包含碳纳米角的多孔质材料及其利用制造技术

本发明专利技术的目的在于提供包含碳纳米角的多孔质材料。一种多孔质材料，其包含碳纳米角、且具有规定的三维形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含碳纳米角的多孔质材料及其利用
本说明书涉及包含碳纳米角的多孔质材料及其利用。
技术介绍
近年来，单层或多层碳纳米管、碳纳米角、富勒烯、纳米胶囊等具有纳米级的微细结构的碳物质受到瞩目。期待将这些碳物质作为纳米结构石墨(graphite)物质应用到新的电子材料、催化剂、光材料等中。特别是，碳纳米角作为最接近实用于燃料电池的电极材料、气体吸藏材料的物质而受到瞩目。另一方面，在这样的碳纳米材料的用途开发中，需要对作为粉体的碳纳米材料进行成形而赋予形状、或者进行其他材料的复合化。对于碳纳米材料的形状赋予而言，成形性、结合性成为基本的课题，在复合 化时，为了得到复合材料，与其他材料的混合性、成形性及强度等成为基本课题。对于碳纳米材料的成形、复合化，已尝试进行了一定程度的研究(专利文献I~3)。现有技术文献专利文献专利文献1:W02003/099717号公报专利文献2:W02005/028100号公报专利文献3:日本特开2007 - 320802号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，碳纳米材料一般具有形状各向异性且为疏水性，而且具有容易凝集的问题。另一方面，还存在不具有结合性的问题。此外，均匀分散性、与其他材料的亲和性也存在问题。因此，虽然期待通过成形、复合化对碳纳米材料进行用途开发，但在面向实用化的过程中还存在较大问题。另外，一般根据用途而有时需要为一定程度以上的多孔质，为了得到多孔质材料，前提是需要碳纳米材料均匀存在的混合状态的原料混合物。因此，本说明书的一个目的在于，提供包含碳纳米材料的多孔质材料及其利用。用于解决课题的方法本专利技术人鉴于上述的课题，对新得到的碳纳米角进行成形、或者进行复合化，结果发现具有良好的适于成形及复合化的特性，并发现可使用该碳纳米角而获得多孔质材料。根据本专利技术，基于这些见解而提供以下的技术方案。(I) 一种包含碳纳米角的多孔质材料，其包含碳纳米角，且具有规定的三维形状。(2)根据(I)所述的多孔质材料，其密度为1.5g/cm3以下。(3)根据(I)或⑵所述的多孔质材料，其中，所述碳纳米角的细孔容积为0.8cm3/g以上。(4)根据(I)~(3)中任一项所述的多孔质材料，其中，所述碳纳米角涉及选自Na、K, Mg, Ca、Fe、Si及Cl中的I种或2种以上的元素，并以以下所示的含量而含有，Na:0.003% 以上且 0.3% 以下、K:0.001 % 以上且 0.1 % 以下、Mg:0.0005% 以上且 0.05% 以下、Ca:0.004% 以上且 0.4% 以下、Fe:0.006% 以上且 0.6% 以下、S1:0.002% 以上且 0.2% 以下、Cl:0.004% 以上且 0.4% 以下。(5)根据⑴~(4)中任一项所述的多孔质材料，其中，所述碳纳米角以长度为30nm以下的碳纳米角为主体。(6)根据⑴~(5)中任一项所述的多孔质材料，其包含负载有金属的碳纳米角。 (7)根据(I)~(6)中任一项所述的多孔质材料，其还包含陶瓷材料。(8)根据(I)~(6)中任一项所述的多孔质材料，其实质上仅包含碳纳米角。(9) 一种电磁波屏蔽材料，其具备(I)~⑶中任一项所述的致密质材料。(10) 一种包含碳纳米角的多孔质材料的制造方法，准备包含通过流体中的电弧放电而制造的碳纳米角的成形材料，将所述成形材料在加压下加热、成形，制造(I)~⑶中任一项所述的多孔质材料。(11)根据(10)所述的制造方法，其中，将所述碳纳米角和其他材料在水性介质中混合，进行干燥，准备所述成形材料。(12)根据权利要求(9)或(10)所述的制造方法，其中，将所述成形材料在IOkN以下的压力下进行加压并进行加热。【附图说明】图1是示意性地表示本专利技术的装置的一例的概要的图。图2是表示本专利技术的阴极的一例的图。图3是示意性地表示本专利技术的装置的第2实施例的概要的图。图4是示意性地表示本专利技术的装置的第3实施例的概要的图。图5是示意性地表示本专利技术的装置的第4实施例的概要的图。图6是表示实施例的碳纳米角的粒度分布的对数图。图7是表示实施例的碳纳米角的TEM明视场像的图。图8是表示实施例的碳纳米角的TEM明视场像的图。图9是表示实施例的碳纳米角的TEM明视场像的图。图10是表示实施例的碳纳米角的TEM明视场像的图。图11是表示电磁波屏蔽特性的评价结果的图。【具体实施方式】本专利技术涉及包含碳纳米角的多孔质材料(以下，称为本多孔质材料)。根据本说明书所公开的多孔质材料，由于为多孔质、且具备良好的形状维持性，因此可适用于符合根据碳纳米角的特性、且多控制性所适合的用途。本多孔质材料使用了亲水性且具备较大的细孔容积的碳纳米角，因此认为操作性优良，并且可通过利用碳纳米角结构的用途来发挥性倉泛。另外，本说明书中公开的碳纳米材料可通过流体中的电弧放电来合成。根据这样的制造方法，通过在流体中产生电弧放电，向该电弧放电的产生区域导入惰性气体，从而可高效地由石墨生成碳蒸气。另外，可以由碳蒸气生成包含单层碳纳米角的碳纳米材料。此外,可以通过惰性气体的导入,控制电弧放电产生区域的例如放出的电子量、基于电弧放电的发热区域、发热温度、压力等能量分布，因此可以防止所生成的碳纳米材料再次蒸发。此外，通过搅拌流体，从而使生成的碳纳米材料远离电弧放电产生区域，不仅可以防止碳纳米材料再次蒸发，还可以防止碳纳米材料彼此凝集。另外，通过使对置的阴极的电极截面积大于石墨阳极的电极截面积，从而可以控制电弧放电产生区域的能量分布，因此可高效地生成大量的碳纳米材料。该方法不仅可以制造各种碳纳米材料，还可以将单层碳纳米材料和多层碳纳米材料容易地分离。另外，可以在不停止电弧放电的情况下，回收生成的碳纳米材料。由此，可以连续地制造并回收碳纳米材料。需要说明的是，在本说明书中，“碳纳米材料”包含包括碳纳米管、碳纳米角、碳纤维、碳螺旋(力一y ^ ^ A )、富勒烯、纳米石墨烯、石墨烯纳米带、纳米石墨、纳米金刚石在内的全部的碳材料。而且，可以是单层，也可以是多层。另外，这里所说的“纳米”一般是指纳米级的尺寸，但实际上膨胀到微米级的尺寸的碳材料也可以称作碳纳米材料。本说明书中公开的碳纳米材料的制造方法及装置特别适于单层碳纳米角的制造。在本说明书中，“ % ”只要没有特别说明则表示质量％。在本说明书中，“放电”是指，通过施加到电极间的电位差使电极间存在的气体产生绝缘击穿，电子被放出，电流流通。此时被放出的电流可称为放电电流。放电时，发生例如火花放电、电晕放电、气体分子电离所致的离子化，从而存在产生等离子体且电流在其上流过的现象。因此，也可以称为等离子体电弧放电。在该过程中的空间中，气体变为激发状态并伴有高温和闪光。对于电弧放电而言，只要是高电流的状态，则即使在常温下也会发生，而且并不一定需要真空状态，因此优选。在本说明书中，“阳极”及“阴极”是指可能具有导电性的电极。例如，电极可以使用包含金属、陶瓷、碳的材料。另外，电极可以由选自金属、陶瓷、碳中的一种或多种材料形成。电极表面的一部分或全部可以散布有添加物，也可以涂布有添加物，还可以镀敷或涂敷有添加物。对于这样的各种电极材料而言，只要是本领域技术人员，就可以适当参照现有技术来获得。理想的是，为了防止电弧放电所致的阴极的消耗，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔质复合材料，其为包含碳纳米角的多孔质材料，所述多孔质复合材料包含碳纳米角，且具有规定的三维形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.19 JP 2011-2294241.一种多孔质复合材料，其为包含碳纳米角的多孔质材料， 所述多孔质复合材料包含碳纳米角，且具有规定的三维形状。2.根据权利要求1所述的多孔质材料,其密度为2.5g/cm3以下。3.根据权利要求1或2所述的多孔质材料，其中，所述碳纳米角的细孔容积为0.8cm3/g以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的多孔质材料，其中，所述碳纳米角含有以下所示含量的选自Na、K、Mg、Ca、Fe、Si及Cl中的I种或2种以上的元素， Na:0.003%以上且0.3%以下、 K:0.001%以上且0.1%以下、 Mg:0.0005% 以上且 0.05% 以下、 Ca:0.004%以上且0.4%以下、 Fe:0.006%以上且0.6%以下、 S1:0.002%以上且0.2%以下、 Cl:0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：五井野正，北村都筑，
申请(专利权)人：株式会社环境·能量纳米技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP