[发明专利]多孔碳材料及其制备方法以及吸附剂、防护罩、吸附片和载体

说明书

技术领域

本发明涉及使用植物来源材料作为原料的多孔碳材料及其制备方法，还涉及吸附剂、防护罩、吸附片和载体。

背景技术

近年来，便携式电子设备例如照相机一体型VTR(磁带录像机)、数字静物照相机、手机、便携式信息终端和笔记本型个人电脑广泛普及，强烈期望它们小型化、轻质化和长寿命化。为满足这种期望，对作为便携式电子设备电源的电池，特别是轻质且能够提供高能量密度的二次电池进行了开发。

其中使用锂作为充放电反应中的电极反应物并利用锂的吸留和释放的二次电池(所谓的锂离子二次电池)极具希望，这是因为与铅电池和镍镉电池相比二次电池提供大的能量密度。在这些锂离子二次电池中，广泛使用碳材料作为负极的负极活性材料(例如参见特开昭62-090863号公报)。为保持低的生产成本并提供改善的电池特性，例如使用焦炭如沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭以及通过于合适的温度煅烧和碳化呋喃树脂、天然高分子材料等获得的有机高分子化合物的烧成产物作为这种碳材料(例如参见特开平4-308670号公报)。此外，例如在特开平2005-262324号公报中披露了煅烧有机高分子化合物产生具有三维规则性的多孔碳材料的方法，其还暗示了多孔碳材料可用作负极活性材料。

此外，还使用煅烧结晶纤维素获得的碳材料作为负极活性材料，因为这种结晶纤维素与合成高分子化合物相比结晶度变化较少(例如参见特开平2-054866号公报)。与焦炭相比，这些碳材料可获得大的充电容量。然而，在煅烧结晶纤维素获得的碳材料中，吸留的锂离子不易释放。因而，难以获得高的充电效率，导致观察到电池整体能量密度变小的趋势。

植物例如蔬菜和谷物的未利用部分大多被丢弃。然而，为了保护和改善全球环境，强烈要求有效利用这些未利用部分。作为有效利用这些未利用部分的一个实例，可提及碳化处理。还研究了使用通过碳化这种植物来源材料产生的碳材料作为锂离子二次电池的负极活性材料(例如参见特许第3565994号公报、特许第3719790号公报和PCT专利公开WO 96/27911)。

此外，对于患肝病或肾病的患者，通过血液透析排除有毒物质。然而，血液透析需要特殊装置和专业技术人员，还给患者带来身体上和/或精神上的不适或痛苦。在这种背景下，由活性炭制成且对人体具有高度安全性和稳定性的口腔吸附剂如KREMEZIN受到了关注(参见特公昭62-11611号公报)。另外，还提出了使用活性炭的抗肥胖剂、抗糖尿病剂、抗炎性肠道疾病、嘌呤吸附剂等。活性炭在医学领域的应用、研究和开发正在广泛进行。

另外，为使药物在人体内有效发挥作用，希望适量的药物能够在适当长的时间内发挥作用。为此，优选使用可控制药物释放速度的载体。药物吸附在载体上使得能够连续释放预定量的药物。这种药物-载体复合体例如可用作具有透过皮肤送药的透皮吸附性和局部作用的透皮剂或者用作口腔制剂。载体例如由无毒且耐化学品的碳、诸如氧化铝或二氧化硅等无机材料或者诸如纤维素或聚环氧乙烷等有机材料构成。然而，近年来，已报导了一些使用碳材料作为载体的实例(例如参见特开2005-343885号公报)。此外还有一些有关通过使用活性炭持续释放肥料的报导(例如参见特许第3694305号公报)。

发明内容

然而，认为对植物来源材料进行碳化处理的方法仍存在不足，对于所产生的碳材料，需要功能性的进一步改进。然而，当来源于植物的碳材料用于电化学装置如锂离子二次电池等电池或双电层电容器时，认为难以获得足够的特性。因而，对于用于电化学装置时仍能够表现出较好特性的碳材料存在十分强烈的需求。此外，急需开发用于肾病和肝病口腔给药吸附剂的多孔碳材料、开发用于吸附对人体具有有害作用的蛋白或病毒或者作为具有良好吸附性能的医用吸附剂的多孔碳材料、以及开发适合用作能够适度控制药物释放速度的载体的多孔碳材料。

因而，本发明的一个目的是提供多孔碳材料及其制备方法以及吸附剂、防护罩、吸附片和载体，该多孔碳材料具有高的功能性，在例如用于电化学装置如锂离子二次电池等电池或双电层电容器时可获得优异的特性，并且吸附性能和药物释放性能优异。

根据本发明实现上述目的的多孔碳材料可通过以植物来源材料(硅(Si)含量为至少5wt％)作为原料来获得，并且具有按照氮BET法测量为至少10m²/g的比表面积值，按照BJH法和MP法测量为至多1wt％的硅(Si)含量和至少0.1cm³/g的孔容积。