[發明專利]碳材料及其相關方法

有效

• 申請號: 201580066022.0
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN107001043B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 今城靖雄;小林里江子;大須賀紀子;尾崎純一;鯨井宏尚;小林攝郎
• 申請（專利權）人: 日清紡控股株式會社;國立大學法人群馬大學
• 主分類號: C01B32/00
• 分類號: C01B32/00;C01B32/05;C01B3/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

1.碳材料，其比表面積為200 m²/g以下，并且在10 MPa的氫壓下顯示出的儲氫容量為1.5×10^-5 g/m²以上，其中所述碳材料是通過碳化包含具有主鏈和端基的有機聚合物且不含過渡金屬的原料而獲得的，所述有機聚合物是通過使用封端劑進行聚合而獲得的，其中所述主鏈由聚碳化二亞胺形成，所述聚碳化二亞胺是通過包括除去二氧化碳的有機二異氰酸酯的縮合反應而獲得，所述端基由具有一種或多種選自以下的官能團的所述封端劑形成：NH₂基團、OH基團、COOH基團、NCO基團和SH基團，其中形成所述端基的所述封端劑的摩爾質量為30g/mol以上且400g/mol以下。

2.如權利要求1所述的碳材料，其中所述碳材料的總孔體積為0.400 cm³/g以下。

3.如權利要求1或2所述的碳材料，其中所述碳材料的通過元素分析法測定的氮原子的摩爾含量相對于碳原子的摩爾含量的比例為0.030以上。

4.如權利要求1或2所述的碳材料，其中所述碳材料具有相對于氫壓線性增加的儲氫量-重量%。

5.如權利要求1或2所述的碳材料，其中，在氫壓從0 MPa增加到11.5 MPa期間測量碳材料的儲氫量-重量%，然后在氫壓從11.5 MPa降低至0 MPa期間測量儲氫量，其中在氫壓降低期間測定的氫壓為4.0 MPa時的儲氫量相對于在氫壓增加期間測定的氫壓為4.0 MPa時的儲氫量的比例為1.2以上。

6.用于儲氫的方法，其包括使用權利要求1～5中任一項所述的碳材料用于儲氫。

7.通過碳化含有機聚合物且不含過渡金屬的原料來制備權利要求1～5中任一項所述的碳材料的方法，所述有機聚合物是通過使用封端劑進行聚合而獲得的，所述有機聚合物具有主鏈和端基，所述主鏈由聚碳化二亞胺形成，所述聚碳化二亞胺是通過包括除去二氧化碳的有機二異氰酸酯的縮合反應而獲得，所述端基由具有一種或多種選自以下的官能團的所述封端劑形成：NH₂基團、OH基團、COOH基團、NCO基團和SH基團，其中形成所述端基的所述封端劑的摩爾質量為30g/mol以上且400g/mol以下，所述方法包括：確定所述有機聚合物的所述主鏈；確定多種候選端基作為所確定的主鏈的端基；提供多種候選聚合物，其各自包含所述主鏈和所確定的多種候選端基中的至少一種候選端基；碳化包含所提供的多種候選聚合物的原料以制備多種候選碳材料；評估每種所制備的多種候選碳材料的儲氫容量；基于所述儲氫容量的評估結果，從所述多種候選碳材料中選擇至少一種候選碳材料；以及碳化包含作為所述有機聚合物的用于制備所選擇的候選碳材料的候選聚合物的原料，從而制備所述碳材料。

8.通過碳化含有機聚合物且不含過渡金屬的原料來制備碳材料的方法，所述有機聚合物是通過使用封端劑進行聚合而獲得的，所述有機聚合物具有主鏈和端基，所述主鏈由聚碳化二亞胺形成，所述聚碳化二亞胺是通過包括除去二氧化碳的有機二異氰酸酯的縮合反應而獲得，所述端基由具有一種或多種選自以下的官能團的所述封端劑形成：NH₂基團、OH基團、COOH基團、NCO基團和SH基團，其中形成所述端基的所述封端劑的摩爾質量為30g/mol以上且400g/mol以下，所述方法包括：確定所述有機聚合物的所述主鏈；確定多種候選端基作為所確定的主鏈的端基；提供多種候選聚合物，其各自包含所述主鏈和所確定的多種候選端基中的至少一種候選端基；碳化包含所提供的多種候選聚合物的原料以制備多種候選碳材料；評估每種所制備的多種候選碳材料的儲氫容量；基于所述儲氫容量的評估結果，從所述多種候選碳材料中選擇至少一種候選碳材料；以及碳化包含作為所述有機聚合物的用于制備所選擇的候選碳材料的候選聚合物的原料，從而制備所述碳材料。