CVI(化学蒸着充填法)による分子サイズを有する微細気孔の選択的充填

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06805063
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 重野 芳人 東北大学, 国際文化研究科, 助教授 (70108570)
• Keywords: メタン / 熱分解 / CVI / 活性炭 / マイクロポア- / メソポア- / 耐酸化性 / 窒素吸着法

Research Abstract

微細気孔を有する活性炭を試料として使用し、CH_4の熱分解反応による炭素を気孔内に充填した。さらにこの充填した試料およびオリジナルの試料をCO_2により酸化し、炭素充填による耐酸化抵抗上昇の効果を確認した。次ぎにこの効果を微細気孔の構造変化から考察するために、これらの試料の気孔サイズ分布の変化をN_2吸着法によりマイクロポア-(直径2nm以下)、サブマイクロポア-(直径0.75nm以下)およびメソポア-(直径2〜50nm)をそれぞれT-プロット法,Horath & Kawazoe法,BJH法により、全比表面積をBET法により求め、またメソおよびマクロ気孔領域のポア-サイズ分布を水銀ポロシメーターにより測定し、次の結果を得た。
1.マイクロポア-は気孔充填の結果、体積、面積共に1/1000〜2/1000に減少する。特にサブマイクロポア-は0.7nm付近に気孔が集中しており、炭素充填によりこの領域の気孔はほぼ完全に充填される。CO_2による酸化反応により、充填した炭素は酸化され、再びマイクロ気孔が生成されるものの、炭素充填しない試料に比較し、気孔体積面積共に拡大の割合が小さく、マイクロ気孔の充填が酸化反応の抵抗上昇に大きな役割を果している。
2.メソポア-に関しても同様の現象が観察されたが、炭素充填後の体積・面積共にオリジナル試料の3%程度に減少したに過ぎず、充填後の試料の酸化に伴う体積・面積の拡大は、オリジナルを酸化した試料の約1/3となる。
3.マクロ気孔のサイズ分布の変化はあまり顕著ではなく、酸化抵抗の上昇にはあまり関与しない。

Research Products

• [Publications] Y.Shigeno, J.W.Evans, I.Yoh: "Structual Change of Micropores in Carbons by Chemical Vapor Infiltration of Carbon" International Ceramics Journal. 21. 455-449 (1995)
• [Publications] Y.Shigeno & J.W.Evans: "Enhancement of Mechanical Strength of Coke After Oxidation by Infiltrating Carbon in the Pores Using Methane Craking" ISIJ International. (投稿予定). メタン熱分解法による活性炭中微細気孔充填 (Y.Shigeno, J.W.Evans I Yoh)
• [Publications] 日本金属学会誌: "(投稿予定)"