JP2004247057A - Proton conductor and manufacturing method of the same - Google Patents

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proton conductor
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Gohe Yoshida
五兵衛 吉田
Kazutaka Ikeda
一崇 池田
Fumio Chiba
史雄 千葉
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a proton conductor made of a fullerene as a mother material, capable of being appropriately used as the proton conductor having equal or better proton conductivity than hydrogen sulfate ester of poly(fullerene hydroxide) well known heretofore, and to provide a manufacturing method of the same. <P>SOLUTION: The proton conductor is made of a poly cyclosulfate of fullerene expressed by general formula (I) C<SB>n</SB>(OSO<SB>3</SB>)<SB>X</SB>, wherein, C<SB>n</SB>denotes a fullerene, and x denotes a number ranging from 5 to 30. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシクロ硫酸化フラーレンからなり、燃料電池におけるプロトン伝導体として好適に用いることができるプロトン伝導体とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、炭素クラスター、即ち、フラーレンのような炭素原子のみからなる閉殻状の分子やカーボンナノチューブのようなチューブ状の分子からなる炭素原子の集合体がナノテクノロジー(超微細技術)における代表的な材料であるとして、電子材料、医療用途、機械用途等の広い分野への応用が期待されている。
【0003】
特に、最近に至って、炭素クラスターにヒドロキシル基や硫酸水素エステル基のようなプロトン伝導性基を有せしめた炭素クラスター、即ち、ポリ水酸化フラーレンやその硫酸水素エステルの合成が報告されており(非特許文献1及び2参照)、更に、そのような化合物をプロトン伝導体として燃料電池に用いることも提案されている(特許文献1及び2参照)。
【0004】
一般に、プロトン伝導体としては、ヒドロキシル基を有するポリ水酸化フラーレンよりも、プロトン解離性の高い硫酸水素エステル基を有するポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルの方が有利であり、しかも、分子中により多くの硫酸水素エステル基を有するポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルが一層有利である。
【0005】
このようなポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルは、従来、先ず、フラーレンを発煙硫酸で処理した後、水を作用させて、ポリ水酸化フラーレンを得、次いで、このポリ水酸化フラーレンを室温で発煙硫酸で処理して、ヒドロキシル基を硫酸水素エステル基で置換して、製造されている。しかし、ポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルは、従来、このように、フラーレンから出発して、3段階の反応を行って製造されるので、全収率が低く、従って、製品価格も高くならざるを得ない問題がある。
【0006】
【特許文献1】WO01/06519A1号公報
【特許文献2】特開2002−063917号公報
【非特許文献1】L. Y. Chiang et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1992, 1791
【非特許文献2】L. Y. Chaing et al., J. Org. Chem., 1994, 59, 3960
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フラーレンから導かれる従来のプロトン伝導体における上述した問題を解決するためになされたものであって、フラーレンを発煙硫酸で処理して得られるポリシクロ硫酸化フラーレンが従来より知られているポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルと同等か、又はそれ以上のプロトン伝導性を有することを見出して、本発明に至ったものである。従って、本発明は、ポリシクロ硫酸化フラーレンからなり、燃料電池におけるプロトン伝導体として好適に用いることができるプロトン伝導体とその製造方法に関する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、一般式(I)
(OSO
(式中、Cはフラーレンを示し、xは5〜30の範囲の数である。)
で表されるポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体が提供される。
【0009】
更に、本発明によれば、不活性気体雰囲気中、フラーレンを15〜135℃の範囲の反応温度で30%以上の発煙硫酸と反応させることを特徴とするポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体の製造方法が提供される。特に、本発明によれば、上記反応温度は70〜130℃の範囲であることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明において、出発物質として用いるフラーレンは、単一の組成を有するものである必要はなく、第一に、フラーレンを形成する炭素原子数は、フラーレンを形成し得る整数であればよく、従って、既に知られているように、フラーレンをCと記載するとき、nは、例えば、60、70、76、78、80、82、84等から選ばれる少なくとも1種であればよい。しかし、本発明によれば、特に、フラーレンとして、炭素原子数が60のフラーレン、炭素原子数が70のフラーレン又はこれらの混合物が好ましく用いられる。
【0011】
本発明によれば、このようなフラーレンを不活性気体雰囲気中、発煙硫酸中に投入して、攪拌するが、ここに、不活性気体は、特に限定されるものではないが、通常、窒素が好ましく用いられ、また、発煙硫酸としては30%以上の発煙硫酸が好ましく用いられる。特に、本発明によれば、より好ましくは40%以上、なかでも、好ましくは50%以上、最も好ましくは、60%以上の発煙硫酸が用いられる。
【0012】
発煙硫酸による反応時間は、通常、10時間以上であり、好ましくは、70時間以上である。しかし、120時間を越える必要はない。また、発煙硫酸は、フラーレン1重量部に対して、通常、10重量部以上用いられ、好ましくは、15〜50重量部の範囲で用いられる。
【0013】
本発明によるプロトン伝導体の製造方法をより詳細に説明すれば、先ず、フラーレンを15〜135℃の範囲の温度で発煙硫酸と反応させる。次いで、硫酸水素エステル基を加水分解しない有機溶媒、例えば、ジエチルエーテルを予め冷却しておき、上記反応によって得られた反応混合物をこのジエチルエーテル中に分散させ、沈殿物を得る。次いで、この沈殿物を、例えば、遠心分離で分別した後、この沈殿物をジエチルエーテルやジエチルエーテル−アセトニトリル混合溶媒で洗浄し、乾燥すれば、前記一般式(I)で表されるポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体を粉末として得ることができる。
【0014】
特に、本発明によれば、フラーレンと発煙硫酸との処理温度、即ち、反応温度は、70〜130℃の範囲が好ましく、このような範囲の温度でフラーレンを処理することによって、好ましい態様によれば、フラーレンの1分子当たりにOSO 基を7以上有し、5×10−2S/cm以上の高いプロトン伝導性を有するフラーレンの中性硫酸エステルを得ることができる。このようなポリシクロ硫酸化フラーレンは、従来より知られているポリフラレノール硫酸水素エステルよりも高いプロトン伝導性を有する。
【0015】
このようにして得られるポリシクロ硫酸化フラーレンは、前記文献(非特許文献2)において、既に知られており、分子中にヒドロキシル基をもたず、OSO 基のみを有し、従って、プロトン伝導性において、従来より知られているポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルよりもすぐれており、例えば、燃料電池におけるプロトン伝導体として好適に用いることができる。
【0016】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【0017】
参考例1
(ポリ水酸化フラーレンの合成)
窒素雰囲気下、フラーレンC60とC70との混合物(C60:C70=0.8:0.2)20gを60%発煙硫酸500g中に均一に分散させた後、60℃で72時間攪拌した。得られた反応混合物を冷却したジエチルエーテル中に分散させ、生成した沈殿物を遠心分離にて分別し、ジエチルエーテルとアセトニトリルで洗浄した後、減圧乾燥した。得られた粉末を窒素雰囲気下で乾燥させ、イオン交換水1L中に均一に分散させた後、80℃で10時間攪拌した。遠心分離にて分別し、イオン交換水で洗浄、遠心分離を繰り返した後、減圧乾燥した。
【0018】
このようにして得られたポリ水酸化フラーレン(試料)のFT−IRスペクトルを図1に示すように、前記文献(非特許文献1)に記載されているポリ水酸化フラーレン(C60(OH)12) のスペクトルとほぼ一致した。また、元素分析の結果、試料は、C60/C70(OH)15 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するものであった。
【0019】
また、上記試料300mgを白金円板で挟み、約1T/cmの圧力で直径16mmの円板状ペレットに成形し、このペレットの1kHz時のインピーダンス測定を行って、試料のプロトン伝導率を求めたところ、2.8×10−6S/cmであった。
【0020】
比較例1
(ポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルの合成)
窒素雰囲気下、参考例1で得られたポリ水酸化フラーレン15gを60%発煙硫酸500g中に均一に分散させた後、反応温度25℃で72時間攪拌した。得られた反応混合物を冷却したジエチルエーテル中に分散させ、生成した沈殿物を遠心分離にて分別し、ジエチルエーテルとアセトニトリルで洗浄した後、減圧乾燥した。
【0021】
このようにして得られたポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステル(試料)のFT−IRスペクトルを図2に示すように、前記文献(非特許文献2)に記載されているポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルのスペクトルとほぼ一致した。元素分析の結果、試料は、C60/C70(OH)11(OSOH) (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するものであった。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、4.9×10−4S/cmであった。
【0022】
実施例1
窒素雰囲気下、フラーレンC60とC70との混合物(C60:C70=0.8:0.2)20gを60%発煙硫酸500g中に均一に分散させた後、反応温度25℃で72時間攪拌した。得られた反応混合物を冷却したジエチルエーテル中に分散させ、生成した沈殿物を遠心分離にて分別し、ジエチルエーテルとアセトニトリルで洗浄した後、減圧乾燥した。
【0023】
このようにして得られたポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)のFT−IRスペクトルは、前記文献(非特許文献2)に記載されているポリシクロ硫酸化フラーレンのスペクトルとほぼ一致した。元素分析の結果、試料は、C60/C70(OSO5.4 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するものであった。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、9.5×10−4S/cmであった。
【0024】
実施例2
反応温度を40℃とした以外は、実施例1と同様にして、C60/C70 (OSO6.5 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)を得た。このようにして得られたポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)のFT−IRスペクトルも、前記文献(非特許文献2)に記載されているポリシクロ硫酸化フラーレンのスペクトルとほぼ一致した。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、1.9×10−3S/cmであった。
【0025】
実施例3
反応温度を60℃とした以外は、実施例1と同様にして、C60/C70 (OSO6.5 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するフラーレンの中性硫酸エステル(試料)を得た。このようにして得られたフラーレンの中性硫酸エステル(試料)のFT−IRスペクトルも、前記文献(非特許文献2)に記載されているフラーレンのポリシクロ硫酸化物のスペクトルとほぼ一致した。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、5.7×10−3S/cmであった。
【0026】
実施例4
反応温度を80℃とした以外は、実施例1と同様にして、C60/C70 (OSO7.5 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)を得た。このようにして得られたポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)のFT−IRスペクトルも、前記文献(非特許文献2)に記載されているポリシクロ硫酸化フラーレンのスペクトルとほぼ一致した。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、5.0×10−2S/cmであった。
【0027】
実施例5
反応温度を120℃とした以外は、実施例1と同様にして、C60/C70 (OSO6.8 (C60:C70=0.8:0.2)なる組成を有するポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)を得た。このようにして得られたポリシクロ硫酸化フラーレン(試料)のFT−IRスペクトルも、前記文献(非特許文献2)に記載されているポリシクロ硫酸化フラーレンのスペクトルとほぼ一致した。また、参考例1と同様にして、試料のプロトン伝導率を求めたところ、3.0×10−3S/cmであった。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるポリシクロ硫酸化フラーレンは、従来より知られているポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルと同等又はそれ以上のプロトン伝導体を有し、燃料電池におけるプロトン伝導体として好適に用いることができる。また、本発明の方法によれば、高いプロトン伝導性を有するプロトン伝導体をフラーレンを出発物質として一段の反応によって得ることができ、従って、従来に比べて、ポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体を収率よく、且つ低い製造費用にて得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリ水酸化フラーレンのFT−IRスペクトルである。
【図2】ポリ水酸化フラーレンを室温で発煙硫酸にて処理して得られたポリ水酸化フラーレン硫酸水素エステルのFT−IRスペクトルである。
【図3】本発明に従って得られたポリシクロ硫酸化フラーレンのFT−IRスペクトルである。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a proton conductor made of polycyclosulfated fullerene, which can be suitably used as a proton conductor in a fuel cell, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, carbon clusters, that is, aggregates of carbon atoms consisting of closed-shell molecules consisting only of carbon atoms such as fullerenes and tube-like molecules such as carbon nanotubes, are representative materials in nanotechnology (ultrafine technology). Therefore, application to a wide range of fields such as electronic materials, medical uses, and mechanical uses is expected.
