特有のメソ細孔粒度を有するミクロ多孔質およびメソ多孔質の炭素キセロゲルおよびその先駆物質、ならびに前記炭素キセロゲルおよびその先駆物質の製造法、および前記炭素キセロゲルおよびその先駆物質の使用
本発明は、フェノール−ホルムアルデヒドキセロゲルを基礎とする、ミクロ多孔質およびメソ多孔質の炭素キセロゲルならびにその有機先駆物質に関する。炭素キセロゲルの特有の共通のパラメーターは、７７Ｋでの窒素収着を用いる３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda）に従ってのメソ細孔粒度分布のピークである。製造法は、一面で僅かな反応体費用、レゾルシンの代わりのフェノールの使用を示し、他面、できるだけ簡単で安価なプロセスを示し；超臨界乾燥または凍結乾燥の代わりの溶剤交換なしの対流乾燥を示す。炭素キセロゲルおよびその有機フェノール−ホルムアルデヒドキセロゲル先駆物質は、０．２０〜１．２０ｇ／ｃｍ3の密度を有し、このことは、８９％までの多孔度に相当し、その上、このキセロゲルは、当該メソ細孔容積を有することができる。その上、フェノール−ホルムアルデヒドキセロゲルから現れる炭素キセロゲルは、ミクロ多孔質である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、フェノール−ホルムアルデヒド−キセロゲル（ＰＦキセロゲル）としての特有のメソ細孔粒度を有する多孔質の炭素キセロゲル、ならびに湿式ゲルを標準条件下で未臨界乾燥しながらゾルゲル法により前記炭素キセロゲルを製造する方法である。典型的に前記フェノール−ホルムアルデヒドに対して基礎となる炭素キセロゲル（＝熱分解されたＰＦキセロゲル）は、７７Ｋでの窒素収着を用いる測定による３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての細孔粒度分布における明らかに識別可能なピークである。
【０００２】
公知技術水準
エーロゲル、クリオゲルおよびキセロゲルは、数多くの範囲で使用されている。原則的に、記載された材料は、乾燥法の種類によって区別される。エーロゲルは、超臨界乾燥によって定義され、クリオゲルは、凍結乾燥によって定義され、およびキセロゲルは、標準条件下での対流による未臨界乾燥によって定義される。
【０００３】
エーロゲルは、形態学的性質が極めて良好に現出されうる材料であり、したがって前記エーロゲルの使用分野のスペクトルは、幅広い状態にある。ガスの浸透または吸収の範囲内で、エーロゲルは、フィルター、ガス分離層、排水処理剤として適しているか、またはクロマトグラフィーに適している。このエーロゲルは、機械的性質および音響学的性質において、衝撃吸収剤、隕石キャッチャー（Meteoritenfanger）または音響学的回線アダプターとして推奨される。光学の分野においては、エーロゲルは、ＩＲ反射剤またはＩＲ吸収剤として販売されている。エーロゲルは、定義された多孔度に基づいて電極、誘電層または断熱材料として使用されることができる。その上、エーロゲルは、支持材料またはマトリックスとして触媒中、医学的成分またはセンサー中に適している。
【０００４】
従来、炭素エーロゲルおよびその有機先駆物質の大きな欠点は、費用が掛かりすぎることである。それというのも、一面で、製造のために高価なレゾルシンが必要とされ、他面、ゲルを超臨界乾燥しなければならないからである。ここ数年来、費用を減少させるために数多くの努力が為された。即ち、例えばキセロゲルの場合には、超臨界乾燥の代わりに溶剤交換が実施され、水が僅かな表面張力を有する液体（例えば、エタノール、アセトン、イソプロパノール）によって代替され（例えば、［３，４］参照）、引続き標準条件下で乾燥された。更に、高価なレゾルシンを有利な出発物質、例えばクレゾール［５］によって代替することが試みられた。フェノールとフルフラールとの組合せは、原理的に均一なモノリシック構造体も生じるが、しかし、フルフラールは、一面でホルムアルデヒドよりも高価であり、このことは、フェノールに使用によって費用の節約に不利に作用し、他面、フルフラールは、取扱いに問題があり、むしろ、大工業的生産においては望ましくない。フェノール−ホルムアルデヒド縮合体を基礎とする多孔質の炭素についても既に報告が為された［８，９］。しかし、費用の掛かる乾燥法、例えば凍結乾燥または溶剤交換を伴なう超臨界乾燥を省略することはできなかった。
【０００５】
エーロゲル、キセロゲルおよび多孔質材料を特性決定するために、一般に殊に確立された窒素収着測定法が適している。それというも、それによって試験された材料のミクロ多孔質およびメソ多孔質ならびに細孔粒度分布についての広範囲の情報が得られるからである。
【０００６】
炭素エーロゲルの場合には、一般に細孔粒度分布は、比較的幅広い範囲で合成パラメーターおよび製造プロセスに依存して変動させることができ、炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルに共通する特有の繰り返しパラメーターは、合成パラメーターに依存せずにこれまで観察されることができなかった。図１は、レゾルシン−ホルムアルデヒド（ＲＦ）を基礎とした炭素キセロゲルの細孔粒度分布を示す。製造のために、１３００のレゾルシンと触媒（Ｎａ2ＣＯ3）とのモル比、２のホルムアルデヒドとレゾルシンとのモル比および３０％の出発水溶液に対するレゾルシンおよびホルムアルデヒドの濃度が選択された。ＲＦ試料は、室温、５０℃および９０℃でそれぞれ２４時間、ゲル化サイクルで処理された。引続き、湿式ゲルは、２回それぞれ２４時間、アセトンと交換され、その後に対流乾燥され、ＲＦキセロゲルは、最終的に８００℃で酸素不含の保護ガス雰囲気下で炭素キセロゲルに変換され、この炭素キセロゲルは、窒素収着で測定された。
【０００７】
レゾルシンおよびホルムアルデヒドからなる古典的系における公知技術水準についての概要は、例えばＴａｍｏｎ他およびＹａｍａｍｏｔｏ他の刊行物に認められる［１０−１２］。
【０００８】
発明の課題
本発明の課題は、エーロゲルおよびキセロゲルの使用特異的な性質を完全に満たし、さらに物質特異的な性質を有するミクロ多孔質およびメソ多孔質の炭素キセロゲルおよびその有機先駆物質を提供することであり、この場合前記性質は、本発明による炭素キセロゲルと例えばレゾルシン−ホルムアルデヒドを基礎とする、既に公知の炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルとは区別される。本発明による炭素キセロゲルの共通の特徴は、７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークにある（図２および図３参照）。更に、本発明の課題は、炭素キセロゲルおよびこの有機ＰＦキセロゲル先駆物質の製造法を提供することである。この製造法は、できるだけ簡単で安価なプロセス法での安価な反応体の使用によって特徴付けられる。出発物質としては、フェノール、殊に安価なモノヒドロキシベンゼンおよびホルムアルデヒドが使用され、このフェノールは、触媒（酸または塩基）および溶剤（アルコール、ケトンまたは水）でゾルゲル法により架橋されている。高価なレゾルシン（１，３−ジヒドロキシベンゼン）の使用は、完全に省略される。更に、ここで実施される方法は、僅かな密度ならびに高いミクロ多孔度およびメソ多孔度の製造を、凍結乾燥または超臨界乾燥の費用の掛かる処理工程なしに可能にする。更に、溶剤交換は、本発明の場合には不要である。
