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CARBONACEOUS COMPOSITE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME meetings

Patent code P130008588
File No. S2011-0814-N0
Posted date Feb 27, 2013
Application number P2012-141646
Publication number P2013-035743A
Patent number P5392638
Date of filing Jun 25, 2012
Date of publication of application Feb 21, 2013
Date of registration Oct 25, 2013
Priority data
  • P2011-153673 (Jul 12, 2011) JP
Inventor
  • (In Japanese)山口 大造
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人国立高等専門学校機構
Title CARBONACEOUS COMPOSITE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbonaceous composite containing a carbonaceous material as a main component and yet being capable of controlling the movement by an external magnetic field, and a method for manufacturing the same.
SOLUTION: The carbonaceous composite is configured such that at least one oxide particle selected from the group consisting of iron oxide, cobalt oxide, and nickel oxide is dispersed in a matrix of an amorphous carbon; the average particle diameter of the oxide is 2 to 100 nm; and the ratio (Metal/C) of the total of the iron atom, cobalt atom and nickel atom to the carbon atom is 0.001 to 0.5.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


無定形炭素は、熱的、化学的安定性に優れ、低コストで製造できることから様々な分野において炭素質材料として利用されている。無定形炭素とは、一般的に、ダイヤモンドやグラファイト(黒鉛)のような明確な結晶構造を持たないものをいう。無定形炭素は、比較的穏和な条件で有機物を炭化処理する方法などによって得ることができる。例えば、特許文献1には、有機物としてセルロースを用い、当該セルロースを450℃、5時間炭化処理することによって無定形炭素が得られることが記載されている。



ところで、近年、無定形炭素などの炭素質材料に化学的な処理を施したり、炭素質材料と金属化合物とを複合化したりすることにより、炭素質材料に新たな機能を付加する手法が知られている。



特許文献1には、セルロースを炭化して得られた、グラフェンシートを含む無定形炭素を、濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理(スルホン化処理)することが記載されている。これにより、当該無定形炭素にスルホ基が導入されて、固体酸が得られ、それを金属塩と反応させることによって金属触媒が得られることが記載されている。



また、特許文献2には、炭素質物質と金属含有物質を混合して、当該混合物を不活性ガス雰囲気中で1600℃~2800℃に加熱することで得られるグラファイト被覆金属粒子が開示されている。そこには、上記金属含有物質の一例として、Fe3O4Fe2O3などの酸化鉄磁性体も記載されている。しかしながら、特許文献2に開示されている複合材料は、酸化鉄の粒子をグラファイト(黒鉛)で覆ったものであり、その主成分は酸化鉄である。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、無定形炭素と酸化鉄、酸化コバルト及び酸化ニッケルからなる群から選択される少なくとも1種の酸化物とを含む炭素質複合体及びその製造方法に関する。また、本発明は、当該炭素質複合体からなる固体酸、触媒前駆体、吸着材及び固体酸を触媒として用いる加水分解反応方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
水溶性の多糖を炭化させて得られた無定形炭素のマトリックス中に酸化鉄、酸化コバルト及び酸化ニッケルからなる群から選択される少なくとも1種の酸化物の粒子が分散し、前記酸化物の粒子の平均粒径が2~100nmであり、炭素原子に対する、鉄原子、コバルト原子及びニッケル原子の合計の比(Metal/C)が0.001~0.5であることを特徴とする炭素質複合体。

【請求項2】
 
前記無定形炭素がグラフェンシートを含む請求項1に記載の炭素質複合体。

【請求項3】
 
保磁力が500Oe以下であり、飽和磁化が2~50emu/gである請求項1又は2に記載の炭素質複合体。

【請求項4】
 
BJH法により求められる細孔容積が0.02~0.3cm3/gであり、平均細孔直径が2~20nmである請求項1~3のいずれか記載の炭素質複合体。

【請求項5】
 
炭素原子に対する水素原子の比(H/C)が1未満である請求項1~4いずれか記載の炭素質複合体。

【請求項6】
 
複合体表面にカルボキシル基及び水酸基を有する請求項1~5のいずれか記載の炭素質複合体。

【請求項7】
 
複合体表面にスルホ基を有するとともに、硫酸鉄(III)を含み、炭素原子に対する硫黄原子の比(S/C)が0.005~0.15である請求項1~6のいずれか記載の炭素質複合体。

【請求項8】
 
請求項1~7のいずれか記載の炭素質複合体からなる固体酸。

【請求項9】
 
請求項1~7のいずれか記載の炭素質複合体からなる触媒前駆体。

【請求項10】
 
請求項1~7のいずれか記載の炭素質複合体からなる吸着材。

【請求項11】
 
請求項1~7のいずれか記載の炭素質複合体の製造方法であって、
鉄塩、コバルト塩及びニッケル塩からなる群から選択される少なくとも1種の金属塩と水溶性の多糖とを水の存在下で混合する第1工程と、
前記第1工程で得られた混合物を炭化させる第2工程とを備える炭素質複合体の製造方法。

【請求項12】
 
請求項7に記載の炭素質複合体の製造方法であって、
鉄塩、コバルト塩及びニッケル塩からなる群から選択される少なくとも1種の金属塩と水溶性の多糖とを水の存在下で混合する第1工程と、
前記第1工程で得られた混合物を炭化させる第2工程と、
前記第2工程で得られた炭素質複合体をさらにスルホン化処理する第3工程とを備える炭素質複合体の製造方法。

【請求項13】
 
前記第2工程において、前記第1工程で得られた混合物を不活性ガス雰囲気下で150℃以上の温度で加熱する請求項11又は12に記載の炭素質複合体の製造方法。

【請求項14】
 
請求項8に記載の固体酸を触媒として用いセルロースを加水分解することを特徴とするセルロースの加水分解反応方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012141646thum.jpg
State of application right Registered


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