(57)【要約】【課題】低温での測定が不要であり、物体の表面のうち液体に触れる部分の比表面積を好適に求めることができる方法を提供する。【解決手段】貴金属の溶液を測定対象物の表面に接触させることにより貴金属の原子を表面に吸着させ、貴金属原子の吸光度の時間変化を測定し、吸光度の時間変化より貴金属原子の活性化エネルギーを求め、活性化エネルギーより測定対象物の表面フラクタル次元Dを求める。そして、表面フラクタル次元D、前記貴金属原子の原子量M及び原子半径r、アボガドロ数NA、並びに前記測定対象物の材料により定まる係数kを用いて、比表面積Asを式    As=k・r-D・M-1・NA・πr2により求める。【選択図】図６
2009052995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める方法において、
a) 貴金属の溶液を前記測定対象物に接触させることにより該貴金属の原子を該測定対象物に吸着させ、
b) 前記測定対象物の温度を変化させつつ前記貴金属原子の吸光度の時間変化を測定し、
c) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求め、
d) 前記活性化エネルギーより前記測定対象物の表面フラクタル次元Dを求め、
e) 前記表面フラクタル次元D、前記貴金属原子の原子量M及び原子半径r、アボガドロ数NA、並びに前記測定対象物の材料により定まる係数kを用いて、比表面積Asを式
As=k・r-D・M-1・NA・πr2
により求める、
ことを特徴とする比表面積測定方法。
【請求項２】
前記係数kの値を、前記測定対象物と同じ材料から成る質量m1の予備測定用試料に対する前記貴金属原子の飽和吸着量m2及び該予備測定用試料の表面フラクタル次元Dsを用いて式
k=(m2/m1)・rDs
により求めることを特徴とする請求項１に記載の比表面積測定方法。
【請求項３】
フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める方法において、
a) 貴金属の溶液を前記測定対象物に接触させることにより該貴金属の原子を該測定対象物に吸着させ、
b) 前記測定対象物の温度を変化させつつ前記貴金属原子の吸光度の時間変化を測定し、
c) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求め、
d) 前記測定対象物と同じ物質について求められた活性化エネルギーと比表面積の関係に基づき、前記測定対象物の活性化エネルギーから該測定対象物の比表面積を求める、
ことを特徴とする比表面積測定方法。
【請求項４】
前記物質について求められた比表面積がBET法により測定されたものであることを特徴とする請求項３に記載の比表面積測定方法。
【請求項５】
前記物質が活性炭、前記貴金属原子が金原子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の比表面積測定方法。
【請求項６】
フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める装置において、
a) 前記測定対象物の温度を変化させつつ該測定対象物に付着した貴金属原子の吸光度の時間変化を測定する吸光度測定部と、
b) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求める活性化エネルギー算出部と、
c) 前記活性化エネルギーから前記測定対象物の表面フラクタル次元Dを求める表面フラクタル次元算出部と、
d) 前記表面フラクタル次元D、前記貴金属原子の原子量M及び原子半径r、アボガドロ数NA、並びに前記測定対象物の材料により定まる係数kを用いて、比表面積Asを式
As=k・r-D・M-1・NA・πr2
により求める比表面積算出部と、
を備えることを特徴とする比表面積測定装置。
【請求項７】
フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める装置において、
a) 前記測定対象物の温度を変化させつつ該測定対象物に付着した貴金属原子の吸光度の時間変化を測定する吸光度測定部と、
b) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求める活性化エネルギー算出部と、
c) 前記測定対象物と同じ物質について求められた活性化エネルギーと比表面積の関係に基づき、前記測定対象物の活性化エネルギーから該測定対象物の比表面積を求める比表面積算出部と、
を備えることを特徴とする比表面積測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭などのフラクタル構造を有する物の比表面積を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱臭剤などの吸着剤として用いられる活性炭の表面には多数の細孔が存在するが、これらの細孔はフラクタル構造に類似する自己相似形の階層構造を有する（図１(a)）。このうち比較的大きなマクロ孔にはタンパク質などの超大型分子が吸着し、中間的なサイズのメソ孔には色素などの大型分子が吸着し、それより小さいミクロ孔には一般の分子が吸着し、さらに小さいサブミクロ孔には原子や気体分子、低分子量分子が吸着することが知られている（図１(b)）。
【０００３】
活性炭は、吸着材として用いる場合には、より多くの分子等を吸着させるために、比表面積が大きいものを用いる方が有利である（特許文献１参照）。そのため、活性炭の特性の良否を調べるために、比表面積の測定が行われる。従来より、この測定にはBET（比表面積の算出理論を提唱した３名の科学者Brunauer, Emmett, Tellerの頭文字）法が用いられている。BET法は吸着占有面積が既知である分子を被測定物の表面に吸着させ、その吸着量から被測定物の比表面積を求める方法である。その分子には通常、窒素分子が用いられている。窒素等のガス分子は、マクロ孔からサブミクロ孔に至るまで大小様々な孔の中にまで入ることができるため、それら様々な孔の比表面積の総和を正確に測定することを目的とする場合には好適に用いることができる。
【特許文献１】特開2001-122608号公報（[0002]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒素分子を用いたBET法による比表面積の測定においては、窒素分子を液化温度付近の温度（常圧では77K, -196℃）で被測定物に吸着させるため、通常、液体窒素を使用する。そのため、液体窒素を貯留する施設が必要になる、液体窒素を取り扱うことによる安全性の確保が必要になる、などの欠点が生じる。また、BET法では圧力を変化させながら吸着量を測定する必要があるため、測定に時間を要する。
【０００５】
更に、液体中の不純物を除去するために活性炭を使用する場合には、その液体が活性炭の内部へ侵入し難い点が問題となる。そのため、この場合には、その液体が侵入することができる部分のみの比表面積を測定することが必要となる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、液体窒素を用いた作業が不要で安全且つ容易に測定を行うことができる比表面積の測定方法及び装置を提供する。また、物体の表面のうち液体に触れる部分の比表面積を好適に求めることができる方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明に係る比表面積測定方法の第１の態様は、フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める方法において、
a) 貴金属の溶液を前記測定対象物に接触させることにより該貴金属の原子を該測定対象物に吸着させ、
b) 前記測定対象物の温度を変化させつつ前記貴金属原子の吸光度の時間変化を測定し、
c) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求め、
d) 前記活性化エネルギーより前記測定対象物の表面フラクタル次元Dを求め、
e) 前記表面フラクタル次元D、前記貴金属原子の原子量M及び原子半径r、アボガドロ数NA、並びに前記測定対象物の材料により定まる係数kを用いて、比表面積Asを式
As=k・r-D・M-1・NA・πr2
により求める、
ことを特徴とする。
【０００８】
前記係数kの値は、前記測定対象物と同じ材料から成る質量m1の予備測定用試料に対する前記貴金属原子の飽和吸着量m2及び該予備測定用試料の表面フラクタル次元Dsを用いて式
k=(m2/m1)・rDs      …(2)
により求めることができる。
【０００９】
本発明に係る比表面積測定方法の第２の態様は、フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める方法において、
a) 貴金属の溶液を前記測定対象物に接触させることにより該貴金属の原子を該測定対象物に吸着させ、
b) 前記測定対象物の温度を変化させつつ前記貴金属原子の吸光度の時間変化を測定し、
c) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求め、
d) 前記測定対象物と同じ物質について求められた活性化エネルギーと比表面積の関係に基づき、前記測定対象物の活性化エネルギーから該測定対象物の比表面積を求める、
ことを特徴とする。
【００１０】
前記物質について求められる比表面積にはBET法により測定されたものを好適に用いることができる。
【００１１】
本発明に係る比表面積測定装置の第１の態様のものは、フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める装置において、
a) 前記測定対象物の温度を変化させつつ該測定対象物に付着した貴金属原子の吸光度の時間変化を測定する吸光度測定部と、
b) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求める活性化エネルギー算出部と、
c) 前記活性化エネルギーから前記測定対象物の表面フラクタル次元Dを求める表面フラクタル次元算出部と、
d) 前記表面フラクタル次元D、前記貴金属原子の原子量M及び原子半径r、アボガドロ数NA、並びに前記測定対象物の材料により定まる係数kを用いて、比表面積Asを式
As=k・r-D・M-1・NA・πr2
により求める比表面積算出部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る比表面積測定装置の第２の態様のものは、フラクタル構造を有する測定対象物の比表面積を求める装置において、
a) 前記測定対象物の温度を変化させつつ該測定対象物に付着した貴金属原子の吸光度の時間変化を測定する吸光度測定部と、
b) 前記測定時の温度の時間変化及び前記吸光度の時間変化より、前記測定対象物に単原子分散した該貴金属原子の原子化の活性化エネルギーを求める活性化エネルギー算出部と、
c) 前記測定対象物と同じ物質について求められた活性化エネルギーと比表面積の関係に基づき、前記測定対象物の活性化エネルギーから該測定対象物の比表面積を求める比表面積算出部と、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る第１及び第２の態様の比表面積測定方法及び装置によれば、BET法を用いる必要がないため安全且つ容易に比表面積の測定を行うことができる。
【００１４】
また、第１の態様の比表面積測定方法及び装置によれば、貴金属原子は測定対象物のうち溶液により侵入させることができる部分にのみ付着する。そのため、得られた比表面積は、例えば活性炭においては不純物を付着させることができる部分に対応するため、その活性炭の、液体中の不純物を除去する能力の指標として好適に用いることができる。
【００１５】
第２の態様の比表面積測定方法及び装置において、特に、予備測定としてBET法により得られる物質の比表面積ABETを求めておくことにより、その後は（本測定では）、BET法を用いることなく測定対象物のBET法比表面積ABETの値を求めることができる。BET法比表面積ABETは比表面積の指標として標準的に用いられているものの上述のように低温測定が必要であるという問題を有するが、本発明により、そのような問題が生じることなく標準的な指標を得ることができる。また、本発明における貴金属原子の吸光度の測定はBET法における吸着量の圧力変化の測定よりも短時間で行うことができるため、測定に要する時間全体も、本発明ではBET法の場合よりも短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[1] 第１の態様の方法
(1-1) 測定対象物への貴金属原子の吸着
本願発明では、まず、測定対象物に貴金属の溶液を接触させることにより、その貴金属の原子を測定対象物に吸着させる。
従来のBET法で用いられる窒素分子は、直径が2nm程度であるため、それと同程度の径を有する細孔内に侵入して、その細孔の表面に付着することができる。それに対して本願発明では、貴金属原子自体は直径が窒素分子よりも十分に小さい（例えば金及び白金ではいずれも0.28nm）が溶媒の分子は窒素分子よりも大きいため、貴金属原子は、BET法における窒素原子ほどは測定対象物の奥深くまで侵入しない。
【００１７】
(1-2) 吸光度測定及び活性化エネルギーの算出
