JPH05502213A - 炭素の新しい形 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 炭素の新しい形 技術分野 本発明は、炭素の新しい形、並びに炭素源からのその生成及び採取の方法に関す る。

背景技術 １９８５年に、Ｋｒｏｔｏらは、蒸発したグラファイトの質量分光分析にのみ基 づいて６０個の炭素原子よりなる非常に安定な分子の存在を自明のこととして仮 定した（Ｈ，Ｗ、　Ｋｒｏ　ｔ　ｏら、Ｎａｔｕｒｅ、３１８．１６２．１９８ ５年、１１月、１４日）、さらに特に、観察されたことの全ては、該炭素蒸気の 質量スペクトルにおけるピークであった。しかし、Ｋｒｏｔｏらは、該化合物の どれも単離していなかった。

この化合物に関するモデルが提案され、それによると、６０個の炭素原子が、完 全な「サッカーボール」構造を形成する欠稜の二十面体の頂点にあることになる 。それに・加えて、多くの文献が、この分子の存在の事実を支持している。６０ 個の炭素原子化合物（以下、Ｃ６゜）は、恐らくこれらの文献に報告された分光 分析では、その場で生成された。しかし、今まで、どのひともこの分子の存在を 立証するのに成功しなかった。それは、どのひとも、測定可能な量で分子を単離 するのに成功しなかったからである。従って、採取可能な量のこの新しい化合物 を生成する方法は、現在まで記述されていなかった。

Ｋｒｏｔｏらによる前記の文献では、もしそれが多量に生成できるならば、著者 らは、新しい物質Ｃ６゜について多くの用途を提案し、例えば、Ｃ６゜遷移金属 化合物例えばＣ５ｏＦｅ又はハロゲン化合物例えばＣ５ｃＦｓ。は、起請滑剤に なるかも知れず、Ｃ６゜内部に酸素及びランタンを含む分子では、Ｃｓａは、有 機及び無機化学の新しい分野について位相的に新しい芳香族核を提供するかも知 れず、そして□　特に安定且つ対称的なＣ６ｏは、生物以前の化学をモデルする のに、可能な触媒及び／又は中間体を提供するかも知れないとした。

７０個の炭素原子を含む炭素（Ｃ，。）の他の形も、又自明のこととして仮定さ れた（Ｋｒｏｔｏ、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｉｎ　Ｂｒ１ｔａｉｎ、４０−４５、 （１９９０）、Ｋｒｏｔｏ、５ｃｉｅｎｃｅ、１１３９−１１４５　（１９８８ ）参照）、（ＣＳＯ）と同じく、今まで、どのひともＣｏｏの存在を立証するの に成功していない、現在まで、どのひとも、かなり認める量で分子を得るのに成 功していない。

発明の開示 採取可能な量のＣ６゜及びＣ７ｏの生成に関する方法が、開発された１本発明は 、Ｃ６゜及びＣ１゜化合物の製造方法に関し、それは、排気した反応槽中で有効 な圧力で不活性の失活（ｑｕｅｎｃｈ、ｉｎｇ）気体の雰囲気中でグラファイト を蒸発させ、生成した失活した炭素生成物をそれから集め、そしてそれからＣａ ｏ及びＣ７゜化合物を分離するのに有効な条件下で失活した炭素生成物を抽出用 非極性有機溶媒と接触させることよりなる１本発明の新しい方法は、それへの反 応槽中で減圧に維持された不活性の失活気体の雰囲気中で炭素棒を蒸発させるこ とにより達成される。この方法は、生成物から採取可能な、数％のＣ，。及び低 いレベルのＣｙ。

を含むグラファイト性炭素である煤のような炭素生成物を生産する。しかし、も し圧力が大気圧より大きく上昇されるならば、Ｃ７゜分子のフラクションの増大 が生成できる。

採取方法は、好ましくは煤のようなグラファイト性炭素から非極性有機溶媒によ るＣ６゜及びＣ７ｏの選択的抽出により達成される０本発明の方法は、採取可能 な量でＣ６゜及びＣ７゜を生成し、そして上記の提案された用途を実現できる。

