素流通条件下で石英フィルタ２上に保持された炭素材料５にマイクロ波を照射可能に構成してある。
この加熱装置の石英フィルタ２上に炭素材料３００ｍｇを保持させ、試料保持管３に賦活用ガスとして二酸化炭素を所定の流量で流し、一定時間ガス置換したのち、二酸化炭素流通下で所定の時間、電源周波数５０Ｈｚ、マイクロ波周波数、２．４５ＧＨｚ、電力７００Ｗで加熱を行った。
なお、マイクロ波は、周波数３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ程度の電磁波であり、適切に加熱することができれば、任意の周波数のマイクロ波を使用することができる。本実施例では、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射した。
マイクロ波の照射に従ってＢ．Ｏ．が増加するとともに、炭素材料は多孔質構造に変化する。
【００３５】
（５）結果
炭素化工程を行った炭素材料は、ふるいにより、粒径１２５〜２１２μｍの試料Ａ、粒径２１２〜５００μｍの試料Ｂに分け、それぞれ賦活工程を行った場合、加熱時間（min）とバーンオフ（Ｂ．Ｏ．（％））との関係を調べた。
（バーンオフとは、加熱による炭素の重量損失割合（Ｂ．Ｏ．＝（（最初の質量−加熱後の質量）／最初の質量）×１００）
その結果、いずれの試料についても約１５分でＢ．Ｏ．が５０％以上に増加し、賦活工程が速やかに進んでいることが分かった(図２参照)。
【００３６】
〔比較例１〕
実施例１における加熱装置をマイクロ波照射装置に替えて電気炉として賦活工程を行った。
（４）賦活工程
炭素材料３００ｍｇを入れた試料保持管を縦型の電気炉にセットし、Ａｒガスを１００ｍｌ／ｍｉｎで流し、一定時間置いたのち１０℃／ｍｉｎで昇温した。１０００℃になったことを確認したのち、Ａｒガスを止め、ＣＯ２ガスを所定の流量で所定の時間流し、賦活を行った。予定の賦活処理が終了したのち、再びガスを切り替え、加熱を止めた。
【００３７】
（５）結果
実施例１と同様に賦活工程におけるバーンオフ（Ｂ．Ｏ．（％））との関係を調べたところ、Ｂ．Ｏ．が５０％以上になるまでに４０分以上の時間を要し、実施例１に比べて緩やかに賦活工程が進んでいることが分かった(図２参照)。すなわち、本発明によると賦活工程がきわめて速やかに行えることが分かった。
【００３８】
また、得られた試料Ｃ〜Ｆについての細孔構造を窒素吸着測定装置（ＭｉｃｒｏｔｒａｃＢＥＬ，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）により評価した。
【００３９】
試料Ａ：粒径１２５〜２１２μｍの賦活前の炭素材料
試料Ｂ：粒径２１２〜５００μｍの賦活前の炭素材料
試料Ｃ：試料Ａを比較例１の賦活工程でＢ．Ｏ．＝６９％としたもの
試料Ｄ：試料Ａを実施例１の賦活工程でＢ．Ｏ．＝７２％としたもの
試料Ｅ：試料Ｂを比較例１の賦活工程でＢ．Ｏ．＝３１％としたもの
試料Ｆ：試料Ｂを実施例１の賦活工程でＢ．Ｏ．＝２９％としたもの
【００４０】
窒素吸着測定に際し、試料の前処理を２０ｍＬ／ｍｉｎの窒素流通条件下２５０℃で６ｈ行った。得られた吸着等温線（相対圧ｐ／ｐ０に対する総吸着量をプロットしたもの）を図３に示す。この結果から、二酸化炭素を用いた賦活工程により、細孔容積が大きく増加し、吸着性能の高い活性炭が得られていることがわかる。なお、試料ＣとＤおよび試料ＥとＦのグラフが良く重なっていることから、炭素材料の粒径や、電気炉による加熱や、マイクロ波照射による加熱の違いによらずＢ．Ｏ．が同程度であれば、ほぼ同程度の吸着性能の活性炭が得られていることがわかった。
【００４１】
さらに、吸着等温線に基づきＢＥＴ法により比表面積（ＳＢＥＴ）、相対圧０．２０未満（細孔径２ｎｍ未満相当）の吸着量からミクロ孔容積（Ｖｍｉｃｒｏ）、相対圧０．２０以上０．９６未満（細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ未満相当）における吸着量からメソ孔容積（Ｖｍｅｓｏ）を求めた。また、相対圧０．９６以上０．９９未満（細孔径５０ｎｍ以上相当）における吸着量からマクロ孔容積（Ｖｍａｃｒｏ）を求めた。