貴金属原子の吸光度の時間変化A(t)は、既存の黒鉛炉原子吸光分析装置を用いて測定することができる。測定された吸光度の時間変化A(t)を吸光度の最大値Amaxで除した値である反応率α=A(t)/Amax及び吸光度測定中の温度の時間変化dT(t)/dt、気体定数Rを用いて、活性化エネルギーEaは式
ln[g(α)T-2(t)]=-[EaR-1T-1(t)]+ln[A(t)RP(t, Ea){dT(t)/dt}-1Ea-1]      …(3)
の関係を満たす。ここで、
P(t, Ea)=1-2X+6X2-24X3+120X4-...      …(4)
x=RT(t)/Ea
であり、g(α)は反応機構関数である。反応機構関数g(α)は、測定対象物に吸着した貴金属原子が脱離する際の反応機構を反映した関数である。例えば、貴金属原子が測定対象物に単原子状態で分散している場合と島やクラスターを形成している場合では反応機構が異なるため、g(α)も異なる関数となる。表１にg(α)の例を示す。このうち記号F1で示した関数は金属原子が単原子状態で分散しており反応次数が1である場合を示し、記号D1〜D3及びR1〜R3は金属原子が島やクラスターなどの会合体を形成していることを示す。
【表１】
2009052995.tif 000003
【００１８】
(3)式に含まれるパラメータのうち未知のものはEaとg(α)であり、原子吸光分析により実験値が得られるパラメータはt, T(t), A(t)である。そこで、表１に示した種々のg(α)についてそれぞれ、横軸をT-1とするグラフに(3)式の左辺から得られる値をプロットする（アレニウスプロット）。その結果、最も実験値が直線に近い変化を示す時のg(α)が当該測定における反応機構関数であり、その時の直線の傾きから活性化エネルギーEaを求めることができる。
【００１９】
(1-3) 表面フラクタル次元の算出
活性化エネルギーEaと表面フラクタル次元Dは比例関係にあることが知られている。図２に、一例として、金の活性化エネルギーEaと測定対象物の表面フラクタル次元Dの関係をグラフで示す。このような比例関係を用いて、上述のように求めた活性化エネルギーEaから測定対象物の表面フラクタル次元Dを求めることができる。
【００２０】
(1-4) 比表面積Asの算出
測定対象物に貴金属原子を最大限付着させた（飽和吸着）時における貴金属原子の重量は、測定対象物の単位重量当たり、
vm=kr-D      …(5)
で表される。ここで、係数kは前述のように測定対象物の材料により定まる。この値vmを飽和吸着量と呼ぶ。単位重量の測定対象物に飽和吸着した貴金属原子の個数nは、アボガドロ数NA及び原子量Mを用いて、
n=vmNA/M      …(6)
で表される。１個の貴金属原子は測定対象物において面積πr2（有効面積）を占めることから、測定対象物の比表面積Asは
As=n・πr2      …(7)
、即ち、上記(1)式
As=k・r-D・M-1・NA・πr2
で表される。従って、係数kの値がわかれば、原子吸光分析測定により求めた測定対象物の表面フラクタル次元Dと貴金属原子のパラメータであるr及びMを(1)式に代入することにより、測定対象物の比表面積Asを求めることができる。
【００２１】
(1-5) 係数kの求め方
係数kは、測定対象物と同じ材料から成り表面フラクタル次元Dsが既知である試料を用いた予備測定を行うことにより求めることができる。具体的には、質量m1の予備測定用試料に貴金属原子を単原子分散した状態で飽和するまで吸着させ、その飽和吸着量m2と上記m1及びDsの値を用いて、係数kは上記(2)式
k=(m2/m1)・rDs
で求めることができる。
【００２２】
係数kの値は測定対象物の種類及び貴金属原子の種類により一意的に定まる。そのため、一度、係数kの値を求めれば、以後、同種の測定対象物について同じ貴金属原子を用いて測定する場合には、そのk値をそのまま使用することができる。例えば測定対象物が活性炭であって貴金属原子が金原子の場合には、後述の実施例で予備測定用試料から求めたk値を、金原子を用いる限り、全ての活性炭に対する測定においてそのまま用いることができる。
【００２３】
[2] 第２の態様の方法
本願発明者が鋭意研究を行った結果、フラクタル構造を有する物質に付着した貴金属原子に関する原子化の活性化エネルギーと比表面積が比例関係があることが明らかになった。従って、予備実験としてこれら活性化エネルギーと比表面積を求めることにより、その物質について比例関係を示すグラフあるいは数式を得ることができる。この関係はその物質から成る測定対象物にもそのまま適用することができるため、測定対象物に単原子分散して付着した貴金属原子の活性化エネルギーを求め、得られた活性化エネルギーの値を前記グラフあるいは前記数式に当てはめることにより、その測定対象物の比表面積を求めることができる。