図面の簡単な説明 添付図面において、図１は、六辺形の対称の薄い小板、棒及び星形を示す９８％ Ｃ８゜及び２％Ｃ７゜の物質の代表的な結晶の顕微鏡写真である。

図２は、９８％Ｃ６゜及び２％Ｃ７０の固体物質の微結晶粉末のＸ線回折である 。

上記に挿入されているのは、平らな面に垂直な電子ビームにより図１における薄 い小板について取られた、Ｘ線パターンと比較できるＭｉｌｌｅｒ指数により示 される単一の結晶の電子回折パターンである。

図３は、クリーンシリコーン基体に関する、シリコーン基体上の９８％Ｃ６゜及 び２％Ｃｔｏ物質の約２ミクロｍの厚さのコーティングの赤外線吸収スペクトル である。吸収は、光学密度−１ｏｇよ。１／Ｔ（但し、Ｔは透過である）として 与えられる。見かけの負の吸収は、非反射層として一部働くコーティングによる 。

図４は、石英上の９８％Ｃ０゜及び２％Ｃ７゜物質の約０．１ミクロｍの厚さの コーティングの可視紫外線吸収スペクトルである。下部に示されているのは、Ｌ ａｒｓｓｏｎらによりＣ６゜分子について計算された許容転移に関する位置及び 相対的振動子強度である。

発明を実施するための最良の形態 Ｃ６゜及びＣ７゜分子の生成の初めの段階は、その種々の形で炭素を含む任意の 源例えばグラファイト、無定形及びガラス状の炭素から炭素を蒸発することであ る。この蒸発は、排気された反応槽（例えばベル・ジャー）中で生ずるのが好ま しい、炭素は、不活性の失活気体の存在下で加熱することにより蒸発する。炭素 蒸気は、不活性の失活気体の存在下で核を生成してスモーク粒子を形成する。

Ｃ６゜及びＣ７゜の生成では、炭素を蒸発する任意のやり方が使用できるが、好 ましい方法は、電極としてグラファイト欅を用いる高強度電流の使用による。こ れらの棒は、棒の先端で炭素の蒸発を行わせるように構成されて、炭素の高密度 蒸気を生成する。最良の結果には、棒の一つの端の直径が減少して、蒸発が減少 した先端で生ずるようにすることである。棒は、炭素例えばグラファイト、無定 形及びガラス状の炭素の種々の形の任意のものを用いて製造できる。

不活性の失活気体は、通常の不活性気体の任意のもの例えば貴ガスである。アル ゴン及びヘリウムが好ましいが、後者が最も好ましい、非反応性雰囲気をもたら すのに通常使用される他の不活性気体も又失活気体として使用できる。

この炭素源から生成されるＣａｏ及びＣ１の量は、失活気体の圧力に依存する。

低い圧力では、比較的純粋なＣａＯ分子が、低い濃度のＣ７ｏとともに、高収率 で生成できる。主としてＣａＯ分子の生成では、失活気体が維持される圧力は、 大気圧以下でなければならず、好ましくは約５０−４００トルである。特に好ま しいのは、約１００トルの圧力である。任意の低い圧力の使用は、Ｃ６゜の低い 収率をもたらす。

しかし、圧力が上がると、Ｃ６ｏ：ｃｒｏの比も増大する。

もし圧力が少なくとも２気圧に増大すると、最大の％のＣ７゜生成物が形成され る。理論上、圧力は、反応槽が増大した圧力により破裂するであろう点の正に下 の全てのレベルに上げることができる。しかし、高い圧力で、たとえＣ，、：Ｃ ，。

の比も又増大しても、全体の生成物（Ｃｏｏ及びｃ　７ｏ）の収率は、低下する 。それ故、実際上の考慮として、失活気体の圧力は、１０気圧より大きいことが あってはならない、生成されるＣ７ｏの量を最大にする好ましい圧力は、２−３ 気圧である。

