JP7432306B2 - 炭素材料複合体の製造方法 - Google Patents
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Description
炭素材料の1種である酸化黒鉛は、sp2結合で結合した炭素原子が平面的に並んだ層状構造をもつ黒鉛を酸化し、酸素含有官能基を付与したものであり、その特異な構造や物性のために数多くの研究がなされている。酸化黒鉛は、触媒、電池やキャパシタの電極活物質、熱電変換材料、導電性材料、発光材料、潤滑油用添加剤、高分子用添加剤、透過膜材料、抗菌材料、撥水材料、吸着材料等の種々の用途に用いることが期待されている。
ところで、精製済みの酸化グラフェン(酸化黒鉛)とカチオン性脂質とから得られる複合体が凝集してなる凝集物が開示されている(特許文献2参照)。また、酸化黒鉛がよく分散した酸化黒鉛分散体を得るために、精製・乾燥済みの酸化黒鉛粉末を脱イオン水に分散させた分散体に低分子量のポリエチレングリコールを添加し、超音波処理を行ったことが開示されている(非特許文献2参照)。
なお、以下において段落に分けて記載される個々の本発明の好ましい特徴を2つ以上組み合わせた形態も、本発明の好ましい形態である。
本発明の炭素材料複合体の製造方法における、上記酸化工程以降の各工程の順序については特に限定されないが、必要に応じて後述する酸化反応停止(クエンチ)工程を行った後、上記混合工程、上記精製工程をこの順で行う。また、上記混合工程前に更に酸化黒鉛の精製工程を適宜行ってもよく、例えば、必要に応じて酸化反応停止工程を行った後、酸化黒鉛の精製工程、上記混合工程、上記精製工程(炭素材料複合体の精製工程)をこの順で行ってもよい。
上記酸化黒鉛は、グラフェン、黒鉛(グラファイト)等の黒鉛質の炭素材料を酸化することにより酸素が結合したもの(該炭素材料に酸素が結合したもの)であり、該酸素は黒鉛質の炭素材料に対しカルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エポキシ基等の置換基として存在している。
上記酸化黒鉛は、グラフェンの炭素に酸素が結合した酸化グラフェンであることが好ましい。
なお、一般的にグラフェンとは、sp2結合で結合した炭素原子が平面的に並んだ1層からなるシートをいい、グラフェンシートが多数積層されたものはグラファイトといわれるが、本発明における酸化グラフェンには、炭素原子1層のみからなるシートだけではなく、2層~100層程度積層した構造を有するものも含まれる。該酸化グラフェンは、炭素原子1層のみからなるシートであるか、又は、2層~20層程度積層した構造を有するものであることが好ましい。
上記酸化黒鉛は、更に、硫黄含有基、窒素含有基等の官能基を有していてもよいが、全構成元素に対する炭素、水素、及び、酸素の構成元素としての含有率が97モル%以上であることが好ましく、99モル%以上であることがより好ましく、酸化黒鉛が炭素、水素、及び、酸素のみを構成元素とするものであることが更に好ましい。
〔水系分散液と非イオン性界面活性剤との混合〕
本発明では、酸化工程で得られる酸化黒鉛が分散してなる水系分散液と非イオン性界面活性剤とを混合する。
混合方法は、特に限定されず、公知の方法で適宜行うことが可能であるが、例えば、撹拌や超音波処理を行ったり、公知の分散機を用いたりして固形分を均一に分散させることが好ましい。
なお、水系分散液と非イオン性界面活性剤とを混合する際には、例えば、水系分散液に非イオン性界面活性剤を添加してもよく、非イオン性界面活性剤に水系分散液を添加してもよく、反応容器に対して水系分散液と非イオン性界面活性剤とを同時に添加してもよい。
酸化黒鉛は、このような非イオン性界面活性剤と疎水的相互作用し、炭素材料複合体として凝集する。これにより、ろ過等の精製工程を効率的に行うことができ、炭素材料複合体の製造を低コスト化できる。
上記非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミド又はそのエチレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルコールエトキシレート、ソルビタンエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンエステル類、又は、これらの誘導体等が好ましいものとして挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。例えば、非イオン性界面活性剤は、アルコールエトキシレートがもつ(ポリ)エチレングリコール鎖の末端に水酸基(-OH)を有するもの(例えば、ソフタノール50、ソフタノール120〔株式会社日本触媒製〕)、ポリオキシエチレンソルビタンエステル類(例えば、ニューコール85〔日本乳化剤株式会社製〕)であることが特に好ましい。
なお、水系分散液は、分散媒として水を含有していれば良く、その他に水と混和する有機分散媒を更に含有していてもよいが、炭素材料複合体の凝集し易さの観点から、有機分散媒を含有しないことが好ましい。
上記水濃度は、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、35質量%以上であることが特に好ましい。
このような水濃度の範囲内とすることで、酸化工程等で用いた硫酸存在下であっても、非イオン性界面活性剤が酸化黒鉛と相互作用して凝集するという意外な作用がより充分に発現し、本発明の効果がより顕著なものになる。
また上記水濃度は、例えば、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましい。
上記硫酸イオンの含有量は、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが更に好ましい。また、該硫酸イオンの含有量は、90質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましい。
上記硫酸イオンの含有量は、硫酸由来の硫酸イオンと、硫酸塩由来の硫酸イオンとの合計含有量である。
更に、上記水系分散液は、pHが2以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましい。pHは、その下限値は特に限定されないが、通常-1以上である。
本発明では、酸化工程等で用いた硫酸等の強酸存在下で、非イオン性界面活性剤が酸化黒鉛と相互作用して凝集するという意外な作用が発現し、本発明の効果を発揮できる。
酸化工程で得られた酸化黒鉛が分散してなる水系分散液と非イオン性界面活性剤とを混合した後、炭素材料複合体を精製する工程が行われる。なお、精製工程は特に限定されず、従来公知の方法を適宜用いることができるが、例えばろ過、デカンテーション、遠心分離、及び、分液抽出からなる群より選択される少なくとも1種の方法より精製する工程であることが好ましい。
これらの方法を用いることで、水系分散液中の硫酸を効率的かつ充分に除去することができ、炭素材料複合体を短時間で精製することができる。その結果、炭素材料複合体の精製の際に、炭素材料複合体に含まれる酸化黒鉛が有する反応性の酸素含有官能基が還元及び/又は不活化されてしまうことを充分に防止でき、高品質な炭素材料複合体を得ることができる。なお、本明細書中、精製工程とは、水系分散液から固形不純物(例えば、過マンガン酸塩等の酸化剤等)及び/又は酸化反応時の溶媒(硫酸等の強酸等)を除く工程を言う。
これらの方法の中でも、より好ましくはろ過、分液抽出であり、更に好ましくはろ過である。上記精製工程によれば、非イオン性界面活性剤の作用により水系分散液中で炭素材料複合体粒子の凝集が促進され、炭素材料複合体粒子が大きな凝集体となり、その結果、水系分散液をろ過してもフィルターの目詰まりが起こりにくく、ろ過に要する時間が非常に短い。また、凝集力の弱い非イオン性界面活性剤による炭素材料複合体の凝集はあまり強固ではないので、凝集塊中に水が入って硫酸を充分に洗い除くことができる。このため、炭素材料複合体を精製する方法としてろ過を用いることで、高品質な炭素材料複合体を非常に簡便に得ることができる。
またより充分に炭素材料複合体を精製する観点からは、上記方法は繰り返すことが好ましい。中でも、ろ過、デカンテーション、遠心分離、及び、分液抽出からなる群より選択される少なくとも1種の方法を繰り返して行うことが本発明の製造方法における好ましい形態の1つである。
上記精製工程は、空気中で行ってもよく、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。また、加圧条件下、常圧条件下、減圧条件下のいずれで行ってもよい。
また本発明の製造方法は、更に、上記精製工程で精製された炭素材料複合体に含まれる酸化黒鉛の層間を剥離する工程を含むことが好ましい。剥離工程は、上述したように酸化黒鉛の層間を剥離する工程であり、超音波処理やホモジナイザー処理等によって行うことができ、通常、剥離工程によりその層間が剥離された酸化黒鉛を含む炭素材料複合体は、分散媒に分散する。剥離工程は、精製工程で精製された非イオン性界面活性剤及び酸化黒鉛を含んで構成される炭素材料複合体と分散媒とを混合したうえで行うことができる。分散媒は、水を含有する水系分散媒、有機分散媒のいずれであってもよく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル類、N-メチル-1-ピロリドン等のラクタム類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類、γ-ブチロラクトン等のラクトン類、メタノール、エタノール、プロパノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、水等が好ましく、これらの1種又は2種以上の混合分散媒を使用できる。中でも、炭酸エステル類、ラクタム類、アミド類、エーテル類、ラクトン類、アルコール類、水がより好ましく、プロピレンカーボネート、N-メチル-1-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン、ジアセトンアルコール、水が更に好ましく、γ-ブチロラクトン、ジアセトンアルコール、水が特に好ましい。換言すれば、水系分散媒が好ましい。
上記精製工程により硫酸を充分に除去できることと、非イオン性界面活性剤の酸化黒鉛への作用が強すぎず適度なものであることから、剥離工程において酸化黒鉛の層を非常に好適に剥離し、その結果、炭素材料複合体を分散媒に分散させることができる。
上記エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーとしては、単官能であってもよく、多官能であってもよく、例えば(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル系モノマー:スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマー、酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルエーテル、ブタジエン等のその他のビニルモノマー等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
また上記エポキシ化合物としては、例えば脂環式エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物、水添エポキシ化合物等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
例えば、水系分散媒又は有機分散媒に、上述した液状高分子化合物や、樹脂前駆体が溶解又は分散しているものであってもよい。
なお、有機分散媒として、上述した剥離工程における好ましい有機分散媒を用いることが好ましい。
上記剥離工程の時間は、炭素材料複合体分散液の総量、剥離装置のサイズにより適宜調整すればよいが、例えば、1分~120時間とすることができる。また、1~100分とすることが好ましく、2~80分とすることがより好ましい。
上記黒鉛を酸化する工程は、黒鉛が酸化されることになる限り、その方法は特に制限されず、上述したHummers法、Brodie法、Staudenmaier法等のいずれの方法における黒鉛の酸化方法を用いてもよく、Hummers法における酸化方法を採用した、黒鉛と硫酸とを含む混合液に過マンガン酸塩を添加する工程であってもよい。
本発明の製造方法は、精製工程に供される水系分散液中に酸が残留するが、該酸が残留していても、非イオン性界面活性剤が酸化黒鉛と相互作用して凝集し、酸等の不純物を容易に除くことが可能になるという意外な作用が発現する。その結果、高品質な炭素材料複合体を簡便に製造することができる。
また上記酸化工程において、硫酸の使用量は、黒鉛に対する硫酸の質量比(硫酸/黒鉛)が25~60となる量であることが好ましい。該質量比が25以上であることにより、酸化反応中に反応組成物(混合液)の高粘度化を充分に防止して酸化黒鉛を効率的に製造することができる。また、該質量比が60以下であることにより、廃液量を充分に少なくすることができる。
上記平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定した体積基準の平均粒子径を採用することが好ましい。
本発明の製造方法における酸化工程に用いる黒鉛は、1種のみであってもよく、上記平均粒子径、形状等のいずれかにおいて異なる2種以上のものを用いてもよい。
上記過マンガン酸塩を複数回に分けて添加する場合、1回当たりの添加量は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