その結果、試料Ｂを用いた比表面積と各細孔容積の関係は表１のようになった。
【００４２】
【表１】
2019069866.tif 000003
【００４３】
表１より、得られた活性炭は特にＢ．Ｏ．＝１１％以上に賦活するとメソ孔とマクロ孔とのの合計細孔容積が１ｍｌ／ｇ以上となっており、メソ孔、ミクロ孔が発達し、ガス吸着材としてきわめて高い性能を有する活性炭が得られていることが予想される。特に、電源周波数５０Ｈｚ、マイクロ波周波数、２．４５ＧＨｚ、電力７００Ｗで、１５分間のマイクロ波を照射した場合、ＢＥＴ比表面積１５００ｍ２／ｇ以上、孔径２ｎｍ以上のメソ孔とマクロ孔とのの合計細孔容積が１．５ｍｌ／ｇ以上であるきわめて高性能な活性炭が得られることが分かった。
なお、Ｂ．Ｏ．＝７７％で得られた活性炭のデータにおいては、細孔構造の崩壊等が原因となって、ＢＥＴ比表面積が大きく低下した値として計算されているものと考えられる。
【００４４】
〔比較例２〕
実施例１、比較例１における賦活用ガスを二酸化炭素に替えて窒素として賦活工程を行った。
（４）賦活工程
実施例1及び比較例１における各加熱装置に炭素材料３００ｍｇを保持させ、賦活用ガスとして窒素を所定の流量で流し、一定時間ガス置換したのち、窒素流通下で所定の時間電源周波数５０Ｈｚ、マイクロ波周波数、２．４５ＧＨｚ、電力７００Ｗ（マイクロ波照射装置）または、１０００℃（電気炉）で加熱を行った。
【００４５】
（５）結果
その結果図４〜６のようになった。
すなわち、いずれのグラフからも、試料Ａ，Ｂいずれについても二酸化炭素を用いた例では、マイクロ波照射による加熱が進むにつれ、１５分程度で比表面積が増大し、細孔容積が増大し、賦活が進んでいるのに対して、特許文献２にも記載の窒素中における加熱処理では、炭素材料が賦活処理されていないことがわかる。
また、図５、６より、賦活工程におけるマイクロ波照射を行う場合、長時間続けるとＢＥＴ比表面積が低下し始め、ミクロポア容積、マクロポア容積も上限に達するため、適切な賦活工程時間を設定することが必要になるものと考えられる。本発明の実施形態においては、電源周波数５０Ｈｚ、マイクロ波周波数、２．４５ＧＨｚ、電力７００Ｗの条件下で、１０分〜２０分程度が好ましいものと推定できる。
【００４６】
〔総括〕
以上の結果より、有機ヒドロキシゲルを炭素化させて得られる炭素材料に対する賦活工程を、マイクロ波照射によって行った場合、電気炉による加熱に比べて、きわめて速やかに賦活工程を行え、活性炭としての比表面積も、Ｂ．Ｏ．を指標として、電気炉による賦活工程と同等水準の活性炭が得られることが分かった。また、マイクロ波照射を用いる場合、賦活用ガスとして水蒸気を用いると、照射されるマイクロ波のエネルギーがすべて水蒸気に奪われるため適さないことが判明している。そのため、賦活用ガスとして二酸化炭素を用い、かつ、マイクロ波照射による賦活工程を行うことが効果的であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の活性炭の製造方法は、下水処理、廃液処理、電気二重層キャパシタ用電極、ガスセンサー電極、及び排ガス処理等に有用に用いられる活性炭を製造するのに用いられる。
【符号の説明】
【００４８】
１          ：石英管
１ａ        ：ガス流入口
１ｂ        ：ガス排出口
２          ：石英フィルタ
３          ：試料保持管
４          ：マイクロ波照射装置
５          ：炭素材料
【図１】
2019069866.tif 000004
【図２】
2019069866.tif 000005
【図３】
2019069866.tif 000006
【図４】
2019069866.tif 000007
【図５】
2019069866.tif 000008
【図６】
2019069866.tif 000009