JP2005298303A - Method for producing fullerene - Google Patents

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Koichi Adachi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a fullerene where the recovering rate of the fullerene from a soot material containing the fullerene is enhanced and where the amount of an organic solvent to be used is reduced. <P>SOLUTION: The method for producing the fullerene comprises a first step to obtain a first slurry matter (E) by mixing the soot material (A) containing the fullerene with a first organic solvent (B), a second step to obtain a first extracted liquid (C) dissolving the fullerene and a first residue (F) by separating the first slurry matter (E), a third step to obtain a second slurry matter (J) by mixing the first residue (F) with a second organic solvent (G) and a fourth step to obtain a second extracted liquid (H) dissolving the fullerene and a second residue (K) by separating the second slurry matter (J). The second extracted liquid (H) is used for the whole or a part of the first organic solvent in second and following performances. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、フラーレンを含む煤状物質からのフラーレンの製造方法に係り、更に詳細には煤状物質中のフラーレンの回収率を向上させ、有機溶媒の使用量も低減させる方法に関する。 The present invention relates to a method for producing fullerene from a soot-like substance containing fullerene, and more particularly to a method for improving the recovery rate of fullerene in a soot-like substance and reducing the amount of organic solvent used.

近年、特許文献1に示されるように、閉殻構造型のカーボンクラスターであるC60やC70と称されるフラーレンが新しい炭素材料として提案されている。これらの材料は、特殊な分子構造から特異な物性を示すことが期待されるので、その性質及び用途開発についての研究が旺盛に進められ、例えば、ダイヤモンドコーティング、電池材料、塗料、断熱材、潤滑材、医薬品、化粧品などの分野への応用が期待されている。 In recent years, as shown in Patent Document 1, fullerenes called C60 and C70, which are closed-shell carbon clusters, have been proposed as new carbon materials. Since these materials are expected to exhibit unique physical properties due to their special molecular structure, research on their properties and application development has been actively promoted, such as diamond coating, battery materials, paints, heat insulating materials, lubrication, etc. Application to fields such as materials, pharmaceuticals, and cosmetics is expected.

フラーレンの製造方法としては、例えば、特許文献2に示すように、炭素化合物を燃焼させてフラーレンを製造する方法が提案され、現在ではベンゼン等の芳香族炭化水素と酸素含有ガスを反応炉に導き、減圧下で不完全燃焼をさせてフラーレンを製造する方法も提案されている。 As a fullerene production method, for example, as shown in Patent Document 2, a method for producing a fullerene by burning a carbon compound has been proposed, and at present, an aromatic hydrocarbon such as benzene and an oxygen-containing gas are introduced into a reactor. A method for producing fullerene by incomplete combustion under reduced pressure has also been proposed.

更に、フラーレンを含む煤状物質と有機溶媒とを混合して、フラーレンを有機溶媒に溶解させる溶媒抽出法も知られ、このフラーレンが溶解している有機溶媒からフラーレンを得る方法も提案されている。 Furthermore, a solvent extraction method is known in which a soot-like substance containing fullerene is mixed with an organic solvent, and the fullerene is dissolved in the organic solvent, and a method for obtaining fullerene from the organic solvent in which the fullerene is dissolved is also proposed. .

特許第2802324号公報Japanese Patent No. 2802324 特表平6−507879号公報Japanese National Publication No. 6-507879

しかしながら、前記した溶媒抽出法によるフラーレンの製造方法では、有機溶媒に溶解しない沈殿物を分離する際に、この沈殿物にフラーレンが溶解している有機溶媒が付着し、この付着している有機溶媒中のフラーレンが回収できず、フラーレンの回収率が下がるという問題があった。また、煤状物質に複数回の溶媒抽出を行って、煤状物質中のフラーレンを回収する場合、フラーレンの回収率は向上するが、有機溶媒の量が多くなるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、フラーレンを含む煤状物質からのフラーレンの回収率を向上させ、使用する有機溶媒の量を低減したフラーレンの製造方法を提供することを目的とする。
However, in the above-described method for producing fullerene by the solvent extraction method, when separating a precipitate that does not dissolve in an organic solvent, an organic solvent in which fullerene is dissolved adheres to the precipitate, and the adhered organic solvent There was a problem that the fullerene contained therein could not be recovered, and the recovery rate of fullerene decreased. Further, when fullerenes in a soot-like substance are recovered by performing solvent extraction a plurality of times on the soot-like substance, the fullerene recovery rate is improved, but there is a problem that the amount of the organic solvent is increased.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing fullerene by improving the recovery rate of fullerene from a rod-like substance containing fullerene and reducing the amount of an organic solvent to be used. .

前記目的に沿う請求項1記載のフラーレンの製造方法は、フラーレンを含む煤状物質と、フラーレンを含む有機溶媒とを接触させ、前記煤状物質中のフラーレンを抽出する。 The method for producing fullerene according to claim 1, which meets the purpose, extracts a fullerene in the soot-like substance by bringing the soot-like substance containing fullerene into contact with an organic solvent containing the fullerene.

前記目的に沿う請求項2記載のフラーレンの製造方法は、フラーレンを含む煤状物質と第1の有機溶媒とを混合して第1のスラリー状物を得る第1工程と、
前記第1のスラリー状物を分離して、フラーレンの溶解している第1の抽出液と第1の残渣とを得る第2工程と、
前記第1の残渣と第2の有機溶媒とを混合して第2のスラリー状物を得る第3工程と、
前記第2のスラリー状物を分離して、フラーレンの溶解している第2の抽出液と第2の残渣とを得る第4工程とを有し、
2回目以降の前記第1の有機溶媒の全部又は一部に前記第2の抽出液を使用する。
The method for producing fullerene according to claim 2, which meets the object, a first step of obtaining a first slurry by mixing a soot-like substance containing fullerene and a first organic solvent;
A second step of separating the first slurry to obtain a first extract solution and a first residue in which fullerene is dissolved;
A third step of mixing the first residue and the second organic solvent to obtain a second slurry,
A fourth step of separating the second slurry and obtaining a second extract solution and a second residue in which fullerene is dissolved,
The second extract is used for all or part of the first organic solvent after the second time.

請求項1及び2記載のフラーレンの製造方法において、フラーレンを含む煤状物質の製造方法としては、(1)グラファイトなど炭素質材料から成る電極を原料としてこの電極間にアーク放電によって原料を蒸発させる方法(アーク放電法)、(2)炭素質原料に高電流を流して原料を蒸発させる方法(抵抗加熱法)、(3)高エネルギー密度のパルスレーザー照射によって炭素質原料を蒸発させる方法(レーザー蒸発法)、(4)ベンゼンなどの有機物を不完全燃焼させる方法(燃焼法)などが知られている。 3. The method for producing fullerenes according to claim 1 and 2, wherein: (1) an electrode made of a carbonaceous material such as graphite is used as a raw material, and the raw material is evaporated by arc discharge between the electrodes. Method (arc discharge method), (2) a method in which a high current is passed through a carbonaceous material to evaporate the material (resistance heating method), and (3) a method in which the carbonaceous material is evaporated by pulsed laser irradiation with a high energy density (laser) Evaporation method), (4) Incomplete combustion of organic substances such as benzene (combustion method), and the like are known.

前記した方法で製造したフラーレンを含む煤状物質は、フラーレン類以外に多環状芳香族炭化水素や不溶性の炭素化物を含んでいる。また、フラーレンを含む煤状物質は、煤状物質からグラファイトやカーボンブラック等を一部取り除いたフラーレン濃縮物である場合も含む。フラーレン濃縮物とは、煤状物質から各種の方法でフラーレンを濃縮したもので、その濃縮方法は特に限定されないが、例として煤状物質から、昇華法によって得られたフラーレン昇華物、溶媒抽出法で得られたフラーレン溶液を蒸発乾固してできたフラーレン含有残渣のほか、煤状物質をカラムクロマト分離して得られたフラーレン含有固体、及びこれらの混合物等が挙げられる。
フラーレンを含む煤状物質は、粉状、塊状の固体でもよく、有機溶媒等の液体に溶解しているものでもよい。
The rod-like substance containing fullerene produced by the above-described method contains polycyclic aromatic hydrocarbons and insoluble carbonized substances in addition to fullerenes. In addition, the soot-like substance containing fullerene includes a case where it is a fullerene concentrate obtained by partially removing graphite, carbon black, and the like from the soot-like substance. A fullerene concentrate is obtained by concentrating fullerenes from a rod-like substance by various methods, and the concentration method is not particularly limited, but as an example, a fullerene sublimate obtained from a rod-like substance by a sublimation method, a solvent extraction method In addition to the fullerene-containing residue obtained by evaporating and drying the fullerene solution obtained in 1., fullerene-containing solids obtained by column chromatography separation of the soot-like substance, and mixtures thereof.
The soot-like substance containing fullerene may be a powdery or massive solid or may be dissolved in a liquid such as an organic solvent.

また、有機溶媒としては、フラーレンが可溶である有機溶媒、例えば芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素等があり、それらは環式、非環式いずれでもよく、また、これらの有機溶媒を単独又は2種類以上を任意の割合で用いてもよい。 Examples of the organic solvent include organic solvents in which fullerene is soluble, such as aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, and the like, which may be either cyclic or acyclic. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

ここで、芳香族炭化水素としては、分子内に少なくとも1つのベンゼン核を有する炭化水素化合物であり、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン、ジエチルベンゼン、シメン等のアルキルベンゼン類、1−メチルナフタレン、2−メチルナフタレン等のアルキルナフタレン類、テトラリン等がある。 Here, the aromatic hydrocarbon is a hydrocarbon compound having at least one benzene nucleus in the molecule. For example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, n-propylbenzene, isopropylbenzene, n-butylbenzene, sec -Butylbenzene, tert-butylbenzene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, 1,2,3,4-tetramethylbenzene, 1, Examples include alkylbenzenes such as 2,3,5-tetramethylbenzene, diethylbenzene, and cymene, alkylnaphthalenes such as 1-methylnaphthalene and 2-methylnaphthalene, and tetralin.