[0003]
In particular, recently, the synthesis of carbon clusters having a proton conductive group such as a hydroxyl group or a hydrogen sulfate ester group in the carbon cluster, that is, polyfullerene hydroxide or its hydrogen sulfate ester, has been reported (Non-Patent Document 1). Patent Documents 1 and 2), and the use of such a compound as a proton conductor in fuel cells has also been proposed (see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
In general, as a proton conductor, polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate having a high proton dissociating hydrogen sulfate ester group is more advantageous than polyhydroxy fullerene having a hydroxyl group, and moreover, more in the molecule. Polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate having a hydrogen sulfate ester group is more advantageous.
[0005]
Conventionally, such a polyhydroxylated fullerene hydrogen sulfate is obtained by first treating fullerene with fuming sulfuric acid and then reacting with water to obtain a polyhydroxylated fullerene. To replace the hydroxyl group with a hydrogen sulfate group. However, since poly (hydroxy fullerene hydrogen sulfate) is conventionally produced by performing a three-step reaction starting from fullerene, the overall yield is low, and therefore, the product price must be high. There is a problem that cannot be obtained.
[0006]
[Patent Document 1] WO 01/06519 A1 [Patent Document 2] JP-A-2002-063917 [Non-Patent Document 1] Y. Chiang et al. , J. et al. Chem. Soc. Chem., Chem. Commun. , 1992, 1791
[Non-Patent Document 2] L. Y. Chaing et al. , J. et al. Org. Chem. , 1994, 59, 3960
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the conventional proton conductor derived from fullerene, and a polycyclosulfated fullerene obtained by treating fullerene with fuming sulfuric acid has been conventionally known. The present invention has been found to have a proton conductivity equal to or higher than that of polyhydroxylated fullerene hydrogen sulfate and has led to the present invention. Accordingly, the present invention relates to a proton conductor made of polycyclosulfated fullerene, which can be suitably used as a proton conductor in a fuel cell, and a method for producing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, general formula (I)
C n (OSO 3 ) x
(Wherein, C n represents a fullerene, x is a number ranging from 5 to 30.)
The proton conductor which consists of polycyclosulfated fullerene represented by these is provided.
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided a proton conductor comprising polycyclosulfated fullerene, wherein fullerene is reacted with fuming sulfuric acid of 30% or more in an inert gas atmosphere at a reaction temperature in a range of 15 to 135 ° C. A manufacturing method is provided. In particular, according to the present invention, the reaction temperature is preferably in the range of 70 to 130C.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, fullerene used as a starting material does not need to have a single composition.First, the number of carbon atoms forming fullerene may be an integer capable of forming fullerene. as is known, when describing the fullerene C n, n may be, for example, at least one selected from the like 60,70,76,78,80,82,84. However, according to the present invention, particularly, fullerene having 60 carbon atoms, fullerene having 70 carbon atoms, or a mixture thereof is preferably used as the fullerene.
[0011]
According to the present invention, such a fullerene is charged into fuming sulfuric acid in an inert gas atmosphere and stirred, and the inert gas is not particularly limited here. Preferably, fuming sulfuric acid is used as fuming sulfuric acid in an amount of 30% or more. In particular, according to the invention, more preferably at least 40%, especially preferably at least 50%, most preferably at least 60% of fuming sulfuric acid is used.
[0012]
The reaction time with fuming sulfuric acid is usually at least 10 hours, preferably at least 70 hours. However, it need not exceed 120 hours. The fuming sulfuric acid is generally used in an amount of 10 parts by weight or more, preferably 15 to 50 parts by weight, based on 1 part by weight of fullerene.
[0013]
The method for producing a proton conductor according to the present invention will be described in more detail. First, fullerene is reacted with fuming sulfuric acid at a temperature in the range of 15 to 135 ° C. Next, an organic solvent that does not hydrolyze the hydrogen sulfate ester group, for example, diethyl ether is cooled in advance, and the reaction mixture obtained by the above reaction is dispersed in the diethyl ether to obtain a precipitate. Next, the precipitate is separated by, for example, centrifugation, and the precipitate is washed with diethyl ether or a mixed solvent of diethyl ether-acetonitrile, and dried to obtain a polycyclosulfated compound represented by the general formula (I). A proton conductor composed of fullerene can be obtained as a powder.
[0014]
In particular, according to the present invention, the processing temperature of fullerene and fuming sulfuric acid, that is, the reaction temperature is preferably in the range of 70 to 130 ° C., and by treating fullerene at such a temperature range, a preferred embodiment is achieved. For example, a fullerene neutral sulfate having 7 or more OSO 3 groups per molecule of fullerene and having high proton conductivity of 5 × 10 −2 S / cm or more can be obtained. Such polycyclosulfated fullerenes have higher proton conductivity than conventionally known polyfullerenol hydrogen sulfate.
[0015]
The polycyclosulfated fullerene thus obtained is already known in the above-mentioned literature (Non-Patent Document 2), has no hydroxyl group in the molecule, has only OSO 3 groups, and therefore has proton conductivity. In terms of properties, it is superior to conventionally known polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate and can be suitably used as, for example, a proton conductor in a fuel cell.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0017]
Reference Example 1
(Synthesis of polyhydroxylated fullerene)
Under a nitrogen atmosphere, 20 g of a mixture of fullerenes C 60 and C 70 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) is uniformly dispersed in 500 g of 60% fuming sulfuric acid, and then stirred at 60 ° C. for 72 hours. did. The obtained reaction mixture was dispersed in cooled diethyl ether, and the formed precipitate was separated by centrifugation, washed with diethyl ether and acetonitrile, and dried under reduced pressure. The obtained powder was dried under a nitrogen atmosphere, uniformly dispersed in 1 L of ion-exchanged water, and then stirred at 80 ° C. for 10 hours. The mixture was separated by centrifugation, washed with ion-exchanged water, centrifuged repeatedly, and dried under reduced pressure.
[0018]
The FT-IR spectrum of the polyhydroxylated fullerene (sample) thus obtained is shown in FIG. 1, and the polyhydroxylated fullerene (C 60 (OH)) described in the literature (Non-Patent Document 1) is shown. 12 ) The spectrum almost coincided with that of the above. As a result of elemental analysis, the sample had a composition of C 60 / C 70 (OH) 15 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2).
[0019]
Further, 300 mg of the sample is sandwiched between platinum disks, formed into a disk-shaped pellet having a diameter of 16 mm at a pressure of about 1 T / cm 2 , and the impedance of the pellet is measured at 1 kHz to determine the proton conductivity of the sample. As a result, it was 2.8 × 10 −6 S / cm.
[0020]
Comparative Example 1
(Synthesis of polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate)
In a nitrogen atmosphere, 15 g of the polyhydroxylated fullerene obtained in Reference Example 1 was uniformly dispersed in 500 g of 60% fuming sulfuric acid, and the mixture was stirred at a reaction temperature of 25 ° C. for 72 hours. The obtained reaction mixture was dispersed in cooled diethyl ether, and the formed precipitate was separated by centrifugation, washed with diethyl ether and acetonitrile, and dried under reduced pressure.
[0021]
The FT-IR spectrum of the thus obtained poly (hydroxy fullerene hydrogen sulfate) (sample) is shown in FIG. Approximately matched the spectrum. As a result of elemental analysis, the sample had a composition of C 60 / C 70 (OH) 11 (OSO 3 H) 4 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2). Further, the proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and found to be 4.9 × 10 −4 S / cm.
[0022]
Example 1
Under a nitrogen atmosphere, 20 g of a mixture of fullerenes C 60 and C 70 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) was uniformly dispersed in 500 g of 60% fuming sulfuric acid. Stirred for hours. The obtained reaction mixture was dispersed in cooled diethyl ether, and the formed precipitate was separated by centrifugation, washed with diethyl ether and acetonitrile, and dried under reduced pressure.