また上記酸化工程が黒鉛と硫酸とを含む混合液に過マンガン酸塩を添加する工程である場合、上記酸化工程は、上記混合液の温度変化を30℃以下に維持しながら過マンガン酸塩を添加する工程であることが好ましい。これにより、より安定的に酸化工程を行うことができる。
上記酸化工程は、例えば空気中、又は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で行うことができる。また、上記酸化工程は、その圧力条件は特に限定されず、加圧条件下、常圧条件下、減圧条件下のいずれであってもよいが、例えば常圧条件下で行うことが好ましい。
上記酸化工程は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。
また熟成させる時間は、0.1~24時間であることが好ましい。
上記酸化反応停止工程は、例えば、反応組成物の温度を5~15℃に設定し、反応組成物に水を添加し、次いで還元剤として過酸化水素水を添加したり、過酸化水素水のみを添加したりして行うことができる。また、反応組成物を、5~25℃に設定した、水又は過酸化水素水に添加して行ってもよい。
上記酸化反応停止工程の時間は、例えば0.01~5時間とすることができる。
上記酸化黒鉛の酸素含有官能基と反応する化合物は、例えば、アルコール、シラン化合物、脂肪酸(塩)、脂肪酸エステル、イソシアネート化合物、及び、アミンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。なお、シラン化合物は、酸化黒鉛の酸素含有官能基との反応性を良好なものとする観点から、珪素原子と直接結合したシロキシ基及び/又はアルコキシ基を有することが好ましい。
本発明は、少なくとも非イオン性界面活性剤及び酸化黒鉛を含んで構成される炭素材料複合体である。本発明の炭素材料複合体は、分散媒中で好適に分散することができる。本発明の炭素材料複合体の好ましい形態は、非イオン性界面活性剤及び酸化黒鉛を含んで構成される炭素材料複合体であって、該酸化黒鉛は、酸素原子数に対する炭素原子数の比(C/O)が5.5以下である炭素材料複合体である。この炭素材料複合体は、分散媒中でより充分に分散することができる。
該比は、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。また、1以上であることが好ましい。
酸素原子数に対する炭素原子数の比は、XPS測定で得られるO1s領域の全ピーク面積とC1s領域の全ピーク面積との比率により確認することができる。
本発明の炭素材料複合体は、本発明の炭素材料複合体の製造方法により得ることができる。
本発明は、本発明の炭素材料複合体が分散媒中に分散してなる分散体でもある。
分散媒は、水系分散媒、有機分散媒のいずれであってもよく、剥離工程において上述した水、有機分散媒を好適に使用でき、例えば、プロピレンカーボネート、N-メチル-1-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン、ジアセトンアルコール、水等が好ましく、γ-ブチロラクトン、ジアセトンアルコール、水であることがより好ましい。なお、これら分散媒の1種又は2種以上の混合分散媒を使用できる。
液状高分子化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが好適なものとして挙げられる。
樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂等のビニル樹脂、エポキシ樹脂が好適なものとして挙げられる。
樹脂前駆体としては、例えば、(メタ)アクリルモノマー等のビニルモノマー、エポキシモノマーが好適なものとして挙げられる。
上記分散媒は、水、有機分散媒、液状高分子化合物、樹脂、及び、樹脂前駆体からなる群より選択される少なくとも2種を適宜組み合わせた混合分散媒であってもよい。好ましい組み合わせは、剥離工程において上述した通りである。
なお、上記有機分散媒としては、上述した剥離工程における好ましい有機分散媒を用いることが好ましい。
本発明の分散体中の本発明の炭素材料複合体の含有割合は、適宜調整することができる。
上記樹脂分散体は、例えば、本発明の炭素材料複合体を水系分散媒又は有機分散媒中に分散してなる分散体、又は、本発明の炭素材料複合体そのもの(粉体)と、上述した樹脂(熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は、光硬化性樹脂)とを混錬(好ましくは、樹脂を溶融させたうえで混錬)する工程を経て得ることができる。
