[发明专利]多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法

说明书

本发明涉及多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。本发明在制造多孔碳时将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，其后实施碳源的聚合和碳化，最后除去成为铸模的球状二氧化硅。

技术领域

本发明涉及多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。

背景技术

公知有通过使氢等阳极气体与氧等阴极气体进行化学反应来进行发电的燃料电池。

燃料电池向电连接的两个电极分别供给氢等阳极气体(燃料气体)和氧等阴极气体(氧化剂气体)，以电化学的方式引起燃料的氧化，由此将化学能量直接转换为电能量。

这样的燃料电池通常构成为层叠多个以通过一对电极夹持电解质膜的膜电极接合体为基本构造的单电池而成的电池组。尤其使用固体高分子电解质膜作为电解质膜的固体高分子电解质型燃料电池具有容易小型化、和在较低的温度下工作等优点，因此特别期待作为移动设备等移动用、或者电动汽车等移动体用的电源。

这里，作为固体高分子电解质型燃料电池的单电池的结构，例如公知有依次层叠有阳极侧隔离件、阳极侧气体扩散层、阳极侧催化剂层、电解质膜、阴极侧催化剂层、阴极侧气体扩散层以及阴极侧隔离件的层叠体。

而且，在固体高分子形燃料电池中，催化剂层一般由使催化剂载体的表面担载白金等催化剂金属微粒子的电极催化剂、与离聚物的混合物构成。公知有：作为催化剂载体，使用多孔的碳材料，其细孔径、比表面积等对燃料电池的特性产生影响。

作为成为这样的催化剂载体的多孔的碳，研究有控制细孔径、比表面积等的介孔碳。

在日本特开2010-265125中提出有以下方法，即，向球状介孔二氧化硅的铸模导入碳源，接着使碳源碳化，其后除去球状介孔二氧化硅，由此获得转印了球状介孔二氧化硅的构造的球状碳多孔体。

在日本特开2010-265125中获得的多孔碳转印介孔二氧化硅的构造，因此根据成为铸模的二氧化硅的构造，能够实现各种形状。然而，边转印边实施碳的构造控制较为困难，因此处于仅获得保持铸模不变的形状的多孔碳的状况。

另外，在日本特表2004-525846中公开有以下技术，即，在制成成为铸模的球状介孔二氧化硅时，以控制其细孔尺寸为目的，将TMB(1，3，5－三甲苯)等有机分子作为造孔剂来使用。

然而，在日本特表2004-525846中，同样虽然能够控制成为铸模的介孔二氧化硅的构造，但不能实现边转印铸模边控制碳的构造。另外，对于成为铸模的球状介孔二氧化硅的构造，难以进行细孔控制，如根据TMB添加量难以残留中孔(mesopore)等。

发明内容

本发明的形态提供一种边转印成为铸模的球状二氧化硅的构造边控制碳的构造而获得的、具有所希望的构造和物性的多孔碳、催化剂载体以及多孔碳的制造方法。

本发明人们发现了若在制造多孔碳时将造孔剂与碳源一起导入于成为铸模的球状二氧化硅，其后实施碳源的聚合和碳化，最后除去成为铸模的球状二氧化硅，则能够获得被控制为所希望的构造和物性的多孔碳，从而完成了本发明。即，本发明的形态如以下所述。

本发明的第1形态涉及多孔碳，其中，BET比表面积是1100～2000m²/g，

总细孔容积V_PT是1.0～10.0m³/g，孔径为3nm以上且6nm以下的细孔的细孔容积V_P3～6nm是总细孔容积V_PT的20～50％，孔径大于6nm且为20nm以下的细孔的细孔容积V_P6～20nm是总细孔容积V_PT的15～45％。

也可以构成为：平均细孔直径是3～50nm。

也可以构成为：平均一次粒子直径是30～200nm。