[发明专利]金属硅及多孔碳的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属硅及多孔碳的制造方法。

背景技术

一直以来，已知由稻壳或稻壳的碳化物制造碳化硅、非晶质二氧化硅或金属硅的方法。

在专利文献1中记载了由稻壳碳化物连续地制造碳化硅及氮化硅的方法。在该方法中，在不与碳发生反应的不活泼气体的存在下边使稻壳碳化物在加热区域中移动边对其进行加热。

在专利文献2中记载了使用稻壳的碳化物由复合了晶须性状和微粒状的碳化硅的组织形成的多孔碳化硅的成形体的制造方法。在该方法中，对经过粉碎的稻壳的碳化物的表面进行处理后，成形表面处理后的碳化物。然后，对成形体进行加热处理而除去碳化成分。

在专利文献3中记载了使用稻壳等硅酸植物作为原料来制造金属硅的方法。在该方法中，将对硅酸植物进行煅烧而得到的二氧化硅灰和铝等金属在不活泼气体气氛中进行加热而使其反应。

在专利文献4中记载了由稻壳制造二氧化硅原料的方法。在该方法中，利用加压热水对稻壳粉末进行处理，从而调整稻壳粉末中的二氧化硅成分与有机质成分的比例。

在专利文献5中记载了使用稻壳制造高纯度的非晶质二氧化硅的方法。在该方法中，利用含醋酸的溶液对稻壳进行处理，由此从稻壳中分离出碱成分。将分离出碱成分的稻壳进行洗涤干燥后，使干燥稻壳碳化而形成稻壳炭。将该稻壳炭进行煅烧，从而制造高纯度二氧化硅。

在专利文献6中，着眼于稻壳的碳成分，还对制造活性炭的方式进行了研究。公开了一种氢吸藏方法，其特征在于，包括：对碳材料实施碳化的工序；对利用上述碳化工序进行处理后的上述碳材料实施碱赋活的工序；将利用上述碱赋活工序制作出的多孔碳收容于容器内的工序；和边将上述容器内部保持在77～150K的范围内的温度边以使平衡状态压力达到0.5～6MPa的方式向该容器内部导入氢的工序。该工艺的课题在于将二氧化硅成分利用碱盐熔解而废弃这一方面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-43208号公报

专利文献2：日本特开平8-26848号公报

专利文献3：日本特开2011-6316号公报

专利文献4：日本特开2002-265257号公报

专利文献5：日本特开2008-214158号公报

专利文献6：日本特愿2009-205255号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，在专利文献1、2中记载了制造碳化硅的方法，在专利文献3中记载了制造金属硅的方法。此外，在专利文献4中记载了制造二氧化硅原料的方法。而且，在专利文献5中记载了制造非晶质二氧化硅的方法。

虽然稻壳中含有硅和碳，但在专利文献1～5中，利用硅作为这些文献所记载的制造方法中的碳化硅、金属硅及二氧化硅原料的原料，因此无法有效地活用硅和碳这两者。因此，专利文献1～5中记载的方法包括用于除去未被活用的碳的工序。在这些除去工序中，需要用于除去处理的酸性溶液或碱性溶液等处理液、用于加热处理的能量。

本发明是鉴于这样的问题而完成的发明，其目的在于提供能够由稻壳制造金属硅及多孔碳的方法。

用于解决问题的方法

本发明的金属硅及多孔碳的制造方法具备：第一工序，通过稻壳的加热处理而生成含有氧化硅和碳的稻壳炭；第二工序，使上述稻壳炭曝露于加热后的第一不活泼气体或还原性气体中的至少任意一种气体中而生成碳化硅；第三工序，使上述碳化硅曝露于含有氯气的加热气氛中而生成四氯化硅和多孔碳；第四工序，通过使上述四氯化硅与金属锌反应而生成金属硅和氯化锌；以及第五工序，对上述氯化锌进行电解而生成金属锌和氯气，将上述第五工序的上述氯气用于上述第三工序，将上述第五工序的上述金属锌用于上述第四工序。

在该制造方法中，由稻壳生成含有氧化硅和碳的稻壳炭，由该稻壳炭生成碳化硅。接着，使碳化硅与氯气反应而生成多孔碳和四氯化硅。接着，使四氯化硅与锌反应而生成金属硅和氯化锌。而且，利用上述氯化锌的电解生成氯气及金属锌，将其中一者的氯气用于上述的多孔碳的生成，并且将另一者的金属锌用于金属硅的生成。因此，根据该制造方法，能够由稻壳制造多孔碳和金属硅。