【００２４】
第１の態様の方法と同様に、貴金属原子を分散させた液を測定対象物に接触させることにより、貴金属原子を測定対象物に付着させることができる。
【００２５】
なお、測定対象物のうち貴金属原子が付着する範囲は、貴金属原子の種類により異なる。しかし、測定対象物がフラクタル構造を有するため、このような付着範囲の相違に関わらず、活性化エネルギーと比表面積の間で上述の比例関係が得られる。
【実施例１】
【００２６】
本発明に係る第１の態様の比表面積測定方法及び装置の一実施例を図３〜図１４を用いて説明する。ここでは、金原子を用いて活性炭の比表面積を測定する方法を説明する。
【００２７】
[1] 測定装置
図３に、第１の態様の比表面積測定装置の一実施例を概略構成図で示す。この比表面積測定装置１０は測定対象物に付着した貴金属原子の吸光度の時間変化を測定する吸光度測定部１１を有する。吸光度測定部１１は、内部に試料を収容可能な黒鉛炉１１２を有すると共に、黒鉛炉１１２内の温度を制御するための電源１１５及び温度計１１６を有する。電源１１５は黒鉛炉１１２に電流を供給するものであり、その電流により黒鉛炉１１２内は加熱される。黒鉛炉１１２内の温度は、温度計１１６により測定され、その測定結果に基づいて温度制御部１１７によりフィードバック制御される。また、吸光度測定部１１は、所定の波長の単色光を黒鉛炉１１２内に向けて発する中空陰極ランプ１１１、黒鉛炉１１２内を通過した前記単色光を取り出す分光器１１３及び分光器から取り出された単色光を検出する検出器１１４を有する。検出器１１４により得られた信号の値は、黒鉛炉１１２内における単色光の吸光度を反映した値となる。
【００２８】
また、比表面積測定装置１０は、検出器１１４及び温度計１６により得られた吸光度の時間変化に基づいて貴金属原子の活性化エネルギーを求める活性化エネルギー算出部１２と、活性化エネルギーから測定対象物の表面フラクタル次元Dを求める表面フラクタル次元算出部１３と、表面フラクタル次元D等のデータから上述の式(1)により比表面積Asを求める比表面積算出部１４と、を備える。これら活性化エネルギー算出部１２、表面フラクタル次元算出部１３及び比表面積算出部１４、並びに前述の温度制御部１１７はパソコン１５により具現化されている。
【００２９】
図４に、温度及び吸光度の時間変化に関するグラフの一例を模式的に示す。温度T(t)はフィードバック制御により一定の変化率dT/dtで上昇させる。この間、吸光度は時間経過に従ってピークを持つ振る舞いを示す。吸光度がピーク値を取った後、温度T(t)は一定値になるように制御する。
【００３０】
[2] 予備測定−係数kの導出
まず、(a)フラクタル次元Dsが2.285（この値は特開2007-057268号公報に記載の方法により求めた）である活性炭を100-200メッシュのふるいを通過するように粉砕し、(b)この活性炭を0.1%の重量濃度で超純水中に分散させる。この時、超純水中に分散させた活性炭の重量m1は10.1mgであった。次に、(c)活性炭を分散させた超純水中に、金原子を含有する金標準溶液（関東化学株式会社製原子吸光分析用標準溶液）を添加して数分間放置し、その後、(d)この分散液に対して金原子の吸光測定を行った。この吸光測定の際、まず黒鉛炉内の温度を120℃まで上昇させることにより分散媒及び標準溶液の溶媒を蒸発させ、次に2500℃程度まで急速昇温（dT/dt=2000℃/秒）した。
この(a)〜(d)の操作を、(c)における金原子の添加量を変化させながら複数行った。(3)式においてg(α)を表１の記号F1で示した関数（即ち、金が単原子分散している場合）として測定結果をアレニウスプロットした結果、金の添加量が10μg未満の場合には測定値が直線状に並ぶのに対して、金の添加量が10μg以上の場合には測定値が直線からずれるように並ぶ。この結果は、重量m1の活性炭に単原子分散して吸着した金の飽和吸着量m2が10μgであることを示している。従って、係数kの値は、金の原子半径r=0.14nmを用いて、(2)式より
k=2.9494×10-26
となる。
【００３１】
[3] 種々の活性炭に対する比表面積の測定
ここでは、活性炭として用いられる竹炭に対して、本発明に係る比表面積測定方法を実施した例について説明する。測定に用いた竹炭は以下の９種類のものである。
試料１：阿南竹炭生産組合製、１本もの竹炭の上部
試料２：阿南竹炭生産組合製、１本もの竹炭の中部