[0023]
The FT-IR spectrum of the polycyclosulfated fullerene (sample) thus obtained almost coincided with the spectrum of the polycyclosulfated fullerene described in the literature (Non-Patent Document 2). As a result of elemental analysis, the sample had a composition of C 60 / C 70 (OSO 3 ) 5.4 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2). Further, the proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and it was 9.5 × 10 −4 S / cm.
[0024]
Example 2
A polycyclo having a composition of C 60 / C 70 (OSO 3 ) 6.5 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was set to 40 ° C. A sulfated fullerene (sample) was obtained. The FT-IR spectrum of the polycyclosulfated fullerene (sample) obtained in this manner also almost coincided with the spectrum of the polycyclosulfated fullerene described in the above-mentioned document (Non-Patent Document 2). Further, the proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and it was 1.9 × 10 −3 S / cm.
[0025]
Example 3
Fullerene having a composition of C 60 / C 70 (OSO 3 ) 6.5 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 60 ° C. (Sample) was obtained. The FT-IR spectrum of the neutral sulfate ester (sample) of the fullerene thus obtained almost coincided with the spectrum of the polycyclosulfuric acid oxide of fullerene described in the above-mentioned reference (Non-Patent Document 2). Further, the proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and found to be 5.7 × 10 −3 S / cm.
[0026]
Example 4
A polycyclo having a composition of C 60 / C 70 (OSO 3 ) 7.5 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 80 ° C. A sulfated fullerene (sample) was obtained. The FT-IR spectrum of the polycyclosulfated fullerene (sample) obtained in this manner also almost coincided with the spectrum of the polycyclosulfated fullerene described in the above-mentioned document (Non-Patent Document 2). The proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and found to be 5.0 × 10 −2 S / cm.
[0027]
Example 5
A polycyclo having a composition of C 60 / C 70 (OSO 3 ) 6.8 (C 60 : C 70 = 0.8: 0.2) in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was set to 120 ° C. A sulfated fullerene (sample) was obtained. The FT-IR spectrum of the polycyclosulfated fullerene (sample) obtained in this manner also almost coincided with the spectrum of the polycyclosulfated fullerene described in the above-mentioned document (Non-Patent Document 2). Further, the proton conductivity of the sample was determined in the same manner as in Reference Example 1, and it was 3.0 × 10 −3 S / cm.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the polycyclosulfated fullerene according to the present invention has a proton conductor equivalent to or higher than conventionally known polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate, and is suitably used as a proton conductor in a fuel cell. be able to. Further, according to the method of the present invention, a proton conductor having high proton conductivity can be obtained by a one-step reaction using fullerene as a starting material. Can be obtained in good yield and at low production cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an FT-IR spectrum of polyhydroxylated fullerene.
FIG. 2 is an FT-IR spectrum of polyhydroxy fullerene hydrogen sulfate obtained by treating polyhydroxy fullerene with fuming sulfuric acid at room temperature.
FIG. 3 is an FT-IR spectrum of the polycyclosulfated fullerene obtained according to the present invention.

Claims (3)

一般式(I)
(OSO
(式中、Cはフラーレンを示し、xは5〜30の範囲の数である。)
で表されるポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体。
General formula (I)
C n (OSO 3 ) x
(Wherein, C n represents a fullerene, x is a number ranging from 5 to 30.)
A proton conductor comprising a polycyclosulfated fullerene represented by the formula:
不活性気体雰囲気中、フラーレンを15〜135℃の範囲の反応温度で30%以上の発煙硫酸と反応させることを特徴とするポリシクロ硫酸化フラーレンからなるプロトン伝導体の製造方法。A method for producing a proton conductor made of polycyclosulfated fullerene, characterized by reacting fullerene with fuming sulfuric acid of 30% or more in an inert gas atmosphere at a reaction temperature in the range of 15 to 135 ° C. 反応温度が70〜130℃である請求項2に記載の方法。The method according to claim 2, wherein the reaction temperature is 70 to 130 ° C.
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