また上記成形体は、例えば、本発明の樹脂分散体であって、液体状又はゲル状の組成物であるものを用いて得ることができ、例えば、該組成物を塗布・成膜したり、成形したり、該組成物中の樹脂前駆体等を重合・硬化したりして得ることができる。
本発明の樹脂分散体としては、例えば、液体状又はゲル状の組成物;膜(フィルム)、シート、繊維、ペレット、粒子等の固形状のもの等が挙げられる。
上記膜としては、塗膜、自立膜等が挙げられる。
本発明は、酸化黒鉛を製造する方法であって、該製造方法は、黒鉛を酸化する工程、及び、該酸化工程で得られた酸化黒鉛が分散してなる水系分散液と非イオン性界面活性剤とを混合した後、酸化黒鉛を精製する工程を含む酸化黒鉛の製造方法でもある。
本発明の酸化黒鉛の製造方法の好ましい一実施形態では、上記精製工程は、ろ過、デカンテーション、遠心分離、及び、分液抽出からなる群より選択される少なくとも1種の方法により炭素材料複合体を精製する工程である。
本発明の酸化黒鉛の製造方法は、上述した本発明の炭素材料複合体の製造方法と同様の方法により行うことができるが、例えば、上述した特定の精製工程を繰り返し行ったり、該精製工程の後、水洗を繰り返し行ったりすることで、炭素材料複合体から不純物とともに非イオン性界面活性剤を除くことで酸化黒鉛を得ることができる。なお、非イオン性界面活性剤を除く観点からは、非イオン性界面活性剤を含まない水による洗浄(上記水洗)が好ましい。本発明の酸化黒鉛の製造方法は、高品質な酸化黒鉛を簡便に得ることができるものである。
例えば、上記酸化黒鉛を精製する工程は、非イオン性界面活性剤が実質的に残存しないように界面活性剤を除く工程と言い換えることができる。
非イオン性界面活性剤が実質的に残存しないとは、例えば非イオン性界面活性剤の質量割合が1000ppm以下であることをいう。
本発明の製造方法で得られる炭素材料複合体や酸化黒鉛は水系分散媒中で好適に分散することから、上記の中でも、水や湿気が存在し得る用途に特に好適に用いることができる。
なお、上記電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池、固体高分子型燃料電池、金属-空気電池等が挙げられる。
上記熱電変換材料が用いられる熱電変換装置としては、例えば、地熱・温泉熱発電機、太陽熱発電機、工場や自動車等の廃熱発電機、体温発電機等の発電機や、該発電機を電源の少なくとも一つとして用いた各種電気製品、電動機、人工衛星等が挙げられる。
(合成例)
酸化黒鉛を以下の工程で合成した。反応容器にあらかじめ黒鉛(伊藤黒鉛株式会社製Z-25)15g、硫酸(和光純薬工業株式会社製)640gを入れ、30℃に調整しながら過マンガン酸カリウム(和光純薬工業株式会社製)45gを入れた。投入後、30分、35℃に昇温し2時間反応させた。反応後反応液を水1070ml、30%過酸化水素水(和光純薬工業株式会社製)42mlを加え反応停止させ、酸化黒鉛含有水系分散液(水総質量1812g、原料黒鉛換算濃度0.83%、水濃度61%、硫酸イオン濃度36%)を得た。得られた酸化黒鉛含有水系分散液中の酸化黒鉛のC/Oは1.8であった。
(実施例1)
上記合成例で得られた酸化黒鉛含有水系分散液(100g)に、原料黒鉛に対し0.75質量当量のソフタノール120(株式会社日本触媒製)を投入し凝集させた。撹拌の後、ろ過したところ、ろ過性は非常に良好(10分以内にろ過が完了)であった。またろ過ウェットケーキに水を投入した後ろ過を行い水洗したところ、良好なろ過性を維持(10分以内にろ過が完了)していた。水洗は2回行い、2回とも良好なろ過性を維持していた。
非イオン性界面活性剤として原料黒鉛に対し0.75質量当量のソフタノール120(株式会社日本触媒製)の代わりに同当量のソフタノール50(株式会社日本触媒製)を用いた以外は実施例1に記載の方法と同様にろ過性を確認したところ、ろ過性は良好であった。
非イオン性界面活性剤として原料黒鉛に対し0.75質量当量のソフタノール120(株式会社日本触媒製)の代わりに同当量のニューコール85(日本乳化剤株式会社製)を用いた以外は実施例1に記載の方法と同様にろ過性を確認したところ、ろ過性は良好であった。
凝集剤を用いないものとして、非イオン性界面活性剤(ソフタノール120)を添加しなかった以外は実施例1に記載の方法と同様にろ過性を確認したところ、ろ過性は非常に悪く、ろ紙が詰まり、ろ過不可能であった。
非イオン性界面活性剤の代わりに陰イオン性界面活性剤を使用したものとして、原料黒鉛に対し0.75質量当量のソフタノール120(株式会社日本触媒製)の代わりに同当量の直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を用いた以外は実施例1に記載の方法と同様にろ過性を確認したところ、ろ過性は非常に悪く、ろ紙が詰まり、ろ過不可能であった。