【０００９】
ゾルゲル法において、２つの反応体のフェノールとホルムアルデヒドとは、互いに反応する。溶剤としては、水またはアルコール、例えばｎ−プロパノールが使用され、触媒としては、酸ならびに塩基、例えば塩酸（ＨＣｌ）または苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）が使用される。ゾルゲル法が終結され、モノリシックな湿式ゲルが形成された後に、ゲルは、他の後処理なしに簡単な対流乾燥によって室温または高められた温度（例えば、８５℃）で乾燥させることができる。機械的に安定した湿式ゲル先駆物質によって、ゲル網状組織のコラボレーション（Kollabieren）は、阻止することができる。有機ＰＦキセロゲル先駆物質を６００℃を上廻る温度で酸素不含の保護ガス雰囲気下で熱分解することによって、モノリシック炭素キセロゲルは、得られる。
【００１０】
生じるモノリシック炭素キセロゲルおよびその有機ＰＦキセロゲル先駆物質は、０．２０〜１．２０ｇ／ｍ3の密度を有し、このことは、８９％までの多孔度に相当する。その上、炭素キセロゲルおよびその有機ＰＦキセロゲル先駆物質は、０．７６ｃｍ3／ｇまでのＢＪＨ法に従うメソ多孔度を有する。
【００１１】
例えば、ＩＲ吸収剤としての、粉末状でのキセロゲルの特殊な使用のためには、モノリシックＰＦキセロゲルまたは炭素キセロゲルは、通常の粉砕法で望ましい寸法に微粉砕されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】レゾルシン−ホルムアルデヒド（ＲＦ）を基礎とした炭素キセロゲルの細孔粒度分布を示す線図。
【図２】７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークを示す線図。
【図３】７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークを示す線図。
【図４】等温収着曲線を示す線図。
【図５】走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）を用いての撮影した、典型的なナノサイズでの炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルを示す略図。
【実施例】
【００１３】
実施例１：
ビーカー中でフェノール３．６６ｇをホルムアルデヒド溶液６．２４ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２６．２７ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２のホルムアルデヒドとフェノールとのモル比に相当し、Ｍ＝１５％の全溶液の質量に対する反応体のフェノールおよびホルムアルデヒドの濃度に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％のＨＣｌ３．８３ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝１のフェノールと触媒とのモル比に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２６時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００１４】
２６時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で７０時間対流乾燥させる。０．３７ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．４２ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、８．４１＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、２．４Ｓ／ｃｍの比導電率、５１５ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法により、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２００３−０５）、０．１６ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積（ｔ−プロット法により、ＤＩＮ ６６１３５−２）、１３８ｍ2／ｇの外部表面積および０．３７ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１５】
実施例２：
ビーカー中でフェノール６．１１ｇをホルムアルデヒド溶液１０．３９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２１．３８ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５％に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１８ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝２．９５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で７２時間対流乾燥させる。０．４８ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有する黄土色のモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。図４からの等温収着曲線の評価は、１５７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ表面積）、１３０ｍ2／ｇの外部表面積および０．３８ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積をもたらす。有機ＰＦキセロゲルを熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．５４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、６５７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．２１ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１５０ｍ2／ｇの外部表面積および０．７６ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する（図４における等温収着曲線も参照のこと）。走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）を用いての撮影（図５）は、炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルに対して典型的なナノサイズでの形態を示す。ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）による炭素試料の元素分析は、キセロゲルの炭化状態で極めて僅かな割合の酸素を有する高純度の炭素を示す。
