CN107119326A - 钛氧富勒烯、其合成方法和应用 - Google Patents
钛氧富勒烯、其合成方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107119326A CN107119326A CN201610103966.7A CN201610103966A CN107119326A CN 107119326 A CN107119326 A CN 107119326A CN 201610103966 A CN201610103966 A CN 201610103966A CN 107119326 A CN107119326 A CN 107119326A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fullerene
- titanyl
- solvent
- reaction
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 title abstract 2
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 8
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 8
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 7
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 6
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- KPSSIOMAKSHJJG-UHFFFAOYSA-N neopentyl alcohol Chemical compound CC(C)(C)CO KPSSIOMAKSHJJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 5
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 4
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- GRWPYGBKJYICOO-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropan-2-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-] GRWPYGBKJYICOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 2
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 2
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000001120 cytoprotective effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium(II) oxide Chemical compound [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017488 Cu K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017541 Cu-K Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 230000005260 alpha ray Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- UHOVQNZJYSORNB-MZWXYZOWSA-N deuterated benzene Substances [2H]C1=C([2H])C([2H])=C([2H])C([2H])=C1[2H] UHOVQNZJYSORNB-MZWXYZOWSA-N 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/54—Organic compounds
- C30B29/58—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
- C30B7/14—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions the crystallising materials being formed by chemical reactions in the solution
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种钛氧富勒烯的合成方法，包括以金属钛盐和有机酸为原料，采用溶剂热合成法，制备得到钛氧富勒烯。本发明制备的钛氧富勒烯由于具有球状结构以及光解水产氢性能，能够较好地应用在裂解水、污染物降解、太阳能电池、电子器件等领域。
Description
技术领域
本发明属于晶体材料制备技术领域，具体涉及一种钛氧富勒烯、其合成方法和应用。
背景技术
Kroto等于1985年发现了巴基球，并提出了球型中空分子的模型，将之命名为富勒烯(C60)。Kratschrner等(1990)首先用石墨电弧放电法实现了富勒烯的宏量制备，此后在世界范围内掀起了研究富勒烯的热潮。涉及的学科包括物理、化学、生物、天文和材料科学等。一个分子能如此迅速地打开通向科学新领域的大门，这是非常罕见的。由于富勒烯分子的巨大科学意义，被美国(Science))杂志评为1991年的“明星分子”。
结构研究表明，富勒烯是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形三十二面体，它的外形酷似足球，直径为0.71nm。六元环的每个碳原子均以双键与其他碳原子结合，形成类似苯环的结构。目前，对富勒烯的研究不仅停留在物理、化学和材料领域，而且深入到了生物化学、医学和生命科学等领域。由于富勒烯独特的结构和物理化学性质，可以作为消费品进行开发利用，比如化妆品、润滑剂、食品添加剂、建筑材料、电子产品和燃料电池等。近年来，由于富勒烯工业生产的迅速发展以及考虑到基于纳米技术的发展，人们对于富勒烯及其衍生物的毒性效应给予了极大的关注。富勒烯、金属内嵌富勒烯及其衍生物由于其独特的结构和化学物理性质，在生物医学领域有非常广泛的应用。它们具有抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、抗病毒作用、载带药物和肿瘤治疗等活性。