また、脂肪族炭化水素は、環式、非環式のいずれも使用できる。環式脂肪族炭化水素としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の単環式脂肪族炭化水素、また、その誘導体であるメチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、1,2−ジメチルシクロヘキサン、1,3−ジメチルシクロヘキサン、1,4−ジメチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、n−プロピルシクロヘキサン、tert−ブチルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、イソブチルシクロヘキサン、1,2,4−トリメチルシクロヘキサン、1,3,5−トリメチルシクロヘキサンがあり、多環式脂肪族炭化水素としては、デカリン等がある。非環式脂肪族炭化水素としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ドデカン、n−テトラデカン等がある。 The aliphatic hydrocarbon can be either cyclic or acyclic. Cycloaliphatic hydrocarbons include monocyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, and derivatives thereof such as methylcyclopentane, ethylcyclopentane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, 1 , 2-dimethylcyclohexane, 1,3-dimethylcyclohexane, 1,4-dimethylcyclohexane, isopropylcyclohexane, n-propylcyclohexane, tert-butylcyclohexane, n-butylcyclohexane, isobutylcyclohexane, 1,2,4-trimethylcyclohexane, There is 1,3,5-trimethylcyclohexane, and examples of polycyclic aliphatic hydrocarbons include decalin. Examples of the acyclic aliphatic hydrocarbon include n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, isooctane, n-nonane, n-decane, n-dodecane, and n-tetradecane.

更に、塩素化炭化水素としては、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1−クロロナフタレン等がある。
また、有機溶媒として、炭素数6以上のケトン、炭素数6以上のエステル類、炭素数6以上のエーテル類、及び二硫化炭素等を使用してもよい。
Further, chlorinated hydrocarbons include dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
As the organic solvent, ketones having 6 or more carbon atoms, esters having 6 or more carbon atoms, ethers having 6 or more carbon atoms, carbon disulfide, or the like may be used.

ここで、工業的観点から、これらの有機溶媒の中でも常温液体で沸点が50〜300℃、中でも80〜250℃のものが、フラーレンを溶解させる有機溶媒として好適である。具体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチシレン、1−メチルナフタレン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン等のアルキルベンゼン及び/又はテトラリン等のナフタレン誘導体等の芳香族炭化水素などを用いることが好ましく、1種単独としても、あるいは2種以上の混合溶媒としても使用することができる。 Here, from an industrial viewpoint, among these organic solvents, those having a normal temperature liquid and a boiling point of 50 to 300 ° C., particularly 80 to 250 ° C. are suitable as the organic solvent for dissolving fullerene. Specifically, for example, benzene, toluene, xylene, methicylene, 1-methylnaphthalene, alkylbenzene such as 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, and / or naphthalene such as tetralin. Aromatic hydrocarbons such as derivatives are preferably used, and can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

請求項1記載のフラーレンの製造方法において、フラーレンを含む有機溶媒はフラーレンが溶解可能であり、C60の溶解度に対して、0を超え0.8未満、好ましくは0を超え0.5未満、更に好ましくは0を超え0.1未満のフラーレンが溶解しているものが好ましい。 The fullerene production method according to claim 1, wherein the organic solvent containing fullerene is capable of dissolving fullerene, and is more than 0 and less than 0.8, preferably more than 0 and less than 0.5, with respect to the solubility of C60. It is preferable that more than 0 and less than 0.1 fullerene is dissolved.

請求項2記載のフラーレンの製造方法において、第1工程及び第3工程でそれぞれ第1及び第2の有機溶媒を混合してフラーレンを抽出する装置としては、撹拌混合槽が好適に使用できる。抽出の際、容器内の圧力は特に制限はなく、常圧で実施すればよい。抽出時の温度としては、例えば1〜300℃、好ましくは10〜70℃、特に10〜50℃の範囲とすることが、抽出効率向上の面から好ましいが、抽出効率は、温度依存性が小さいので常温程度で行うのがエネルギーコスト的に有利である。更に、抽出時間としては1分以上、好ましくは10分以上かけて行うとよいが、抽出時間の抽出効率に対する影響は少ないため、長時間の必要は無く、抽出の際の温度、抽出時間は適宜選択すればよい。更に必要に応じて、抽出液に超音波等を照射しながら抽出を行うと、抽出時間が短くなるので好ましい。また、不活性ガス中で実施するのが好ましい。 In the fullerene production method according to claim 2, a stirring and mixing tank can be suitably used as an apparatus for extracting the fullerene by mixing the first and second organic solvents in the first step and the third step, respectively. At the time of extraction, the pressure in the container is not particularly limited, and may be carried out at normal pressure. The temperature at the time of extraction is, for example, 1 to 300 ° C., preferably 10 to 70 ° C., particularly preferably 10 to 50 ° C. from the viewpoint of improving the extraction efficiency. Therefore, it is advantageous in terms of energy cost to carry out at room temperature. Further, the extraction time may be 1 minute or longer, preferably 10 minutes or longer. However, since the extraction time has little influence on the extraction efficiency, there is no need for a long time. Just choose. Further, if necessary, it is preferable to perform extraction while irradiating the extraction liquid with ultrasonic waves or the like because the extraction time is shortened. Moreover, it is preferable to carry out in an inert gas.

煤状物質中のC60より分子量の小さい不純物、C60、C70及び炭素数が70を超える高次フラーレンは第1の有機溶媒に溶解して抽出される。また、煤残留物(例えば、多環状芳香族炭化水素や不溶性の炭素化物)は、第1の有機溶媒に不溶な物質(以下、不溶性物質という)である。この不溶性物質とフラーレンが溶解した第1の有機溶媒(第1の抽出液)とによって、第1のスラリー状物が構成される。 Impurities having a molecular weight lower than that of C60 in the rod-like substance, C60, C70, and higher-order fullerene having a carbon number exceeding 70 are dissolved in the first organic solvent and extracted. The soot residue (for example, polycyclic aromatic hydrocarbon or insoluble carbonized product) is a substance insoluble in the first organic solvent (hereinafter referred to as insoluble substance). The insoluble substance and the first organic solvent (first extract) in which fullerene is dissolved constitute a first slurry.

第1のスラリー状物を分離して得られる第1の残渣は、不溶性物質を20〜25重量%含み、その残りはフラーレンの溶解している第1の有機溶媒、つまり、第1の抽出液の一部である。この第1の抽出液にはフラーレンが溶解しているので、更に第1の残渣にフラーレンが可溶な第2の有機溶媒を混合すると、第1の残渣中のフラーレンが第2の有機溶媒に抽出されて、第2の抽出液として回収することができる。また、第2のスラリー状物質から第2の抽出液を分離した残りである第2の残渣中には、第2の抽出液の一部が付着した不溶性物質が含まれている。ここで、第2の残渣に付着した第2の抽出液には、フラーレンが溶解しているので、更に第2の残渣を有機溶媒と混合して、フラーレンを回収してもよい。 The first residue obtained by separating the first slurry-like substance contains 20 to 25% by weight of an insoluble substance, and the remainder is a first organic solvent in which fullerene is dissolved, that is, a first extract. Is part of. Since fullerene is dissolved in the first extract, when the second organic solvent in which fullerene is soluble is further mixed with the first residue, the fullerene in the first residue is converted into the second organic solvent. It can be extracted and recovered as a second extract. In addition, the second residue, which is the remainder after separating the second extract from the second slurry substance, contains an insoluble substance to which a part of the second extract is attached. Here, since the fullerene is dissolved in the second extract attached to the second residue, the fullerene may be recovered by further mixing the second residue with an organic solvent.

また、第1又は第2のスラリー状物を分離する装置としては、例えば、濾過機や遠心分離機が用いられ、通常用いられる固液分離方法が適宜選択できる。
2回目以降の第1工程で第1の有機溶媒として使用される第2の抽出液は、フラーレンが溶解可能であり、C60の溶解度に対して、0を超え0.8未満、好ましくは0を超え0.5未満、更に好ましくは0を超え0.1未満の量のフラーレンが溶解しているものが好ましい。
Moreover, as an apparatus which isolate | separates a 1st or 2nd slurry-like thing, a filter and a centrifuge are used, for example, The solid-liquid separation method used normally can be selected suitably.
In the second extraction liquid used as the first organic solvent in the first step after the second time, fullerene can be dissolved, and the solubility of C60 is more than 0 and less than 0.8, preferably 0. More than 0.5 and more preferably more than 0 and less than 0.1 fullerene is dissolved.

請求項3記載のフラーレンの製造方法は、請求項2記載のフラーレンの製造方法において、前記煤状物質は、炭素含有化合物の燃焼又は熱分解によって得られたものである。
ここで、フラーレンの原料となる炭素含有化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の炭素数6〜15の芳香族炭化水素が好適に用いられる。更に、これらの芳香族炭化水素に、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素を併用してもよい。
The method for producing fullerene according to claim 3 is the method for producing fullerene according to claim 2, wherein the soot-like substance is obtained by combustion or thermal decomposition of a carbon-containing compound.
Here, as the carbon-containing compound used as a raw material for fullerene, aromatic hydrocarbons having 6 to 15 carbon atoms such as benzene, toluene, xylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, and phenanthrene are preferably used. Furthermore, you may use together aliphatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, and octane, with these aromatic hydrocarbons.

燃焼とは、炭素含有化合物を不完全燃焼させてフラーレンを含む煤状物質を得る方法(燃焼法)である。また、熱分解とは、高温下で炭素含有化合物を分解させてフラーレンを含む煤状物質を得る方法(熱分解法)である。これらの方法によって、高濃度のフラーレンを含む煤状物質が製造でき、中でも燃焼法が好ましい。 Combustion is a method (combustion method) in which a carbon-containing compound is incompletely burned to obtain a soot-like substance containing fullerene. Thermal decomposition is a method (thermal decomposition method) in which a carbon-containing compound is decomposed at a high temperature to obtain a soot-like substance containing fullerene. By these methods, a soot-like substance containing a high concentration of fullerene can be produced, and the combustion method is particularly preferable.