【００１６】
実施例３：
ビーカー中でフェノール６．１１ｇをパラホルムアルデヒド３．８９ｇおよびｎ−プロパノール２７．８７ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールおよびパラホルムアルデヒドが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で９６時間対流乾燥させる。１．００ｇ／ｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、１．１４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、２５６ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１０ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１３ｍ2／ｇの外部表面積および０．０３ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１７】
実施例４：
ビーカー中でフェノール５．３４ｇをホルムアルデヒド溶液９．０９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール１９．４５ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００１８】
２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で５日間対流乾燥させる。０．９９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．９５ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、４４７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、３６ｍ2／ｇの外部表面積および０．２１ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１９】
実施例５：
ビーカー中でフェノール５．８０ｇ、２，６−ジメチルフェノール０．３１ｇ、ホルムアルデヒド溶液１０．３９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２２．１８ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールおよび２，６−ジメチルフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２０】
２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で９６時間対流乾燥させる。０．５０ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．５９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、１９．７＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、５２９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１３１ｍ2／ｇの外部表面積および０．５４ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２１】
実施例６：
ビーカー中でフェノール５．３４ｇ、ホルムアルデヒド溶液９．０９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびエタノール１９．４５ｇ（変性された）を混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に４８時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２２】
４８時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で９６時間対流乾燥させる。１．１２ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、１．０４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有する。小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）から得られた散乱曲線の評価は、０．１５ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積をもたらす。
【００２３】
実施例７：
ビーカー中でフェノール３．４３ｇ、ホルムアルデヒド溶液１７．５２ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）および脱イオン水１６．６９ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝６；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、２０％ＮａＯＨ２．３７ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３．０８に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２１時間、炉内で８５℃に加熱する。２１間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で７２時間対流乾燥させる。０．２９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度および１．６７＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．２０ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、３．９０＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、８１９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．３０ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、９０ｍ2／ｇの外部表面積および０．２４ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２４】
実施例８：
ビーカー中でフェノール２．８２ｇ、ホルムアルデヒド溶液２０．３１ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）および脱イオン水１４．９４ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝８；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、２０％ＮａＯＨ２．３７ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝２．１４に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２１時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２５】
２１時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で７２時間対流乾燥させる。０．２６ｇ／ｃｍ3の巨視的密度および０．０８５＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．２５ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、０．６＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、６１９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．２７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、６ｍ2／ｇの外部表面積および０．０８ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２６】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、フェノール−ホルムアルデヒド−キセロゲル（ＰＦキセロゲル）としての特有のメソ細孔粒度を有する多孔質の炭素キセロゲル、ならびに湿式ゲルを標準条件下で未臨界乾燥しながらゾルゲル法により前記炭素キセロゲルを製造する方法である。典型的に前記フェノール−ホルムアルデヒドに対して基礎となる炭素キセロゲル（＝熱分解されたＰＦキセロゲル）は、７７Ｋでの窒素収着を用いる測定による３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての細孔粒度分布における明らかに識別可能なピークである。
【０００２】
公知技術水準
エーロゲル、クリオゲルおよびキセロゲルは、数多くの範囲で使用されている。原則的に、記載された材料は、乾燥法の種類によって区別される。エーロゲルは、超臨界乾燥によって定義され、クリオゲルは、凍結乾燥によって定義され、およびキセロゲルは、標準条件下での対流による未臨界乾燥によって定義される。
【０００３】
エーロゲルは、形態学的性質が極めて良好に現出されうる材料であり、したがって前記エーロゲルの使用分野のスペクトルは、幅広い状態にある。ガスの浸透または吸収の範囲内で、エーロゲルは、フィルター、ガス分離層、排水処理剤として適しているか、またはクロマトグラフィーに適している。このエーロゲルは、機械的性質および音響学的性質において、衝撃吸収剤、隕石キャッチャー（Meteoritenfanger）または音響学的回線アダプターとして推奨される。光学の分野においては、エーロゲルは、ＩＲ反射剤またはＩＲ吸収剤として販売されている。エーロゲルは、定義された多孔度に基づいて電極、誘電層または断熱材料として使用されることができる。その上、エーロゲルは、支持材料またはマトリックスとして触媒中、医学的成分またはセンサー中に適している。
【０００４】
従来、炭素エーロゲルおよびその有機先駆物質の大きな欠点は、費用が掛かりすぎることである。それというのも、一面で、製造のために高価なレゾルシンが必要とされ、他面、ゲルを超臨界乾燥しなければならないからである。ここ数年来、費用を減少させるために数多くの努力が為された。即ち、例えばキセロゲルの場合には、超臨界乾燥の代わりに溶剤交換が実施され、水が僅かな表面張力を有する液体（例えば、エタノール、アセトン、イソプロパノール）によって代替され（例えば、［３，４］参照）、引続き標準条件下で乾燥された。更に、高価なレゾルシンを有利な出発物質、例えばクレゾール［５］によって代替することが試みられた。フェノールとフルフラールとの組合せは、原理的に均一なモノリシック構造体も生じるが、しかし、フルフラールは、一面でホルムアルデヒドよりも高価であり、このことは、フェノールに使用によって費用の節約に不利に作用し、他面、フルフラールは、取扱いに問題があり、むしろ、大工業的生産においては望ましくない。フェノール−ホルムアルデヒド縮合体を基礎とする多孔質の炭素についても既に報告が為された［８，９］。しかし、費用の掛かる乾燥法、例えば凍結乾燥または溶剤交換を伴なう超臨界乾燥を省略することはできなかった。
【０００５】
エーロゲル、キセロゲルおよび多孔質材料を特性決定するために、一般に殊に確立された窒素収着測定法が適している。それというも、それによって試験された材料のミクロ多孔質およびメソ多孔質ならびに細孔粒度分布についての広範囲の情報が得られるからである。
【０００６】
炭素エーロゲルの場合には、一般に細孔粒度分布は、比較的幅広い範囲で合成パラメーターおよび製造プロセスに依存して変動させることができ、炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルに共通する特有の繰り返しパラメーターは、合成パラメーターに依存せずにこれまで観察されることができなかった。図１は、レゾルシン−ホルムアルデヒド（ＲＦ）を基礎とした炭素キセロゲルの細孔粒度分布を示す。製造のために、１３００のレゾルシンと触媒（Ｎａ2ＣＯ3）とのモル比、２のホルムアルデヒドとレゾルシンとのモル比および３０％の出発水溶液に対するレゾルシンおよびホルムアルデヒドの濃度が選択された。ＲＦ試料は、室温、５０℃および９０℃でそれぞれ２４時間、ゲル化サイクルで処理された。引続き、湿式ゲルは、２回それぞれ２４時間、アセトンと交換され、その後に対流乾燥され、ＲＦキセロゲルは、最終的に８００℃で酸素不含の保護ガス雰囲気下で炭素キセロゲルに変換され、この炭素キセロゲルは、窒素収着で測定された。