富勒烯以及内嵌金属富勒烯作为一种新型含碳纳米材料，由于其独特的结构和物理化学性质，在生物、医学、超导、光学及催化等多领域有着极为广阔的应用前景。在生物和医学领域，富勒烯及其衍生物具有抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、抗病毒作用、载带药物和肿瘤治疗等活性。为此，有必要开发可用于上述领域，特别是可用于裂解水、污染物降解、太阳能电池、电子器件的新型富勒烯材料。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种钛氧富勒烯的合成方法，包括以金属钛盐和有机酸为原料，采用溶剂热合成法，制备得到钛氧富勒烯。
本发明的钛氧富勒烯为有机-无机杂化化合物，优选为无色多面体晶态物。
根据本发明，该合成方法可以包括以下步骤：
1)将所述金属钛盐和有机酸混合，进行溶剂热反应；
2)对反应后的混合物进行分离，得到晶态物。
根据本发明，优选地，对步骤2)分离得到的固相(即晶态物)进行清洗；进一步优选采用醇对分离后的固相进行清洗，室温晾干，即可得到纯相的无色多面体晶态产物。
根据本发明，具体地，将所述金属钛盐、有机酸和溶剂混合后，搅拌，放置于玻璃瓶或聚四氟乙烯压力容器中，恒温反应，然后自然冷却降至室温。
本发明所述的金属钛盐优选是钛阳离子与醇脱去醇羟基上的氢后形成的阴离子形成的化合物。
根据本发明，上述金属钛盐中的醇与清洗固相所用的醇可以相同或不同，其均可彼此独立地选自含1-40个碳原子(例如1-30个碳原子、1-20个碳原子、1-10个碳原子、1-6个碳原子)的醇或醇的混合物，例如选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、新戊醇、正己醇、环己醇或其中任意两种或更多种的混合物。
作为实例，本发明的金属钛盐可以为乙醇钛、叔丁醇钛或异丙醇钛中的一种或其中两种或更多种的混合物。
根据本发明，所述溶剂热反应为在溶剂中进行加热反应。
根据本发明，所述溶剂热反应的温度可以为60～180℃；优选为80～140℃，例如90～110℃，如100℃。如果反应温度过低的话，会导致反应时间较长，晶体尺寸较小。
反应时间可以为24～240小时；进一步优选为48～150小时，如72小时、120小时。例如可以在100℃下反应72小时或96小时，或者在140℃下反应48小时或72小时。
所述有机酸可以为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中的一种或其两种或更多种的混合物；优选为甲酸。
根据本发明，所述溶剂热合成法中采用的溶剂可以是醇类溶剂。所述醇类溶剂可以选自含1-40个碳原子(例如1-30个碳原子、1-20个碳原子、1-10个碳原子、1-6个碳原子)的醇或醇的混合物，例如选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、新戊醇、正己醇、环己醇或其中任意两种或更多种的混合物。作为实例，所述醇类溶剂可以选自乙醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇、异丁醇或其中两种或更多种的混合物，例如异丙醇或异丙醇与上述醇的混合物。
根据本发明，所述金属钛盐和所述有机酸的摩尔比可以为(1:0.5)～(1:5)；例如(1:0.7)～(1:2)或(1:1)～(1:1.5)，具体可以为1:1.06或1:1.64。
根据需要，在溶剂热反应过程中还可以包括向反应体系中加入助剂的步骤。所述助剂可以控制金属钛盐的水解速度，以促进晶体生长，从而得到更大尺寸的晶态产物。优选地，所述助剂为醋酸锰、钼酸、水或过氧化氢中的一种或多种。例如可以向反应体系中加入0.01ml 30wt％的过氧化氢；或者向反应体系中加入0.1g钼酸。
优选地，所述钛氧富勒烯的产率可达90％以上。
本发明还提供了一种钛氧富勒烯，其是采用上述任一种的制备方法制备而成。本发明制备的钛氧富勒烯具有球状结构。直径约为1.5nm。
本发明还提供了一种钛氧富勒烯，所述的钛氧富勒烯可以具有基本上如图2所示的X射线粉末衍射图。
本发明还提供了一种钛氧富勒烯，通过单晶X-射线解析证实所述的钛氧富勒烯可以具有表1所示的晶体参数：
表1
本发明还提供了上述的钛氧富勒烯在裂解水、污染物降解、太阳能电池、电子器件中的应用。本发明制备的钛氧富勒烯由于具有球状结构以及光解水产氢性能，能够较好地应用在太阳能电池等领域。
有益效果
发明人惊讶地发现，采用本发明的方法可获得一类新型的材料，即有机-无机杂化化合物钛氧富勒烯。同时，该合成工艺要求简单，对原料纯度要求低，原料获得容易且价格低廉，便于大规模生产。并且后处理简单易行，仅需通过简单的醇洗分离，室温晾干即可得到纯相的晶态产物。该合成工艺污染少，符合绿色环保要求。此外，采用该合成方法制备的钛氧富勒烯为球形结构，其直径约为1.5nm，产率高达90％以上，并且该产品可用于裂解水、污染物降解、太阳能电池、电子器件等领域。
附图说明
图1为实施例1中制备的晶态产物的晶体结构示意图；
图2为实施例1中制备的晶态产物的X射线粉末衍射图，其中上方的线为理论值，下方的线为实验值；
图3为实施例1中制备的晶态产物的红外光谱图；
图4为实施例1中制备的晶态产物的质谱图；
图5为实施例1中制备的晶态产物的核磁共振氢谱图；
图6为实施例1中制备的晶态产物的产品照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
除非另有说明，本发明所使用的试剂均可商购获得。
本发明的单晶结构解析使用的是日本理学的supernova单晶衍射仪。
X射线粉末衍射图使用的射线源为Cu-Kα射线，核磁共振氢谱图使用溶剂为1，2-二氯氘代苯(C6D4Cl2)。
实施例1
量取异丙醇钛(0.92ml,3.3mmol)，甲酸(0.16ml，3.5mmol)，异丙醇(5.5ml)置于20ml玻璃瓶中，室温下混合均匀。向混合均匀后的反应体系中加入0.01ml30wt％的过氧化氢，之后置于100℃的烘箱中恒温反应3天，取出，自然冷却直室温，分离出固相，再对固相用异丙醇冲洗，即得无色多面体钛氧富勒烯晶态产物。
经测试，实施例1中制备的晶态产物的产率超过90％。
实施例1中制备的晶态产物的晶体参数具体见表1。
表1
实施例1产品的结构确认数据见图1-图6。
实施例2
量取异丙醇钛(3.68ml,13.2mmol)，甲酸(1.0ml，21.7mmol)，异丙醇(2.75ml)置于20ml玻璃瓶中，室温下混合均匀，向混合均匀后的反应体系中加入0.1g钼酸，之后置于100℃烘箱中恒温5天，取出，自然冷却直室温，分离出固相，再用异丙醇冲洗，即得无色多面体钛氧富勒烯晶态产物。
经测试，实施例2中制备的晶态产物的产率超过90％。实施例2中制备的晶态产物的结构与实施例1结构相同。从宏观上看，制备的晶态产物也是一种半透明晶体。