炭素の生成した失活蒸気即ちスモークした粒子は、反応槽及び焦燥として採集基 体の内面を覆う、これらの採集表面は、蒸発した炭素に対して不活性である。

それらは、透明及び／又は不活性金属によるコーティングされる。その例は、ガ ラス又は金被覆ガラス面などを含む、これらの採集表面は、炭素のスモークの通 路に反応槽中に位置する。ブラックコーティングは、任意の好適な手段例えばコ ーティングした表面から固体を引き剥がすことにより除去できる。Ｃ６゜及びＣ ７゜分子は、前記の失活した生成物を抽出溶媒と接触することによりこの採集さ れた失活生成物から除去できる。換言すれば、焦燥は、抽出溶媒を含む容器に入 れるか、又は抽出溶媒が容器に入れられた焦燥上に注がれる。何れの場合でも、 Ｃｏ。

及びＣ７ｏ分子は、溶媒に溶解するようになり、一方焦燥の残りは、例えばデカ ンテーションにより、又は濾過によるなどして、Ｃ８ｏ及びＣ７゜分子を含む溶 液から分離される。

好適な溶媒は、非極性有機溶媒例えば５−１０個の炭素原子を含むアルカン類（ 例えばペンタン類、ヘキサン類、ヘプタン類、オクタン類）、ベンゼン及びアル キルベンゼン類（例えばトルエン、キシレン）、二硫化炭素、四塩化炭素、ナフ サ、１．１．１−トリクロロエタンなどを含む、古典的な実験室の方法を用いる 簡単な溶解度の測定は、他の好適な溶媒の選択を許す、好ましい溶媒は、二硫化 炭素、ベンゼン、四塩化炭素及びトルエンである。特に好ましいのは、ベンゼン 、四塩化炭素及び二硫化炭素である。

得られた生成物は、Ｃ８゜及びＣ７゜の混合物を含む、前述したように、存在す るＣ６゜及びＣ１゜の量は、使用した圧力に依存する。もし大気圧以下の圧力例 えば５０−４００トルが使用されるならば、生成物は主として純粋のＣ６゜であ り、少量の０７゜が存在する。従って、採集された生成物が抽出溶媒中に分散さ れるとき、得られる生成物は、Ｃ６０及びＣ７゜の混合物である１例えば、圧力 が１００トルのとき、形成される生成物は、約９８％の０６゜及び約２％の０７ ゜である、この生成物は、溶媒の蒸発により又はＣ６０に対する非溶媒による溶 媒溶液の希釈によるような標準の方法により有機溶媒溶液から分離できる。生成 物は、有機溶媒の注意深い蒸発により又は昇華のやり方により結晶化できる。

Ｃ６゜及びＣ７゜を生成する好ましい態様では、純粋なグラファイト棒は、ゲラ ファイト棒の狭い先端を通して高い電流（交流又は直流）を通すことにより蒸発 する。電子ビーム、レーザー及びＲＦ加熱は、電気加熱の代わりに使用できる。

これは、大気圧で好ましくはそれより低い圧力例えば約５０−約４００トルそし てそれ以上に及ぶ圧力で、排気、パージそして不活性気体により満たされる反応 槽（例えばベル・ジャー）中で行われる。グラファイト棒は、概して直径１／４ インチであり、そして約５ｍｍに直径を減じた長さ約１ｃｍの棒を用いる。電気 加熱は、グラファイト棒の収縮した先端を蒸発して炭素の高密度蒸気を生成し、 それは、数％の所望のＣ０゜分子が混合するグラファイト性炭素の非常に微細な 粒子（０，１ミクロンのオーダー）よりなるスモークに急速に凝縮する。方法の この点で、容易に採取段階で引き剥がせる、採集基体上及び／又は室の壁土に多 量のブラックコーティングが存在する。

採取に当って、煤生成物は、ベンゼンにより処理されて茶色がかった赤色の溶液 を生成する。未溶解グラファイト性炭素の分離後、ベンゼン溶液は蒸発されて、 微結晶生成物を得る。一方、生成物は、３００−４００℃で煤の炭素から昇華し 、昇華生成物は、従来の基体上の凝縮により得られる。

不活性の失活気体の圧力が１００トルのとき、形成した生成物は、９８％Ｃ０゜ 及び２％Ｃ２゜である、この生成物は、煤のゲラファイト性炭素の溶媒抽出物か ら得られるとき、濃褐色から黒色の結晶性物質である。真空又は不活性雰囲気中 の昇華により得られるとき、生成物は、厚さに応じて褐色から灰色のコーティン グとして得られる。

買置分光測定による分析で、スペクトルは、明らかに質量７２０ａｍｕで強いピ ーク（即ちＣ６Ｑの質量）及び８４０ａｍｕで明確なピーク（即ちＣ７゜の質量 ）を示す、スペクトルの顕著な差は、３００ａｍｕより低い質量領域で多量であ るときにのみ生ずる。これらの差の多くは、質量分析計における異なるイオン化 技術からそしてサンプル脱着の異なる種類から生ずるように見える。今まで、最 も明確な質量スペクトルは、物質が蒸発しそして電子により蒸気相でイオン化さ れるとき得られる。このスペクトルでは、約４０ａｍｕより上の範囲の質量は、 その予想されたアイソトープラインに沿ってＣ６゜質量により占められる。多量 で見出される唯一つの他の大きな質量は、Ｃ１ｏに相当し、Ｃ７゜対Ｃ６゜の比 は約０．０２である。

ベンゼン溶液の蒸発後残ったＣ６゜物質の光学顕微鏡による研究は、種々の結晶 （主として棒、小板及び態様フレーク）に見えるものを示す０図１は、この結晶 の集まりの顕微鏡写真を示す、全ての結晶は、６個の対称を示し勝ちである。透 過光では、それらは、赤色から褐色に見え、反射された光では、大きな結晶は、 金属的外観を有し、一方小板は、約２の屈折率に一致する干渉色を示す。

小板は、やや薄く、従って電子顕微鏡における電子回折の研究に理想的に適して いる。（図２の挿入参照）。

Ｃ６ｏ分子が規則正しい格子電子を形成するかどうかを決めるために、個々の結 晶及び粉末についてＸ線回折研究を行った。精製したＣ６゜粉末の代表的なＸ線 回折パターンを図２に示す、電子回折の結果をＸ線の結果と比較するのを助ける ために、電子回折のパターンを図２の隅に挿入する０図に示されるように指示さ れた回折点のＡｍの配列から、８．７人のｄ面間隔が導き出され、六辺形の格子 の（１００）逆格子ベクトルの相当する。二つのタイプの回折の間の最も明白な 対応は、５．０１人ピークのＸ線パターンと、約５．０人の面間隔を与える（１ ００）点の電子回折パターンとの間である。Ｃ６゜分子が１．６３３のＣｌ３比 で六辺形の密に充填した格子に積み重ねた球として大体挙動すると仮定して、ｄ 面間隔が計算できる。結果は、表Ｉに示される。

表Ｉ　：　ａ＝１０．０２人、ｃ＝１６．３６人を用０る六辺形格子に関するア サインメント及びＸ線回折の結果 測定された２０　測定された　計算された　アサインメント（）　ｄ面間隔（人 ）　ｄ面間隔（人）　（ｈｋｌ）１０、２シヨルダー　８．　７　８．　６８　 （１００）１０．８１　８．１８　８．１８　（００２）７．６７　（１０１） １７．６９　５．０１　５．０１　（１１０）２０．７３　４．２８　４．２７ 　（１１２）２１．６３　４．１１　４．０９　（００４）２８、　１　３．　 １８　３．　１７　（１１４）３０．８　２．９０　２．８９　（３００）３２ ．７　２．７４　２．７３　（００６）この解釈から誘導される値は、ａ＝２０ ．０２人及びｃ＝１８．３６人となることになる。最も近い距離は、それ故１０ ．０２人である。この結晶の構造で番よ、密度は１．６７８ｇ／Ｃｍ’と計算さ れ、それは、周知の密度のＧ　ａ　Ｃｌ　ｖ水溶液中に結晶サンプルを懸濁する ことによりめた１、６５＋／−，０５の値と一致する０表１に示される一致は良 好であるが、ｈａｐにおける特徴的に強＋Ｘ（１０１）回折の不存在及び成る領 域における広い連続は、完全な結晶性オーダーより低いことを示唆している。そ の上、十分に成長した面を有する、５００ミクロｍまでのサイズに注意深く成長 した結晶で得られたＸ線回折ノ（ターン番よ、明確な点パターンを生じなかった （ミクロンサイズの結晶の電子回折／＜ターンと対照的である）、そのため、こ れらの大きな結晶は、全ての方向に長い範囲の周期的なオーダーを示さないよう に見える。