【０００７】
レゾルシンおよびホルムアルデヒドからなる古典的系における公知技術水準についての概要は、例えばＴａｍｏｎ他およびＹａｍａｍｏｔｏ他の刊行物に認められる［１０−１２］。
【０００８】
発明の課題
本発明の課題は、エーロゲルおよびキセロゲルの使用特異的な性質を完全に満たし、さらに物質特異的な性質を有するミクロ多孔質およびメソ多孔質の炭素キセロゲルおよびその有機先駆物質を提供することであり、この場合前記性質は、本発明による炭素キセロゲルと例えばレゾルシン−ホルムアルデヒドを基礎とする、既に公知の炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルとは区別される。本発明による炭素キセロゲルの共通の特徴は、７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークにある（図２および図３参照）。更に、本発明の課題は、炭素キセロゲルおよびこの有機ＰＦキセロゲル先駆物質の製造法を提供することである。この製造法は、できるだけ簡単で安価なプロセス法での安価な反応体の使用によって特徴付けられる。出発物質としては、フェノール、殊に安価なモノヒドロキシベンゼンおよびホルムアルデヒドが使用され、このフェノールは、触媒（酸または塩基）および溶剤（アルコール、ケトンまたは水）でゾルゲル法により架橋されている。高価なレゾルシン（１，３−ジヒドロキシベンゼン）の使用は、完全に省略される。更に、ここで実施される方法は、僅かな密度ならびに高いミクロ多孔度およびメソ多孔度の製造を、凍結乾燥または超臨界乾燥の費用の掛かる処理工程なしに可能にする。更に、溶剤交換は、本発明の場合には不要である。
【０００９】
ゾルゲル法において、２つの反応体のフェノールとホルムアルデヒドとは、互いに反応する。溶剤としては、水またはアルコール、例えばｎ−プロパノールが使用され、触媒としては、酸ならびに塩基、例えば塩酸（ＨＣｌ）または苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）が使用される。ゾルゲル法が終結され、モノリシックな湿式ゲルが形成された後に、ゲルは、他の後処理なしに簡単な対流乾燥によって室温または高められた温度（例えば、８５℃）で乾燥させることができる。機械的に安定した湿式ゲル先駆物質によって、ゲル網状組織のコラボレーション（Kollabieren）は、阻止することができる。有機ＰＦキセロゲル先駆物質を６００℃を上廻る温度で酸素不含の保護ガス雰囲気下で熱分解することによって、モノリシック炭素キセロゲルは、得られる。
【００１０】
生じるモノリシック炭素キセロゲルおよびその有機ＰＦキセロゲル先駆物質は、０．２０〜１．２０ｇ／ｍ3の密度を有し、このことは、８９％までの多孔度に相当する。その上、炭素キセロゲルおよびその有機ＰＦキセロゲル先駆物質は、０．７６ｃｍ3／ｇまでのＢＪＨ法に従うメソ多孔度を有する。
【００１１】
例えば、ＩＲ吸収剤としての、粉末状でのキセロゲルの特殊な使用のためには、モノリシックＰＦキセロゲルまたは炭素キセロゲルは、通常の粉砕法で望ましい寸法に微粉砕されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】レゾルシン−ホルムアルデヒド（ＲＦ）を基礎とした炭素キセロゲルの細孔粒度分布を示す線図。
【図２】７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークを示す線図。
【図３】７７Ｋでの窒素収着を用いる測定によるＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのメソ細孔粒度分布における特有のピークを示す線図。
【図４】等温収着曲線を示す線図。
【図５】走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）を用いての撮影した、典型的なナノサイズでの炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルを示す略図。
【実施例】
【００１３】
実施例１：
ビーカー中でフェノール３．６６ｇをホルムアルデヒド溶液６．２４ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２６．２７ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２のホルムアルデヒドとフェノールとのモル比に相当し、Ｍ＝１５％の全溶液の質量に対する反応体のフェノールおよびホルムアルデヒドの濃度に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％のＨＣｌ３．８３ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝１のフェノールと触媒とのモル比に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２６時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００１４】
２６時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で７０時間対流乾燥させる。０．３７ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．４２ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、８．４１＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、２．４Ｓ／ｃｍの比導電率、５１５ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法により、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２００３−０５）、０．１６ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積（ｔ−プロット法により、ＤＩＮ ６６１３５−２）、１３８ｍ2／ｇの外部表面積および０．３７ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１５】
実施例２：