经单晶X-射线解析证实，本发明制备的钛氧富勒烯由于具有球状结构，并且经验证可光解水产氢，为此可应用于裂解水、污染物降解、太阳能电池、电子器件等领域。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钛氧富勒烯的合成方法，包括以金属钛盐和有机酸为原料，采用溶剂热合成法，制备得到钛氧富勒烯。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述金属钛盐和有机酸混合，进行溶剂热反应；
2)对反应后的混合物进行分离，得到晶态物；
优选地，对步骤2)分离得到的固相(即晶态物)进行清洗；进一步优选采用醇对分离后的固相进行清洗，室温晾干，即可得到纯相的无色多面体晶态产物。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，将所述金属钛盐、有机酸和溶剂混合后，搅拌，放置于玻璃瓶或聚四氟乙烯压力容器中，恒温反应，然后自然冷却降至室温。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的合成方法，其特征在于，
所述溶剂热反应为在溶剂中进行加热反应；
所述溶剂热反应的温度可以为60～180℃；优选为80～140℃，例如90～110℃，如100℃；
反应时间可以为24～240小时；进一步优选为48～150小时，如72小时、120小时。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的合成方法，其特征在于，
所述的金属钛盐是钛阳离子与醇脱去醇羟基上的氢后形成的阴离子形成的化合物，例如乙醇钛、叔丁醇钛或异丙醇钛中的一种或其中两种或更多种的混合物；
所述有机酸可以为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中的一种或其两种或更多种的混合物；优选为甲酸。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂热合成法中采用的溶剂为醇类溶剂，并且所述醇或醇类溶剂可以彼此独立地选自含1-40个碳原子(例如1-30个碳原子、1-20个碳原子、1-10个碳原子、1-6个碳原子)的醇或醇的混合物，例如选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、新戊醇、正己醇、环己醇或其中任意两种或更多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的合成方法，所述金属钛盐和所述有机酸的摩尔比可以为(1:0.5)～(1:5)；例如(1:0.7)～(1:2)，或(1:1)～(1:1.5)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的合成方法，其特征在于，
在溶剂热反应过程中还包括向反应体系中加入助剂的步骤；
优选地，所述助剂为醋酸锰、钼酸、水或过氧化氢中的一种或多种；
例如可以向反应体系中加入0.01ml 30wt％过氧化氢；或者向反应体系中加入0.1g钼酸。
9.一种钛氧富勒烯，其特征在于，所述钛氧富勒烯是采用上述权利要求1-8任一项的制备方法制备而成；优选地，所述钛氧富勒烯为球形结构，直径约为1.5nm；或者，
所述钛氧富勒烯具有基本上如图2所示的X射线粉末衍射图和/或如下晶体参数：
10.根据权利要求9所述的钛氧富勒烯在裂解水、污染物降解、太阳能电池以及电子器件中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610103966.7A CN107119326A (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 钛氧富勒烯、其合成方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610103966.7A CN107119326A (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 钛氧富勒烯、其合成方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107119326A true CN107119326A (zh) | 2017-09-01 |
Family
ID=59717033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610103966.7A Pending CN107119326A (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 钛氧富勒烯、其合成方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107119326A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109721624A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 钛氧簇合物及其合成方法与用途 |
| CN110734458A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种钛氧簇合物的宏量制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1424346A (zh) * | 2002-12-20 | 2003-06-18 | 武汉大学 | 含富勒烯胺类衍生物的壳聚糖共混膜及其制备方法 |
| CN102234839B (zh) * | 2010-04-21 | 2014-03-19 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备富勒烯超薄单晶带的方法 |
| CN103965570A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-06 | 北京吉安信科技有限公司 | 一种亲水性富勒烯衍生物与金属氧化物复合材料的制备方法 |
| CN104174422A (zh) * | 2014-08-11 | 2014-12-03 | 上海交通大学 | 高氮掺杂石墨烯与类富勒烯硒化钼空心球纳米复合材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-02-25 CN CN201610103966.7A patent/CN107119326A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1424346A (zh) * | 2002-12-20 | 2003-06-18 | 武汉大学 | 含富勒烯胺类衍生物的壳聚糖共混膜及其制备方法 |