異常な回折に関する考えられる説明は、Ｃ軸に対して直角な平面の分子の不規則 な積み重ね配置にある。積み重ねの第三の層で球により取られる位置は、どの密 に詰まった構造が生じたかを決めることは周知であり、ｆｃｃの積み重ね配置は 、ＡＢＣＡＢＣであトハ一方ｈｏｐではＡＢＡＢＡＢである。もし積み重ね配列 が変化すると、成る平面によるＸ線ラインは、不規則により広げられ、一方他の ラインは、鋭いままであろう、この不規則な結晶性の挙動は、コバルトの密に詰 まった構造にかつて観察され、その場合、Ｘ線回折ライン例えば（１０１）、（ １０２）及び（２０２）は、積み重ねの不規則さにより実質的に広がることが分 かった。平面例えば（００２）からの反射は、これらの平面がｆｃｃ及びｈｅｐ 構造において同じ面間隔を有するので、鋭いままである。この種の不規則さによ りどのピークが広げられるかの一般的な表現は、ｈ−に＝３ｔ±１．１≠０（ｔ は整数である）としてＭｉｌｌｅｒ指数（ｈ、に、１）により与えられる。

これらの広がった反射のどれも、図２のＸ線パターンでは明らかでない、これは 、特徴的に強い（１０１）ピークの弱さを説明する。この積み重ねの不規則さが 恐らく延伸されたＣ７゜分子の存在に関するかどうかは、まだ決められていない 。

少なくとも小さい結晶では、Ｃ６゜分子は、たとえそれらが、それらの構造に関 するサッカーボールの仮説に完全に一致する球形に実際上あるにしても、やや規 則的な配列にそれ自体組立てられるように見える。炭素のケージそれ自体に関す る計算された７、１人の値を越える追加の直径は、各炭素原子から外側に延在す るｐｉ電子雲の反発によりなされる有効なファン・デル・ワース直径を表わさな ければならない、Ｃｌ１ｏ分子の走査型トンネル分光法は、明らかに０６゜分子 の球状の性質を示す。

１００トルのヘリウムの圧力で前記のやり方で製造された炭素サンプルの成る走 査型トンネル顕微鏡の像は、Ｃ６゜分子の直径の２倍の球状の分子を示す、これ は、２４０個の炭素原子を含むケージされた分子即ちｃａｎ。分子の存在の証明 である。

サンプルは、透過の測定のため純粋な物質を透明な基体上に昇華することによリ 分光法のために作成された。昇華室中のヘリウムの圧力に依存して、コーティン グの性質は、均一なフィルム（高真空で）がらＣ６Ｏスモーク（即ち固体ｃ６ｏ のミクロン以下の微結晶粒子）のコーティングに及び、粒子のサイズは、成る程 度圧力に依存する。

図３は、シリコーン基体上の約２ミクロｍの厚さのＣ０゜コーティングの透過ス ペクトルを示す、赤外線のバンドは、１４２９．１１８３．５７７及び５２８ｃ ｍ″□′の４本の最も強力な線を示し、横たわる連続線は、煤から何も残ってい ないことを示す、Ｃｓ。物質を精製する初めの試みでは、赤外線スペクトルは、 ３゜０ミクロｍの付近で強いバンドを示し、それはＣＨ伸縮モードの特徴である 。多くの努力の後、この混在物は、煤をエーテルで洗い、抽出に蒸留ベンゼンを 用いることによりうまく取り除いた。図３のスペクトルは、このやり方できれい にされた物質が基体上に真空下昇華したとき、得られた。スペクトルは、ＣＨ不 純物の非常に少ない指示を示す。

僅か４本の強いバンドの存在は、その異常に高い対称性とともに、自由な切稜の 二十面体の分子について予想されるものである。又存在するのは、他の理由によ る多数の他の弱い赤外線ラインであり、その中で、例えばＣ６゜分子のｃ′２以 外のアイソトープにより又は固体中のＣ２゜分子の相互の作用により生成される Ｃ　７０分子又は対称の破壊による吸収である。注目に値することは、自由なＣ ｏ２及びＣＯ伸縮モードの付近に位置する約２３３０及び２１９０　ｃｍ−’に おける弱い特徴である。これは、Ｃ６０分子の全数の小さいフラクションに対す るＣｏ２又はＣＯの成る付着を意味する。他の注目する効果は、６７５ｃｍ−’ での特徴で観察され、それは薄いフィルムサンプルでは弱いが、結晶の四つの主 な特徴を殆ど同じに強い、この振動モードは、分子起源よりむしろ固体の状態の ものである。

図４は、石英ガラス基体上に被覆された均一なフィルム上で取られた吸収スペク トルを示す、紫外線の特徴は、我々の以前のスペクトルにおけるように、グラフ ァイト性炭素バックグラウンドにより最早不明瞭にされない、２１６．２６４及 び３３９　ｎｍの広いピークが、スペクトルを占める１弱い構造は、可視で現わ れ、約４６０及び５００ｎｍの末端を有するプラトー及び６２５ｎｍに近い非常 に弱いピークを含む０図４の底部に、Ｃ６゜分子について計算されたＬａｒｓｓ −ｏｎら（Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、１３７．５０１−５０４）から採ら れた位置及び相対的振動強さを示す、この引用文献は、文種々の禁じられたバン ドを示し、最低のエネルギーのものは、５００ｎｍの付近にある。薄いフィルム のこの測定と、分子に予想された許された転移との間の大体の対応が存在するよ うに見える。レーザー消耗分光法を用いそして０６゜分子に起因する、Ｈｅａｔ ｈら（Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、８７．４２３６−４２３８　（１９８７））に より開示された、Ｃ６゜の我々のフィルム中に３８６ｎｍのバンドは存在しなか った１図４におけるのと全く同様なスペクトルは、例えば１００ｈルのヘリウム 圧力で沈着された微結晶コーティングについて記録された。ピークは、２１９． ２６８及び３４５ｎｍのややシフトした位置で生ずる。

Ｃ７ｏ分子は、ｃｅｏ分子より大きい、Ｃ７゜分子は、８４０ａｍｕで分子状イ オンピークを示す、その上、石英ガラス基体上へコーティングされた均一なフィ ルムで採られたＣ７゜分子の紫外線スペクトルにおける顕著なピークは、約２１ ６ｎｍで示される。これは、広いピークである。驚くべきことに、Ｃ７゜分子は Ｃ６゜より安定であるように見える。

それ故、前記のやり方を用い、１気圧より低い失活圧力そして特に５０−４００ トルの圧力で、主としてＣｌ１０でありそして少量の０７゜を含む生成物が生成 される。Ｃａ。生成物は使用できるが、又はさらに精製できる。

Ｃ６゜及びＣ７゜をさらに精製すること及び分離することは、当業者に周知の多 くの方法、例えば分別結晶化、カラムグロマトグラフィー、毛管電気泳動、ＨＰ ＬＣ１標品薄層クロマトグラフィーなどにより行うことができる。

Ｃ６ｏ及びＣ７゜の分子の形状が異なっているので、２種の分子を容易に分離で きる吸引分子内力は異なる。

その上、純粋な溶媒及び混合溶媒中のＣ６゜及びＣ７゜の溶解度も交互いに異な り、それは又当業者に周知の従来の技術例えば結晶化、抽出などを用いることに より２種の化合物を分離可能にする。

例えば、純粋なＣ８゜及びＣ７ｏの分子は、以下のようにして単離できる。前記 のやり方により生成されたＣ　ｓｏ及びＣ７゜の黒い煤混合物は、抽出溶媒例え ばベンゼン中に入れられる。不溶性の残留物を除き、モしてＣ５゜及びＣ７゜の 分子を含む得もれるベンゼン溶液を濃縮する。Ｃａ。及びＣ７゜の溶液を、吸着 剤例えばアルミナを詰めたカラムに加える。カラムを、溶離液例えばベンゼン又 はベンゼンとトルエンとの混合物により溶離する。規定した容積例えば１０ｍＬ の種々のフラクションを集める。溶離液即ち溶媒を、例えば蒸発により各フラク ションから除いて乾固する。生成物を有するフラクションは、微結晶を含み、そ の同定は、分光法例えば質量分光法により確認される。

従って、本発明の方法は、もし所望ならば、前記の精製及び分離技術によりさら に精製できる、主にＣ６ｏである生成物を生成する。

さらに、本発明は、Ｃ７゜分子を作るための前記のやり方の二つの異なる変法を 含む、第一に、もし大気圧下の圧力の失活気体が最初の段階で使用されるならば 、少量のＣｔｏが生成し、それは、前記の精製技術を用いてＣ０゜分子から分離 できる。しかし、もし失活気体の圧力が少なくとも２気圧に上げられるならば、 分離及び精製後、大きな％の実質的に純粋の０７゜が、炭素の各蒸発から生成す る。

本発明の新しい生成物、Ｃ６ｏ％Ｃ７゜又はそれらの混合物は、ゲラファイトと 同様な用途を有する。しかし、それらは、グラファイト性炭素から形成されるも のより高いオーダーの安定性の生成物を形成するのに特に有用であり、そして標 準の処理技術を用いて、形成される又は成型される生成物例えばＣ６゜ファイバ ー、Ｃ７゜ファイバー又はそれらの混合物に処理される。この点で、自由流動性 の粒状のＣ６゜及びＣ７０が、成型された生成物、特に少なくとも一方向に延伸 されるものを製造するのに特に使用される特別な価値を有する。Ｃ６゜及びＣ７ ｏは、又それぞれの分子の低温Ｃｏｏ蒸気（３００−４００℃）及びＣ７゜蒸気 を生成して、炭素源としてグラファイトを使用して現在可能ではない炭素の低温 原子及び分子ビームを生成するのに有用である。又、化合物例えばＣａ　ａ　Ｈ ａ。及びＣ６゜Ｆｓｏの合成は、Ｃｓａ蒸気を含む反応槽に、それぞれ水素及び 弗素を導入することにより達成できる。その上、Ｃｏｏ生成物及びＣ７゜生成物 は、工業用塗料顔料として又は潤滑剤として使用できる。さらに、Ｃ６ｏ及びＣ ５゜分子は中空であるので、それらは、毒性のある物質のような分子を結合及び ／又は貯蔵するのに使用できるだろう。

実施例 実施例　Ｉ Ｃ６ｏ含有炭素粉末を、先ず油拡散ポンプ又はターボポンプの何れが（ともに液 体窒素トラップを備える）によりｉｏ−’ｈルに排気し、次に不活性の失活気体 により満たした従来のベル・ジャー炭素蒸発器で製造した。ヘリウム及びアルゴ ンを４００ｈル以内に及ぶ圧力で使用した０次いで、グラファイト棒（前述した ）を、約１００アンペア（ＡＣ又はＤＣ）の電流を用いて蒸発させた。

蒸発する炭素棒の回りに形成されたスモークを、蒸発する炭素棒の５−１０ｃｍ 内に置かれた基体上に集めた。

蒸発器を、１０−３０分の冷却時間後開け、炭素粉末のサンプルを、基体表面及 びベル・ジャーの内面をかきとることにより取り出した。エーテルにより洗浄後 、集めた粉末サンプルを次いでベンゼンにより抽出して、ワイン・レッドから褐 色の溶液を生成した。溶液を蒸発すると、微結晶の残留物としてＣｓｏを得た。

結晶を、減圧下又は失活不活性気体中で４００℃に加熱することにより昇華し、 基体上に集めた。昇華した生成物は、褐色から灰色であった。

粉末の形で、本発明の新しい炭素の同素体は、茶色がかった赤色である。

実施例　２ 実施例１のやり方を繰返すが、但し最初の段階において、グラファイト棒は、室 中で２気圧以上のヘリウム圧力で蒸発する。このやり方から得られた生成物は、 実施例の生成物よりも大きい％のＣＴｏを含む。

実施例　３ 純粋なＣ６゜及び純粋なＣ１゜は、以下のようにして得られる。

実施例１又は２の何れかで製造されるＣ６゜及びＣ２゜混合物は、ベンゼンに溶 解され、アルミナのカラムに加えられる。溶離液としてベンゼンを用いて、フラ クションを集め、各溶離液フラクションを蒸発乾固する。フラグジョン中のＣ６ ゜及びＣ７０の存在は、その質量分光をとることによりめることができる。

上記の態様及び例は、本発明の範囲及び趣旨を説明するために示される。これら の態様及び例は、本発明の範囲内にある。それ故、本発明は、請求の範囲によっ てのみ制限されるべきである。

ＩＮＴＥＮｓＩＴＹ 要　約　書 不活性冷却ガス中でグラファイトを蒸発させてＣ１゜及びＣ１゜炭素原子化合物 をつくる。この炭素蒸気を集めて有機非極性溶媒で選択的に抽出する。

国際調査報告 ＦＩＴ／ｌＦＱ／ａＹ８１

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｃ６０及びＣ７０化合物の製造方法において、排気した反応槽中で有効な圧 力で不活性の失活気体の雰囲気中でグラファイトを蒸発させ、生成した失活した 炭素生成物をそれから集め、そしてそれからＣ６０及びＣ７０化合物を分離する のに有効な条件下で失活した炭素生成物を抽出用非極性有機溶媒と接触させるこ とよりなる方法。
2. ２．失活した炭素が、採集基体の上に集められる請求項１の方法。
3. ３．Ｃ６０及びＣ７０化合物が有機溶媒から採取される請求項１又は２の方法。
4. ４．分離段階は、溶媒を蒸発することよりなる請求項３の方法。
5. ５．溶媒は、ベンゼン又は四塩化炭素である請求項１の方法。
6. ６．グラファイトの蒸発は、グラファイト棒に高電流を通すことにより行われる 請求項１−５の何れか一つの項の方法。
7. ７．不活性気体は、ヘリウム又はアルゴンである請求項１−６の何れか一つの項 の方法。
8. ８．グラファイトは、約５０トル−約４００トルに及ぶ圧力で蒸発する請求項１ −７の何れか一つの項の方法。
9. ９．圧力は、約２−約３気圧に及ぶ請求項１−７の何れか一つの項の方法。
10. １０．Ｃ７０化合物からＣ６０化合物を分離することをさらに含む請求項１−９ の何れか一つの項の方法。
11. １１．Ｃ６０又はＣ７０よりなる無定形又は結晶性粒状物質。
12. １２．Ｃ６０及びＣ７０の混合物よりなる炭素生成物。
13. １３．その質量スペクトルがマス７２０ａｍｕで強いビークを示し、その赤外線 結合が１４２４、１１８３、５７７及び５２８ｃｍ−１で４本の強い線を有し、 ２６４及び３３９ｎｍでＵＶの吸収ビークを有し、非極性有機溶媒に可溶であり 、そして約３００−４００℃の温度で昇華する炭素生成物。
14. １４．請求項１−１０の何れか一つの項の方法により生成される炭素生成物。
15. １５．Ｃ６０又はＣ７０よりなる形成又は成型生成物。
16. １６．少なくとも一方向に延伸される請求項１４の生成物。
17. １７．Ｃ６０又はＣ７０よりなる自由流動性の粒状物。
18. １８．実質的に純粋なＣ６０又はＣ７０。
19. １９．茶色がかった赤色の炭素同素体。
20. ２０．その質量スペクトルは、８４０ａｍｕで分子状イオンを示し、２１６ｎｍ の紫外で広いビークを示し、そして非極性有機溶媒中に可溶である炭素生成物。
21. ２１．Ｃ６０又はＣ７０。
22. ２２．Ｃ６０又はＣ７０の蒸気。
23. ２３．炭素源を非極性有機溶媒と接触させることよりなるＣ６０及びＣ７０を含 む炭素源からＣ６０及びＣ７０を抽出する方法。
24. ２４．Ｃ６０及びＣ７０が有機溶媒から採取される請求項２２の方法。
25. ２５．溶媒は、ベンゼン、四塩化炭素又は二硫化炭素である請求項２２又は２３ の方法。
26. ２６．Ｃ６０及びＣ７０を含む炭素源はベンゼンと接触され、そしてこのように して形成されたベンゼン溶液からＣ６０及びＣ７０を採取する請求項２４の方法 。