この煤状物質を製造する装置としては、例えば、減圧チャンバーに(水冷)バーナが設置され、系内を真空ポンプにて排気しつつ、安定に燃焼を継続することが可能な装置などが使用される。そして、上記のバーナとしては、ベンゼン等の炭素含有化合物と酸化性ガスの予備混合層流炎及び拡散炎を実現し得る構造のものが使用される。 As a device for producing this soot-like substance, for example, a device in which a (water-cooled) burner is installed in a decompression chamber and the system can be stably combusted while exhausting the system with a vacuum pump is used. The And as said burner, the thing of the structure which can implement | achieve the premixed laminar flame and diffusion flame of carbon containing compounds, such as benzene, and oxidizing gas is used.

火炎条件としては、C/O比(当量比)、燃焼室圧力、希釈剤濃度、ガス速度などを便宜選択することが必要である。具体的には、C/O比を、例えば、0.5以上、好ましくは1.08〜1.56、燃焼室圧力を、例えば、1.60〜13.36kPa、希釈剤濃度を、例えば、0又は0を超え40モル%、バーナを吐出するガス速度を、例えば、75cm/s〜1000cm/sの範囲内に設定する。なお、希釈剤としては、一般的な不活性ガスを使用できるが、アルゴンを使用することが好ましい。 As the flame conditions, it is necessary to conveniently select the C / O ratio (equivalent ratio), the combustion chamber pressure, the diluent concentration, the gas velocity, and the like. Specifically, the C / O ratio is, for example, 0.5 or more, preferably 1.08 to 1.56, the combustion chamber pressure is, for example, 1.60 to 13.36 kPa, and the diluent concentration is, for example, The gas velocity for discharging the burner to 0 or more than 0 and 40 mol% is set, for example, within a range of 75 cm / s to 1000 cm / s. In addition, although a general inert gas can be used as a diluent, it is preferable to use argon.

燃焼法により製造した煤状物質は、元素分析による炭素含有量が通常90重量%以上、好ましくは95重量%以上、更に好ましくは98重量%以上であり、カーボンブラックと同様に、例えば、水酸基、カルボキシル基等の官能基を少量含む炭素材料を有する。
この炭素材料は、例えば、液晶ディスプレイの新規技術であるカラーフィルタ・オン・アレイ等の高抵抗性炭素材料が求められている用途への適用に有望である。
The soot-like substance produced by the combustion method has a carbon content by elemental analysis of usually 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, more preferably 98% by weight or more. It has a carbon material containing a small amount of a functional group such as a carboxyl group.
This carbon material is promising for use in applications where a high resistance carbon material such as a color filter-on-array, which is a new technology for liquid crystal displays, is required.

また、この炭素材料は、帯電性に優れることが予想されるため、カーボンブラックを樹脂中に分散したコピー用トナー、e−ペーパー等、カーボンブラックの帯電性を利用する用途に対しても有用な材料であると考えられる。更に、この炭素材料は、熱伝導性が低い性質を活かし、熱遮断が求められる部材に対して使用される、コーティング組成物中のフィラーとしての使用も期待できる。 Further, since this carbon material is expected to be excellent in chargeability, it is also useful for applications utilizing the chargeability of carbon black, such as copying toner and e-paper in which carbon black is dispersed in a resin. It is considered to be a material. Further, this carbon material can be expected to be used as a filler in a coating composition, which is used for a member that requires thermal insulation, taking advantage of its low thermal conductivity.

請求項4記載のフラーレンの製造方法は、請求項2及び3記載のフラーレンの製造方法において、前記第1及び第2の有機溶媒は、C60の溶解度が1g/L以上、好ましくは2g/L以上、更に好ましくは5g/L以上である。
ここで、有機溶媒としては、フラーレンの溶解度が低すぎると、抽出効率が低下する。有機溶媒としては、1,2,4−トリメチルベンゼン(1,2,4-trimethylbenzene。以下、単にTMBともいう)、o−キシレン、トルエンが好ましい。
The method for producing fullerene according to claim 4 is the method for producing fullerene according to claims 2 and 3, wherein the first and second organic solvents have a C60 solubility of 1 g / L or more, preferably 2 g / L or more. More preferably, it is 5 g / L or more.
Here, as the organic solvent, if the solubility of fullerene is too low, the extraction efficiency is lowered. As the organic solvent, 1,2,4-trimethylbenzene (1,2,4-trimethylbenzene; hereinafter simply referred to as TMB), o-xylene, and toluene are preferable.

請求項5記載フラーレンの製造方法は、請求項2〜4記載のフラーレンの製造方法において、前記第1の有機溶媒は、前記煤状物質の重量に対し、4〜200重量倍量を混合する。
ここで、第1の有機溶媒の量が煤状物質に対して、4重量倍量未満であると流動性に乏しくなり、第1のスラリー状物の分離が困難となり、200重量倍量を超えると第1の有機溶媒の使用量が多くなり過ぎ経済性が劣ると共に、その除去が困難となる。
The method for producing fullerene according to claim 5 is the method for producing fullerene according to claims 2 to 4, wherein the first organic solvent is mixed in an amount of 4 to 200 times by weight with respect to the weight of the soot-like substance.
Here, if the amount of the first organic solvent is less than 4 times the amount of the soot-like substance, the fluidity becomes poor, and it becomes difficult to separate the first slurry, exceeding 200 times the amount. In addition, the amount of the first organic solvent used is too large, resulting in poor economic efficiency and difficulty in removing it.

また、第1の有機溶媒は、フラーレンを十分に抽出できるだけの量を用いる必要がある。煤状物質には通常5〜30重量%のフラーレンが含まれており、このフラーレンの量に対し、10〜700重量倍量、経済性を考慮して40〜400重量倍量使用するのが好ましい。従って、予め煤状物質のフラーレン含有量を測定しておくのが好ましい。 Further, the first organic solvent needs to be used in an amount that can sufficiently extract fullerene. The soot-like substance usually contains 5 to 30% by weight of fullerene. It is preferable to use 10 to 700 times by weight of this fullerene and 40 to 400 times by weight in consideration of economy. . Therefore, it is preferable to measure the fullerene content of the soot-like substance in advance.

請求項6記載のフラーレンの製造方法は、請求項2〜5記載のフラーレンの製造方法において、前記第1及び第2のスラリー状物のいずれか一方又は双方の分離は、減圧濾過機、加圧濾過機、及び遠心分離機のいずれか1又は2以上によって行う。
ここで、第1及び第2のスラリー状物は、それぞれ第1及び第2の有機溶媒中で微粒子の集合体(ケーク)となっている。このケークが厚く(大きく)なると、例えば常圧での濾過等の外部からの力が与えられない分離では、分離操作が困難となる。従って、減圧及び加圧による濾過、又は遠心分離によって、物理的に力を与えることにより、第1のスラリー状物質を第1の抽出液と第1の残渣とに分離する第2工程、及び、第2のスラリー状物質を第2の抽出液と第2の残渣とに分離する第4工程での作業が容易となる。
The method for producing fullerene according to claim 6 is the method for producing fullerene according to claims 2 to 5, wherein one or both of the first and second slurry-like materials are separated by a vacuum filter, It is carried out by one or more of a filter and a centrifuge.
Here, the first and second slurry-like materials are aggregates (cakes) of fine particles in the first and second organic solvents, respectively. When the cake becomes thick (large), separation operation becomes difficult in separation where external force such as filtration at normal pressure is not applied. Therefore, a second step of separating the first slurry-like substance into the first extract and the first residue by physically applying force by filtration under reduced pressure and increased pressure, or by centrifugation, and The operation in the fourth step of separating the second slurry substance into the second extract and the second residue is facilitated.

請求項7記載のフラーレンの製造方法は、請求項2〜6記載のフラーレンの製造方法において、前記第1の抽出液を濃縮して、前記第1及び第2の有機溶媒の溶解度に対して、0.2〜6重量倍量、好ましくは0.5〜2重量倍量のフラーレン濃度の濃縮液とする。
ここで、第1の抽出液を、第1及び第2の有機溶媒の溶解度に対して、0.2重量倍量未満の濃縮液とすると、この濃縮液中のフラーレン濃度は小さく後処理が困難であり、また、6重量倍量を超える濃縮液とすると、有機溶媒に溶解できないフラーレンが固体となって析出し、濃縮装置の内壁に付着することがある。したがって、濃縮装置は撹拌混合ができるものがよい。また、不活性ガス中で操作を行うことが好ましい。
The method for producing fullerene according to claim 7 is the method for producing fullerene according to claims 2 to 6, wherein the first extract is concentrated, and the solubility of the first and second organic solvents is A concentrated liquid having a fullerene concentration of 0.2 to 6 times by weight, preferably 0.5 to 2 times by weight.
Here, if the first extract is a concentrate less than 0.2 weight times the solubility of the first and second organic solvents, the fullerene concentration in the concentrate is small and post-treatment is difficult. In addition, if the concentrated solution exceeds 6 times by weight, fullerene that cannot be dissolved in the organic solvent may be precipitated as a solid and adhere to the inner wall of the concentration device. Therefore, it is preferable that the concentrator is capable of stirring and mixing. Moreover, it is preferable to operate in inert gas.

請求項8記載のフラーレンの製造方法は、請求項7記載のフラーレンの製造方法において、前記濃縮液とフラーレンが不溶又は難溶な貧溶媒とを混合し、該貧溶媒に不溶なフラーレンを析出させる。 The method for producing fullerene according to claim 8 is the method for producing fullerene according to claim 7, wherein the concentrated liquid and a poor solvent in which fullerene is insoluble or hardly soluble are mixed to precipitate fullerene insoluble in the poor solvent. .

ここで、フラーレンが不溶又は難溶な貧溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エーテル等が挙げられる。中でも、炭素数1〜4のアルコール類、炭素数3〜5のケトン類、又は炭素数3〜5のエーテル類が好ましく、更には炭素数が1〜4のアルコール類が好ましい。これらアルコール類の中でも、その沸点が第1及び第2の有機溶媒より低いものを用いることが好ましく、中でも炭素数が3以下のアルコール類を用いることが好ましい。具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、グリセリン等が好ましく、中でもイソプロパノール、メタノールが好ましく、特にメタノールが好ましい。なおこれらの貧溶媒は、1種単独としても、あるいは2種以上の混合物としても使用することができる。 Here, examples of the poor solvent in which fullerene is insoluble or hardly soluble include alcohols, ketones, ethers and the like. Among these, alcohols having 1 to 4 carbon atoms, ketones having 3 to 5 carbon atoms, or ethers having 3 to 5 carbon atoms are preferable, and alcohols having 1 to 4 carbon atoms are more preferable. Among these alcohols, those having a boiling point lower than those of the first and second organic solvents are preferably used, and alcohols having 3 or less carbon atoms are preferably used. Specifically, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, glycerin and the like are preferable. Among them, isopropanol and methanol are preferable, and methanol is particularly preferable. These poor solvents can be used alone or as a mixture of two or more.

貧溶媒を特定のコントロールで添加することによって、有機溶媒のフラーレン類に対する溶解性が低下し、溶解性の低いC60、C70及び高次フラーレン類が析出し、C60より分子量の小さい不純物は溶液中に残存する。なお、貧溶媒の添加は、1分以上、好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上かけて行うのがよい。 By adding a poor solvent under a specific control, the solubility of the organic solvent in fullerenes is reduced, and C60, C70 and higher fullerenes having low solubility are precipitated, and impurities having a molecular weight lower than C60 are present in the solution. Remains. The poor solvent is added for 1 minute or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer.

請求項9記載のフラーレンの製造方法は、請求項8記載のフラーレンの製造方法において、前記貧溶媒は、C60の溶解度が0.1g/L以下、好ましくは10mg/L以下の極性溶媒である。C60の溶解度が0.1g/L以下の貧溶媒を使用すると、フラーレンが析出し易くなる。 The method for producing fullerene according to claim 9 is the method for producing fullerene according to claim 8, wherein the poor solvent is a polar solvent having a solubility of C60 of 0.1 g / L or less, preferably 10 mg / L or less. When a poor solvent having a solubility of C60 of 0.1 g / L or less is used, fullerene is likely to precipitate.

請求項10記載のフラーレンの製造方法は、請求項8及び9記載のフラーレンの製造方法において、前記貧溶媒は、前記濃縮液に対して0.1〜20重量倍量、好ましくは1〜20重量倍量を混合する。
ここで、貧溶媒は、濃縮液に対して0.1重量倍量未満の量を混合すると、フラーレンの析出が起こり難く、また、20重量倍量を超える量を混合すると、貧溶媒の使用量が多くなり過ぎ経済性が劣ると共に、その除去が大変となる。なお、貧溶媒の添加の方法は任意であるが、徐々に添加することが好ましい。
The method for producing fullerene according to claim 10 is the method for producing fullerene according to claims 8 and 9, wherein the poor solvent is 0.1 to 20 times by weight, preferably 1 to 20% by weight with respect to the concentrated liquid. Mix the double amount.
Here, the poor solvent is less likely to cause precipitation of fullerene when mixed in an amount of less than 0.1 times by weight with respect to the concentrate, and the amount of poor solvent used when mixed in an amount exceeding 20 times by weight. It becomes too much and the economy is inferior, and the removal becomes difficult. In addition, although the addition method of a poor solvent is arbitrary, adding gradually is preferable.

請求項11記載のフラーレンの製造方法は、請求項8〜10記載のフラーレンの製造方法において、加圧濾過機及び減圧濾過機の一方又は双方を用いて、前記貧溶媒中のフラーレンを回収する。
ここで、析出したフラーレンは、貧溶媒中で微粒子の集合体(ケーク)となっており、このケークが厚く(大きく)なると外部から力を与えない分離方法、例えば、常圧での濾過等では、分離操作が困難となる。従って、減圧及び加圧による濾過によって、物理的に力を与えることにより分離できる。
A fullerene production method according to an eleventh aspect is the fullerene production method according to the eighth to tenth aspects, wherein the fullerene in the poor solvent is recovered using one or both of a pressure filter and a vacuum filter.
Here, the precipitated fullerene is an aggregate of fine particles (cake) in a poor solvent. When this cake becomes thick (large), a separation method that does not apply force from the outside, such as filtration at normal pressure, etc. The separation operation becomes difficult. Therefore, it can isolate | separate by giving a force physically by filtration by pressure reduction and pressurization.

請求項1記載のフラーレンの製造方法は、フラーレンを含む煤状物質と、フラーレンを含む有機溶媒とを接触させ、煤状物質中のフラーレンを抽出するので、フラーレンを含む有機溶媒を再利用することができる。 In the method for producing fullerene according to claim 1, the fullerene-containing soot-like substance is brought into contact with the organic solvent containing fullerene and the fullerene in the soot-like substance is extracted, so that the organic solvent containing fullerene is reused. Can do.

請求項2〜11記載のフラーレンの製造方法は、2回目以降の第1の有機溶媒の全部又は一部に第2の抽出液を使用するので、第1の有機溶媒の供給量を少なくできる。また、第2工程で得られた第1の残渣中のフラーレンも回収するので、煤状物質からのフラーレンの回収率が高くなる。更に、第2の抽出液に更にフラーレンを溶解させるので、フラーレンの回収効率が向上する。 In the method for producing fullerene according to claims 2 to 11, since the second extract is used for all or part of the first organic solvent after the second time, the supply amount of the first organic solvent can be reduced. Moreover, since the fullerene in the 1st residue obtained at the 2nd process is also collect | recovered, the recovery rate of fullerene from a soot-like substance becomes high. Furthermore, since fullerene is further dissolved in the second extract, fullerene recovery efficiency is improved.

特に、請求項3記載のフラーレンの製造方法は、煤状物質は、炭素含有化合物の燃焼又は熱分解によって得られたものであるので、大量のフラーレンを含有した煤状物質を製造することができ、フラーレンの回収量が多くなる。また、燃焼又は熱分解によって製造した煤状物質は、グラファイト構造を有するカーボンブラック等の混入が少なく、その除去のための工程を少なくすることができる。また、有用な炭素材料を製造できる。 In particular, in the method for producing fullerene according to claim 3, since the soot-like substance is obtained by combustion or thermal decomposition of a carbon-containing compound, a soot-like substance containing a large amount of fullerene can be produced. The amount of fullerene recovered increases. Moreover, the soot-like substance produced by combustion or pyrolysis is less mixed with carbon black or the like having a graphite structure, and the number of steps for removing it can be reduced. Moreover, a useful carbon material can be manufactured.

請求項4記載のフラーレンの製造方法は、第1及び第2の有機溶媒は、C60の溶解度が1g/L以上であるので、第1及び第2の有機溶媒にフラーレンが溶解し易く、フラーレンの回収率を向上させることができる。 In the method for producing fullerene according to claim 4, since the solubility of C60 in the first and second organic solvents is 1 g / L or more, fullerene is easily dissolved in the first and second organic solvents. The recovery rate can be improved.

請求項5記載のフラーレンの製造方法は、第1の有機溶媒は、煤状物質の重量に対し、4〜200重量倍量を混合するので、煤状物質と混合された第1の有機溶媒が流動性を有し、分離操作を行い易くすることができる。 In the method for producing fullerene according to claim 5, since the first organic solvent is mixed in an amount of 4 to 200 times by weight with respect to the weight of the soot-like substance, the first organic solvent mixed with the soot-like substance is It has fluidity and can facilitate the separation operation.

請求項6記載のフラーレンの製造方法は、第1及び第2のスラリー状物のいずれか一方又は双方の分離は、減圧濾過機、加圧濾過機、及び遠心分離機のいずれか1又は2以上によって行うので、第1の抽出液と第1の残渣との分離、及び、第2の抽出液と第2の残渣との分離を容易とすることができる。 The method for producing fullerene according to claim 6, wherein the separation of either one or both of the first and second slurry-like materials is one or more of a vacuum filter, a pressure filter, and a centrifuge. Therefore, the separation between the first extract and the first residue and the separation between the second extract and the second residue can be facilitated.

請求項7記載のフラーレンの製造方法は、第1の抽出液を濃縮して、第1及び第2の有機溶媒の溶解度に対して、0.2〜6重量倍量のフラーレン濃度の濃縮液とするので、フラーレンを高濃度に含有した濃縮液を得ることができる。 The method for producing fullerene according to claim 7, wherein the first extract is concentrated, and a concentrate having a fullerene concentration of 0.2 to 6 times the amount of the solubility of the first and second organic solvents, Therefore, a concentrated liquid containing fullerene at a high concentration can be obtained.

請求項8記載のフラーレンの製造方法は、濃縮液とフラーレンが不溶又は難溶な貧溶媒とを混合し、貧溶媒に不溶なフラーレンを析出させるので、フラーレンと不純物とを分離でき、高純度のフラーレンを製造できる。
請求項9記載のフラーレンの製造方法は、貧溶媒は、C60の溶解度が0.1g/L以下の極性溶媒であるので、フラーレンを析出することができる。
In the method for producing fullerene according to claim 8, the concentrated liquid and the poor solvent in which fullerene is insoluble or hardly soluble are mixed, and fullerene insoluble in the poor solvent is precipitated, so that fullerene and impurities can be separated, and high purity. Fullerenes can be manufactured.
In the method for producing fullerene according to claim 9, since the poor solvent is a polar solvent having a solubility of C60 of 0.1 g / L or less, fullerene can be precipitated.

請求項10記載のフラーレンの製造方法は、貧溶媒は、濃縮液に対して0.1〜20重量倍量を混合するので、フラーレンを選択的に析出でき、不純物を除去し、フラーレンを得ることができる。
請求項11記載のフラーレンの製造方法は、加圧濾過機及び減圧濾過機の一方又は双方を用いて、貧溶媒中のフラーレンを回収するので、貧溶媒からのフラーレンの分離を容易とすることができる。
In the method for producing fullerene according to claim 10, since the poor solvent is mixed in an amount of 0.1 to 20 times by weight with respect to the concentrated liquid, fullerene can be selectively precipitated, impurities are removed, and fullerene is obtained. Can do.
In the method for producing fullerene according to claim 11, since fullerene in the poor solvent is recovered using one or both of the pressure filter and the vacuum filter, the separation of fullerene from the poor solvent can be facilitated. it can.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1は本発明の一実施の形態に係るフラーレンの製造方法を適用したフラーレンの製造装置の説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is an explanatory view of a fullerene production apparatus to which a fullerene production method according to an embodiment of the present invention is applied.

図1を参照して、本発明の一実施の形態に係るフラーレンの製造方法を適用したフラーレンの製造装置10について工程順に説明する。なお、フラーレンの製造装置10での操作は、不活性ガス(例えば、窒素ガス)中で行っている。 With reference to FIG. 1, a fullerene production apparatus 10 to which a fullerene production method according to an embodiment of the present invention is applied will be described in the order of steps. The operation of the fullerene production apparatus 10 is performed in an inert gas (for example, nitrogen gas).

(第1工程)
本発明の一実施の形態に係るフラーレンの製造方法に適用されるフラーレンの製造装置10は、フラーレンを含む煤状物質(A)からフラーレンを回収する装置である。ここで、煤状物質(A)は、燃焼炉12内で炭素含有化合物の一例であるトルエンを純酸素で不完全燃焼させる燃焼法によって製造され、煤状物質槽11に貯留されている。なお、用いる煤状物質は、燃焼法だけでなく、アーク放電法、抵抗加熱法、及びレーザー蒸発法のいずれで製造してもよいが、煤状物質中のフラーレン含有量の多さ(例えば、燃焼法で製造した煤状物質中には、10〜30重量%のフラーレンを含む)から燃焼法が好適に用いられる。なお、かっこ内の符号A〜Qは、図中に記載された物質の符号と対応している。
(First step)
The fullerene production apparatus 10 applied to the fullerene production method according to an embodiment of the present invention is an apparatus that recovers fullerene from a soot-like substance (A) containing fullerene. Here, the soot-like substance (A) is produced by a combustion method in which toluene, which is an example of a carbon-containing compound, is incompletely burned with pure oxygen in the combustion furnace 12, and is stored in the soot-like substance tank 11. In addition, the soot-like substance to be used may be produced not only by the combustion method but also by any of arc discharge method, resistance heating method, and laser evaporation method, but the fullerene content in the soot-like substance (for example, The combustion method is suitably used from 10 to 30 wt% fullerene in the soot-like material produced by the combustion method. Reference numerals A to Q in parentheses correspond to the reference numerals of the substances described in the figure.

また、フラーレンの製造装置10は、煤状物質(A)中のフラーレンを溶解させ、C60の溶解度が1g/L以上の第1の有機溶媒の一例である1,2,4−トリメチルベンゼン(1,2,4-trimethylbenzene。以下、TMB(B)という)を貯留する有機溶媒槽13を有している。ここで、TMBは、C60の溶解度が約18g/Lである。また、フラーレンの製造装置10は、煤状物質(A)とTMB(B)とを混合する第1の抽出槽14を有している。 The fullerene production apparatus 10 dissolves fullerene in the soot-like substance (A), and 1,2,4-trimethylbenzene (1), which is an example of a first organic solvent having a C60 solubility of 1 g / L or more. , 2,4-trimethylbenzene, hereinafter referred to as TMB (B)). Here, TMB has a C60 solubility of about 18 g / L. In addition, the fullerene production apparatus 10 includes a first extraction tank 14 that mixes the soot-like substance (A) and TMB (B).

第1の抽出槽14は、撹拌翼が設けられ、煤状物質(A)とTMB(B)とを効率よく混合させ、煤状物質(A)中のフラーレンをTMB(B)に溶解させ、抽出させている。この抽出の際、第1の抽出槽14内の圧力は特に制限はなく、常圧で実施すればよい。第1の抽出槽14における抽出時の温度としては例えば1〜300℃、好ましくは10〜70℃、特に10〜50℃の範囲とすることが、抽出効率向上の面から好ましいが、抽出効率は、温度依存性が小さいので常温程度で行うのがエネルギーコスト的に有利である。また、抽出時間としては1分以上、好ましくは10分以上かけて行うとよいが、抽出時間の抽出効率に対する影響は少ないため、長時間の必要は無く、抽出の際の温度、抽出時間は適宜選択すればよい。更に必要に応じて、抽出液に超音波等を照射しながら抽出を行うと、抽出時間が短くなるので好ましい。 The first extraction tank 14 is provided with a stirring blade, efficiently mixes the soot-like substance (A) and TMB (B), dissolves the fullerene in the soot-like substance (A) in TMB (B), It is extracted. During this extraction, the pressure in the first extraction tank 14 is not particularly limited, and may be performed at normal pressure. The temperature at the time of extraction in the first extraction tank 14 is, for example, 1 to 300 ° C., preferably 10 to 70 ° C., particularly preferably 10 to 50 ° C. from the viewpoint of improving extraction efficiency. Since the temperature dependency is small, it is advantageous in terms of energy cost to perform at about room temperature. The extraction time may be 1 minute or longer, preferably 10 minutes or longer. However, since the extraction time has little influence on the extraction efficiency, there is no need for a long time. Just choose. Further, if necessary, it is preferable to perform extraction while irradiating the extraction liquid with ultrasonic waves or the like because the extraction time is shortened.

第1の抽出槽14内では、煤状物質(A)とTMB(B)とが混合され、第1のスラリー状物(E)を得た。第1のスラリー状物(E)は、フラーレンが溶解したTMB(B)、つまり、第1の抽出液(C)と、TMB(B)に不溶な第1の不溶性物質(D)とからなる。TMB(B)は、C60の溶解度が1g/L以上であるので、煤状物質(A)中のフラーレンを十分に抽出することができる。なお、TMB(B)は、煤状物質(A)の重量に対し、4〜200重量倍量を混合している。 In the 1st extraction tank 14, the soot-like substance (A) and TMB (B) were mixed, and the 1st slurry-like thing (E) was obtained. The first slurry-like product (E) is composed of TMB (B) in which fullerene is dissolved, that is, the first extract (C) and the first insoluble substance (D) insoluble in TMB (B). . Since TMB (B) has a solubility of C60 of 1 g / L or more, fullerene in the soot-like substance (A) can be sufficiently extracted. TMB (B) is mixed in an amount of 4 to 200 times by weight with respect to the weight of the rod-like substance (A).

(第2工程)
フラーレンの製造装置10は、第1のスラリー状物(E)を分離する装置の一例である第1の連続加圧式濾過機15を有している。第1の連続加圧式濾過機15で第1のスラリー状物(E)を濾過して、第1の抽出液(C)を得る。この際に分離される第1の残渣(F)は、第1の抽出液の一部(C’)が付着した第1の不溶性物質(D)である。
(Second step)
The fullerene production apparatus 10 includes a first continuous pressure filter 15 which is an example of an apparatus for separating the first slurry (E). The first slurry (E) is filtered with the first continuous pressure filter 15 to obtain the first extract (C). The first residue (F) separated at this time is a first insoluble substance (D) to which a part (C ′) of the first extract is attached.

ここで、従来のフラーレンの製造方法では、第1のスラリー状物(E)から分離した第1の抽出液(C)のみからフラーレンを回収していた。しかしながら、第1のスラリー状物(E)から分離した第1の残渣(F)は、第1の不溶性物質(D)の重量に対して4〜5倍の重量の第1の抽出液(C’)を有している。本実施の形態では、この第1の不溶性物質(D)に付着している第1の抽出液(C’)中のフラーレンを回収し、煤状物質(A)中のフラーレンを高収率で得ることを目的としている。 Here, in the conventional fullerene production method, fullerene was recovered only from the first extract (C) separated from the first slurry (E). However, the first residue (F) separated from the first slurry (E) is 4 to 5 times the weight of the first extract (C) with respect to the weight of the first insoluble substance (D). ')have. In the present embodiment, the fullerene in the first extract (C ′) adhering to the first insoluble substance (D) is recovered, and the fullerene in the soot-like substance (A) is obtained in a high yield. The purpose is to get.

(第3工程)
フラーレンの製造装置10は、第1の連続加圧式濾過機15から分離された第1の残渣(F)と第2の有機溶媒の一例であるTMB(G)とを混合する第2の抽出槽16を有している。なお、TMB(G)は、第1の有機溶媒であるTMB(B)と同じ有機溶媒槽13から供給されている。第2の抽出槽16内では、第1の残渣(F)とTMB(G)とが混合され、第1の残渣(F)中のフラーレンが溶解している第2の抽出液(H)とTMBに不溶な第2の不溶性物質(I)とからなる第2のスラリー状物(J)が得られる。
(Third step)
The fullerene production apparatus 10 includes a second extraction tank that mixes the first residue (F) separated from the first continuous pressure filter 15 and TMB (G), which is an example of a second organic solvent. 16. TMB (G) is supplied from the same organic solvent tank 13 as TMB (B) which is the first organic solvent. In the second extraction tank 16, the first residue (F) and TMB (G) are mixed, and the second extract (H) in which the fullerene in the first residue (F) is dissolved A second slurry (J) composed of the second insoluble substance (I) insoluble in TMB is obtained.

(第4工程)
更に、フラーレンの製造装置10は、第2のスラリー状物(J)を分離する装置の一例である第2の連続加圧式濾過機17を有している。第2の連続加圧式濾過機17で第2のスラリー状物(J)を濾過して、第2の抽出液(H)を得る。この際に分離される第2の残渣(K)は、第2の抽出液の一部(H’)が付着した第2の不溶性物質(I)である。
(4th process)
Furthermore, the fullerene production apparatus 10 includes a second continuous pressure filter 17 which is an example of an apparatus for separating the second slurry-like material (J). The second slurry (J) is filtered by the second continuous pressure filter 17 to obtain the second extract (H). The second residue (K) separated at this time is the second insoluble substance (I) to which a part (H ′) of the second extract is attached.

ここで、フラーレンの製造装置10では、第2の連続加圧式濾過機17で分離した第2の抽出液(H)を、第1の抽出槽14に供給し、更に煤状物質槽11から新たに煤状物質(A)を供給する。煤状物質(A)に対して、供給する第2の抽出液(H)が少ない場合には、有機溶媒槽13から第1の抽出槽14にTMB(B)を供給する。このようにして、前の第4工程で得た第2の抽出液を2回目以降の第1工程の第1の有機溶媒の全部又は一部に使用し、第1工程から第4工程までを2回以上繰り返し行うことができる。 Here, in the fullerene production apparatus 10, the second extraction liquid (H) separated by the second continuous pressurization filter 17 is supplied to the first extraction tank 14, and further from the rod-shaped substance tank 11. The rod-like substance (A) is supplied to When the amount of the second extraction liquid (H) to be supplied is small with respect to the soot-like substance (A), TMB (B) is supplied from the organic solvent tank 13 to the first extraction tank 14. In this way, the second extract obtained in the previous fourth step is used for all or part of the first organic solvent in the first step after the second time, and the first to fourth steps are used. It can be repeated twice or more.

次に、第2工程で得られた第1の抽出液(C)からフラーレンを回収する方法について説明する。
フラーレンの製造装置10は、第2工程で得られた第1の抽出液(C)を濃縮し、TMBの溶解度に対して、0.2〜6重量倍量(好ましくは、0.5〜2重量倍量)、つまり、3.6〜108.0g/L(好ましくは、9.0〜36.0g/L)のフラーレン濃度の濃縮液(L)とする濃縮器18を有している。濃縮器18には、第1の抽出液(C)を加熱する図示しない加熱手段と濃縮器18内を減圧する図示しない減圧手段とが設けられ、第1の抽出液(C)中のTMB(Bのみ又はB+G)を減圧下で加熱して蒸発させ、第1の抽出液(C)を濃縮し、濃縮液(L)としている。ここで、蒸発したTMB(B+G)は有機溶媒槽13に再び貯留され、再使用される。
Next, a method for recovering fullerene from the first extract (C) obtained in the second step will be described.
The fullerene production apparatus 10 concentrates the first extract (C) obtained in the second step, and is 0.2 to 6 times the amount of the TMB solubility (preferably 0.5 to 2). (Concentration by weight), that is, a concentrator 18 that makes a fullerene concentration concentrate (L) of 3.6 to 108.0 g / L (preferably 9.0 to 36.0 g / L). The concentrator 18 is provided with a heating means (not shown) for heating the first extract (C) and a decompression means (not shown) for reducing the pressure inside the concentrator 18, so that the TMB in the first extract (C) ( B alone or B + G) is heated to evaporate under reduced pressure, and the first extract (C) is concentrated to obtain a concentrate (L). Here, the evaporated TMB (B + G) is stored again in the organic solvent tank 13 and reused.

更に、フラーレンの製造装置10は、フラーレンが不溶又は難溶、つまり、C60の溶解度が0.1g/L以下の極性溶媒である貧溶媒の一例であるイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol 。以下、IPA(M)という)を貯留する貧溶媒槽19を有している。ここで、IPAは、C60の溶解度が、約0.007g/Lである。また、フラーレンの製造装置10は、濃縮器18から供給される濃縮液(L)と貧溶媒槽19から供給されるIPA(M)とを混合し、IPA(M)に不溶なフラーレンを析出させる結晶化槽20を有している。IPA(M)は、濃縮液(L)に対して0.1〜20重量倍量、好ましくは1〜20重量倍量を混合する。なお、貧溶媒の添加の方法は任意であるが、徐々に添加することが好ましい。 Further, the fullerene production apparatus 10 is isopropyl alcohol (isopropyl alcohol, hereinafter referred to as IPA (M )) Is stored in the poor solvent tank 19. Here, IPA has a C60 solubility of about 0.007 g / L. Further, the fullerene production apparatus 10 mixes the concentrate (L) supplied from the concentrator 18 and the IPA (M) supplied from the poor solvent tank 19 to precipitate insoluble fullerene in the IPA (M). A crystallization tank 20 is provided. IPA (M) is mixed in an amount of 0.1 to 20 times by weight, preferably 1 to 20 times by weight, with respect to the concentrate (L). In addition, although the addition method of a poor solvent is arbitrary, adding gradually is preferable.

ここで、結晶化槽20内への貧溶媒の添加によって、TMB(B+G)及びIPA(M)とフラーレン析出物(N)を有する第3のスラリー状物(O)を得る。フラーレンの製造装置10は、第3のスラリー状物(O)を分離する装置の一例である第3の連続加圧式濾過機21を有している。第3の連続加圧式濾過機21で第3のスラリー状物(O)からフラーレン析出物(N)を濾過する。 Here, a third slurry (O) having TMB (B + G) and IPA (M) and fullerene precipitates (N) is obtained by adding the poor solvent into the crystallization tank 20. The fullerene production apparatus 10 includes a third continuous pressure filter 21 that is an example of an apparatus for separating the third slurry (O). The fullerene precipitate (N) is filtered from the third slurry (O) with the third continuous pressure filter 21.

更に、フラーレンの製造装置10は、このフラーレン析出物(N)を乾燥する第1の円錐型リボン撹拌乾燥機22を有し、第1の円錐型リボン撹拌乾燥機22によって、フラーレン析出物(N)中のTMB(B+G)及びIPA(M)を除去して、フラーレン(P)を得る。 Furthermore, the fullerene production apparatus 10 includes a first conical ribbon agitation dryer 22 that dries the fullerene precipitate (N), and the first conical ribbon agitation dryer 22 causes the fullerene precipitate (N ) To remove TMB (B + G) and IPA (M) to obtain fullerene (P).

フラーレンの製造装置10は、第3の連続加圧式濾過機21及び第1の円錐型リボン撹拌乾燥機22によってそれぞれ除去されたTMB(B+G)及びIPA(M)を分留する減圧蒸留器23を有し、1000〜30000Pa、例えば、3000Paの圧力まで減圧し、55℃で加熱してIPA(M)を分留し、更に127℃まで加熱してTMB(B+G)を分留する。分留されたTMB(B+G)は有機溶媒槽13へ、またIPA(M)は貧溶媒槽19へ再び貯留されて再使用される。 The fullerene production apparatus 10 includes a vacuum distillation unit 23 for fractionating TMB (B + G) and IPA (M) removed by the third continuous pressure filter 21 and the first conical ribbon agitation dryer 22, respectively. The pressure is reduced to 1000 to 30000 Pa, for example, 3000 Pa, heated at 55 ° C. to fractionate IPA (M), and further heated to 127 ° C. to fractionate TMB (B + G). The fractionated TMB (B + G) is stored again in the organic solvent tank 13 and the IPA (M) is stored again in the poor solvent tank 19 for reuse.

フラーレンの製造装置10は、第2の残渣(K)からTMB(B+G)を除去し、第2の不溶性物質(I)に含まれる煤残留物(Q)を固体として得る第2の円錐型リボン撹拌乾燥機24を有している。なお、第2の円錐型リボン撹拌乾燥機24によって除去されたTMB(B+G)は有機溶媒槽13へ再び貯留されて再使用される。
煤残留物(Q)は、元素分析による炭素含有量が通常90重量%以上、好ましくは、更に好ましくは98重量%以上であり、カーボンブラックと同様に、例えば、水酸基、カルボキシル基等の官能基を少量含む炭素材料を有する。また、この炭素材料は、アモルファス構造であり、真密度が低く、抵抗性が高く、帯電性に優れ、熱伝導性が低いという性質を有する有用な材料である。
The fullerene production apparatus 10 removes TMB (B + G) from the second residue (K), and obtains the soot residue (Q) contained in the second insoluble substance (I) as a solid. A stirring dryer 24 is provided. The TMB (B + G) removed by the second conical ribbon agitation dryer 24 is stored again in the organic solvent tank 13 and reused.
The residue (Q) has a carbon content by elemental analysis of usually 90% by weight or more, preferably 98% by weight or more. Like carbon black, for example, functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups A carbon material containing a small amount of. This carbon material is a useful material having an amorphous structure, a low true density, high resistance, excellent chargeability, and low thermal conductivity.

(実施例1)
フラーレンの製造装置10において、燃焼炉12内で炭素含有化合物の一例であるトルエンと純酸素とをモル比1対3の気相化で混合し、5.32kPaでトルエンを不完全燃焼させて煤状物質(A)を得た。煤状物質(A)中のフラーレンの含有量を、高速液体クロマトグラフィで測定した。その結果、煤状物質(A)にはC60を主成分とするフラーレンが18.0重量%含有されていた。
(Example 1)
In the fullerene production apparatus 10, toluene and pure oxygen, which is an example of a carbon-containing compound, are mixed in a gas phase with a molar ratio of 1: 3 in a combustion furnace 12, and toluene is incompletely burned at 5.32 kPa. A material (A) was obtained. The fullerene content in the rod-like substance (A) was measured by high performance liquid chromatography. As a result, the rod-like substance (A) contained 18.0% by weight of fullerene mainly composed of C60.

この煤状物質(A)300kg(フラーレン54kgを含む。残りは炭素系高分子(煤残留物))とTMB(B)4000kgとを第1の抽出槽14内に供給し、40℃で30分間撹拌翼で撹拌しながら混合した。第1の抽出槽14内で、煤状物質(A)中のフラーレンはTMB(B)に溶解し、煤状物質(A)中の炭素系高分子等の第1の不溶性物質(D)はTMB(B)に溶解せず、フラーレンが溶解した第1の抽出液(C)と第1の不溶性物質(D)とからなる第1のスラリー状物(E)が得られる。 300 kg of this soot-like substance (A) (including 54 kg of fullerene. The remainder is carbon-based polymer (residue of soot)) and 4000 kg of TMB (B) are fed into the first extraction tank 14 at 40 ° C. for 30 minutes. Mixing while stirring with a stirring blade. In the first extraction tank 14, the fullerene in the bowl-shaped substance (A) is dissolved in TMB (B), and the first insoluble substance (D) such as a carbon-based polymer in the bowl-like substance (A) is A first slurry (E) composed of the first extract (C) and the first insoluble substance (D) in which fullerene is dissolved is obtained without being dissolved in TMB (B).

次に、得られた第1のスラリー状物(E)を、濾過面積が1m2 である第1の連続加圧式濾過機15によって、およそ3000kgの第1の抽出液(C)と、第1の抽出液の一部(C’)が付着した第1の不溶性物質(D)からなる第1の残渣(F)とに濾別する。
なお、第1の残渣(F)には、濾過された第1の不溶性物質(D)、つまり、煤状物質(A)中の不溶成分がおよそ250kg含まれ、更にこの第1の不溶性物質(D)に対して4〜5倍の重量、つまり、およそ1000〜1250kgの第1の抽出液(C’)が付着して含まれている。また、第1の抽出液(C)は、およそ3000kg得られた。
Next, the obtained first slurry (E) is filtered with the first extract (C) of about 3000 kg by the first continuous pressure filter 15 having a filtration area of 1 m 2 , and the first And the first residue (F) made of the first insoluble substance (D) to which a part of the extract (C ′) is attached.
The first residue (F) contains about 250 kg of insoluble components in the filtered first insoluble substance (D), that is, the bowl-like substance (A), and this first insoluble substance (F) 4 to 5 times the weight of D), that is, approximately 1000 to 1250 kg of the first extract (C ′) is attached and contained. In addition, about 3000 kg of the first extract (C) was obtained.

ここで、この第1の不溶性物質(D)に付着している第1の抽出液(C’)中のフラーレンを回収するために、第1の残渣(F)を第2の抽出槽16に供給し、更に、第2の抽出槽16にTMB(G)3000kgを供給し、40℃で30分間撹拌翼で撹拌しながら混合した。第2の抽出槽16内では、第1の残渣(F)とTMB(G)とが混合され、第2の抽出液(H)とTMBに不溶な第2の不溶性物質(I)とからなる第2のスラリー状物(J)が得られる。更に、第2のスラリー状物(J)を濾過面積が1m2 である第2の連続加圧式濾過機17で第2のスラリー状物(J)から第2の不溶性物質(I)を濾過して、およそ3000kgの第2の抽出液(H)が得られる。 Here, in order to collect the fullerene in the first extract (C ′) adhering to the first insoluble substance (D), the first residue (F) is put into the second extraction tank 16. Then, 3000 kg of TMB (G) was supplied to the second extraction tank 16 and mixed while stirring with a stirring blade at 40 ° C. for 30 minutes. In the second extraction tank 16, the first residue (F) and TMB (G) are mixed, and the second extraction liquid (H) and the second insoluble substance (I) insoluble in TMB are formed. A second slurry (J) is obtained. Further, the second slurry-like material (J) is filtered from the second slurry-like material (J) by the second continuous pressure filter 17 having a filtration area of 1 m 2. Thus, approximately 3000 kg of the second extract (H) is obtained.

この第2の抽出液(H)3000kgを、第1の抽出槽14に供給し、更に煤状物質槽11から新たに煤状物質(A)300kgを供給する。また、煤状物質(A)に対して、TMBの量が実質的に少ないので、有機溶媒槽13から第1の抽出槽14にTMB(B)を1000kg供給した。なお、前記した第1〜第4工程と同様にこれらの操作を4回行い、総量として、煤状物質1500kgを処理し、第1の抽出液(C)15000kgを得た。 This second extract (H) 3000 kg is supplied to the first extraction tank 14, and 300 kg of the soot-like substance (A) is newly supplied from the soot-like substance tank 11. Further, since the amount of TMB was substantially small relative to the rod-like substance (A), 1000 kg of TMB (B) was supplied from the organic solvent tank 13 to the first extraction tank 14. In addition, these operation was performed 4 times similarly to the above-mentioned 1st-4th process, 1500 kg of soot-like substances were processed as a total quantity, and 15000 kg of 1st extract (C) was obtained.

以上で得られた第1の抽出液(C)15000kgを濃縮器18に供給し、濃縮器18内を80℃、5.3kPaとして第1の抽出液(C)をおよそ2重量倍量の濃縮を行い、濃縮液(L)7500kgを得た。なお、高速液体クロマトグラフィによる測定の結果、濃縮液(L)中には、3.3重量%、つまり、247.5kgのフラーレンが含まれていた。また、濃縮器18で、除去されたおよそ14750kgのTMB(B+G)は、有機溶媒槽13に供給して、再利用できる。 15000 kg of the first extract (C) obtained as described above is supplied to the concentrator 18, the inside of the concentrator 18 is set to 80 ° C. and 5.3 kPa, and the first extract (C) is concentrated about 2 times by weight. To obtain 7500 kg of concentrated liquid (L). As a result of measurement by high performance liquid chromatography, the concentrated liquid (L) contained 3.3 wt%, that is, 247.5 kg of fullerene. Further, about 14750 kg of TMB (B + G) removed by the concentrator 18 can be supplied to the organic solvent tank 13 and reused.

次に、濃縮液(L)7500kgのうち、2500kgを結晶化槽20に供給し、結晶化槽20内を50℃に調整した。更に結晶化槽20にIPA(M)10000kgを3時間かけて徐々に添加し、撹拌翼で撹拌しながら混合した。結晶化槽20内へのIPA(M)の添加によって、TMB(B+G)及びIPA(M)とフラーレン析出物(N)とを有する第3のスラリー状物(O)を得る。この操作を更に2回行い、残りの5000kgの濃縮液(L)を処理した。 Next, 2500 kg of the concentrated liquid (L) 7500 kg was supplied to the crystallization tank 20, and the inside of the crystallization tank 20 was adjusted to 50 ° C. Further, 10000 kg of IPA (M) was gradually added to the crystallization tank 20 over 3 hours and mixed while stirring with a stirring blade. By adding IPA (M) into the crystallization tank 20, a third slurry (O) having TMB (B + G) and IPA (M) and fullerene precipitates (N) is obtained. This operation was performed twice more, and the remaining 5000 kg of concentrated liquid (L) was processed.

得られた第3のスラリー状物(O)を濾過面積が0.7m2 である第3の連続加圧式濾過機21によって濾別して、フラーレン析出物(N)を得る。更に、このフラーレン析出物(N)を第1の円錐型リボン撹拌乾燥機22により130℃、0.3kPaで25時間乾燥し、フラーレン析出物(N)に付着しているTMB(B+G)及びIPA(M)を除去して、固体のフラーレン(P)247.0kgを得る。初期の煤状物質(A)に含まれるフラーレン(54kg×5=270kg)からの回収率は、91.5%であった。 The obtained third slurry (O) is separated by a third continuous pressure filter 21 having a filtration area of 0.7 m 2 to obtain a fullerene precipitate (N). Further, this fullerene precipitate (N) was dried at 130 ° C. and 0.3 kPa for 25 hours by the first conical ribbon agitation dryer 22, and TMB (B + G) and IPA adhered to the fullerene precipitate (N) (M) is removed to obtain 247.0 kg of solid fullerene (P). The recovery rate from fullerene (54 kg × 5 = 270 kg) contained in the initial soot-like substance (A) was 91.5%.

第3の連続加圧式濾過機21及び第1の円錐型リボン撹拌乾燥機22によってそれぞれ除去されたTMB(B+G)及びIPA(M)を減圧蒸留器23によって、3000Paの圧力まで減圧して、55℃で加熱してIPA(M)を分留し、更に127℃まで加熱してTMB(B+G)を分留した。分留されたTMB(B+G)は有機溶媒槽13へ、またIPA(M)は貧溶媒槽19へ再び貯留して、再使用する。なお、実施例1において、有機溶媒槽13から供給したTMBの量は23000kgであった。 The TMB (B + G) and IPA (M) removed by the third continuous pressure filter 21 and the first conical ribbon agitation dryer 22 are reduced to a pressure of 3000 Pa by the vacuum distillation unit 23, and 55 IPA (M) was fractionally distilled by heating at 0 ° C., and further heated to 127 ° C. to fractionate TMB (B + G). The fractionated TMB (B + G) is stored again in the organic solvent tank 13 and the IPA (M) is stored again in the poor solvent tank 19 for reuse. In Example 1, the amount of TMB supplied from the organic solvent tank 13 was 23000 kg.

また、第2の連続式加圧濾過機17によって分離された第2の残渣(K)を第2の円錐型リボン撹拌乾燥機24によって180℃、0.3kPaで30時間乾燥し、第2の不溶性物質(I)に含まれる煤残留物(Q)を固体として、およそ1250kgを得た。煤残留物(Q)は、元素分析による炭素含有量が通常90重量%以上であり、カーボンブラックと同様に、例えば、水酸基、カルボキシル基等の官能基を少量含む炭素材料を有している。この炭素材料は、アモルファス構造であり、真密度が低く、抵抗性が高く、帯電性に優れ、熱伝導性が低いという性質を有する有用な材料である。なお、第2の円錐型リボン撹拌乾燥機24によって除去されたTMB(B+G)は有機溶媒槽13へ再び貯留して、再使用可能である。 Further, the second residue (K) separated by the second continuous pressure filter 17 is dried at 180 ° C. and 0.3 kPa for 30 hours by the second conical ribbon agitation dryer 24, About 1250 kg was obtained with the soot residue (Q) contained in the insoluble material (I) as a solid. The soot residue (Q) has a carbon content of 90% by weight or more by elemental analysis, and has a carbon material containing a small amount of functional groups such as a hydroxyl group and a carboxyl group, for example, like carbon black. This carbon material is a useful material having an amorphous structure, low true density, high resistance, excellent chargeability, and low thermal conductivity. The TMB (B + G) removed by the second conical ribbon agitation dryer 24 is stored again in the organic solvent tank 13 and can be reused.

(比較例1)
フラーレンの製造装置10において、第2の連続加圧式濾過機17で分離した第2の抽出液(H)を第1工程の第1の有機溶媒として使用せず、有機溶媒槽13からTMB(B)を供給し、300kgの煤状物質(A)を5回、つまり、総量として1500kg(内フラーレン270kg)からフラーレンを回収した。回収されたフラーレンは、250kgであり、回収率は92.6重量%であった。なお、有機溶媒槽13から供給したTMBの量は35000kgであり、実施例1と比較して、およそ1.5倍の量を供給した。従って、濃縮器18に供給される第1の抽出液(C)の量が多くなり、これを濃縮する際の電力、時間等が実施例1よりも多くなる。
(Comparative Example 1)
In the fullerene production apparatus 10, the second extract (H) separated by the second continuous pressure filter 17 is not used as the first organic solvent in the first step, and the TMB (B ), And 300 kg of the soot-like substance (A) was collected five times, that is, the fullerene was recovered from a total amount of 1500 kg (inner fullerene 270 kg). The recovered fullerene was 250 kg, and the recovery rate was 92.6% by weight. The amount of TMB supplied from the organic solvent tank 13 was 35000 kg, which was about 1.5 times that of Example 1 was supplied. Therefore, the amount of the first extract (C) supplied to the concentrator 18 is increased, and the power, time, etc. when concentrating the first extract are higher than in the first embodiment.

本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のフラーレンの製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without changing the gist of the present invention. For example, some or all of the above-described embodiments and modifications are possible. The combination of the above to constitute the fullerene production method of the present invention is also included in the scope of the present invention.

例えば、前記実施の形態のフラーレンの製造方法において、第1及び第2の有機溶媒をTMBとしたが、フラーレンが可溶であればよく、C60の溶解度が1g/L以上の溶媒が好ましく、TMBの他に、o−キシレン、トルエンが好適に使用される。また、貧溶媒をIPAとしたが、フラーレンが不溶又は難溶であればよく、C60の溶解度が0.1g/L以下であるのが好ましく、メタノール、エタノール、n−プロパノール、エチレングリコール、グリセリン等が好ましく、中でもイソプロパノール、メタノールが好ましく、特にメタノールが好ましい。 For example, in the fullerene production method of the above-described embodiment, the first and second organic solvents are TMB. However, it is sufficient that the fullerene is soluble, and a solvent having a C60 solubility of 1 g / L or more is preferable. In addition, o-xylene and toluene are preferably used. Further, although the poor solvent is IPA, it is sufficient that fullerene is insoluble or hardly soluble, and the solubility of C60 is preferably 0.1 g / L or less, such as methanol, ethanol, n-propanol, ethylene glycol, glycerin, etc. Of these, isopropanol and methanol are preferable, and methanol is particularly preferable.

また、前記実施の形態では第1及び第2のスラリー状物質の分離に連続加圧式濾過機を使用したが、減圧濾過機、遠心分離機を使用でき、更にこれらを組み合わせて使用できる。貧溶媒中のフラーレンの回収にも、加圧濾過機の他に減圧濾過機、又はその両方を用いることができる。また、第2の残渣中には、フラーレンの溶解した第2の抽出液の一部が付着しているので、第2の残渣に有機溶媒を混合して、第2の残渣中のフラーレンを回収してもよく、更に回収後に生成する残渣を有機溶媒と混合して、この残渣に付着して残存するフラーレンを抽出して回収することもできる。 In the above embodiment, a continuous pressure filter is used to separate the first and second slurry substances, but a vacuum filter and a centrifuge can be used, and these can be used in combination. In addition to the pressure filter, a vacuum filter or both can be used to collect fullerene in the poor solvent. In addition, since a part of the second extract in which fullerene is dissolved adheres to the second residue, an organic solvent is mixed with the second residue to recover the fullerene in the second residue. Further, the residue generated after the recovery may be mixed with an organic solvent, and the fullerene remaining on the residue may be extracted and recovered.

減圧蒸留器で、TMB及びIPAを分留した後には、TMB及びIPAに溶解しているフラーレンが残存しているので、この残存しているフラーレンを濃縮器又は結晶化槽に供給して、更にフラーレンを回収することもできる。また、本実施の形態では、抽出槽を2つ設けたが、3以上設けてフラーレンの回収率を向上させることもできる。また、バッチ式によってフラーレンを製造しているが、連続式としてもよい。 After fractionating TMB and IPA with a vacuum distillation apparatus, since fullerene dissolved in TMB and IPA remains, supply the remaining fullerene to a concentrator or a crystallization tank. Fullerenes can also be recovered. In this embodiment, two extraction tanks are provided. However, three or more extraction tanks may be provided to improve the fullerene recovery rate. Moreover, although fullerene is manufactured by a batch type, it is good also as a continuous type.

また、フラーレンを含む煤状物質と、フラーレンを含む有機溶媒とを接触させて、煤状物質中のフラーレンを抽出し、煤状物質中のフラーレンを回収してもよい。この場合には、フラーレンを含む有機溶媒を再利用することができる。 In addition, the fullerene-containing substance may be contacted with a fullerene-containing organic solvent to extract the fullerene in the soot-like substance, and the fullerene in the soot-like substance may be recovered. In this case, the organic solvent containing fullerene can be reused.

本発明の一実施の形態に係るフラーレンの製造方法を適用したフラーレンの製造装置の説明図である。It is explanatory drawing of the fullerene manufacturing apparatus to which the manufacturing method of fullerene which concerns on one embodiment of this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10:フラーレンの製造装置、11:煤状物質槽、12:燃焼炉、13:有機溶媒槽、14:第1の抽出槽、15:第1の連続加圧式濾過機、16:第2の抽出槽、17:第2の連続加圧式濾過機、18:濃縮器、19:貧溶媒槽、20:結晶化槽、21:第3の連続加圧式濾過機、22:第1の円錐型リボン撹拌乾燥機、23:減圧蒸留器、24:第2の円錐型リボン撹拌乾燥機 10: Fullerene production apparatus, 11: bowl-shaped material tank, 12: combustion furnace, 13: organic solvent tank, 14: first extraction tank, 15: first continuous pressure filter, 16: second extraction Tank: 17: second continuous pressure filter, 18: concentrator, 19: poor solvent tank, 20: crystallization tank, 21: third continuous pressure filter, 22: first conical ribbon stirrer Dryer, 23: vacuum distiller, 24: second conical ribbon stirring dryer

Claims (11)

フラーレンを含む煤状物質と、フラーレンを含む有機溶媒とを接触させ、前記煤状物質中のフラーレンを抽出することを特徴とするフラーレンの製造方法。 A method for producing fullerene, comprising: bringing a soot-like substance containing fullerene into contact with an organic solvent containing fullerene to extract fullerene in the soot-like substance. フラーレンを含む煤状物質と第1の有機溶媒とを混合して第1のスラリー状物を得る第1工程と、
前記第1のスラリー状物を分離して、フラーレンの溶解している第1の抽出液と第1の残渣とを得る第2工程と、
前記第1の残渣と第2の有機溶媒とを混合して第2のスラリー状物を得る第3工程と、
前記第2のスラリー状物を分離して、フラーレンの溶解している第2の抽出液と第2の残渣とを得る第4工程とを有し、
2回目以降の前記第1の有機溶媒の全部又は一部に前記第2の抽出液を使用することを特徴とするフラーレンの製造方法。
A first step of obtaining a first slurry by mixing a soot-like substance containing fullerene and a first organic solvent;
A second step of separating the first slurry to obtain a first extract solution and a first residue in which fullerene is dissolved;
A third step of mixing the first residue and the second organic solvent to obtain a second slurry,
A fourth step of separating the second slurry and obtaining a second extract solution and a second residue in which fullerene is dissolved,
A method for producing fullerene, characterized in that the second extract is used for all or part of the first organic solvent after the second time.
請求項2記載のフラーレンの製造方法において、前記煤状物質は、炭素含有化合物の燃焼又は熱分解によって得られたものであることを特徴とするフラーレンの製造方法。 3. The fullerene production method according to claim 2, wherein the soot-like substance is obtained by combustion or thermal decomposition of a carbon-containing compound. 請求項2及び3のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、前記第1及び第2の有機溶媒は、C60の溶解度が1g/L以上であることを特徴とするフラーレンの製造方法。 4. The fullerene production method according to claim 2, wherein the first and second organic solvents have a C60 solubility of 1 g / L or more. 5. 請求項2〜4のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、前記第1の有機溶媒は、前記煤状物質の重量に対し、4〜200重量倍量を混合することを特徴とするフラーレンの製造方法。 5. The method for producing fullerene according to claim 2, wherein the first organic solvent is mixed in an amount of 4 to 200 times by weight with respect to a weight of the soot-like substance. Fullerene production method. 請求項2〜5のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、前記第1及び第2のスラリー状物のいずれか一方又は双方の分離は、減圧濾過機、加圧濾過機、及び遠心分離機のいずれか1又は2以上によって行うことを特徴とするフラーレンの製造方法。 The fullerene production method according to any one of claims 2 to 5, wherein one or both of the first and second slurry-like materials are separated by a vacuum filter, a pressure filter, and a centrifuge. A method for producing fullerene, which is performed by any one or more of the separators. 請求項2〜6のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、前記第1の抽出液を濃縮して、前記第1及び第2の有機溶媒の溶解度に対して、0.2〜6重量倍量のフラーレン濃度の濃縮液とすることを特徴とするフラーレンの製造方法。 The method for producing fullerene according to any one of claims 2 to 6, wherein the first extract is concentrated to 0.2 to 6 with respect to the solubility of the first and second organic solvents. A method for producing fullerene, characterized in that a concentrate having a concentration of fullerene in an amount by weight is obtained. 請求項7記載のフラーレンの製造方法において、前記濃縮液とフラーレンが不溶又は難溶な貧溶媒とを混合し、該貧溶媒に不溶なフラーレンを析出させることを特徴とするフラーレンの製造方法。 The fullerene production method according to claim 7, wherein the concentrated solution and a poor solvent in which fullerene is insoluble or hardly soluble are mixed, and fullerene insoluble in the poor solvent is precipitated. 請求項8記載のフラーレンの製造方法において、前記貧溶媒は、C60の溶解度が0.1g/L以下の極性溶媒であることを特徴とするフラーレンの製造方法。 9. The method for producing fullerene according to claim 8, wherein the poor solvent is a polar solvent having a C60 solubility of 0.1 g / L or less. 請求項8及び9のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、前記貧溶媒は、前記濃縮液に対して0.1〜20重量倍量を混合することを特徴とするフラーレンの製造方法。 10. The method for producing fullerene according to claim 8, wherein the poor solvent is mixed in an amount of 0.1 to 20 times by weight with respect to the concentrated solution. 11. . 請求項8〜10のいずれか1項に記載のフラーレンの製造方法において、加圧濾過機及び減圧濾過機の一方又は双方を用いて、前記貧溶媒中のフラーレンを回収することを特徴とするフラーレンの製造方法。 The fullerene production method according to any one of claims 8 to 10, wherein the fullerene in the poor solvent is recovered using one or both of a pressure filter and a vacuum filter. Manufacturing method.
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