(実施例4)
実施例1で得られた酸化黒鉛複合体含有ウェットケーキ(原料黒鉛1g相当分)に水100gを加え、撹拌した後、30分超音波を印加し、酸化黒鉛複合体の水分散体を作製した。水分散体を24時間静置したところ、相分離は起きず均一な外観を維持しており、非常に良好な分散性を示していた。
使用した酸化黒鉛複合体含有ウェットケーキが実施例2で得られたものであること以外は実施例4に記載の方法と同様にして酸化黒鉛複合体の水分散体を作製した後24時間静置したところ、水分散体は均一な外観を維持しており、非常に良好な分散性を示していた。
使用した酸化黒鉛複合体含有ウェットケーキが実施例3で得られたものであること以外は実施例4に記載の方法と同様にして酸化黒鉛複合体の水分散体を作製した後24時間静置したところ、水分散体は均一な外観を維持しており、非常に良好な分散性を示していた。
使用した分散媒がγ-ブチロラクトンであること以外は実施例4に記載の方法と同様にして酸化黒鉛複合体のγ-ブチロラクトン分散体を作製した後24時間静置したところ、γ-ブチロラクトン分散体は均一な外観を維持しており、非常に良好な分散性を示していた。
実施例4で得られた酸化黒鉛複合体の水分散体に、黒鉛相当量で0.66質量%となるようにさらに水を投入し、卓上型超音波洗浄器(ブランソン社製、ブランソニック、405W)を用いて30分間超音波を印加することで均一な酸化黒鉛複合体の水分散体を得た。上記酸化黒鉛複合体の水分散体中に還元剤としてL-アスコルビン酸(和光純薬工業株式会社製)を黒鉛に対して7.5質量当量投入し、70℃にて1時間反応させることで還元した。反応後にろ過を行い、pH試験紙にてろ液が中性となるまで水洗を行った。得られた酸化黒鉛複合体含有ウェットケーキ(原料黒鉛1g相当分)に水100gを加え、撹拌した後、30分超音波を印加し、酸化黒鉛複合体の水分散体を作製した。得られた水分散体を24時間静置したところ、相分離は起きず均一な外観を維持し、良好な分散性を示していたが一部凝集物が確認された。実施例8で得られた酸化黒鉛複合体を更に洗浄し得られた酸化黒鉛を分析したところC/O比は5.7であった。
Claims (5)
- 非イオン性界面活性剤及び酸化黒鉛を含んで構成される炭素材料複合体を製造する方法であって、
該製造方法は、黒鉛に対する硫酸の質量比(硫酸/黒鉛)が25~60となる量で硫酸を用いて黒鉛を酸化する工程、
該酸化工程で得られた、酸化黒鉛が分散してなる水系分散液と、該水系分散液中の酸化黒鉛100質量%に対して10~1000質量%の量の、疎水性基が炭化水素基であり、親水性基がアルキレンオキシド基、エーテル基、エステル基、アミド基、水酸基からなる群より選択される少なくとも1種から構成される非イオン性界面活性剤とを混合した後、炭素材料複合体を、ろ過、デカンテーション、遠心分離、及び、分液抽出からなる群より選択される少なくとも1種の方法により精製する工程、及び、
該精製工程で精製された炭素材料複合体に含まれる酸化黒鉛の層間を剥離する工程を含むことを特徴とする炭素材料複合体の製造方法。 - 前記水系分散液は、水系分散液100質量%に対して硫酸イオンを1質量%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の炭素材料複合体の製造方法。
- 非イオン性界面活性剤及び酸化黒鉛を含んで構成される炭素材料複合体であって、
該酸化黒鉛は、酸素原子数に対する炭素原子数の比(C/O)が5.5以下であることを特徴とする炭素材料複合体。 - 請求項3に記載の炭素材料複合体が分散媒中に分散してなることを特徴とする分散体。
- 酸化黒鉛を製造する方法であって、
該製造方法は、黒鉛に対する硫酸の質量比(硫酸/黒鉛)が25~60となる量で硫酸を用いて黒鉛を酸化する工程、
該酸化工程で得られた、酸化黒鉛が分散してなる水系分散液と、該水系分散液中の酸化黒鉛100質量%に対して10~1000質量%の量の、疎水性基が炭化水素基であり、親水性基がアルキレンオキシド基、エーテル基、エステル基、アミド基、水酸基からなる群より選択される少なくとも1種から構成される非イオン性界面活性剤とを混合した後、酸化黒鉛を、ろ過、デカンテーション、遠心分離、及び、分液抽出からなる群より選択される少なくとも1種の方法により精製する工程、及び、
該精製工程で精製された酸化黒鉛の層間を剥離する工程を含むことを特徴とする酸化黒鉛の製造方法。
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