[发明专利]多孔质碳材料及其制造方法和用途

说明书

本发明涉及一种多孔质碳材料，氮含量为0.5～2.0质量％，铁含量为至少400mg/kg‑多孔质碳材料以上，并且，通过粉体电阻测定得到的电导率为10S/cm以上。

技术领域

本发明涉及可作为分解催化剂使用的多孔质碳材料、其制造方法及其用途。

背景技术

众所周知，活性炭等多孔质碳材料本身可作为分解催化剂起作用，例如，已知活性炭对于包含硫化氢及SO₂的氧化在内的各种氧化反应有用。已观察到活性炭会影响此类反应，作为催化剂的活性炭仅影响反应速度，活性炭本身几乎不会因反应而发生变化。

对于由氮含量较多的原料制造的活性炭而言，与由氮含量较少的原料制造的活性炭相比，在过氧化氢的分解等特定的反应中可更有效地发挥催化剂作用。同样地，还已知如果将由氮含量较少的原料制造的活性炭在高温下暴露于氨等含氮化合物，则可提高活性炭的催化功能。近来，将聚丙烯腈或聚酰胺等氮含量较多的物质在低温或高温下进行干馏，并将该干馏物活化(赋活)，由此制造催化活性高的活性炭。在其中任一个情况下，活性炭均是通过在超过700℃的温度下进行热处理来制造。还已知有利的是，将由氮含量较少的原料制造的活性炭在暴露于含氮化合物之前或者在暴露于含氮化合物的时候进行氧化。

然而，制造具有催化活性的活性炭的现有技术的方法均有某种缺陷，因此整体的有用性或实用性受到限制。例如，聚丙烯腈或聚酰胺等氮含量较多的原料昂贵，在碳化的时候会产生大量的氰化物及其它毒性气体。由氮含量较少的原料得到的活性炭，为了使催化能力大幅改变而需要剧烈的化学后处理。此时，为了获得所需的催化活性，势必要牺牲碳的收率来达成，成本必然较高。进而，实施化学处理的方法，由于大量使用硝酸、硫酸或氨等有毒且危险的药剂，因而会非常大量地产生SOx、NOx、氰化物之类的有毒且危险的副产物。

专利文献1中报告了一种急速分解过氧化氢的催化活性的碳质炭(carbonaceouschar)。该文献中记载了如下制造碳质炭：将原料在低温下氧化，暴露于尿素等含氮化合物，在惰性气氛中以高温进行加热，在水蒸气和/或二氧化碳中以高温进行活化，在惰性气氛中进行冷却。专利文献2中记载了，通过将炭与1种或2种以上的有机系含氮化合物混合并进行活化，从而可制造具有催化活性的活性炭。

然而，如专利文献1或2记载的使用含氮化合物的方法，会大量产生NOx等有毒且危险的副产物。

专利文献3中记载了一种使用木炭的具有催化活性的活性炭的制造方法。该方法包括在蒸汽中添加氨。对于此种氨的添加，从健康及环境这两方面的观点来看均不理想。

专利文献4中记载了一种使用含氮烟煤的活性炭的制造方法。然而，该方法中未进行高温热处理，因此活性炭的电导率低，无法获得充分的催化性能。此外，由于使用含有过量氮的原料，因此在制造时会产生NOx等有害气体，从健康及环境这两方面的观点来看均不理想。

本发明的目的在于提供一种无需利用含氮化合物进行处理即能够得到并且可以作为各种化合物或物质的分解催化剂使用的多孔质碳材料、其制造方法以及其用途。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公报第2685356号

专利文献2：日本专利公表公报特表2014-506529号

专利文献3：日本专利公报第3955062号

专利文献2：日本专利公开公报特开2013-163629号

发明内容

本发明一个方面涉及多孔质碳材料，其特征在于：氮含量为0.5～2.0质量％，铁含量为至少400mg/kg-多孔质碳材料以上，并且，通过粉体电阻测定得到的电导率为10S/cm以上。

具体实施方式