JP6483477B2 - Method for producing calcium salt and method for producing porous carbon - Google Patents

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Description

本発明は、カルシウム塩の製造方法及び炭素多孔体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a calcium salt and a method for producing a carbon porous body.

従来、炭素多孔体としては、例えば、炭素骨格の一部が窒素原子で置換されたものが提案されている(特許文献1)。この炭素多孔体は、平均細孔径が2nm以下のミクロ細孔構造を有している。また、セルサイズが約0.1μmの低密度の炭素発泡体も提案されている(特許文献2)。この炭素発泡体は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの重縮合によって得られるポリマークラスタを共有結合的に架橋してゲルを合成し、そのゲルを超臨界条件で処理してエアロゲルとし、そのエアロゲルを炭素化することによって合成されている。   Conventionally, as a carbon porous body, for example, a carbon skeleton in which a part of the carbon skeleton is substituted with a nitrogen atom has been proposed (Patent Document 1). This carbon porous body has a micropore structure with an average pore diameter of 2 nm or less. A low-density carbon foam having a cell size of about 0.1 μm has also been proposed (Patent Document 2). In this carbon foam, a polymer cluster obtained by polycondensation of resorcinol and formaldehyde is covalently crosslinked to synthesize a gel, and the gel is treated under supercritical conditions to form an airgel, and the airgel is carbonized. Is synthesized.

特開2011−051828号公報JP 2011-051828 A 米国特許第4873218号明細書U.S. Pat. No. 4,873,218

ところで、メソ細孔構造でありながら相対圧力の比較的大きな領域において相対圧力差に対する窒素吸着量差が大きい炭素多孔体は知られておらず、当然、こうした炭素多孔体を容易に製造する方法も知られていなかった。このような炭素多孔体は、特定ガスの脱着材への利用のほか、電気化学キャパシタの電極材料やバイオ燃料電池の酵素電極を担持する材料、キャニスタの吸着材、燃料精製設備の吸着材などへの利用が期待される。   By the way, there is no known carbon porous body that has a mesopore structure, but has a large difference in nitrogen adsorption amount relative to the relative pressure difference in a relatively large region of relative pressure. Of course, there is a method for easily manufacturing such a carbon porous body. It was not known. Such carbon porous materials can be used not only as desorbing materials for specific gases, but also as electrode materials for electrochemical capacitors, materials supporting enzyme electrodes for biofuel cells, canister adsorbents, and adsorbents for fuel purification equipment. Is expected to be used.

このような多孔体の炭素材料の原料として芳香族化合物、特に、芳香族カルボン酸化合物のカルシウム塩を用いる場合がある。このとき、芳香族カルボン酸とカルシウム化合物とを反応させて芳香族カルボン酸化合物のカルシウム塩を作製するが、芳香族カルボン酸やカルシウム化合物は、溶媒への溶解度が低いことなどがあり、未反応の芳香族カルボン酸が残存するなど、例えば、収率を高めてカルシウム塩を得ることが困難であった。   An aromatic compound, particularly a calcium salt of an aromatic carboxylic acid compound may be used as a raw material for such a porous carbon material. At this time, the aromatic carboxylic acid and the calcium compound are reacted to produce a calcium salt of the aromatic carboxylic acid compound. However, the aromatic carboxylic acid or the calcium compound has low solubility in a solvent, and is not reacted. For example, it was difficult to obtain a calcium salt by increasing the yield.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、テレフタル酸のカルシウム塩をより効率よく得ることができるカルシウム塩の製造方法を提供することを主目的とする。また、効率よく得られたカルシウム塩を用いて炭素多孔体を得る炭素多孔体の製造方法を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the manufacturing method of the calcium salt which can obtain the calcium salt of a terephthalic acid more efficiently. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the carbon porous body which obtains a carbon porous body using the calcium salt obtained efficiently.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、一価のカチオンの水酸化物と水とを少量添加して混合すると、テレフタル酸のカルシウム塩をより効率よく得ることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-mentioned object, the present inventors can obtain a calcium salt of terephthalic acid more efficiently when a small amount of monovalent cation hydroxide and water are added and mixed. The inventors have found what can be done and have completed the present invention.