| CN1273529C (zh) * | 2002-12-20 | 2006-09-06 | 武汉大学 | 含富勒烯胺类衍生物的壳聚糖共混膜及其制备方法 |
| CN102234839B (zh) * | 2010-04-21 | 2014-03-19 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备富勒烯超薄单晶带的方法 |
| CN103965570A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-06 | 北京吉安信科技有限公司 | 一种亲水性富勒烯衍生物与金属氧化物复合材料的制备方法 |
| CN104174422A (zh) * | 2014-08-11 | 2014-12-03 | 上海交通大学 | 高氮掺杂石墨烯与类富勒烯硒化钼空心球纳米复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MEI-YAN GAO ET AL.: ""Fullerene-like Polyoxotitanium Cage with High Solution Stability"", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 * |
| 安秋凤 黄良仙著: "《橡塑加工助剂》", 30 September 2004, 化学工业出版社 * |
| 第九届全国青年催化学术会议组委会编: "《第九届全国青年催化学术会议论文集》", 30 September 2003, 中国石化出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109721624A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 钛氧簇合物及其合成方法与用途 |
| CN109721624B (zh) * | 2017-10-31 | 2020-06-30 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 钛氧簇合物及其合成方法与用途 |
| CN110734458A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种钛氧簇合物的宏量制备方法 |
| CN110734458B (zh) * | 2018-07-19 | 2020-12-29 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种钛氧簇合物的宏量制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109721624B (zh) | 钛氧簇合物及其合成方法与用途 | |
| CN108480657B (zh) | 一种铋纳米片、其制备方法及其应用 | |
| CN106745226B (zh) | 基于低共熔溶剂合成的微纳二氧化钛和制备方法及应用 | |
| CN107486231B (zh) | 一种石墨相氮化碳胶体光催化剂的制备方法 | |
| CN107335452A (zh) | 室温条件下合成溴氧化铋超薄纳米片光催化剂的方法 | |
| CN104211127A (zh) | 一种α-Fe2O3中空微球的制备方法 | |
| CN104817106B (zh) | TiO2空心结构亚微米球的溶剂热合成方法 | |
| CN103359773B (zh) | 一种氧化锌纳米棒的制备方法 | |
| Lu et al. | High surface-to-volume ratio ZnO microberets: Low temperature synthesis, characterization, and photoluminescence | |
| CN102530942A (zh) | 利用含锆有机物前驱体合成碳化锆粉体材料的制备方法 | |
| CN104787800B (zh) | 一种花球状二氧化钛及其制备方法 | |
| CN110280238A (zh) | 一种碳量子点@MIL-125-NH2/Pt光催化剂的制备方法及其应用 | |
| Patra et al. | Ultrathin nickel oxide nanosheets: Highly exposed Ni3+-doped high-energy {110} facets | |
| CN107119326A (zh) | 钛氧富勒烯、其合成方法和应用 | |
| CN103626788A (zh) | 一种具有吸脱附碘的杂化材料及其合成方法 | |
| CN108408788B (zh) | 黄铁矿纳米片定向附着生长的类八面体聚形晶的制备方法 | |
| CN103331452A (zh) | 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法 | |
| CN113956493B (zh) | 非烷基锡氧簇合物及其合成方法及应用 | |
| CN107754839B (zh) | 一种介孔光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109970985A (zh) | 一种室温合成金属有机框架材料pcn-224的方法 | |
| CN110643048A (zh) | 一种钴镍双金属mof纳米管的制备方法 | |
| RU2323876C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И СОЛЕЙ d-МЕТАЛЛОВ | |
| Rostamizadeh et al. | GOQDs and GOQDs-NS-doped Carbocatalysts: A Concise Study on Production and Use in One-pot Green MCRs | |
| Ju et al. | Facile Synthesis of Rambutan‐Like ZnO Hierarchical Hollow Microspheres with Highly Photocatalytic Activity | |
| CN102701229A (zh) | 水合肼-高岭石插层复合物制备0.84nm水合高岭石的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170901 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |