多孔部件和催化剂部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多孔部件和催化剂部件，更具体而言涉及一种每单位体积的表面积更高的多孔部件和一种利用碳纳米结构体的催化剂部件。
【背景技术】
[0002]通常已知的是由诸如镍和铝之类的金属制得的金属多孔体(见日本专利特开N0.8-170126和N0.2013-60609)。另外，作为这种金属多孔体的应用例，已经提出具有形成于金属多孔体的表面上的碳纳米结构体的等离子体发生电极(见日本专利特开N0.2008-198469)。日本专利特开N0.2008-198469描述了，为了实现能够在多个方向上发射电子从而相对于电极基体基本均匀地产生等离子体的电极，将碳纳米结构体不规则地布置在金属多孔体的表面上。
[0003]此外，通常还已知的是在碳纳米结构体(如，碳纳米管)的表面上布置有诸如铂之类的催化剂金属的催化剂部件(例如，见日本专利特开N0.2007-126338)。日本专利特开N0.2007-126338公开了将作为催化剂的金属细颗粒布置在碳纳米结构体的表面上。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开N0.8-170126
[0007]专利文献2:日本专利特开N0.2013-60609
[0008]专利文献3:日本专利特开N0.2008-198469
[0009]专利文献4:日本专利特开N0.2007-126338
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]日本专利特开N0.8-170126和N0.2013-60609没有具体地描述进一步增加金属多孔体的表面积的方法。另外，日本专利特开N0.2008-198469没有具体地描述将金属多孔体应用到其他需要大表面积的用途中，例如过滤器和二次电池的电极。此外，日本专利特开N0.2008-198469也没有公开或暗示当金属多孔体用于这样的应用中时的最优构造等等。
[0012]而且，在上述的催化剂部件中，从提高催化剂部件的性能(例如，催化反应的效率)的观点出发，需要增加每单位体积的催化剂密度。日本专利特开N0.2007-126338公开了通过改善碳纳米结构体的表面状态和提高支撑金属细颗粒的能力，从而改进催化剂部件的性能。然而，还需要进一步提高催化剂部件的性能。
[0013]本发明的一个目的是提供一种具有更高的表面积的多孔部件，其能够应用于各种用途，如过滤器和二次电池的电极。
[0014]本发明的另一个目的是提供一种催化剂部件，其与常规的催化剂部件相比，可具有改进的性能。
[0015]解决问题的方案
[0016]根据本发明的多孔部件包括基体部件和碳纳米结构体。基体部件包括孔隙率为大于或等于80%的多孔体。碳纳米结构体形成在基体部件的表面上，并且具有小于或等于10nm的宽度。
[0017]根据本发明的催化剂部件包括由多孔体制成的基体部件、形成在基体部件的表面上的碳纳米结构体、以及布置在碳纳米结构体的表面上的催化剂。
[0018]通过这样的结构，由于在由多孔体制成的基体部件的表面上存在多个孔(例如，细孔)，因此基体部件的每单位体积的表面积显著大于常规块状体的每单位体积的表面积。因此，与碳纳米结构体形成在单纯的块状体的表面上的情况相比，也能够增加每单位体积的基体部件上所形成的碳纳米结构体的数量。所以，当布置在碳纳米结构体表面上的催化剂具有恒定密度时，能够增加催化剂部件的每单位体积的催化剂密度。从而，能够实现这样的高性能催化剂部件，其能够以高密度引发催化反应。
[0019]发明的有益效果
[0020]根据本发明，能够提供具有更高的表面积的多孔部件，其能够应用于各种用途。另夕卜，能够获得表现出高性能的催化剂部件。
[0021]附图简要说明
[0022]图1是示出根据本发明实施方案的多孔部件的示意图。
[0023]图2是示出图1中的区域II的放大示意图。
[0024]图3是示出图2中的区域III的放大示意图。
[0025]图4是示出图2中的区域III的另一个例子的放大示意图。
[0026]图5是示出图4中所示的碳纳米壁的放大示意图。
[0027]图6是示出采用根据本发明实施方案的多孔部件的电池的示意图。
[0028]图7是示出采用根据本发明实施方案的多孔部件的过滤装置的示意图。
[0029]图8是示出采用根据本发明实施方案的多孔部件的散热部件的示意图。
[0030]图9是示出采用根据本发明实施方案的多孔部件的热管的示意图。
[0031]图10是根据本发明实施方案的多孔部件的一个例子的扫描电子显微镜照片。
[0032]图11是示出图10中所示的多孔部件的一部分的放大照片。
[0033]图12是示出图10中所示的多孔部件的一部分的放大照片。
[0034]图13是根据本发明的催化剂部件的扫描电子显微镜照片。
[0035]图14是示出根据本发明的催化剂部件的示意图。
[0036]图15是示出图14中的区域II的放大示意图。
[0037]图16是示出图15中的区域III的放大示意图。
[0038]图17是图16中所示的碳纳米结构体的放大示意图。
[0039]图18是图16中所示的碳纳米结构体的变型的放大示意图。
[0040]图19是根据本发明的催化剂部件的扫描电子显微镜照片。
[0041]图20是示出图19中所示的催化剂部件的一部分的放大照片。
[0042]图21是示出图19中所示的催化剂部件的一部分的放大照片。
[0043]图22是示出图19中所示的催化剂部件的一部分的放大照片。
【具体实施方式】
[0044][对本申请发明的实施方案的描述]
[0045]下文中，将参照附图对本发明的实施方案进行描述。应当注意的是，下述附图中相同或相应的部分以相同的参考标号指定，并且不再重复对其的描述。
[0046](第一实施方案)
[0047]根据第一实施方案的多孔部件I包括基体部件5和碳纳米结构体(10、20)。基体部件5包括孔隙率为大于或等于80%的多孔体。碳纳米结构体(10、20)形成于基体部件5的表面上，且具有小于或等于10nm的宽度。
[0048]由于这样的结构，通过采用孔隙率大于或等于80%的多孔体作为基体部件5，并且在基体部件5的表面上形成宽度小于或等于10nm的碳纳米结构体，能够显著增加多孔部件的表面积。由此，通过将多孔部件应用于诸如过滤器、催化剂或电池电极之类的用途，能够获得优异的性质。此外，通过将基体部件的孔隙率设置为大于或等于80%，能够充分降低多孔部件I的通风阻力，并且通过将多孔部件I应用于过滤器或催化剂(例如，在碳纳米结构体表面上布置有催化剂的催化剂部件)，能够抑制待处理流体(例如，气体)的压力损失。
[0049]应当注意的是，文中的孔隙率(％)按以下定义:(1-(多孔体的表观比重)/(构成多孔体的材料的真实比重))X 100。基体部件的细孔比率越高，孔隙率的值越高。
[0050]在上述多孔部件I中，可以在基体部件5的表面上形成多个细孔。在基体部件5中，可以从表面到位于表面内部的细孔侧壁形成碳纳米结构体(10、20)。在这种情况下，形成有碳纳米结构体(10、20)的区域面积增加，从而多孔部件I的表面积能够得到进一步增加。
[0051]在上述多孔部件I中，构成基体部件5的材料可包括金属。在这种情况下，多孔部件I能够获得足够高的强度。另外，由于将作为导体的金属用作基体部件5的材料，电流能够通过多孔部件1，从而能够容易地将多孔部件I应用于诸如二次电池的电极之类的用途。
[0052]在上述多孔部件I中，构成基体部件5的材料可包括陶瓷。在这种情况下，与将常规金属用作基体部件5的情况相比，能够提高多孔部件I的耐热温度。因此，例如当将多孔部件I应用于催化剂等时，可以将催化剂的使用温度设置到足够高的温度区域中。
[0053]在上述多孔部件I中，当多孔部件I具有1mm的厚度且所测量的风压为2m/s时的压力损失可等于或低于lOOOPa。在这种情况下，多孔部件I的压力损失(通风阻力)处于足够低的状态，因此可以将使流体(如气体)流过多孔部件I时的压力损失保持足够低。
[0054][本申请发明的实施方案的细节]
[0055](多孔部件的结构)