即ち、本発明のカルシウム塩の製造方法は、
テレフタル酸と水酸化カルシウムと一価カチオンの水酸化物とを混合してテレフタル酸カルシウムを生成する生成工程、を含むものである。
That is, the method for producing the calcium salt of the present invention comprises:
A production step of producing calcium terephthalate by mixing terephthalic acid, calcium hydroxide, and a hydroxide of a monovalent cation.

また、本発明の炭素多孔体の製造方法は、
上述のカルシウム塩の製造方法で生成したテレフタル酸カルシウムを不活性雰囲気中、550℃以上700℃以下で加熱することで炭素/炭酸カルシウム複合体を形成し、形成した炭素/炭酸カルシウム複合体から炭酸カルシウムを溶解除去し、炭素多孔体を得る処理工程、を含むものである。
In addition, the method for producing a porous carbon body of the present invention includes:
A carbon / calcium carbonate complex is formed by heating calcium terephthalate produced by the above-described method for producing a calcium salt in an inert atmosphere at 550 ° C. or more and 700 ° C. or less, and carbon dioxide is formed from the formed carbon / calcium carbonate complex. A treatment step of dissolving and removing calcium to obtain a carbon porous body.

本発明のカルシウム塩の製造方法では、テレフタル酸のカルシウム塩をより効率よく得ることができる。この理由は、以下のように推測される。例えば、テレフタル酸および水酸化カルシウムは水への溶解度が低いため、そのまま反応させると、テレフタル酸のカルシウム塩の生成が不充分となることがある。本発明では、少量の一価カチオンの水酸化物(水酸化リチウムなど)を添加することにより、まず、テレフタル酸の一価カチオン塩が生成し、テレフタル酸の水中への溶解度が大きく向上する。この溶解したテレフタル酸塩と水酸化カルシウムとが、カチオン交換することによりテレフタル酸カルシウムとなり、全てのテレフタル酸がカルシウム塩となるものと推察される。   In the method for producing a calcium salt of the present invention, a calcium salt of terephthalic acid can be obtained more efficiently. The reason is presumed as follows. For example, since terephthalic acid and calcium hydroxide have low solubility in water, if they are reacted as they are, the formation of calcium salt of terephthalic acid may be insufficient. In the present invention, by adding a small amount of monovalent cation hydroxide (such as lithium hydroxide), first, a monovalent cation salt of terephthalic acid is generated, and the solubility of terephthalic acid in water is greatly improved. The dissolved terephthalate and calcium hydroxide are presumed to be calcium terephthalate by cation exchange, and all terephthalic acid becomes calcium salt.

実験例1、10の質量減少測定結果。The mass reduction measurement result of Experimental Examples 1 and 10. LiOHのモル濃度に対するTGの質量減少率の関係図。The relationship figure of the mass decreasing rate of TG with respect to the molar concentration of LiOH. 実験例11の窒素吸着等温線のグラフ。The graph of the nitrogen adsorption isotherm of Experimental example 11.

本発明のカルシウム塩の製造方法は、テレフタル酸と水酸化カルシウムと一価カチオンの水酸化物(以下、単に水酸化物ともいう)とを混合してテレフタル酸カルシウムを生成する生成工程、を含むものである。この工程においては、まず、テレフタル酸が一価カチオンと反応し、テレフタル酸の一価カチオンの塩が生成する。次に、このテレフタル酸塩が水酸化カルシウムのカルシウムと置換し、テレフタル酸カルシウムが生成するものと考えられる。テレフタル酸は、溶媒(例えば水)への溶解度が比較的低いが、一価カチオンの塩となることにより、溶解度が高まり、水酸化カルシウムとの反応性がより高まると考えられる。   The method for producing a calcium salt of the present invention includes a production step of producing calcium terephthalate by mixing terephthalic acid, calcium hydroxide and a monovalent cation hydroxide (hereinafter also simply referred to as hydroxide). It is a waste. In this step, first, terephthalic acid reacts with a monovalent cation to produce a salt of a monovalent cation of terephthalic acid. Next, it is considered that this terephthalate is substituted for calcium hydroxide to produce calcium terephthalate. Although terephthalic acid has a relatively low solubility in a solvent (for example, water), it is considered that by becoming a salt of a monovalent cation, the solubility is increased and the reactivity with calcium hydroxide is further increased.

生成工程では、テレフタル酸のモル数Tに対する水酸化物のモル数Hであるモル比H/Tが0.01以上0.05以下の範囲とすることが好ましい。この範囲では、テレフタル酸の一価カチオン塩からテレフタル酸カルシウムへの置換反応をより円滑に進めることができる。このモル比H/Tは、0.01以上0.03以下の範囲とすることがより好ましい。また、テレフタル酸のモル数Tに対する水酸化カルシウムのモル数Cであるモル比C/Tが1以上1.2以下の範囲とすることが好ましい。   In the production step, the molar ratio H / T, which is the mole number H of the hydroxide with respect to the mole number T of terephthalic acid, is preferably in the range of 0.01 to 0.05. In this range, the substitution reaction from the monovalent cation salt of terephthalic acid to calcium terephthalate can be promoted more smoothly. The molar ratio H / T is more preferably in the range of 0.01 to 0.03. The molar ratio C / T, which is the number C of calcium hydroxide to the number T of terephthalic acid, is preferably in the range of 1 to 1.2.

生成工程では、水酸化物のモル濃度が0.015mol/L以上0.07mol/L以下の範囲となるよう水を加えてテレフタル酸と水酸化カルシウムと水酸化物とを混合することが好ましい。このモル濃度の範囲では、テレフタル酸カルシウムの収率をより高めることができる。なお、上記モル比H/Tが0.01未満では、水酸化物の添加量が極めて少ないため、テレフタル酸の溶解が進みにくく、良好なカルシウム塩を得にくい。一方、モル比H/Tが0.05を超えると、このモル濃度の範囲での水の添加量は極めて少ないのでテレフタル酸と水酸化カルシウムと水酸化物との混合が均一に進みにくくなる。この水酸化物のモル濃度は、0.03mol/L以上0.05mol/L以下の範囲であることがより好ましく0.04mol/Lとすることが更に好ましい。この生成工程では、固相反応により進行してテレフタル酸カルシウムを生成するものとしてもよい。即ち、この生成工程は、微量の水の存在下で行うものとしてもよい。   In the production step, it is preferable to add terephthalic acid, calcium hydroxide, and hydroxide so that water has a molar concentration of 0.015 mol / L to 0.07 mol / L. In this molar concentration range, the yield of calcium terephthalate can be further increased. When the molar ratio H / T is less than 0.01, the amount of hydroxide added is very small, so that the dissolution of terephthalic acid is difficult to proceed and it is difficult to obtain a good calcium salt. On the other hand, if the molar ratio H / T exceeds 0.05, the amount of water added in this molar concentration range is extremely small, so that mixing of terephthalic acid, calcium hydroxide, and hydroxide does not proceed uniformly. The molar concentration of the hydroxide is more preferably in the range of 0.03 mol / L to 0.05 mol / L, and still more preferably 0.04 mol / L. In this production step, calcium terephthalate may be produced by proceeding by a solid phase reaction. That is, this generation step may be performed in the presence of a small amount of water.

生成工程では、一価カチオンの水酸化物であれば特に限定されないが、水酸化物として水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化アンモニウムのうち1以上を用いることが好ましい。このうち、水酸化リチウムを用いることがより好ましい。例えば、ナトリウムやカリウムは、炭素の賦活剤として機能してしまうことがあるが、水酸化リチウムは、その後の炭素多孔体を作製する際に、影響を与えにくく、好ましい。   Although it will not specifically limit if it is a hydroxide of a monovalent cation in a production | generation process, It is preferable to use 1 or more of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide as a hydroxide. Among these, it is more preferable to use lithium hydroxide. For example, sodium or potassium may function as a carbon activator, but lithium hydroxide is preferred because it hardly affects the subsequent carbon porous body.

生成工程において、混合するときの温度は、100℃以下、より好ましくは60℃以下、更に好ましくは40℃以下の範囲で行うことができ、室温としてもよい。水酸化物を添加することにより、テレフタル酸の反応性が高まるため、より低い温度でテレフタル酸カルシウムを生成することができる。混合時間は、テレフタル酸の量にもよるが、例えば、6時間以上、72時間以下の範囲とすることが好ましい。   In the production step, the mixing temperature may be 100 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or lower, and still more preferably 40 ° C. or lower, and may be room temperature. By adding a hydroxide, the reactivity of terephthalic acid increases, so that calcium terephthalate can be produced at a lower temperature. The mixing time depends on the amount of terephthalic acid, but is preferably in the range of 6 hours to 72 hours, for example.

本発明の炭素多孔体の製造方法は、上述したカルシウム塩の製造方法で生成したテレフタル酸カルシウムを不活性雰囲気中、550℃以上700℃以下で加熱することで炭素/炭酸カルシウム複合体を形成し、形成した炭素/炭酸カルシウム複合体から炭酸カルシウムを溶解除去し、炭素多孔体を得る処理工程、を含むものである。   The method for producing a porous carbon body of the present invention forms a carbon / calcium carbonate composite by heating calcium terephthalate produced by the above-described calcium salt production method in an inert atmosphere at 550 ° C. or more and 700 ° C. or less. And a treatment step of dissolving and removing calcium carbonate from the formed carbon / calcium carbonate composite to obtain a porous carbon body.

処理工程において、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気などが挙げられる。加熱温度については、550℃〜700℃の範囲では、良好な多孔体が得られるため、好ましい。加熱後に得られる炭素/炭酸カルシウム複合体は、層状炭化物の層間に炭酸カルシウムが入り込んだ構造をとっていると推察される。加熱温度での保持時間は、例えば50時間以下としてもよい。このうち、0.5〜20時間が好ましく、1〜10時間がより好ましい。0.5時間以上では、炭素と炭酸カルシウムとの複合体の形成が十分に行われる。20時間以下では、BET比表面積の比較的大きな炭素多孔体が得られる。   In the treatment process, examples of the inert atmosphere include a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere. The heating temperature is preferably in the range of 550 ° C. to 700 ° C. because a good porous body can be obtained. The carbon / calcium carbonate composite obtained after heating is presumed to have a structure in which calcium carbonate enters between layers of layered carbides. The holding time at the heating temperature may be, for example, 50 hours or less. Among these, 0.5 to 20 hours are preferable, and 1 to 10 hours are more preferable. In 0.5 hour or more, the formation of a complex of carbon and calcium carbonate is sufficiently performed. In 20 hours or less, a carbon porous body having a relatively large BET specific surface area can be obtained.

処理工程において、炭酸カルシウムを溶解除去する方法としては、炭素/炭酸カルシウム複合体を液体で洗浄することが挙げられる。洗浄液としては、例えば、水や酸性水溶液を用いることが好ましい。酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硝酸及び酢酸などの水溶液が挙げられる。この洗浄を行うことにより、複合体中の炭酸カルシウムが存在していた箇所は空洞(気孔)になると推察される。   In the treatment step, the method for dissolving and removing calcium carbonate includes washing the carbon / calcium carbonate complex with a liquid. As the cleaning liquid, for example, water or an acidic aqueous solution is preferably used. Examples of the acidic aqueous solution include aqueous solutions of hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, and the like. By performing this cleaning, it is presumed that the place where calcium carbonate in the composite was present becomes a cavity (pore).

得られた炭素多孔体は、吸着材として利用することができる。吸着する物質は、例えば、アンモニアなどが挙げられる。この吸着材は、アンモニア圧力が390kPaのときのアンモニア吸着量からアンモニア圧力が300kPaのときのアンモニア吸着量を差し引いた値が0.50g/g以上であることが好ましい。こうすれば、アンモニア圧力を調節することにより、多量のアンモニアを吸着させたりそれを放出させたりすることができる。   The obtained carbon porous material can be used as an adsorbent. Examples of the adsorbing substance include ammonia. The adsorbent preferably has a value obtained by subtracting the ammonia adsorption amount when the ammonia pressure is 300 kPa from the ammonia adsorption amount when the ammonia pressure is 390 kPa to 0.50 g / g or more. By so doing, a large amount of ammonia can be adsorbed or released by adjusting the ammonia pressure.

以上詳述した本実施形態のカルシウム塩の製造方法では、テレフタル酸のカルシウム塩をより効率よく得ることができる。この理由は、以下のように推測される。例えば、テレフタル酸および水酸化カルシウムは水への溶解度が低いため、そのまま反応させると、テレフタル酸のカルシウム塩の生成が不充分となることがある。本発明では、少量の水酸化物(水酸化リチウムなど)を添加することにより、まず、テレフタル酸の一価カチオン塩が生成し、テレフタル酸の水中への溶解度が大きく向上する。この溶解したテレフタル酸塩と水酸化カルシウムとが、カチオン交換することでテレフタル酸カルシウムとなり、全てのテレフタル酸がカルシウム塩となるものと推察される。また、モル比H/Tが0.01以上0.05以下の範囲で水酸化物を添加するため、テレフタル酸の一部が一価カチオン塩になるなど、徐々に反応が進むため、テレフタル酸カルシウムへの反応をより促進することができる。   The calcium salt of terephthalic acid can be obtained more efficiently in the method for producing a calcium salt of the present embodiment described in detail above. The reason is presumed as follows. For example, since terephthalic acid and calcium hydroxide have low solubility in water, if they are reacted as they are, the formation of calcium salt of terephthalic acid may be insufficient. In the present invention, by adding a small amount of hydroxide (such as lithium hydroxide), first, a monovalent cation salt of terephthalic acid is generated, and the solubility of terephthalic acid in water is greatly improved. This dissolved terephthalate and calcium hydroxide are presumed to be calcium terephthalate by cation exchange, and all terephthalic acid becomes calcium salt. In addition, since the hydroxide is added in a molar ratio H / T of 0.01 or more and 0.05 or less, a part of the terephthalic acid becomes a monovalent cation salt. The reaction to calcium can be further promoted.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

以下には、本発明のカルシウム塩及び炭素多孔体を具体的に製造した例を実験例として説明する。なお、実験例1〜9、11が本発明の実施例に相当し、実験例10が比較例に相当する。   Below, the example which manufactured the calcium salt and carbon porous body of this invention concretely is demonstrated as an experiment example. Experimental examples 1 to 9 and 11 correspond to examples of the present invention, and experimental example 10 corresponds to a comparative example.

[実験例1]
テレフタル酸(以下PTA)0.1molと、水酸化カルシウム(Ca(OH)2:水酸化Ca)0.1molとを粉末混合した。混合比はモル比でPTA:水酸化Ca=1:1とした。これに水酸化リチウム(LiOH)0.001molを添加し、混合した。この組成比は、PTA:水酸化Ca:LiOH=1:1:0.01である。これに水をLiOH濃度が0.04mol/Lになるように添加し、混合して静置した。生成塩をAr気流中で熱重量分析(TG測定)を行った。200℃〜400℃の区間における質量値から、質量減少率(質量%)を求めた。
[Experimental Example 1]
0.1 mol of terephthalic acid (hereinafter referred to as PTA) and 0.1 mol of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 : Ca hydroxide) were mixed by powder. The mixing ratio was PTA: hydroxide Ca = 1: 1 in molar ratio. To this, 0.001 mol of lithium hydroxide (LiOH) was added and mixed. This composition ratio is PTA: hydroxide Ca: LiOH = 1: 1: 0.01. Water was added thereto so that the LiOH concentration was 0.04 mol / L, mixed and allowed to stand. The generated salt was subjected to thermogravimetric analysis (TG measurement) in an Ar stream. The mass reduction rate (mass%) was determined from the mass value in the section of 200 ° C. to 400 ° C.

[実験例2〜6]
PTA:水酸化Ca:LiOHのモル比をそれぞれ1:1:0.02、1:1:0.03とした以外は、実験例1と同様に作製したものを実験例2,3とした。また、PTA:水酸化Ca:LiOHのモル比を1:1.2:0.01とした以外は、実験例1と同様に作製したものを実験例4とした。また、PTA:水酸化Ca:LiOHのモル比を1:1:0.01とし、LiOHのモル濃度をそれぞれ0.01mol/L、0.08mol/Lとした以外は、実験例1と同様に作製したものを実験例5、6とした。
[Experimental Examples 2 to 6]
Experimental examples 2 and 3 were prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the molar ratio of PTA: hydroxide Ca: LiOH was 1: 1: 0.02 and 1: 1: 0.03, respectively. Further, Experimental Example 4 was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the molar ratio of PTA: hydroxide Ca: LiOH was set to 1: 1.2: 0.01. Moreover, it was the same as that of Experimental Example 1 except that the molar ratio of PTA: hydroxide Ca: LiOH was 1: 1: 0.01 and the molar concentration of LiOH was 0.01 mol / L and 0.08 mol / L, respectively. The produced samples were designated as Experimental Examples 5 and 6.

[実験例7〜9]
PTA:水酸化Ca:MOH(M=1価のカチオン)のモル比を1:1:0.02とし、MOHをそれぞれNaOH、KOH、NH4OHとした以外は、実験例1と同様に作製したものを実験例7〜9とした。
[Experimental Examples 7 to 9]
Prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the molar ratio of PTA: hydroxide Ca: MOH (M = 1 cation) was 1: 1: 0.02, and MOH was NaOH, KOH, and NH 4 OH, respectively. These were made into Experimental Examples 7-9.

[実験例10]
PTA0.1molと、水酸化Ca0.1molとを、水100ml中に分散させ、80℃の水浴で4時間加熱することで、テレフタル酸Ca塩の結晶を生成させた。結晶を濾過で分取して、室温で風乾し、得られたものを実験例10とした。
[Experimental Example 10]
Crystals of terephthalic acid Ca salt were produced by dispersing 0.1 mol of PTA and 0.1 mol of Ca hydroxide in 100 ml of water and heating in an 80 ° C. water bath for 4 hours. The crystals were collected by filtration and air-dried at room temperature.

(結果と考察)
図1は、実験例1、10の質量減少測定結果である。図2は、水を加えたLiOHのモル濃度(mol/L)に対するTGの質量減少率(質量%)の関係図である。図1に示すように、室温〜150℃の低温領域において、質量減少が見られた。これは、結晶水の脱離によるものと推察された。また、200℃〜400℃の高温領域において質量減少が見られた。これは、未反応のテレフタル酸が昇華することによるものと推察された。したがって、この高温領域の質量減少が少ないものが、良好にCa塩となっていると評価することができる。また、実験例1〜10におけるこの高温領域での質量減少の測定結果を表1に示す。実験例10では、質量減少が12.3質量%と大きく、未反応のテレフタル酸が比較的多く残っていると推察された。一方、PTAの1molに対しLiOHが0.01〜0.03molの範囲で含む実験例1〜4では、特に質量減少率が5質量%以下と少なく、未反応の原料成分(PTA)をより減少することができることがわかった。なお、PTAの1molに対しCaのモル数が1〜1.2molでも同じであった(実験例4)。また、LiOHのモル濃度は、図2に示すように、0.015〜0.07mol/Lの範囲において質量減少率が5質量%以下と少なく、未反応の原料成分(PTA)をより減少することができることがわかった。また、MOHのMをNa,K,NH4とした実験例7〜9においても、質量減少率がより小さく、未反応の原料成分(PTA)をより減少することができることがわかった。
(Results and discussion)
FIG. 1 shows measurement results of mass loss in Experimental Examples 1 and 10. FIG. 2 is a relationship diagram of the mass decrease rate (mass%) of TG with respect to the molar concentration of LiOH (mol / L) with water added. As shown in FIG. 1, mass reduction was observed in a low temperature range from room temperature to 150 ° C. This was presumed to be due to desorption of crystal water. Moreover, the mass reduction | decrease was seen in the 200 degreeC-400 degreeC high temperature area | region. This was presumed to be due to sublimation of unreacted terephthalic acid. Therefore, it can be evaluated that the low mass loss in the high temperature region is a good Ca salt. In addition, Table 1 shows the measurement results of mass reduction in this high temperature region in Experimental Examples 1 to 10. In Experimental Example 10, the mass reduction was as large as 12.3% by mass, and it was assumed that a relatively large amount of unreacted terephthalic acid remained. On the other hand, in Experimental Examples 1 to 4 in which LiOH is contained in the range of 0.01 to 0.03 mol with respect to 1 mol of PTA, the mass reduction rate is particularly small at 5% by mass or less and the unreacted raw material component (PTA) is further reduced. I found out that I can do it. In addition, it was the same even if the mol number of Ca was 1-1.2 mol with respect to 1 mol of PTA (Experimental Example 4). In addition, as shown in FIG. 2, the molar concentration of LiOH is as low as 5% by mass or less in the range of 0.015 to 0.07 mol / L, and the unreacted raw material component (PTA) is further reduced. I found out that I could do it. Moreover, also in Experimental Examples 7 to 9 in which M of MOH was Na, K, NH 4 , it was found that the mass reduction rate was smaller and the unreacted raw material component (PTA) could be further reduced.

Figure 0006483477
Figure 0006483477

(炭素多孔体の作製)
テレフタル酸のカルシウム塩(4g)を電気管状炉内に配置し、その管状炉内を不活性ガス(流速0.1L/分)でフロー置換した。不活性ガスとしては窒素ガスを用いたが、アルゴンガスを用いてもよい。ガスフローを維持したまま、管状炉温度を設定温度まで1時間かけて昇温した。ここでは、設定温度を550℃にした。昇温完了後、ガスフローを維持したまま、その設定温度で2時間保持し、その後室温まで冷却した。これにより、管状炉内には、炭素と炭酸カルシウムとの複合体が生成した。複合体を管状炉から取り出し、水500mLに分散させた。分散液に2mol/Lの塩酸を50mL添加し、撹拌した。すると、炭酸カルシウムの分解により発泡が見られた。分散液をろ過後、乾燥して得られた炭素多孔体を実験例11とした(収量約1g)。
(Production of porous carbon)
A calcium salt of terephthalic acid (4 g) was placed in an electric tube furnace, and the inside of the tube furnace was flow-replaced with an inert gas (flow rate 0.1 L / min). Nitrogen gas is used as the inert gas, but argon gas may be used. While maintaining the gas flow, the tubular furnace temperature was raised to the set temperature over 1 hour. Here, the set temperature was set to 550 ° C. After completion of the temperature increase, the gas flow was maintained and maintained at the set temperature for 2 hours, and then cooled to room temperature. Thereby, the composite_body | complex of carbon and calcium carbonate produced | generated in the tubular furnace. The composite was removed from the tubular furnace and dispersed in 500 mL of water. 50 mL of 2 mol / L hydrochloric acid was added to the dispersion and stirred. Then, foaming was observed due to decomposition of calcium carbonate. The carbon porous body obtained by filtering and drying the dispersion was used as Experimental Example 11 (yield: about 1 g).

(炭素多孔体の特性値測定)
実験例11の炭素多孔体について、液体窒素温度(77K)における窒素吸着測定を行い、比表面積を求めた。図3は、実験例11の77Kでの窒素吸着等温線である。BET比表面積は、BET解析から算出した。実験例11の炭素多孔体は、BET比表面積が1389m2/gであった。また、図3に示す実験例11の炭素多孔体の窒素吸着等温線は、IUPAC分類のIV型(メソ細孔を持つことを示す型)に属するものであった。したがって、実験例11の炭素多孔体は、ほぼメソ細孔から構成されていると推察された。
(Characteristic value measurement of carbon porous material)
The carbon porous body of Experimental Example 11 was subjected to nitrogen adsorption measurement at a liquid nitrogen temperature (77K) to obtain a specific surface area. FIG. 3 is a nitrogen adsorption isotherm at 77K of Experimental Example 11. The BET specific surface area was calculated from BET analysis. The porous carbon body of Experimental Example 11 had a BET specific surface area of 1389 m 2 / g. Further, the nitrogen adsorption isotherm of the carbon porous material of Experimental Example 11 shown in FIG. 3 belongs to the IUPAC classification IV type (a type indicating mesopores). Therefore, it was guessed that the carbon porous body of Experimental Example 11 was substantially composed of mesopores.

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.

本発明は、炭素材料の原料製造に関する技術分野に利用可能である。   The present invention can be used in the technical field related to the raw material production of carbon materials.

Claims (8)

テレフタル酸Tに対する一価カチオンの水酸化物Hのモル比H/Tが0.01以上0.05以下の範囲となるようテレフタル酸と水酸化カルシウムと一価カチオンの水酸化物とを混合したのち、前記一価カチオンの水酸化物のモル濃度が0.015mol/L以上0.07mol/L以下の範囲となるよう水を加えて混合することによりテレフタル酸カルシウムを生成する生成工程、を含む、カルシウム塩の製造方法。 Mix terephthalic acid, calcium hydroxide and monovalent cation hydroxide so that the molar ratio H / T of monovalent cation hydroxide H to terephthalic acid T is in the range of 0.01 to 0.05. Then, a production step of generating calcium terephthalate by adding water and mixing so that the molar concentration of the monovalent cation hydroxide is in the range of 0.015 mol / L to 0.07 mol / L , A method for producing a calcium salt. 前記生成工程では、前記テレフタル酸Tに対する前記水酸化物Hのモル比H/Tが0.01以上0.03以下の範囲でテレフタル酸カルシウムを生成する、請求項1に記載のカルシウム塩の製造方法。 2. The calcium salt production according to claim 1, wherein in the production step, calcium terephthalate is produced in a molar ratio H / T of the hydroxide H to the terephthalic acid T in a range of 0.01 to 0.03. Method. 前記生成工程では、前記水酸化物のモル濃度が0.03mol/L以上0.05mol/L以下の範囲となるよう水を加えて前記混合する、請求項1又は2に記載のカルシウム塩の製造方法。 The calcium salt production according to claim 1 or 2 , wherein in the production step, water is added and mixed so that the molar concentration of the hydroxide is in a range of 0.03 mol / L or more and 0.05 mol / L or less. Method. 前記生成工程では、前記テレフタル酸Tに対する前記水酸化カルシウムCのモル比C/Tが1以上1.2以下の範囲でテレフタル酸カルシウムを生成する、請求項1〜のいずれか1項に記載のカルシウム塩の製造方法。 Wherein in the generating step, the molar ratio C / T of the calcium hydroxide C for terephthalic acid T to form calcium terephthalate in the range of 1 to 1.2, according to any one of claims 1 to 3 Method for producing calcium salt. 前記生成工程では、前記水酸化物として水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化アンモニウムのうち1以上を用いる、請求項1〜のいずれか1項に記載のカルシウム塩の製造方法。 The method for producing a calcium salt according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least one of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide is used as the hydroxide in the generating step. . 前記生成工程では、テレフタル酸と水酸化カルシウムと前記一価カチオンの水酸化物とを粉末混合したのち、水を加えて混合する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のカルシウム塩の製造方法。  In the production step, terephthalic acid, calcium hydroxide, and the hydroxide of the monovalent cation are mixed with powder, and then added with water and mixed. Production method. 前記生成工程では、無機酸を加えない、請求項1〜6のいずれか1項に記載のカルシウム塩の製造方法。  In the said production | generation process, the manufacturing method of the calcium salt of any one of Claims 1-6 which does not add an inorganic acid. 請求項1〜のいずれか1項に記載のカルシウム塩の製造方法で生成したテレフタル酸カルシウムを不活性雰囲気中、550℃以上700℃以下で加熱することで炭素/炭酸カルシウム複合体を形成し、前記形成した炭素/炭酸カルシウム複合体から炭酸カルシウムを溶解除去し、炭素多孔体を得る処理工程、を含む炭素多孔体の製造方法。 A carbon / calcium carbonate complex is formed by heating calcium terephthalate produced by the method for producing a calcium salt according to any one of claims 1 to 7 in an inert atmosphere at 550 ° C or more and 700 ° C or less. A process for producing a porous carbon body, comprising a step of dissolving and removing calcium carbonate from the formed carbon / calcium carbonate composite to obtain a porous carbon body.
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