CN115367735B - 石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，能够大量制备高纯度高浓度Polyynes并长期存储在固体石蜡中。本发明是在不低于75℃水浴中将石蜡融化为液态并在其中碳电极棒起弧放电，通过有机溶剂捕集溢出气体获得Polyynes分子。将捕集的Polyynes提纯后存储于固体石蜡中，解决了Polyynes的长期存储技术瓶颈。存储在固体石蜡中的Polyynes可采用存储的逆过程从固体石蜡中随时取出并再次使用。本发明方法提供了一种简单有效的Polyynes制备新手段，并且将高纯度高浓度Polyynes成功存储于固体石蜡中，解决了Polyynes的长期存储难题，必将会推动和加速sp碳纳米材料的基础和应用研究以及工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法。其中Polyynes主要是C8H2和C10H2，其在固体石蜡中可稳定保存并能够在必要时再次取出利用。
背景技术
在碳的三种杂化成键即sp，sp2和sp3轨道杂化的碳材料中，具有正四面体的金刚石(sp3)是目前已知的最高折射率和最高硬度的材料；六元环拼接的层状结构石墨(sp2)具有良好的热导率和电导率；完全由sp轨道杂化成键的一维无限长线性碳链物质又称为卡拜(Carbyne)，理论计算表明，一维碳链具有高导电性、超强的力学性能及更高的杨氏模量，其巨大的比表面积高达13000m2/g，单根一维碳链的带隙可以在拉伸条件下从2.6到4.7eV自由调节。然而由于卡拜在自然环境中的极其不稳定，至今仍未能在实验室合成。
Polyynes是两端挂有氢原子单三建交替短碳链的统称，通常两端挂有其他基团的称之为Polyynes类系统。Polyynes作为单三建交替的短碳链，具有优异的导电性，通过实验和理论计算表明，Polyynes在紫外光区域有很强的吸收，可应用在非线性光学领域。Polyynes在卡拜研究的早起就能被制备获得，被认为是卡拜的近亲，也是研究卡拜的途径之一，卡拜的物性也可以通过Polyynes外推的方法进行研究。同时，Polyynes基材料在活体细胞分类以及高通量诊断和筛选等领域具有广阔的应用前景。另外Polyynes分子也可作为前驱分子填充至多壁、双壁和单壁碳纳米管中，通过高温热处理在碳纳米管内部融合为超长线性碳链(LLCCs，即Carbyne)，获得一维碳同素异形体——碳纳米线(CarbonNanowires,CNWs)。
近年来，Polyynes的制备主要有两种简单的物理方法，一个是激光烧蚀法，另一个是液相电弧法。激光烧蚀法制备Polyynes可获得比液相电弧法长度分布更广的Polyynes，但其缺点在于烧蚀时间长且产量低。相比之下，液相电弧法通过放电数分钟就可以制备大量的链长为6-18个碳原子的Polyynes分子。液相电弧法不仅产量高，而且易于获得高纯度Polyynes样品。然而，随着碳原子数的增加，Polyynes愈加变得不稳定，并倾向于发生交联反应和环加成生成sp2杂化碳材料，因此实验室合成和存储Polyynes仍然是一个巨大的挑战。为了降低Polyynes活性，通过巨大基团替换Polyynes氢端基制备出了最长含有44个碳原子的Polyynes类分子。
到目前为止，即使Polyynes的制备方法和表征手段以及应用得到了飞速发展，但是Polyynes在存储方面依然存在着及其严重问题。特别是Polyynes在高纯度高浓度下加剧的交联反应和环加成，不仅使Polyynes分子变为sp2杂化碳材料，而且还有爆炸的危险，从而制约了Polyynes的进一步基础研究和工业化应用。因此解决Polyynes的存储问题已经成为迫切需要，对sp基碳纳米材料的基础和应用研究起着至关重要的作用。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，能实现Polyynes的大量制备，解决了高纯度高浓度Polyynes的长期存储难题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，包含以下几个步骤：
a.Polyynes在石蜡中的制备：
将固体石蜡在不低于75℃环境下融化为液态，并使用碳棒作为电极起弧放电，采用溶剂捕集气体中Polyynes；
b.Polyynes提纯：
将气体捕集后得到的Polyynes有机溶液与银氨溶液混合，得到银炔沉淀物，将银炔沉淀物离心后置于正己烷中，通过滴加盐酸，将Polyynes置换到有机溶剂中，得到提纯后的Polyynes溶液；
c.Polyynes的存储：
在提纯后的Polyynes溶液中加入过量石蜡，在通风避光处进行干燥，待正己烷挥发后，从而将Polyynes存储于固体石蜡中；
d.Polyynes的取出：
采用有机溶剂溶解含有Polyynes的固体石蜡，得到Polyynes溶液，然后进行Polyynes提纯，步骤如下：
Polyynes溶液与银氨溶液混合，得到银炔沉淀物，将银炔沉淀物离心后置于正己烷中，通过滴加盐酸，将Polyynes置换到有机溶剂中，得到提纯后的Polyynes溶液，从而将固体石蜡中Polyynes取出。
优选地，在所述步骤a中，利用液相电弧法，将石蜡75℃环境下完全融化为液态，控制起弧电流为1-100A，起弧时间持续1-60min。石蜡通常在室温下为固态，石蜡的融化温度在60℃，为保证烧瓶中的石蜡全部融化为液态，需要保持水域温度不低于75℃。
优选地，在所述步骤a中，采用可溶解Polyynes的有机溶剂捕集气体中Polyynes。采用有机溶剂捕集溢出气体中Polyynes分子实现对Polyynes分子的收集。
优选地，所述有机溶剂采用乙醇、甲醇、正己烷、乙腈中的至少一种。乙醇、正己烷、甲醇和乙腈等有机溶剂对Polyynes有较好的溶解度。
优选地，在所述步骤b中，银氨溶液与Polyynes分子发生端机置换反应，将Polyynes分子的H原子置换为Ag，生成银炔化合物。
优选地，在所述步骤b中，盐酸将银炔中Ag置换为H原子，除掉其他杂质。
优选地，在所述步骤c中，正己烷与石蜡互溶，并且正己烷易于挥发。
优选地，在所述步骤d中，溶解含有Polyynes固体石蜡的有机溶剂采用正己烷、丙酮、甲苯中的至少一种。溶解含有Polyynes固体石蜡的有机溶剂既可溶解石蜡又对Polyynes有较好溶解度的有机溶剂。
优选地，在所述步骤b中，或在所述步骤d中，所述银氨溶液的制备方法如下：将硝酸银置于烧杯中，加入去离子水并且不断搅拌，使硝酸银得到充分溶解；然后向制备的硝酸银溶液中加入过量氨水并且不断搅拌，从而得到银氨溶液。
优选地，在所述步骤b中，或在所述步骤d中，向含有沉淀物的正己烷中逐滴注入摩尔浓度不低于12mol/L的盐酸，使沉淀物下方生成氯化银沉淀，并伴随产生大量气泡，直到没有气泡产生则停止注入盐酸；然后取出上清液，即得到提纯后的置于正己烷中的Polyynes溶液。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明方法开发了石蜡中利用液相电弧法大量制备Polyynes的工艺，完善了Polyynes的制备手段，获得高浓度高纯度Polyynes样品；
2.本发明方法实现了Polyynes在固体石蜡中的存储，解决了Polyynes长期以来的存储难题；不仅如此，存储在固体石蜡中的Polyynes分子也能在必要的时候取出再次使用；
3.本发明方法易于实现，对Polyynes的长期存储具有简单实用的作用。
附图说明
图1为石蜡中制备Polyynes的原理图。如图所示，将固体石蜡在75℃水浴中融化为液态，采用两个碳棒起弧放电，电流通常为1-100A，起弧时间1-60分钟。通过有机溶剂捕集溢出气体获取经液相电弧法制备的Polyynes。
图2为Polyynes在固体石蜡中的存储取出原理图。首先将原始溶液提纯后获得的高纯度高浓度Polyynes置于正己烷中；向正己烷中加入过量石蜡，借助于正己烷与石蜡的互溶性质和正己烷易于挥发的特性，在通风避光处进行干燥，待正己烷完全挥发完后即可将Polyynes置于固体石蜡中长期存储；向存储Polyynes的固体石蜡中加入丙酮，采用相同的提纯技术，即可将存储在固体石蜡中的Polyynes取出。
图3为电流为5A时在石蜡中起弧放电不同时间制备的Polyynes和提纯后的Polyynes溶液紫外吸收光谱图。可以看出，随着起弧时间的增加，Polyynes的产量线性增大。提纯后的吸收光谱更加易于区分C8H2和C10H2的特征峰。
图4为石蜡中制备的Polyynes样品的表面增强拉曼光谱图。其中1800-2200cm-1的特征峰来自于Polyynes，1554cm-1的特征峰属于sp2杂化碳材料。
图5显示的是不同石蜡浓度对Polyynes(C8H2)的寿命影响。可以看出，随着石蜡浓度的增加，Polyynes的损失速度明显下降。
图6显示的是固体石蜡中的Polyynes经不同时间存储后的表面增强拉曼光谱。1800-2200cm-1的特征峰来自于Polyynes。
图7为存储在固体石蜡中一个月后取出提纯并单分离后Polyynes的紫外吸收光谱图。可以看出C8H2和C10H2特征峰分别位于226nm和251nm。
图8为图7中获得的单分离C8H2和C10H2的表面增强拉曼光谱图。可以观察到C8H2和C10H2的α’分别位于2145cm-1和2137cm-1，β’分别位于1985cm-1和1971cm-1，其中1780cm-1的特征峰来自于Ag-C键。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于，包含以下步骤：
a.Polyynes在石蜡中的制备：
将固体石蜡在恒温加热磁力搅拌器中保持恒温75℃下呈现液态，石蜡的融化温度在60℃，为保证烧瓶中的石蜡全部融化为液态，需要保持水域温度为75℃；采用两个长度为10cm直径为6mm的碳棒在三口烧瓶中呈现“V”字形排列，调整碳棒之间的距离保持在接近1mm以便能够稳定起弧；使用乙醇来收集溢出气体，但收集Polyynes的有机溶剂也可替换为甲醇、正己烷和环己烷中至少一种所有可以溶解Polyynes的有机溶剂；
b.Polyynes提纯：
取硝酸银置于1000mL烧杯中，加入去离子水并且不断搅拌，使硝酸银得到充分溶解；向制备的硝酸银溶液中加入过量氨水并且不断搅拌溶液；将制备的Polyynes溶液上清液过滤后加入以上制备的银氨溶液中，此时溶液中产生金黄色沉淀，不停搅拌直到Polyynes与银氨溶液充分发生置换反应；取下方金黄色沉淀置于离心管中，然后在离心机下以10000rpm的离心转速离心10分钟；用乙醇洗涤沉淀物数次后，将沉淀置于含有正己烷的容器中；向含有沉淀物的正己烷中逐滴注入摩尔浓度不低于12mol/L的盐酸，此时沉淀下方会生成氯化银沉淀并伴随产生大量气泡，直到没有气泡产生停止注入盐酸；取出上清液，即可得到置于正己烷中的高纯度高浓度Polyynes溶液；
c.Polyynes的存储：
首先取精炼颗粒石蜡，加入提纯后置于正己烷中的高纯度高浓度Polyynes溶液中；将石蜡与Polyynes溶液混合物置于干燥避光的通风处，并将容器瓶敞口，利用石蜡与正己烷的互溶和正己烷的极易挥发特性，等待正己烷自然挥发；正己烷自然挥发完后，即可得到存储Polyynes的固体石蜡中的复合材料；
d.Polyynes的取出：
采用丙酮、正己烷、甲苯中至少一种有机溶剂溶解含有Polyynes的固体石蜡，得到Polyynes溶液，然后将Polyynes溶液与银氨溶液混合，得到银炔沉淀物，将银炔沉淀物离心后置于正己烷中，通过滴加盐酸，将Polyynes置换到有机溶剂中，得到提纯后的Polyynes溶液，从而将固体石蜡中Polyynes取出。
实验测试分析：
在本实施例里石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法中，C8H2和C10H2的紫外吸收光谱特征峰分别位于226nm和251nm处。Polyynes的表面增强拉曼光谱中，位于1800-2200cm-1的特征峰来自于碳碳三键的拉伸。其中1900-2000cm-1和2100cm-1附近的特征峰分别属于Polyynes的α及β模式，α模式会随着碳原子链的长度增加向低频率移动。本实例中测量的表面增强拉曼光谱的增强剂均为银颗粒，拉曼激发波长为532nm。本实例采用石蜡作为有机溶剂在其中碳棒起弧放电制备出Polyynes，建立了以石蜡为前驱体直接合成Polyynes的新反应体系。通过提纯将高纯度高浓度Polyynes置于固体石蜡中，解决了Polyynes的长期存储难题，必将会推动和加速对sp基碳纳米材料的基础和应用研究以及工业化应用。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，在所述步骤a中，采用可溶解Polyynes的有机溶剂捕集气体中Polyynes。所述有机溶剂采用醇、正己烷、乙腈中的至少一种，或者采用醇、正己烷、乙腈中的至少一种和乙醇的混合溶剂。
上述实施例石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，能够大量制备高纯度高浓度Polyynes并长期存储在固体石蜡中。本发明是在不低于75℃水浴中将石蜡融化为液态并在其中碳电极棒起弧放电，通过有机溶剂捕集溢出气体获得Polyynes分子。将捕集的Polyynes提纯后存储于固体石蜡中，解决了Polyynes的长期存储技术瓶颈。存储在固体石蜡中的Polyynes可采用存储的逆过程从固体石蜡中随时取出并再次使用。本发明方法提供了一种简单有效的Polyynes制备新手段，并且将高纯度高浓度Polyynes成功存储于固体石蜡中，解决了Polyynes的长期存储难题，必将会推动和加速sp碳纳米材料的基础和应用研究以及工业化应用。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于，包含以下几个步骤：
a.Polyynes在石蜡中的制备：
将固体石蜡在不低于75℃环境下融化为液态，并使用碳棒作为电极起弧放电，采用溶剂捕集气体中Polyynes；
b.Polyynes提纯：
将气体捕集后得到的Polyynes有机溶液与银氨溶液混合，得到银炔沉淀物，将银炔沉淀物离心后置于正己烷中，通过滴加盐酸，将Polyynes置换到正己烷中，得到提纯后的Polyynes溶液；向含有沉淀物的正己烷中逐滴注入摩尔浓度不低于12mol/L的盐酸，使沉淀物下方生成氯化银沉淀，并伴随产生大量气泡，直到没有气泡产生则停止注入盐酸；然后取出上清液，即得到提纯后的置于正己烷中的Polyynes溶液；
c.Polyynes的存储：
在提纯后的Polyynes溶液中加入过量石蜡，在通风避光处进行干燥，待正己烷挥发后，从而将Polyynes存储于固体石蜡中；
d.Polyynes的取出：
采用正己烷溶解含有Polyynes的固体石蜡，得到Polyynes溶液，然后进行Polyynes提纯，步骤如下：
Polyynes溶液与银氨溶液混合，得到银炔沉淀物，将银炔沉淀物离心后置于正己烷中，通过滴加盐酸，将Polyynes置换到正己烷中，得到提纯后的Polyynes溶液，从而将固体石蜡中Polyynes取出；向含有沉淀物的正己烷中逐滴注入摩尔浓度不低于12mol/L的盐酸，使沉淀物下方生成氯化银沉淀，并伴随产生大量气泡，直到没有气泡产生则停止注入盐酸；然后取出上清液，即得到提纯后的置于正己烷中的Polyynes溶液。
2.根据权利要求1所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：在所述步骤a中，利用液相电弧法，将石蜡75℃环境下完全融化为液态，控制起弧电流为1-100A，起弧时间持续1-60min。
3.根据权利要求1所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：在所述步骤a中，采用可溶解Polyynes的有机溶剂捕集气体中Polyynes。
4.根据权利要求3所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：所述有机溶剂采用乙醇、甲醇、正己烷、乙腈中的至少一种。
5.根据权利要求1所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：在所述步骤b中，银氨溶液与Polyynes分子发生端机置换反应，将Polyynes分子的H原子置换为Ag，生成银炔化合物。
6.根据权利要求1所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：在所述步骤b中，盐酸将银炔中Ag置换为H原子，除掉其他杂质。
7.根据权利要求1所述石蜡中Polyynes的制备、存储及取出方法，其特征在于：在所述步骤b中，或在所述步骤d中，所述银氨溶液的制备方法如下：将硝酸银置于烧杯中，加入去离子水并且不断搅拌，使硝酸银得到充分溶解；然后向制备的硝酸银溶液中加入过量氨水并且不断搅拌，从而得到银氨溶液。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007097339A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Univ Shizuoka Nat Univ Corp | 炭素系物質、単環式炭化水素化合物又は多環式炭化水素化合物の製造方法及び製造装置 |
| CN113562724A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-29 | 上海大学 | 一种单壁碳纳米管封装超长线性碳链及其制备方法 |
| CN114534661A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-27 | 吕峰 | 一种混合物在超临界状态下发生化学反应的方法及其应用 |
-
2022
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097339A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Univ Shizuoka Nat Univ Corp | 炭素系物質、単環式炭化水素化合物又は多環式炭化水素化合物の製造方法及び製造装置 |
| CN113562724A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-29 | 上海大学 | 一种单壁碳纳米管封装超长线性碳链及其制备方法 |
| CN114534661A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-27 | 吕峰 | 一种混合物在超临界状态下发生化学反应的方法及其应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 共沸物混合气体中收集碳链C_8H_2;房良;方旸皓;盛雷梅;安康;赵新洛;;沈阳工业大学学报(02);全文 * |
| 新型碳材料的发展趋势;成会明;材料导报(01);全文 * |
| 碳的线型同素异形体-卡宾(Carbyne)研究进展;王世华, 陈梓云, 王茹;新型炭材料(01);全文 * |
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