ビーカー中でフェノール６．１１ｇをホルムアルデヒド溶液１０．３９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２１．３８ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５％に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１８ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝２．９５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で７２時間対流乾燥させる。０．４８ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有する黄土色のモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。図４からの等温収着曲線の評価は、１５７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ表面積）、１３０ｍ2／ｇの外部表面積および０．３８ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積をもたらす。有機ＰＦキセロゲルを熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．５４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、６５７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．２１ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１５０ｍ2／ｇの外部表面積および０．７６ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する（図４における等温収着曲線も参照のこと）。走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）を用いての撮影（図５）は、炭素エーロゲルおよび炭素キセロゲルに対して典型的なナノサイズでの形態を示す。ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）による炭素試料の元素分析は、キセロゲルの炭化状態で極めて僅かな割合の酸素を有する高純度の炭素を示す。
【００１６】
実施例３：
ビーカー中でフェノール６．１１ｇをパラホルムアルデヒド３．８９ｇおよびｎ−プロパノール２７．８７ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールおよびパラホルムアルデヒドが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で９６時間対流乾燥させる。１．００ｇ／ｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、１．１４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、２５６ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１０ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１３ｍ2／ｇの外部表面積および０．０３ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１７】
実施例４：
ビーカー中でフェノール５．３４ｇをホルムアルデヒド溶液９．０９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール１９．４５ｇと混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００１８】
２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で５日間対流乾燥させる。０．９９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．９５ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、４４７ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、３６ｍ2／ｇの外部表面積および０．２１ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００１９】
実施例５：
ビーカー中でフェノール５．８０ｇ、２，６−ジメチルフェノール０．３１ｇ、ホルムアルデヒド溶液１０．３９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびｎ−プロパノール２２．１８ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールおよび２，６−ジメチルフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２４時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２０】
２４時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを６５℃で乾燥炉内で９６時間対流乾燥させる。０．５０ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．５９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、１９．７＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、５２９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．１７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、１３１ｍ2／ｇの外部表面積および０．５４ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２１】
実施例６：
ビーカー中でフェノール５．３４ｇ、ホルムアルデヒド溶液９．０９ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）およびエタノール１９．４５ｇ（変性された）を混合する（Ｆ／Ｐ＝２；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、３７％ＨＣｌ２．１４ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝５に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に４８時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２２】
４８時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で９６時間対流乾燥させる。１．１２ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、１．０４ｇ／ｃｍ3の巨視的密度を有する。小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）から得られた散乱曲線の評価は、０．１５ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積をもたらす。
【００２３】
実施例７：
ビーカー中でフェノール３．４３ｇ、ホルムアルデヒド溶液１７．５２ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）および脱イオン水１６．６９ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝６；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、２０％ＮａＯＨ２．３７ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝３．０８に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２１時間、炉内で８５℃に加熱する。２１間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で７２時間対流乾燥させる。０．２９ｇ／ｃｍ3の巨視的密度および１．６７＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．２０ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、３．９０＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、８１９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．３０ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、９０ｍ2／ｇの外部表面積および０．２４ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２４】
実施例８：
ビーカー中でフェノール２．８２ｇ、ホルムアルデヒド溶液２０．３１ｇ（３７％のホルムアルデヒド水溶液は、メタノール約１０％で安定化された）および脱イオン水１４．９４ｇを混合する（Ｆ／Ｐ＝８；Ｍ＝２５に相当する）。この溶液をフェノールが完全に溶解するまで電磁攪拌機で攪拌する。引続き、２０％ＮａＯＨ２．３７ｇを添加する（Ｐ／Ｃ＝２．１４に相当する）。次に、この溶液を高さ１０ｃｍのビードエッジ瓶（直径３ｃｍ）中に充填し、このビードエッジ瓶を気密になるように閉鎖する。このビードエッジ瓶を試料と一緒に２１時間、炉内で８５℃に加熱する。
【００２５】
２１時間後に、モノリシック有機湿式ゲルを生じ、引続きこのモノリシック有機湿式ゲルを室温で７２時間対流乾燥させる。０．２６ｇ／ｃｍ3の巨視的密度および０．０８５＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率を有するモノリシック有機ＰＦキセロゲルが得られる。有機ＰＦキセロゲルを、熱分解によって８００℃でアルゴン雰囲気下で炭素キセロゲルに変換する。こうして得られた炭素キセロゲルは、０．２５ｇ／ｃｍ3の巨視的密度、０．６＊１０8Ｎ／ｍ2の弾性率、６１９ｍ2／ｇの比表面積（ＢＥＴ法）、０．２７ｃｍ3／ｇのミクロ細孔容積、６ｍ2／ｇの外部表面積および０．０８ｃｍ3／ｇのメソ細孔容積を有する。
【００２６】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メソ多孔質のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲルにおいて、溶剤交換なしに標準条件下で乾燥させることができたものであることを特徴とする、メソ多孔質のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲル
【請求項２】
乾燥後に熱分解され、それによって炭素キセロゲルに変換されたものである、請求項１記載のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲル。
【請求項３】
７７Ｋでの窒素収着を用いる測定による３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての細孔粒度分布における明らかに識別可能なピークを有する、請求項２記載の炭素キセロゲル。
【請求項４】
後処理後に顆粒または粉末状で存在する、請求項３記載の炭素キセロゲル。
【請求項５】
炭素キセロゲルの製造法において、ゾルゲル法でレゾルシン（１，３−ジヒドロキシベンゼン）を除くヒドロキシベンゼン、殊にモノヒドロキシベンゼン、２，６−ジメチルフェノール、２，４−ジ−第三ブチルフェノールならびに前記ヒドロキシベンゼンとホルムアルデヒドとの混合物をフェノール−ホルムアルデヒド湿式ゲルにゲル化し、引続きこの湿式ゲルを０℃〜２００℃の温度で対流乾燥させることを特徴とする、炭素キセロゲルの製造法。
【請求項６】
触媒として酸または塩基、殊に塩酸（ＨＣｌ）または苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）を使用する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
溶剤は、水、ケトンまたはアルコール、殊にｎ−プロパノールである、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
ゲル化を２０〜１２０℃の温度で行なう、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
溶剤交換を実施しない、請求項５から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
フェノール対触媒のモル比Ｐ／Ｃは、０．１〜３０である、請求項５から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ホルムアルデヒド対フェノールのモル比Ｆ／Ｐは、０．５〜２０である、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
反応体のフェノールおよびホルムアルデヒドの質量分Ｍは、全溶液に対して５％〜６０％である、請求項５から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ＰＦキセロゲルを６００℃を上廻る温度で保護ガス雰囲気下で炭化する、請求項５から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
炭素キセロゲルを５００℃を上廻る温度で酸素含有ガスまたは塩溶融液で活性化するか、または２００℃を下廻る温度で酸または塩基で活性化する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
モノリシックキセロゲルを、例えば粉砕の場合と同様に機械的力の作用によって、顆粒または粉末に微粉砕する、請求項５から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
熱絶縁体、ＩＲ吸着剤、触媒担体、フィルターとしての、またはスーパーキャパシター、燃料電池または二次電池における電極としての、または流体分離またはガス分離のための、またはセンサー技術における、または複合体における導電性成分および熱伝導性成分としての、または繊維強化された材料における複合体成分としての、または融液のための注型用金型としての、請求項１から４までのいずれか１項の記載に相当するキセロゲルまたは請求項５から１５までのいずれか１項の記載により製造されたキセロゲルの使用。
【請求項１】
メソ多孔質のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲルにおいて、溶剤交換なしに標準条件下で乾燥させることができたものであることを特徴とする、メソ多孔質のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲル
【請求項２】
乾燥後に熱分解され、それによって炭素キセロゲルに変換されたものである、請求項１記載のフェノール−ホルムアルデヒドキセロゲル。
【請求項３】
７７Ｋでの窒素収着を用いる測定による３．５ｎｍ〜４．０ｎｍのＢＪＨ法（Barrett-Joyner-Halenda; DIN 66134）に従っての細孔粒度分布における明らかに識別可能なピークを有する、請求項２記載の炭素キセロゲル。
【請求項４】
後処理後に顆粒または粉末状で存在する、請求項３記載の炭素キセロゲル。
【請求項５】
炭素キセロゲルの製造法において、ゾルゲル法でレゾルシン（１，３−ジヒドロキシベンゼン）を除くヒドロキシベンゼン、殊にモノヒドロキシベンゼン、２，６−ジメチルフェノール、２，４−ジ−第三ブチルフェノールならびに前記ヒドロキシベンゼンとホルムアルデヒドとの混合物をフェノール−ホルムアルデヒド湿式ゲルにゲル化し、引続きこの湿式ゲルを０℃〜２００℃の温度で対流乾燥させることを特徴とする、炭素キセロゲルの製造法。
【請求項６】
触媒として酸または塩基、殊に塩酸（ＨＣｌ）または苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）を使用する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
溶剤は、水、ケトンまたはアルコール、殊にｎ−プロパノールである、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
ゲル化を２０〜１２０℃の温度で行なう、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
溶剤交換を実施しない、請求項５から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
フェノール対触媒のモル比Ｐ／Ｃは、０．１〜３０である、請求項５から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ホルムアルデヒド対フェノールのモル比Ｆ／Ｐは、０．５〜２０である、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
反応体のフェノールおよびホルムアルデヒドの質量分Ｍは、全溶液に対して５％〜６０％である、請求項５から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ＰＦキセロゲルを６００℃を上廻る温度で保護ガス雰囲気下で炭化する、請求項５から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
炭素キセロゲルを５００℃を上廻る温度で酸素含有ガスまたは塩溶融液で活性化するか、または２００℃を下廻る温度で酸または塩基で活性化する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
モノリシックキセロゲルを、例えば粉砕の場合と同様に機械的力の作用によって、顆粒または粉末に微粉砕する、請求項５から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
熱絶縁体、ＩＲ吸着剤、触媒担体、フィルターとしての、またはスーパーキャパシター、燃料電池または二次電池における電極としての、または流体分離またはガス分離のための、またはセンサー技術における、または複合体における導電性成分および熱伝導性成分としての、または繊維強化された材料における複合体成分としての、または融液のための注型用金型としての、請求項１から４までのいずれか１項の記載に相当するキセロゲルまたは請求項５から１５までのいずれか１項の記載により製造されたキセロゲルの使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１１−５２６６３４（Ｐ２０１１−５２６６３４Ａ）
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１５４５１（Ｐ２０１１−５１５４５１）
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８２６１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０００７７８
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５１１００４１３９）エボニック カーボンブラック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｄｅｎｂａｃｈｅｒ Ｃｈａｕｓｓｅｅ ４， Ｄ−６３４５７ Ｈａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８２６１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０００７７８
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５１１００４１３９）エボニック カーボンブラック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｄｅｎｂａｃｈｅｒ Ｃｈａｕｓｓｅｅ ４， Ｄ−６３４５７ Ｈａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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