CN100387514C - 富勒烯基储氢材料c60h36的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料化学领域，特别涉及到新型富勒烯基储氢材料C60H36的合成方法。在反应器中，将C60溶于脂肪胺或者极性非质子有机溶剂中，在惰性气体保护下，室温下加入质子源试剂和碱金属搅拌至溶液完全变白为止；然后将反应液倒入冰水中搅拌至室温，用有机溶剂萃取出产物后干燥，减压蒸馏除去有机溶剂即可得到产物C60H36。反应中所加质子源试剂和碱金属的量均应为C60摩尔数的100～300倍。本发明的方法简便易行，整个合成过程均在室温下进行，而经典的Birch还原制备C60H36需要在液氨中进行，反应操作复杂、繁琐，而且需要在低温下进行。

Description

富勒烯基储氢材料C60H36的合成方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，特别涉及到富勒烯基储氢材料C60H36的合成方法。
背景技术
C60H36是C60的一种高度氢化的衍生物，是一种很有前途的新型储氢材料。
关于C60H36的合成，曾有相关的研究报道。美国的Smalley R.E.等人于1990年首先用Birch还原的方法合成了C60H36，该方法是在液氨中用金属锂和叔丁醇来还原C60，因此反应中需低温条件，合成过程操作繁琐；德国的Rüchardt C.等人通过高温转移氢化也合成了C60H36，反应过程中用到了较贵的试剂，并涉及到封管操作和高温，很不方便；也曾有日本专利(JP5117174)报道用高温高压氢化技术制备C60H36，由于涉及高温高压，并用到氢气，条件很苛刻。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的反应操作复杂，条件要求苛刻，成本高等问题，提供一种反应条件温和，操作简便，易处理，成本低的新型富勒烯基储氢材料C60H36的合成方法。
本发明提供的C60H36的合成方法见以下反应：
或者
C60H36的合成：
在反应器中，将50毫克C60溶于脂肪胺或者极性非质子有机溶剂30～150ml中，搅拌使C60完全溶解；然后在氮气或者氩气保护下，室温加入质子源试剂和碱金属搅拌至溶液完全变白为止，质子源试剂或碱金属用量为C60摩尔数100～300倍，其中，质子源试剂与碱金属摩尔数相等；然后将反应液倒入冰水中搅拌至室温，用有机溶剂萃取出产物后干燥，所述有机溶剂为常用的苯的衍生物，减压蒸馏除去有机溶剂即可得到产物C60H36。
本发明的合成方法中所述脂肪胺包括乙二胺、1，3-丙二胺、1，2-丙二胺、正丙胺或二乙三胺等室温为液体的低分子量单胺或者多胺；极性非质子包括六甲基磷酰三胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基丙酰胺；所用脂肪胺优选乙二胺或二乙三胺，因为它们对C60和碱金属都用较好的溶解性，这样反应较快，产物纯度好；有机溶剂用量以50毫克加脂肪胺30～150ml的比例为宜，优选50～100ml，这样既不浪费溶剂又能保证C60完全溶解，以较大浓度反应。
C60H36的合成中所用保护的气体首选氮气，这样所达到的反应结果差别不大，但成本较低。
在C60H36的合成步骤中所用质子源试剂包括甲醇、乙醇、丙醇或叔丁醇；首选叔丁醇，利于反应进行，副产物较少。
C60H36的合成中所用的碱金属包括锂、钠或钾，优选锂，因为锂在脂肪胺中溶解度较大，利于反应进行。
在C60H36的合成步骤中，反应完毕后，将产物从水胺混合溶剂中用有机溶剂萃取出来，所用有机溶剂为甲苯或氯苯，优选甲苯，因其沸点低，易蒸除，而且用甲苯成本比氯苯低。
本发明提供的C60H36的合成方法简便易行，整个合成过程均在室温下进行，条件温和，成本低廉，消除了在C60H36的合成中，用经典Birch还原的操作繁杂和低温的要求和其他方法所需的高温高压条件，为新型富勒烯基储氢材料提供了一条确有优势的新方法，为将来更进一步研究富勒烯基储氢材料提供了基础，做出了新的探索。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
(1)C60H36的合成
在250ml容器中，将50mg C60溶于50ml 乙二胺溶液，搅拌至C60完全溶解，然后加入1.64g叔丁醇和0.15g锂，剧烈搅拌，直至反应液完全变白，停止搅拌；然后将反应液倾入100mL冰水中搅拌至室温。接着用甲苯萃取(3×50mL)，再用食盐水洗涤后干燥(Na2SO4)，减压蒸去甲苯得到一淡黄色固体，即为目标产物C60H36。
实施例2
(1)C60H36的合成
在250ml容器中，将50mg C60溶于70ml六甲基磷酰三胺溶液，搅拌至C60完全溶解，然后加入1.64g叔丁醇和0.46g钠，剧烈搅拌，直至反应液完全变白，停止搅拌；然后将反应液倾入200mL冰水中搅拌至室温。接着用甲苯萃取(3×80mL)，再用食盐水洗涤后干燥(Na2SO4)，减压蒸去甲苯得到一淡黄色固体，即为目标产物C60H36。
实施例3
(1)C60H36的合成
在250ml容器中，将50mg C60溶于50ml二乙三胺溶液，搅拌至C60完全溶解，然后加入1.02g乙醇和0.15g锂，剧烈搅拌，直至反应液完全变白，停止搅拌；然后将反应液倾入100mL冰水中搅拌至室温。接着用甲苯萃取(3×80mL)，再用食盐水洗涤后干燥(Na2SO4)，减压蒸去甲苯得到一淡黄色固体，即为目标产物C60H36。

Claims (5)

1.一种富勒烯基储氢材料C60H36的合成方法，其特征是：所述的合成方法包括：
在反应器中，将C60溶于脂肪胺或者极性非质子有机溶剂中，在氮气或氩气保护下，室温下加入甲醇、乙醇、丙醇或叔丁醇质子源试剂和碱金属搅拌至溶液完全变白为止；然后将反应液倒入冰水中搅拌至室温，用甲苯或氯苯有机溶剂萃取出产物后用Na2SO4干燥，减压蒸馏除去有机溶剂即可得到产物C60H36；
所述的反应中所加质子源试剂或碱金属的量为C60摩尔数的100～300倍，其中，质子源试剂与碱金属摩尔数相等；
所述的合成C60H36的步骤中将C60溶于脂肪胺或者极性非质子有机溶剂中的比例是以每50毫克C60加脂肪胺或者极性非质子有机溶剂30～150ml计。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的合成C60H36的步骤中将C60溶于脂肪胺或者极性非质子有机溶剂中的比例是以每50毫克C60加脂肪胺或者极性非质子有机溶剂50～100ml计。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：所述的脂肪胺为乙二胺、1，3-丙二胺、1，2-丙二胺，正丙胺或二乙三胺。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：所述的极性非质子有机溶剂为六甲基磷酰三胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基丙酰胺。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的碱金属为锂、钠或钾。
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