吸着規制CVDによる多孔質炭素表面の細孔径制御と官能基導入

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450019
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
• 研究分担者: 坂西 欣也 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (60183365) ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
• キーワード: 分子篩 / 二酸化炭素 / メタン / 表面積 / ベンゼン / 活性炭素繊維 / 活性炭 / CVD

研究概要

市販の分子篩炭を熱処理によって細孔径を制御し、CO_2/CH_4選択吸着能向上効果ならびにCO_2吸着能への湿度の影響を調べた。これらのMSCはそのままではCO_2/CH_4に対する選択吸着能は高くないが、特定のMSCのみ1000℃程度の熱処理によって細孔径を縮減し、選択性の向上に成功した。特定のMSCのみが1000℃の熱処理で黒鉛化が進み、MSCのスリット孔を収縮したものと考えられる。さらに高温の熱処理は選択性を向上させるが、過度の収縮によりCO_2吸着能を著しく低下させた。
一方、1000℃程度の熱処理は、MSC表面の含酸素官能基を除去し、かつ黒鉛化の進行によって疎水性を向上させ、相対温度0〜50%ではCO_2吸着能へのH_2Oの影響を低減した。
また、MSC、活性炭素繊維(ACF)、高表面積活性炭(S-AC)、ヤシ殻活性炭(AC)の細孔径をベンゼンから析出する炭素(CVD)によって制御することを試みた。その結果、MSC、ACFに対して725℃付近の温度でのCVDによってCO_2/CH_4選択吸着能を飛躍的に向上できることを見出した。CVDによる細孔径制御は、マイクロポアで占められた均一な細孔径を持つ多孔質炭素について達成できた。CVD条件、特に反応温度が均一な細孔径制御を実現するための最も重要因子であることを認めた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawabuchi: "Carbon Deposition from Benzene and Cyclohexane onto Active Carbon Fiber to Control Its Pore Size" Langmuir. 12・17. 4281-4285 (1996)
• [文献書誌] Y.Kawabuchi: "Chemical Vapor Deposition of Some Heterocyclic Compounds over Active Carbon Fiber to Control Its Porosity" Chemistry Letter. 11. 941-942 (1996)
• [文献書誌] Y.Kawabuchi: "Chemical Vapor Deposition of Heterocyclic Compounds over Active Cardon Fiber to Control Its Porosity and Surface Function" Langmuir. 13・8. 2314-2317 (1997)
• [文献書誌] I.Mochida: "High Ctalytic Activity of Pitch-Based Activated Carbon Fibres of Moderati Surface Area for Oxidation of NO to NO_2 at Room Temperature" Fuel. 76・6. 543-578 (1997)
• [文献書誌] I.Mochida: "Kinetic Study on Reduction of NO of Low Concentration in Air with NH_3 at Room Temperature over Pitch-Based Active Carbon Fibers of Moderate surface Area" Langmuir. 13・20. 5316-5321 (1997)
• [文献書誌] Y.Kawabuchi: "The Modification of Pore Size in Activated Carbon Fibers by Chemical Vapor Deposition and Its Effects on Molecular Sieve Selectivity" Carbon. 36・4. 377-382 (1998)