[发明专利]源自植物的碳前体的纯化方法

说明书

本发明涉及对在导电材料、催化剂载体和活性炭那样的多孔体等中使用的碳材料的制造而言有用的碳前体的纯化方法、和使用该碳前体的碳化物的制造方法。本发明提供源自植物的碳前体的纯化方法，通过将源自植物的碳前体浸渍于有机酸水溶液中，从而充分降低金属元素和/或非金属元素含量。

技术领域

本专利申请针对日本专利申请第2014-178377号(申请日2014年9月2日)和日本专利申请第2014-178379号(申请日2014年9月2日)要求优先权，在此通过参考的方式而将它们的整体内容并入本说明书中。

本发明涉及对在导电材料、催化剂载体和活性炭那样的多孔体等中使用的碳材料的制造而言有用的碳前体的纯化方法、和使用该碳前体的碳化物的制造方法。

背景技术

碳材料用于电容用电极、电解用电极、活性炭、载体等多种用途，是期待在今后进一步得到开发的领域和原材料。这些碳材料以往以椰子壳、煤焦、煤或石油沥青、呋喃树脂或酚醛树脂等作为原料来制造。近年来，化石燃料资源对地球环境造成影响，并且因埋藏量的减少而导致价格高涨，预计在今后变得难以使用。

因此，受到关注的是使用作为环保原材料的天然原材料作为原料而制造的碳材料。然而，天然原材料中包含对维持生物的生命活动而言必要的各种金属。因此，将天然来源的碳材用于电子材料时，这样的金属会成为杂质，有可能产生电气方面的障碍。此外，在用于水的过滤等的活性炭等吸附剂的情况中，所吸附的物质会以与金属反应而形成的水溶性物质的形式再次释放至水中，或者在碳化活化时，因残留的金属而使孔形成反应加速，多孔化进行至超出必要的程度。进一步，在催化剂载体中，因担载的催化剂金属与含有的杂质金属反应，从而导致无法以目标粒径或组成来担载催化剂成分。然而，对于涉及将源自植物的金属积极地除去和纯化的方法的技术研发，尚未有太多进展。

在这样的情况下，提出了对碳化物组合使用盐酸那样的无机酸、氢氧化钠那样的碱来进行纯化的方法(例如专利文献1)。

然而，专利文献1中提出的方法为将材料在800℃~1400℃下进行碳化后使用酸或碱进行处理的方法，因此无法充分除去碳化时与碳化合的金属成分。此外，专利文献1中，为了除去与碳化合后的硅，对硅化合物以过剩量添加了作为腐蚀性高的剧毒物的氢氟酸。然而，氢氟酸对镁、钙的除去效果不充分，针对磷也难以除去。进一步，专利文献1的方法中，源自植物的材料中的金属元素含量根据季节、地域而不同，因此作为工业原料难以使其平稳化。

专利文献1：日本特开2008-273816号公报。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题在于，提供金属元素和/或非金属元素含量得到充分降低的源自植物的碳前体的纯化方法。

用于解决课题的手段

本发明人发现，通过将源自植物的碳前体、特别是源自椰子壳的碳前体浸渍于有机酸水溶液中，能够解决上述课题。此外，本发明人发现，通过从源自植物的碳前体、特别是源自椰子壳的碳前体中除去纤维质部分、并接着将碳前体浸渍于有机酸水溶液中，能够解决上述课题。

以下记载了本发明的优选方式。

[1]源自植物的碳前体的纯化方法，其包括：

通过将碳前体浸渍于有机酸水溶液中从而降低碳前体中的金属元素和/或非金属元素含量的步骤，

在此，纯化后的碳前体中的钾的含量为500ppm以下。

[2]如[1]所述的方法，其中，纯化后的碳前体中的钾的含量K(b)、镁的含量Mg(b)和钙的含量Ca(b)相对于纯化前的碳前体中的钾的含量K(a)、镁的含量Mg(a)和钙的含量Ca(a)的比例为：

K(b)/K(a)≤0.15

Mg(b)/Mg(a)≤0.25