試料３：阿南竹炭生産組合製、１本もの竹炭の下部
試料４：徳島県・神山産竹炭
試料５：徳島県・鷲敷産竹炭
試料６：福岡県・筑後竹炭
試料７：福岡県・八女郡産竹炭、商品名「立花バンブー」
試料８：福岡県・八女郡産竹炭、商品名「キュータン」
試料９：阿南竹炭生産組合製、ピースで市販されている竹炭
【００３２】
各試料について、以下の方法で測定を行った。まず、試料を100-200メッシュのふるいを通過するように粉砕し、0.1%の重量濃度で超純水中に分散させる。次に、活性炭を分散させた超純水中に金標準溶液を添加することで金原子を30ppbの濃度で分散させ、数分間放置する。これにより、活性炭に金原子が付着する。次に、この分散液に対して金原子の吸光測定を行った。その際、黒鉛炉内の温度は、予備測定の場合と同様に、分散媒及び標準溶液の溶媒を蒸発させるために120℃まで昇温した後にdT/dt=2000℃/秒で2500℃程度まで急速昇温するように制御した。
【００３３】
図５に、試料４〜９について、測定により得られた吸光度のプロファイル（時間変化）及び測定時の試料温度の時間変化を示す。グラフ中のデータのうち「温度」と記載したもの以外は吸光度の測定データである。試料４〜６はほとんど同じプロファイルを示す一方で、試料７〜９は試料毎に異なるプロファイルを示している。なお、図中に「標準」として示したデータは金原子を試料に付着させずに吸光度を測定したものである。
【００３４】
図６〜図１４に、試料１〜９について、吸光度の時間変化A(t)及び最大値のAmax測定結果から得られる反応率α=A(t)/Amaxを用いてアレニウスプロットしたグラフを示す。ここでは、表１に示した種々の関数を(3)式中の関数g(α)に適用し、関数毎にアレニウスプロットを行った。その結果、試料１〜９のいずれにおいても、関数g(α)がF1、即ちg(α)=-ln(1-α)の時にアレニウスプロットが最も直線に近い振る舞いを示した。このことは、金原子が試料に単原子分散して付着していることを意味する。
【００３５】
この直線の傾き及び(3)式の右辺から活性化エネルギーEaを求め、この活性化エネルギーEaの値及び図２のグラフから表面フラクタル次元Dを求めた。そして、このように求めた表面フラクタル次元Dを式(1)に代入することにより、各試料の比表面積Asを求めた。これら活性化エネルギーEa、表面フラクタル次元D及び比表面積Asの値を表２に示す。なお、表２中の「γ2」はアレニウスプロットにおける相関係数の二乗値である。
【表２】
2009052995.tif 000004
【００３６】
試料２、４〜９については併せて、従来のBET法を用いて比表面積ABETを測定した。表３に、本実施例で求めた比表面積AsとBET法で求めた比表面積ABETを並べて示す。
【表３】
2009052995.tif 000005
【００３７】
本実施例の比表面積AsとBET法比表面積ABETを比較すると、(1)本実施例の比表面積Asの方が試料毎の差異が比較的小さい、(2)BET法比表面積ABETが大きいほど本実施例の比表面積Asも大きくなる、ことがわかる。
【００３８】
(1)の特徴は、本実施例では活性炭のうち液体が侵入することにより貴金属原子が付着する範囲のみを捉えているため、それよりも内側の微小な構造の差異に左右されないのに対して、BET法ではそれよりも奥まで窒素原子が侵入することから微小構造の差異に左右されやすいことにより生じると考えられる。活性炭を液体中で使用する場合には、そのような微小な構造による差異は生じ難いため、本実施例の方法で求めた比表面積の方が活性炭の性能をより的確に反映していると考えられる。(2)の特徴は、活性炭がフラクタル構造を有することにより、本実施例で貴金属原子を付着させることができる範囲の寄与のみを捉えたとしても、微小構造の相違をある程度反映していることを意味している。
【実施例２】
【００３９】
第２の態様の比表面積測定方法及び装置の一実施例を図１５及び図１６を用いて説明する。図１５に、第２の態様の比表面積測定装置の一実施例を概略構成図で示す。この比表面積測定装置２０は、実施例１の比表面積測定装置１０のものと同様の吸光度測定部１１及び活性化エネルギー算出部１２を有する。これら吸光度測定部１１及び活性化エネルギー算出部１２が第２の態様の比表面積測定装置における活性化エネルギー測定部に相当する。また、比表面積測定装置２０は、測定対象物と同じ物質から成る複数の試料に関して予め原子吸光法で求められた活性化エネルギーとBET法を用いて求められたBET法比表面積の関係に基づき、活性化エネルギー算出部１２により算出された測定対象物の活性化エネルギーからその測定対象物のBET法比表面積ABETを求める比表面積算出部２１を有する。
【００４０】
図１６に、実施例１の試料２、４〜９について、表２に挙げた活性化エネルギーEaと表３に挙げたBET法比表面積ABETの関係をグラフで示す。このグラフには併せて、アスコルビン酸炭から成る試料（Ea=309kJ/mol, ABET=698m2/g）及びサッカロース炭から成る試料（Ea=286kJ/mol, ABET=624m2/g）についても測定点をプロットした。このグラフから明らかなように、活性化エネルギーEaとBET法比表面積ABETは比例関係を有する。この比例関係を用いて、試料１〜３について、実施例１で求めた（表２に示した）活性化エネルギーEaからBET法比表面積ABETを求めることができる。例えば、試料１では、実施例１で求めた活性化エネルギーEa=155kJ/molと図１５のグラフから、BET法比表面積ABETの値「70m2/g」が得られる。同様にして、試料３のBET法比表面積ABETの値「145m2/g」が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】活性炭の階層構造を示す模式図(a)及び活性炭に分子が付着する様子を示す模式図(b)。
【図２】金の活性化エネルギーEaと測定対象物の表面フラクタル次元Dの関係を示すグラフ。
【図３】第１の態様の比表面積測定装置に係る一実施例の概略構成図。
【図４】吸光度及び温度の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】吸光度のプロファイルの測定例及びその測定時の試料の温度の時間変化を示すグラフ。
【図６】試料１について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図７】試料２について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図８】試料３について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図９】試料４について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１０】試料５について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１１】試料６について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１２】試料７について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１３】試料８について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１４】試料９について吸光度の測定結果をアレニウスプロットしたグラフ。
【図１５】第２の態様の比表面積測定装置に係る一実施例の概略構成図。
【図１６】活性化エネルギーとBET法比表面積ABETの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１０、２０…比表面積測定装置
１１…吸光度測定部
１１１…中空陰極ランプ
１１２…黒鉛炉
１１３…分光器
１１４…検出器
１１５…電源
１１６…温度計
１１７…温度制御部
１２…活性化エネルギー算出部
１３…表面フラクタル次元算出部
１４、２１…比表面積算出部
１５…パソコン
１６…温度計
【図１】
2009052995.tif 000006
【図２】
2009052995.tif 000007
【図３】
2009052995.tif 000008
【図４】
2009052995.tif 000009
【図５】
2009052995.tif 000010
【図６】
2009052995.tif 000011
【図７】
2009052995.tif 000012
【図８】
2009052995.tif 000013
【図９】
2009052995.tif 000014
【図１０】
2009052995.tif 000015
【図１１】
2009052995.tif 000016
【図１２】
2009052995.tif 000017
【図１３】
2009052995.tif 000018
【図１４】
2009052995.tif 000019
【図１５】
2009052995.tif 000020
【図１６】
2009052995.tif 000021