JPH0558611A - Method for purifying fullerenes - Google Patents

Method for purifying fullerenes

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JPH0558611A
JPH0558611A JP3246509A JP24650991A JPH0558611A JP H0558611 A JPH0558611 A JP H0558611A JP 3246509 A JP3246509 A JP 3246509A JP 24650991 A JP24650991 A JP 24650991A JP H0558611 A JPH0558611 A JP H0558611A
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JP
Japan
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fullerene
fullerenes
hydrogenated
solvent
hydrogenation
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Application number
JP3246509A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Shigematsu
一吉 重松
Kazuaki Abe
和明 阿部
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0558611A publication Critical patent/JPH0558611A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To efficiently recover a large amount of sufficiently high-purity desired fullerene from a fullerene-containing material such as a fullerene-containing soot substance prepared by arc discharge or laser abrasion of carbon such as graphite or a crude fullerene separated from the fullerene-containing soot material. CONSTITUTION:A fullerene-containing raw material is dissolved and dispersed into an aromatic compound, reacted with a hydrogen gas in the presence of a hydrogenating catalyst, then impurities and the waste catalyst are removed and the prepared hydrogenated fullerene is reacted with a dehydrogenating and dehydrogenated to give a fullerene.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フラーレン類の精製方
法に関し、より詳しく言うと、フラーレンC60やフラー
レンC70等のフラーレン類を不純物とともに含有すると
ころの粗製のフラーレン類含有物(例えば、グラファイ
トのアーク放電やレーザーアブレーション等によって得
られるスス、あるいは、これらのフラーレン類を含有す
るススよりベンゼン、トルエン等の芳香族溶媒により抽
出された粗製フラーレン類粉体やその溶液等)から高純
度のフラーレン類を効率よく得ることができる実用上著
しく有用なフラーレン類の精製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for purifying fullerenes, more specifically, a crude fullerene-containing material containing fullerenes such as fullerene C 60 and fullerene C 70 together with impurities (for example, High-purity soot obtained by graphite arc discharge or laser ablation, or crude fullerene powder extracted from aromatic solutes such as benzene and toluene from soot containing these fullerenes and its solution) The present invention relates to a method for purifying fullerenes, which is extremely useful in practice and can efficiently obtain fullerenes.

【0002】なお、本発明の方法によって得られた精製
フラーレン類は、例えば、導電材料、超導電体の素材等
として、電気・電子材料分野をはじめてとする各種のフ
ラーレン類利用分野に好適に利用することができる。
[0002] The purified fullerenes obtained by the method of the present invention are suitable for use in various fields of application of fullerenes including the field of electric and electronic materials, for example, as materials for conductive materials and superconductors. can do.

【0003】[0003]

【従来の技術】最近、炭素数60、70、84等の閉殻
構造型のカーボンクラスター(球状の巨大分子)という
新しいタイプの分子状炭素物質が合成され、注目されて
いる。この特殊な構造を有するカーボンクラスターは、
フラーレンとも称され、その分子骨格を構成する炭素数
によって、フラーレンC60、同C70、同C84などと呼ば
れている(単に、C60、C70、C84等と呼ばれることも
ある。)。これらのフラーレン類は、新しい炭素材料で
あり、また特殊な分子構造を有することからも特異な物
性を示すことが期待されるので、その性質及び用途開発
についての研究が盛んに進められている。例えば、フラ
ーレン類は、球状の巨大分子であることなど分子レベル
での潤滑剤としての用途が見込まれており、また、均一
な炭素数の不飽和性の巨大炭素分子であることなどか
ら、黒鉛等に代わる高特性の導電材料としての期待も大
きい。実際、ごく最近、フラーレンC60にカリウムをド
ープすると絶対温度18Kでも超伝導体となることが見
出され、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の添加
によって次々に高温超伝導体が得られることも示され、
多方面からの注目を集めている[Nature,35
,320−322(1991)、Nature,35
,600−601(1991)]。また、さらに最近
になって、フラーレンC60にハロゲン(ヨウ素や臭素)
を添加するとアルカリ金属の場合よりもさらに高温での
超伝導体が得られることも見出されている。このよう
に、フラーレン類は、電気・電子分野をはじめとする各
種の利用分野において、新材料、新素材としての期待が
極めて大きく、それゆえ、できるだけ高純度のものを大
量に生産する技術の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art Recently, a new type of molecular carbon material called a closed shell type carbon cluster (spherical macromolecule) having 60, 70, 84 carbon atoms has been synthesized and attracted attention. Carbon clusters with this special structure
It is also called a fullerene, and is called fullerene C 60 , C 70 , C 84 or the like depending on the number of carbon atoms constituting the molecular skeleton (sometimes simply called C 60 , C 70 , C 84, etc.). Since these fullerenes are new carbon materials and are expected to show unique physical properties because they have a special molecular structure, studies on their properties and application development are being actively pursued. For example, fullerenes are expected to be used as lubricants at the molecular level such as spherical macromolecules, and because they are unsaturated macrocarbon molecules with a uniform carbon number, graphite There are great expectations as a high-performance conductive material that can replace the above. In fact, very recently, it was found that when fullerene C 60 is doped with potassium, it becomes a superconductor even at an absolute temperature of 18K, and it is also shown that the addition of alkali metals such as rubidium and cesium can provide high-temperature superconductors one after another. Was
Attracting attention from various fields [Nature, 35
0 , 320-322 (1991), Nature, 35.
0 , 600-601 (1991)]. In addition, more recently, fullerene C 60 has halogen (iodine and bromine).
It has also been found that the addition of Al provides a superconductor at even higher temperatures than in the case of alkali metals. In this way, fullerenes have great expectations as new materials and new materials in various fields of use including the electric and electronic fields, and therefore development of technology for mass production of high-purity materials as much as possible. Is desired.

【0004】ところで、これらフラーレン類は、グラフ
ァイト等の炭素のアーク放電(抵抗加熱法)やレーザー
アブレーション(レーザー蒸発法)によって容易に生成
することが知られているが、その際、得られるのはフラ
ーレン類を少量含有するスス状物質である。そこで、フ
ラーレン類をこのスス状物質から分離(濃縮)精製する
技術が重要となる。この分離・精製方法を含めた従来の
フラーレン類の製造技術としては、上記の方法で得たス
ス状物質から、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素
により抽出分離して粗製のフラーレン類とし、さらに、
これを中性アルミナカラム等用いてクロマト分離によっ
て単離精製するという方法が知られている[Natur
e,347,354−358(1990)]。ここで、
フラーレン類の抽出に芳香族炭化水素を用いるのは、フ
ラーレン類が殆んどの溶媒に不溶であるが芳香族炭化水
素にはわずかではあるが溶解するからである。
By the way, it is known that these fullerenes are easily produced by arc discharge (resistance heating method) or laser ablation (laser evaporation method) of carbon such as graphite, but at that time, they are obtained. It is a soot-like substance containing a small amount of fullerenes. Therefore, a technology for separating (concentrating) and purifying the fullerenes from the soot-like substance is important. As a conventional technology for producing fullerenes including this separation / purification method, the soot-like substance obtained by the above-mentioned method is extracted and separated with an aromatic hydrocarbon such as benzene or toluene to obtain crude fullerenes. ,
A method of isolating and purifying this by chromatographic separation using a neutral alumina column or the like is known [Natur
e, 347 , 354-358 (1990)]. here,
Aromatic hydrocarbons are used for the extraction of fullerenes because the fullerenes are insoluble in most of the solvents but slightly soluble in the aromatic hydrocarbons.

【0005】しかしながら、該スス状物質から単に芳香
族溶媒によって抽出するだけでは、十分に高純度のフラ
ーレン類を得ることが困難であるし、また、この単純な
芳香族抽出法では、フラーレン類の溶解度が低いために
著しく多量の芳香族溶媒を用いる必要があるという欠点
もある。また、カラムクロマトによる精製法では、少量
の精製には容易に適用できるものの、大量の精製品を得
る目的には実用的でないなどの問題点がある。それゆ
え、高純度のフラーレン類を上記のスス状物質や粗製フ
ラーレン類等のフラーレン類含有物から大量に、効率よ
く得るための実用的な精製法の開発が強く望まれてい
た。
However, it is difficult to obtain fullerenes of sufficiently high purity by simply extracting from the soot-like substance with an aromatic solvent, and with this simple aromatic extraction method, fullerenes of There is also a drawback that it is necessary to use a remarkably large amount of aromatic solvent due to its low solubility. Further, the purification method by column chromatography has a problem that it is not practical for the purpose of obtaining a large amount of purified product, although it can be easily applied to a small amount of purification. Therefore, it has been strongly desired to develop a practical purification method for efficiently obtaining a large amount of high-purity fullerenes from the above-mentioned soot-like substances and fullerene-containing substances such as crude fullerenes.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、例え
ば、グラファイト等の炭素のアーク放電、レーザーアブ
レーション等によって得られたフラーレン類含有スス状
物質やこれより分離された粗製フラーレン類等のフラー
レン類含有物から、十分に高純度の所望のフラーレン類
を、大量に、効率よく回収することができる実用上著し
く有用な、フラーレン類の精製方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is, for example, from a fullerene-containing soot-like substance obtained by arc discharge of carbon such as graphite, laser ablation or the like, or a fullerene-containing substance such as a crude fullerene separated therefrom, having a sufficiently high purity. It is an object of the present invention to provide a method for purifying fullerenes, which is extremely useful in practice and is capable of efficiently recovering the desired fullerenes in large amounts.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、まず、フラーレン
類はベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素にわずかに
溶解するのみで、知る限りにおいては他の溶媒には溶解
しないが、これを十分に水素化した水素化フラーレン類
は、芳香族炭化水素だけでなく、例えば、シクロアルカ
ン等の他の炭化水素溶媒にも十分に溶解することに注目
した。なお、そのような水素化フラーレンは、フラーレ
ン類含有物(グラファイト等から得られたフラーレン類
含有スス状物質やその芳香族炭化水素抽出物である粗製
フラーレン類等)をベンゼン、トルエン等の芳香族化合
物に溶解分散(溶解及び/又は分散)し、適当な水添触
媒を用いて水素ガスと反応させることによって効率よく
得られること、また、その際、分散溶媒として用いた芳
香族化合物も条件によってはシクロアルカン等に水添す
ることができることなどを確認した。これらの考察及び
事実を考慮して、本発明者らは、溶解性が悪く、そのま
までは選択的に抽出分離しにくいフラーレン類を、一
旦、上記の効率よい接触水添反応によって水素化フラー
レンに変えて、溶解性を向上させれば、該水素化フラー
レンをより適当な溶媒(例えば、用いた芳香族溶媒の水
添物であるシクロアルカン類等)によって選択的に効率
よく溶解することができるので、原料中の不純物や廃触
媒等の固体残渣を容易に除去することができて、原料中
のフラーレン類を高純度の水素化フラーレンとして効率
よく分離・精製することができ、さらに、分離・精製さ
れた水素化フラーレンをうまく脱水素して元のフラーレ
ン類に戻せば、所望の高純度のフラーレン類を高収率で
回収することができるはずであるという着想を得た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that fullerenes are only slightly dissolved in aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene. As far as we know, it is not soluble in other solvents, but fully hydrogenated hydrogenated fullerenes are not only soluble in aromatic hydrocarbons but also in other hydrocarbon solvents such as cycloalkanes. I focused on doing. In addition, such hydrogenated fullerene is a fullerene-containing substance (fullerene-containing soot-like substance obtained from graphite or the like or a crude fullerene which is an aromatic hydrocarbon extract thereof) is an aromatic compound such as benzene or toluene. It can be efficiently obtained by dissolving and dispersing (dissolving and / or dispersing) in a compound and reacting with hydrogen gas using a suitable hydrogenation catalyst, and in that case, the aromatic compound used as a dispersing solvent also depends on conditions. Confirmed that hydrogenation can be performed on cycloalkanes and the like. In consideration of these considerations and facts, the present inventors once changed fullerenes, which have poor solubility and are difficult to be selectively extracted and separated as they are, to hydrogenated fullerenes by the above efficient catalytic hydrogenation reaction. If the solubility is improved, the hydrogenated fullerene can be selectively and efficiently dissolved in a more suitable solvent (for example, cycloalkanes which are hydrogenated products of the aromatic solvent used). The impurities in the raw materials and solid residues such as waste catalysts can be easily removed, and the fullerenes in the raw materials can be efficiently separated and purified as high-purity hydrogenated fullerenes. The idea was that if the hydrogenated fullerenes thus obtained were successfully dehydrogenated and returned to the original fullerenes, the desired high-purity fullerenes could be recovered in high yield.

【0008】この着想を実現すべく、本発明者らは、種
々の検討を行った結果、上記したフラーレン類含有スス
状物質あるいはこれを芳香族炭化水素によって抽出した
粗製フラーレン類等のフラーレン類含有物を、特定の溶
媒(芳香族化合物)に溶解分散(溶解及び/又は分散)
し、適当な水添触媒の存在下で水素ガスと反応させた
後、不純物を使用した触媒と共に除去し、得られた水素
化フラーレンを適当な脱水素剤と反応させて脱水素する
という方法が、前記目的を満足する優れたフラーレン類
の精製方法となることを見出した。
In order to realize this idea, the inventors of the present invention have conducted various studies and as a result, have found that the above-mentioned fullerene-containing soot-like substances or fullerenes such as crude fullerenes obtained by extracting the fullerene-containing soot-like substances with aromatic hydrocarbons. Disperse (dissolve and / or disperse) a substance in a specific solvent (aromatic compound)
Then, after reacting with hydrogen gas in the presence of a suitable hydrogenation catalyst, impurities are removed together with the catalyst used, and the resulting hydrogenated fullerene is reacted with a suitable dehydrogenating agent to dehydrogenate. It has been found that the method is an excellent method for purifying fullerenes that satisfies the above object.

【0009】以上の知見及び考察に基づいて、本発明者
らは、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、フラーレン類含有原料を、芳香族化合物に溶解分散
した後、水添触媒の存在下に水素ガスと反応させ、次い
で、不純物を廃触媒と共に除去し、得られた水素化フラ
ーレン類を脱水素剤と反応させて脱水素することを特徴
とするフラーレン類の精製方法を提供するものである。
本発明の方法において、前記水添反応に供される前記フ
ラーレン類含有原料としては、例えば、グラファイトの
アーク放電により得られたフラーレン類含有スス状物
質、グラファイトのレーザーアブレーションにより得ら
れたフラーレン類含有スス状物質等のフラーレン類含有
スス類、これらのススからベンゼン、トルエン等の芳香
族炭化水素溶媒などによって抽出された粗製フラーレン
類粉体あるいはその際のフラーレン類含有抽出液等の粗
製フラーレン類の溶液等をはじめとする各種の純度及び
形態のフラーレン類含有物を挙げることができる。な
お、これら各種のフラーレン類含有物は、1種単独で使
用してもよいし、2種以上を混合するなどして併用する
こともできる。
Based on the above findings and consideration, the present inventors have completed the present invention. That is, according to the present invention, a fullerene-containing raw material is dissolved and dispersed in an aromatic compound and then reacted with hydrogen gas in the presence of a hydrogenation catalyst, and then impurities are removed together with a waste catalyst to obtain the hydrogenated fullerene. The present invention provides a method for purifying fullerenes, which comprises dehydrogenating a compound by reacting it with a dehydrogenating agent.
In the method of the present invention, examples of the fullerene-containing raw material to be subjected to the hydrogenation reaction include fullerene-containing soot-like substance obtained by arc discharge of graphite, fullerene-containing fullerene obtained by laser ablation of graphite Of soot-containing substances such as fullerene-containing soot, crude fullerene powder extracted from these soot with an aromatic hydrocarbon solvent such as benzene and toluene, or a fullerene such as a fullerene-containing extract at that time. Examples include fullerene-containing materials of various purities and forms including solutions. These various fullerene-containing materials may be used alone or in combination of two or more.

【0010】前記フラーレン類含有原料中に含有されて
いるフラーレン類としては、各種の炭素数のフラーレン
類、例えば、フラーレンC60、フラーレンC70、フラー
レンC84等及びこれらの任意の割合の混合フラーレン類
を挙げることができる。これらの原料中のフラーレン類
は、本発明の精製方法によって、原料中のフラーレン類
の組成等に応じて、それぞれ単独の高純度のフラーレン
として、あるいは高純度の混合フラーレンとして回収す
ることができる。
The fullerenes contained in the fullerene-containing raw material include fullerenes having various carbon numbers, for example, fullerene C 60 , fullerene C 70 , fullerene C 84 and the like, and mixed fullerenes in any proportion thereof. Can be mentioned. The fullerenes in these raw materials can be recovered as individual high-purity fullerenes or as high-purity mixed fullerenes by the purification method of the present invention, depending on the composition of the fullerenes in the raw materials.

【0011】本発明の方法においては、前記フラーレン
類含有原料を芳香族化合物に溶解分散(溶解及び/又は
分散)し、水添触媒の存在下で水素ガスと反応させる。
この水添反応によって、原料中のフラーレン類を水素化
フラーレン類に転化する。
In the method of the present invention, the fullerene-containing raw material is dissolved and dispersed (dissolved and / or dispersed) in an aromatic compound and reacted with hydrogen gas in the presence of a hydrogenation catalyst.
By this hydrogenation reaction, the fullerenes in the raw material are converted into hydrogenated fullerenes.

【0012】この際、フラーレン類含有原料の溶解分散
に使用する前記芳香族化合物としては、通常、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水
素(単独化合物又はそれらの2種以上の混合物)が好適
に使用されるが、これらに限定されるものではなく、芳
香族炭化水素以外の他の芳香族化合物も使用可能であ
る。また、これらの芳香族炭化水素等の芳香族化合物
は、本発明の目的を阻害しない範囲で、他の炭化水素溶
媒類等の他の溶媒類との混合物として用いてもよく、例
えば、前記芳香族炭化水素を主成分とするシクロアルカ
ン類やアルカン類との混合物等も好適に使用される場合
がある。いずれにしても、水添触媒の触媒活性を阻害し
ないものであれば、各種の芳香族化合物系溶媒類(溶解
分散媒)が使用可能である。
At this time, the aromatic compound used for dissolving and dispersing the fullerene-containing raw material is usually an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene, xylene and mesitylene (a single compound or a mixture of two or more thereof). Are preferably used, but not limited thereto, and other aromatic compounds other than aromatic hydrocarbons can be used. Further, these aromatic hydrocarbons and other aromatic compounds may be used as a mixture with other solvents such as other hydrocarbon solvents within a range that does not impair the object of the present invention. A cycloalkane containing a group hydrocarbon as a main component, a mixture with an alkane, and the like may be preferably used. In any case, various aromatic compound solvents (dissolution dispersion medium) can be used as long as they do not inhibit the catalytic activity of the hydrogenation catalyst.

【0013】なお、フラーレン類含有原料として、前記
抽出液等の芳香族炭化水素あるいは芳香族化合物系溶媒
類にすでに溶解若しくは溶解分散してある原料を用いる
場合には、必ずしも、前記芳香族化合物にあらためて溶
解分散しなくてもよく、そのまま水添反応に供すること
もできる。
When a raw material already dissolved or dissolved in an aromatic hydrocarbon or aromatic compound solvent such as the above-mentioned extract is used as the fullerene-containing raw material, the above-mentioned aromatic compound is not necessarily used. It does not need to be dissolved and dispersed again and can be directly used for the hydrogenation reaction.

【0014】前記水添触媒としては、特に制限はなく、
公知の、炭化水素等の水素化触媒として使用若しくは提
案されているものなど各種の水添用触媒が使用可能であ
る。そのような水添用触媒としては、例えば、Cr、F
e、Co、Ni、Mo、Ru、Rh、Pd、W、Re、
Os、Ir、Pt等の遷移金属をはじめとする各種の金
属からなる種々の形態の触媒があり、それらのうちの代
表的なものを例示すると、例えば、Ptコロイド、ラネ
ーニッケル、ラネールテニウム、ラネーコバルト等で代
表される金属コロイド等の金属系触媒、白金黒、パラジ
ウムブラック、ルテニウムブラック、ロジウムブラッ
ク、レニウムブラック、酸化クロム、酸化モリブデン等
で代表される金属酸化物系触媒、硫化モリブデン、硫化
レニウム等で代表される金属硫化物系触媒、各種の金属
錯体系触媒などの金属化合物系触媒、さらには、これら
の金属又は金属化合物を各種の担体に担持してなる各種
の担持型触媒(例えば、担持Pd/カーボン、Ru/カ
ーボン、ニッケル/珪草土、Pd/シリカなどの様々な
ものを挙げることができる。これらの中でも、特に好適
に使用することができるものとして、例えば、Pd/カ
ーボン、Ru/カーボンなどを挙げることができる。な
お、これらの水添触媒は1種単独で使用してもよく、2
種以上を混合したり複合化するなどして併用することも
できる。
The hydrogenation catalyst is not particularly limited,
Various hydrogenation catalysts, such as those known or used as hydrogenation catalysts for hydrocarbons or proposed, can be used. Examples of such hydrogenation catalysts include Cr and F
e, Co, Ni, Mo, Ru, Rh, Pd, W, Re,
There are various forms of catalysts made of various metals including transition metals such as Os, Ir, Pt, and the like. Representative examples of these are, for example, Pt colloid, Raney nickel, Ranel ruthenium, Raney cobalt. Metallic catalysts such as metal colloids represented by etc., metal oxide catalysts represented by platinum black, palladium black, ruthenium black, rhodium black, rhenium black, chromium oxide, molybdenum oxide, molybdenum sulfide, rhenium sulfide, etc. And metal compound catalysts such as various metal complex catalysts, and various supported catalysts (for example, supported catalysts) obtained by supporting these metals or metal compounds on various carriers. Various things such as Pd / Carbon, Ru / Carbon, Nickel / Kieselguhr, Pd / Silica are mentioned. Among these, examples that can be particularly preferably used include Pd / carbon, Ru / carbon, etc. These hydrogenation catalysts may be used alone. Two
It is also possible to use them in combination by mixing or compounding two or more species.

【0015】前記水添反応に使用する水素ガスとして
は、純粋なものはもとより、種々の工業用のものなど種
々の純度若しくはグレードのものが使用可能であり、水
素ガス含有ガスとしても使用することができる。前記水
添反応は、通常、室温〜300℃、好ましくは、50〜
250℃の範囲の温度で好適に行われる。反応時間は、
温度、水素ガス圧等の他の条件によって異なるので、一
律に定めることができないが、通常は、10分間〜10
時間程度で十分である。また、前記水添反応における水
素ガスの圧力としては特に制限はないが、この水添反応
は、通常、水素ガス分圧が大気圧以上、好ましくは、1
0〜200kg/cm2 Gの範囲の条件で実施するのが
適当である。水素ガス圧が、大気圧未満では、反応速度
が遅く実用的でない。なお、好ましい水素ガス圧の範囲
は、原料中のフラーレン類の種類(炭素数)によって異
なる場合があり、例えば、フラーレンC60の水添は、1
0〜100kg/cm2 Gという比較的低い水素ガス圧
でも効率よく行われ、一方、フラーレンC70の水添は、
通常、水素ガス圧が20kg/cm2 G以上という比較
的高い圧力でより効率よく行われる。このようなフラー
レン類の種類(炭素数)による反応性の違いをうまく利
用することによって、原料中に2種以上のフラーレン類
が含有されている場合に特定のフラーレン類のみを選択
的に水添することも可能であり、例えば、フラーレンC
60とフラーレンC70を含有する原料の場合に水素ガス圧
等の反応条件の制御によってフラーレンC60を選択的に
水素化フラーレン類に転化することもできる。
As the hydrogen gas used in the hydrogenation reaction, not only pure ones but also various ones having various purities or grades such as those for various industrial uses can be used, and it can also be used as the hydrogen gas-containing gas. You can The hydrogenation reaction is usually room temperature to 300 ° C., preferably 50 to 300 ° C.
It is preferably carried out at a temperature in the range of 250 ° C. The reaction time is
Since it depends on other conditions such as temperature and hydrogen gas pressure, it cannot be uniformly set, but usually 10 minutes to 10 minutes.
Time is enough. The pressure of hydrogen gas in the hydrogenation reaction is not particularly limited, but in this hydrogenation reaction, the hydrogen gas partial pressure is usually atmospheric pressure or more, preferably 1
It is suitable to carry out under the condition of 0 to 200 kg / cm 2 G. When the hydrogen gas pressure is less than atmospheric pressure, the reaction rate is slow and not practical. The preferable range of hydrogen gas pressure may vary depending on the type (carbon number) of fullerenes in the raw material. For example, the hydrogenation of fullerene C 60 is 1
The hydrogenation of fullerene C 70 is carried out efficiently even at a relatively low hydrogen gas pressure of 0 to 100 kg / cm 2 G.
Usually, it is more efficiently performed at a relatively high pressure of hydrogen gas pressure of 20 kg / cm 2 G or more. By making good use of such a difference in reactivity depending on the type (carbon number) of fullerenes, only a specific fullerene is selectively hydrogenated when the raw material contains two or more types of fullerenes. It is also possible, for example, fullerene C
In the case of a raw material containing 60 and fullerene C 70 , fullerene C 60 can be selectively converted into hydrogenated fullerenes by controlling reaction conditions such as hydrogen gas pressure.

【0016】以上のようにして、原料中のフラーレン類
(場合により、フラーレン類中の特定のフラーレン類)
を効率よく水添し、対応する水素化フラーレン類に転化
することができる。
As described above, fullerenes in raw materials (specific fullerenes in fullerenes in some cases)
Can be efficiently hydrogenated and converted into the corresponding hydrogenated fullerenes.

【0017】こうして得られる水素化フラーレン類に
は、一般に、同じ炭素数のものでも水素化度(H/C
比)の異なる各種の水素化フラーレンがある。上記の接
触水添法によれば、例えば、フラーレンC60からは、C
60n (nは、例えば、36〜44程度の偶数であ
る。)で表される水素化フラーレンの混合物等の十分に
水素化度の高い水素化フラーレン類を効率よく得ること
ができるし、一方、フラーレンC70からは、C70m
(mは、例えば、30〜46程度の偶数である。)で表
される水素化フラーレンの混合物等の十分に水素化度の
高い水素化フラーレン類を効率よく得ることができる。
The hydrogenated fullerenes thus obtained generally have the same degree of hydrogenation (H / C) even if they have the same carbon number.
There are various hydrogenated fullerenes with different ratios. According to the above-mentioned catalytic hydrogenation method, for example, from fullerene C 60 to C
It is possible to efficiently obtain hydrogenated fullerenes having a sufficiently high degree of hydrogenation, such as a mixture of hydrogenated fullerenes represented by 60 H n (n is an even number of about 36 to 44). On the other hand, from fullerene C 70 , C 70 H m
(M is, for example, an even number of about 30 to 46.) It is possible to efficiently obtain hydrogenated fullerenes having a sufficiently high degree of hydrogenation, such as a mixture of hydrogenated fullerenes.

【0018】前記水添反応の反応条件(例えば、水素ガ
ス圧、反応温度、反応時間等)の精密な制御によって特
定の水素化度の水素化フラーレンを選択的に得ることも
可能であるが、水素化度にある分布を持つ水素化フラー
レンの混合物を得る方がずっと容易であり、収率も十分
に大きくしやすい。本発明の精製方法の目的のために
は、この水素化度には分布があっても何等差し支えない
ので、通常は、水素化度の異なる水素化フラーレンの混
合物とすれば十分である。
It is possible to selectively obtain hydrogenated fullerenes having a specific degree of hydrogenation by precisely controlling the reaction conditions of the hydrogenation reaction (for example, hydrogen gas pressure, reaction temperature, reaction time, etc.). It is much easier to obtain a mixture of hydrogenated fullerenes with a distribution in the degree of hydrogenation, and the yield is also likely to be large enough. For the purpose of the purification method of the present invention, even if there is a distribution in the degree of hydrogenation, there is no problem, and it is usually sufficient to use a mixture of hydrogenated fullerenes having different degrees of hydrogenation.

【0019】どのような水素化度の範囲の水素化フラー
レン類とするのが適当かどうかは、その後の不純物等の
分離工程や脱水素工程の効率等を考慮して決定すればよ
い。通常は、例えばシクロヘキサン類等の後述の溶媒へ
の溶解性を十分に向上させるには十分に高い水素化度ま
で水添すればよく、一方、脱水素剤の節約等の脱水素工
程の効率の点を考慮すると必要以上に水素化度を大きく
しない方が好ましい。このような点と水添反応の効率等
を考慮すると、例えば、フラーレンC60については、主
としてnが36程度から44程度の範囲にある水素化フ
ラーレン類C60n の混合物とする方法が好適に採用で
き、一方、フラーレンC70を水添する場合には、主とし
てmが30程度から46程度の範囲にある水素化フラー
レン類C70mの混合物とする方法が好適に採用され
る。
What range of hydrogenation degree is suitable for the hydrogenated fullerenes may be determined in consideration of the efficiency of the subsequent step of separating impurities and dehydrogenation step. Usually, for example, hydrogenation to a sufficiently high degree of hydrogenation may be sufficient to sufficiently improve the solubility in a solvent such as cyclohexane described below, while the efficiency of the dehydrogenation step such as saving the dehydrogenating agent may be improved. Considering the points, it is preferable not to increase the hydrogenation degree more than necessary. Considering such points and the efficiency of hydrogenation reaction, for example, for fullerene C 60 , a method of preparing a mixture of hydrogenated fullerenes C 60 H n having n in the range of 36 to 44 is preferable. On the other hand, in the case of hydrogenating fullerene C 70 , a method of mainly using a mixture of hydrogenated fullerenes C 70 H m having m in the range of about 30 to 46 is preferably adopted.

【0020】なお、場合によっては、前記水添反応の際
に分散溶媒として使用した芳香族炭化水素等の芳香族化
合物をフラーレン類と共に水添して、シクロヘキサン類
等の芳香族化合物の水添物に転化する方法も好適に採用
される。このようにして水添されたシクロヘキサン類等
の芳香族水添物は、そのまま、得られた水素化フラーレ
ン類の良溶媒となり、一方、原料中の不純物や廃触媒あ
るいは未反応のフラーレン類に対する貧溶媒又は不溶性
溶媒となるので、水素化フラーレン類の選択的分離に好
適となるからである。
In some cases, aromatic compounds such as aromatic hydrocarbons used as a dispersion solvent in the hydrogenation reaction are hydrogenated together with fullerenes to give hydrogenated products of aromatic compounds such as cyclohexanes. The method of converting into Aromatic hydrogenated products such as cyclohexanes hydrogenated in this way directly serve as good solvents for the obtained hydrogenated fullerenes, while they are poor against impurities in raw materials, waste catalysts and unreacted fullerenes. This is because it becomes a solvent or an insoluble solvent and is suitable for selective separation of hydrogenated fullerenes.

【0021】本発明の方法においては、前記水添反応を
行った後、その反応混合物(あるいは、この反応混合物
に適当な処理を行って得られた混合物)から、不純物及
び廃触媒を除去する。これらの不純物及び廃触媒の除去
は、各種の方法によって行うことができるが、通常は、
シクロアルカン系溶媒等の適当な溶媒を用いて水素化フ
ラーレン類の選択的溶解による分離手段によって好適に
なされる。ここで重要な点のひとつは、前記水添反応で
得た十分に水素化度の高い水素化フラーレン類が、原料
中のフラーレン類に比べて、用いた芳香族化合物だけで
なく、他の多くの有機溶媒(例えば、シクロアルカン類
等の芳香族化合物の水添物等)に対しても十分に溶解し
やすいという点である。また、原料中のフラーレン類以
外の炭素類(フラーレン類以外のスス状物質)は、一般
に、フラーレン類よりも水添されにくく、また、たとえ
水添されたとしても水素化フラーレン類よりもずっと溶
解性が低く、例えば、シクロアルカン類等の多くの溶媒
に対して実質的に溶解しないという点も重要である。さ
らに、使用した触媒も固体触媒の場合にはそのままでも
溶媒に不溶であるし、たとえ錯体触媒を用いた場合にも
これをうまく分解させることによって容易に不溶性の固
体残渣に変えることができる。このような点から、前記
水添反応によって得られた高い水素化フラーレン類を、
その高い溶解性を利用するなどして、不純物(原料中の
不溶性のスス類等)及び使用した触媒(廃触媒)から選
択的に効率よく分離することができるのである。
In the method of the present invention, after carrying out the hydrogenation reaction, impurities and waste catalyst are removed from the reaction mixture (or the mixture obtained by subjecting the reaction mixture to an appropriate treatment). Removal of these impurities and waste catalyst can be carried out by various methods, but usually,
It is preferably carried out by a separation means by selective dissolution of hydrogenated fullerenes using a suitable solvent such as a cycloalkane-based solvent. One of the important points here is that the hydrogenated fullerenes having a sufficiently high degree of hydrogenation obtained in the hydrogenation reaction are not only the aromatic compounds used but also many other than the fullerenes in the raw material. It is also easily dissolved in the organic solvent (for example, hydrogenated product of aromatic compound such as cycloalkane). In addition, carbons other than fullerenes in the raw material (soot-like substances other than fullerenes) are generally less hydrogenated than fullerenes, and even if hydrogenated, they are much more soluble than hydrogenated fullerenes. It is also important that it is poor in solubility and does not substantially dissolve in many solvents such as cycloalkanes. Further, the catalyst used is also insoluble in the solvent in the case of a solid catalyst as it is, and even if a complex catalyst is used, it can be easily converted into an insoluble solid residue by decomposing it well. From such a point, the highly hydrogenated fullerenes obtained by the hydrogenation reaction,
By utilizing such high solubility, it is possible to selectively and efficiently separate impurities (insoluble soot in the raw material) and used catalyst (waste catalyst).

【0022】水素化フラーレン類の溶液と不純物や廃触
媒等の不溶性成分の分離は、公知の方法、例えば、濾
過、遠心分離等の沈降法等の各種の方法によって容易に
なすことができる。これらの中でも、通常は、濾過によ
る方法等が好適に採用される。もちろん、濾過によって
分離された不溶物を適当な洗浄用溶媒によって洗浄し、
該不溶物に残留する水素化フラーレン類を濾液と共に回
収する常法も好適に用いられる。
The solution of hydrogenated fullerenes and the insoluble components such as impurities and waste catalysts can be easily separated by various methods known in the art, for example, filtration, centrifugation and other precipitation methods. Of these, usually, a method such as filtration is preferably used. Of course, the insoluble matter separated by filtration is washed with a suitable washing solvent,
An ordinary method of collecting hydrogenated fullerenes remaining in the insoluble matter together with the filtrate is also suitably used.

【0023】ここで適当な分離用溶媒及び洗浄用溶媒と
しては、得られた水素化フラーレン類を選択的にかつ十
分に溶解することができる溶媒(単独溶媒又は混合溶
媒)が使用され、具体的には、例えば、シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、
トリメチルシクロヘキサン等のシクロヘキサン類、ある
いはそれ以外の芳香族炭化水素の水添物、さらには、シ
クロペンタン類、シクロオクタン類等のシクロアルカン
類など、あるいはこれらの混合物やこれらを主成分とす
る混合溶媒などが好適に使用される。中でも、特に、シ
クロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロ
ヘキサン、トリメチルシクロヘキサン等のシクロヘキサ
ン類が好ましく使用される。なお、これらの溶媒は、1
種単独で使用してもよいし、2種以上を混合溶媒等とし
て併用することもできる。
As the appropriate separating solvent and washing solvent, a solvent (single solvent or mixed solvent) capable of selectively and sufficiently dissolving the obtained hydrogenated fullerenes is used. Include, for example, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane,
Cyclohexanes such as trimethylcyclohexane, or hydrogenated products of other aromatic hydrocarbons, further cyclopentanes, cycloalkanes such as cyclooctanes, etc., or a mixture thereof or a mixed solvent containing these as the main components. Are preferably used. Of these, cyclohexanes such as cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane and trimethylcyclohexane are particularly preferably used. In addition, these solvents are
They may be used alone or in combination of two or more as a mixed solvent or the like.

【0024】ところで、こうしたシクロヘキサン類系溶
媒等の分離用溶媒は、別途に準備して使用してもよい
が、前記したように前記水添反応の際に使用した芳香族
化合物を該水添反応の際にフラーレン類とともに適宜水
添すれば、自動的に水素化フラーレン類はシクロヘキサ
ン類等の芳香族化合物の水添物に溶解した形で得られる
ので、この場合には、必ずしも、別途に分離用溶媒を用
いないでも、単に、反応混合物を濾過するなどして、不
溶性の不純物と廃触媒を容易に除去することができる。
By the way, such a separating solvent such as a cyclohexane-based solvent may be prepared and used separately, but as described above, the aromatic compound used in the hydrogenation reaction is the hydrogenation reaction. In this case, if hydrogenated with fullerenes as appropriate, hydrogenated fullerenes are automatically obtained in the form of being dissolved in a hydrogenated product of an aromatic compound such as cyclohexane, so in this case, it is not always necessary to separate it. The insoluble impurities and the waste catalyst can be easily removed by simply filtering the reaction mixture without using a solvent.

【0025】以上のようにして、原料中の不純物や廃触
媒等の不純物が十分に除去された高純度の水素化フラー
レン類を(通常、その溶液として)高収率で効率よく得
ることができる。
As described above, highly pure hydrogenated fullerenes from which impurities such as raw materials and impurities such as spent catalyst are sufficiently removed can be efficiently obtained in high yield (usually as a solution thereof). ..

【0026】本発明の方法においては、こうして得られ
た水素化フラーレン類に適当な脱水素剤を反応させてこ
れを脱水素することによって、所望の、高度に精製され
たフラーレン類(例えば、フラーレンC60、フラーレン
70等の単独化合物又はそれらの混合物)を得る。
In the method of the present invention, the hydrogenated fullerene thus obtained is reacted with a suitable dehydrogenating agent to dehydrogenate the hydrogenated fullerene to obtain a desired highly purified fullerene (for example, fullerene). A single compound such as C 60 and fullerene C 70 , or a mixture thereof is obtained.

【0027】この脱水素反応は、上記で得た水素化フラ
ーレン類の溶液に対してそのまま行ってもよいが、通常
は、脱水素反応により好適な形態(濃度、溶媒等)に変
えてから、脱水素反応に供する方法が好適に採用され
る。例えば、シクロヘキサン類溶媒の溶液として分離回
収された水素化フラーレン類について、該溶媒を蒸発さ
せて溶液を十分に濃縮した後、これにベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒を添加し、水素化
フラーレン類の芳香族炭化水素溶液としてから、これを
前記脱水素反応に供する方法なども好適に採用すること
ができる。
This dehydrogenation reaction may be carried out as it is on the solution of the hydrogenated fullerenes obtained above, but usually, after the dehydrogenation reaction is changed to a suitable form (concentration, solvent, etc.), A method of subjecting to a dehydrogenation reaction is preferably adopted. For example, for hydrogenated fullerenes separated and recovered as a solution of a cyclohexane solvent, the solvent is evaporated to sufficiently concentrate the solution, and then an aromatic hydrocarbon solvent such as benzene, toluene and xylene is added, A method in which an aromatic hydrocarbon solution of hydrogenated fullerenes is used and then this is subjected to the dehydrogenation reaction can also be suitably adopted.

【0028】前記脱水素剤としては、水素化フラーレン
類をフラーレン類に脱水素することが可能なものであれ
ば、どのようなものでも使用可能であるが、通常は、こ
の脱水素反応に対する効率(反応性若しくは活性、選択
性等)などを考慮して選定するのが好ましい。
As the dehydrogenating agent, any one can be used as long as it can dehydrogenate hydrogenated fullerenes to fullerenes, but usually, the efficiency for this dehydrogenation reaction is It is preferable to select in consideration of (reactivity or activity, selectivity, etc.).

【0029】脱水素剤には、化学量論的なもの、繰り返
し性を有する触媒的なもの、それらの組合せ型のものな
ど様々なものがあり、また、他の分類によれば、例え
ば、水素受容型のもの、酸化的脱水素型のもの、単純脱
水素型のもの、それらの組合せ型のものなど種々のタイ
プのものがあるが、いずれのものも使用可能である。
There are various dehydrogenating agents, such as stoichiometric, repetitive, catalytic, and combinations thereof, and according to other classifications, for example, hydrogen. There are various types such as a receptive type, an oxidative dehydrogenation type, a simple dehydrogenation type, and a combination type thereof, and any of them can be used.

【0030】通常好適に使用される脱水素剤の具体例と
しては、例えば、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ
−1,4−ベンゾキノン等の有機系脱水素剤、四酢酸
鉛、酢酸水銀(II)等の無機系脱水素剤、白金触媒、
パラジウム触媒等の金属系触媒などの脱水素活性触媒、
さらには、こうした脱水素機能を有する触媒と適当な水
素アクセプターとの組み合わせなどを挙げることができ
る。なお、これらの脱水素剤は1種単独で使用してもよ
く、2種以上を併用することもできる。脱水素剤の使用
量は、脱水素剤の種類によって異なり、また、脱水素す
る水素化フラーレン類の水素化度、反応温度等の他の条
件によっても異なるので一律に表わすことができない
が、その使用は、予備的な実験や計算等によって容易に
決定することができる。
Specific examples of the dehydrogenating agent which is usually preferably used include, for example, organic dehydrogenating agents such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone, lead tetraacetate and acetic acid. Inorganic dehydrogenating agent such as mercury (II), platinum catalyst,
Dehydrogenation active catalysts such as metal catalysts such as palladium catalysts,
Further, a combination of such a catalyst having a dehydrogenation function and a suitable hydrogen acceptor can be mentioned. These dehydrogenating agents may be used alone or in combination of two or more. The amount of the dehydrogenating agent used varies depending on the type of the dehydrogenating agent and also depends on other conditions such as the degree of hydrogenation of the hydrogenated fullerenes to be dehydrogenated and the reaction temperature, so it cannot be expressed uniformly. Use can be easily determined by preliminary experiments, calculations and the like.

【0031】この脱水素反応は、脱水素反応に支障のな
い各種の溶媒中で行うことができ、例えば、前記水素化
反応の際用いた芳香族化合物の水添物等のシクロヘキサ
ン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素など、さらには、シクロヘキサン類と芳香族炭化水素
との混合溶媒等の各種の単独又は混合溶媒中で行うこと
ができる。これらの中でも、脱水素反応の効率等の点か
ら、通常、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素溶媒、あるいは、これを主成分とする混合溶媒な
どが好適に使用される。このような芳香族炭化水素は、
反応の接触効率を高め、しかも脱水素剤によって脱水素
されることがないなどの利点を有しており、また、その
後のフラーレン類の分離回収に対しても好適となる。
This dehydrogenation reaction can be carried out in various solvents that do not hinder the dehydrogenation reaction. For example, cyclohexanes such as hydrogenated products of aromatic compounds used in the hydrogenation reaction, benzene, Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, etc., and further various kinds of single or mixed solvents such as mixed solvents of cyclohexanes and aromatic hydrocarbons can be used. Of these, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, or mixed solvents containing these as the main components are preferably used from the viewpoint of the efficiency of the dehydrogenation reaction. Such aromatic hydrocarbons are
It has the advantages of increasing the contact efficiency of the reaction and not being dehydrogenated by a dehydrogenating agent, and is also suitable for the subsequent separation and recovery of fullerenes.

【0032】前記脱水素反応の反応温度は、通常、室温
〜300℃、好ましくは、50〜250℃の範囲の温度
とするのが適当である。その際、溶媒をリフラックスす
ることによって反応温度を制御する方法なども好適に採
用される。室温未満の温度では、一般に、反応の進行が
遅かったり、冷却を要するので、プロセス的に不利とな
り、一方、300℃を超える温度では、副反応が併発す
るなどして反応の制御が困難となるなどの支障を生じや
すい。反応時間は、反応温度や脱水素剤の種類等の他の
条件によって異なるが、通常、10分間〜10時間程度
とすれば十分である。
The reaction temperature of the dehydrogenation reaction is usually room temperature to 300 ° C., preferably 50 to 250 ° C. At that time, a method of controlling the reaction temperature by refluxing the solvent is also suitably adopted. If the temperature is lower than room temperature, the reaction generally proceeds slowly or requires cooling, which is disadvantageous in terms of process. On the other hand, if the temperature exceeds 300 ° C., it is difficult to control the reaction because side reactions occur simultaneously. It is easy to cause problems such as. The reaction time varies depending on other conditions such as the reaction temperature and the type of dehydrogenating agent, but is usually 10 minutes to 10 hours.

【0033】以上のようにして高純度のフラーレン類を
含有する反応混合物(溶液、あるいは場合によっては、
溶解分散液等)を得ることができる。こうして得られた
反応混合物からの所望のフラーレン類の分離回収は、公
知の分離方法等の各種の方法によって容易に達成するこ
とができる。
As described above, a reaction mixture (solution, or in some cases, containing high-purity fullerenes)
A dissolved dispersion, etc.) can be obtained. Separation and recovery of desired fullerenes from the reaction mixture thus obtained can be easily achieved by various methods such as known separation methods.

【0034】例えば、脱水素用溶媒として十分な量の芳
香族炭化水素を用い、フラーレン類や脱水素剤及びその
分解物も溶解している場合には、その溶液をそのまま、
あるいは、脱水素剤及びその分解物を例えば水洗して水
相に移したり、これらが固体の場合には濾過等するなど
して分離した後に、溶液を適宜濃縮することによって最
も溶解性の低いフラーレン類を選択的に析出させて、こ
れを例えば濾過等によって分離する方法、あるいは、溶
媒等の低い沸点物を十分に留去するなどしてフラーレン
類をその蒸発残渣として分離する方法などが好適にされ
るが、これらに限定されるものではなく、様々な方法が
使用可能である。
For example, when a sufficient amount of aromatic hydrocarbon is used as a solvent for dehydrogenation and the fullerenes, the dehydrogenating agent and the decomposition products thereof are also dissolved, the solution as it is,
Alternatively, the dehydrogenating agent and its decomposed product are washed with water and transferred to an aqueous phase, or when these are solids, they are separated by filtration and the like, and then the solution is appropriately concentrated to give fullerene having the lowest solubility. A method of selectively precipitating the compounds and separating them by, for example, filtration, or a method of separating the fullerene as its evaporation residue by sufficiently distilling off low boiling substances such as solvents is preferable. However, the present invention is not limited to these, and various methods can be used.

【0035】一方、使用した脱水素用溶媒がフラーレン
類のみに対してのみ溶解性が低い場合には、例えば、反
応混合物から直接、あるいは、適宜濃縮後、必要に応じ
て脱水素剤及びその分解物の水洗等による除去を行うな
どしてから、所望のフラーレン類の沈殿物を例えば濾過
等によって分離する方法なども好適に採用される。な
お、こうして分離されたフラーレン類は、必要に応じ
て、適当な溶媒によって洗浄したり、抽出したり、再結
晶させたり、さらに精製分離操作を施して、より一層高
純度のフラーレン類として回収することもできる。
On the other hand, when the solvent for dehydrogenation used has low solubility only in fullerenes, for example, directly from the reaction mixture or after appropriate concentration, the dehydrogenating agent and its decomposition may be used as necessary. A method in which a desired fullerene precipitate is separated by, for example, filtration after the material is removed by washing with water is also preferably used. The fullerenes thus separated are, if necessary, washed with a suitable solvent, extracted, recrystallized, or subjected to a further purification separation operation to recover higher fullerenes. You can also

【0036】ここで、この脱水素後の分離回収工程にお
いて、前記水添反応に供した原料中にフラーレン類より
も溶解性の高い不純物が含有されていた場合にも、これ
らが選択的に除去できる点にも注目すべきである。すな
わち、本発明の精製方法によると、まず、フラーレン類
含有原料の水添反応工程によって所望のフラーレン類を
溶解性の高い水素化フラーレン類に変えているので、そ
の反応混合物から高純度の水素化フラーレンをその溶液
としての分離回収が著しく容易になり、その際水素化フ
ラーレンよりも溶解性の低い全ての不純物(例えば、原
料中の所望のフラーレン類以外のスス状炭素や廃触媒
等)を効率よく分離除去することができ、しかも、前記
脱水素反応によって戻されたフラーレン類の分離工程に
おいて、使用した脱水素剤やその分解物はもとよりフラ
ーレン類よりも溶解性の高い全ての不純物が除去される
ので、結果として、著しく高純度の所望のフラーレン類
を効率よく得ることができるのである。また、原料中に
フラーレンC60とフラーレンC70等の異なるフラーレン
類が含有されている場合に、反応条件の制御等によって
所望のフラーレン類(例えば、フラーレンC60)のみを
選択的に溶解性のよい水素化フラーレンに変えることも
可能であるので、不要なフラーレン類(例えば、フラー
レンC70等のフラーレンC60以外のフラーレン類)をそ
の溶解性の低さを利用して容易に分離することもでき、
結果として、所望のフラーレン類(例えば、フラーレン
60)のみを高純度に効率よく回収することもできるの
である。
In the separation and recovery step after the dehydrogenation, even when the raw material used for the hydrogenation reaction contains impurities having higher solubility than fullerenes, these are selectively removed. It should be noted that it can be done. That is, according to the purification method of the present invention, first, the desired fullerenes are converted into highly soluble hydrogenated fullerenes by the hydrogenation reaction step of the fullerene-containing raw material, so that a high-purity hydrogenation from the reaction mixture is performed. Separation and recovery of fullerenes as a solution becomes extremely easy, and at that time, all impurities with lower solubility than hydrogenated fullerenes (for example, soot-like carbon other than the desired fullerenes in the raw material, waste catalyst, etc.) are efficiently treated. In addition to the dehydrogenating agent and its decomposition products used in the separation process of the fullerenes returned by the dehydrogenation reaction, all impurities that are more soluble than the fullerenes are removed. Therefore, as a result, it is possible to efficiently obtain a desired fullerene having extremely high purity. Further, when the raw materials contain different fullerenes such as fullerene C 60 and fullerene C 70, only the desired fullerenes (eg, fullerene C 60 ) are selectively soluble by controlling the reaction conditions. Since it is possible to change to a good hydrogenated fullerene, unnecessary fullerenes (for example, fullerenes other than fullerene C 60 such as fullerene C 70 ) can be easily separated by utilizing their low solubility. You can
As a result, only desired fullerenes (for example, fullerene C 60 ) can be efficiently recovered in high purity.

【0037】以上の本発明の精製方法によって、不純物
を含むフラーレン類含有原料から、所望の高純度のフラ
ーレン類を収率よく回収することができる。また、本発
明の方法は、必ずしも、カラムクロマト分離という生産
性の悪い分離精製方法を用いないでも極めて高純度のフ
ラーレン類(フラーレンC60、フラーレンC70等のそれ
ぞれの単品、あるいはそれらの混合物や溶液等)を得る
ことができるので、大量生産にも好適であり、実用上極
めて有利な方法である。
By the above-described purification method of the present invention, it is possible to recover a desired high-purity fullerene from a raw material containing a fullerene containing impurities in a high yield. In addition, the method of the present invention does not necessarily require column chromatographic separation, which is a poorly productive separation / purification method, to have extremely high-purity fullerenes (fullerene C 60 , fullerene C 70, etc.), or a mixture thereof. Since it is possible to obtain a solution or the like), it is suitable for mass production and is an extremely advantageous method in practical use.

【0038】本発明の方法によって得られたフラーレン
類は、例えば、各種導電材料、超伝導性の素材等とし
て、電気・電子材料の分野に好適に利用することができ
るし、このほか、各種の形式の潤滑部材(潤滑油添加
剤、固体潤滑剤等)など種々の用途に好適に利用するこ
とができる。
The fullerenes obtained by the method of the present invention can be suitably used in the field of electric / electronic materials, for example, as various conductive materials, superconductive materials, etc. It can be suitably used for various applications such as a type of lubricating member (lubricating oil additive, solid lubricant, etc.).

【0039】[0039]

【実施例】以下に、本発明の実施例によって本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 実施例1 フラーレン類含有原料としてグラファイトのアーク放電
によって得られたスス状物質を用い、該スス状物質10
gをソックスレー抽出器を用いて800mlのトルエン
で抽出処理して抽出液を得た。得られた抽出液全量をト
ルエンの1部除去により濃縮して500mlの溶液と
し、該溶液全量を、水添触媒である5%ルテニウム/カ
ーボン(50%wet)5.00gと共に、内部を排気
してあるオートクレーブに仕込んだ。該オートクレーブ
内に水素ガスを水素圧70Kg/cm2 (絶対圧:以下
同様)として導入し、昇温を開始した。約50℃程度に
昇温した時点から圧力の低下が始まり、10Kg/cm
2 以下に圧力が降下した時点で新たに水素ガスを追加し
た。この操作を数回繰り返すと水素の圧力降下が無くな
り、その時内温は180℃まで昇温していた。この時点
で、水素圧を80Kg/cm2 とし、温度を180℃に
保持しながら、2時間反応を行った。得られた反応混合
物を冷却後、濾過し、廃触媒とこれに付着した固形物等
の固形物を濾別し、次いで、該固形物(濾さい)を少量
の溶媒(メチルシクロヘキサン)で数回洗浄し、洗浄液
を濾液に移した。こうして得られた濾液を濃縮して溶媒
を十分に除去した後、該濃縮物をトルエン800mlに
溶解した。次いで、この溶液に、脱水素剤として2,3
−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン
(7.0g)を添加し、5時間リフラックス下で反応さ
せた。反応終了後、反応混合物に適量の水を添加して水
洗し、水層を有機層(トルエン層)から分離除去した。
この回収したトルエン層から溶媒(トルエン等)を留去
し、所望の精製物(収量0.65g)を得た。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 A soot-like substance obtained by arc discharge of graphite was used as a fullerene-containing raw material.
g was extracted with 800 ml of toluene using a Soxhlet extractor to obtain an extract. The whole amount of the obtained extract was concentrated by removing 1 part of toluene to give a solution of 500 ml, and the whole amount of the solution was evacuated inside together with 5.00 g of 5% ruthenium / carbon (50% wet) which was a hydrogenation catalyst. I put it in the autoclave. Hydrogen gas was introduced into the autoclave at a hydrogen pressure of 70 Kg / cm 2 (absolute pressure: the same applies hereinafter), and the temperature rise was started. The pressure starts to drop when the temperature rises to about 50 ° C and 10 kg / cm.
Hydrogen gas was newly added when the pressure dropped below 2 . When this operation was repeated several times, the pressure drop of hydrogen disappeared, and the internal temperature had risen to 180 ° C. at that time. At this time, the reaction was carried out for 2 hours while maintaining the hydrogen pressure at 80 Kg / cm 2 and the temperature at 180 ° C. After the obtained reaction mixture is cooled, it is filtered to separate the waste catalyst and solid matter such as solid matter adhered thereto by filtration, and then the solid matter (filter residue) is washed several times with a small amount of solvent (methylcyclohexane). After washing, the washing solution was transferred to the filtrate. The filtrate thus obtained was concentrated to sufficiently remove the solvent, and then the concentrate was dissolved in 800 ml of toluene. Then, this solution was added with a few dehydrogenating agents.
-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (7.0 g) was added and reacted under reflux for 5 hours. After completion of the reaction, an appropriate amount of water was added to the reaction mixture and the mixture was washed with water, and the aqueous layer was separated and removed from the organic layer (toluene layer).
The solvent (toluene or the like) was distilled off from the recovered toluene layer to obtain a desired purified product (yield 0.65 g).

【0040】この精製物の一部をトルエンに溶解してマ
ススペクトル分析を行ったところ、溶媒のトルエンのほ
かにはC60(すなわち、フラーレンC60)に基づくピー
ク[M+ =720(1260),M++1=721(12
59 131 ),M++2=722(1258 132 ),M2+
=360等]が観察された。また、該精製物の一部を重
ベンゼンに溶解し、13C−NMR分析を行った結果、フ
ラーレンC60に特有の143ppmのピークのみが観察
された。これらの結果等から該精製物が殆ど純粋なフラ
ーレンC60であることが確認された。
A part of this purified product was dissolved in toluene and mass spectrum analysis was performed. As a result, in addition to toluene as a solvent, a peak based on C 60 (that is, fullerene C 60 ) [M + = 720 ( 12 C 60 ), M + +1 = 721 ( 12 C
59 13 C 1 ), M + + 2 = 722 ( 12 C 58 13 C 2 ), M 2+
= 360 etc.] was observed. Further, as a result of dissolving a part of the purified product in deuterated benzene and performing 13 C-NMR analysis, only a peak of 143 ppm peculiar to fullerene C 60 was observed. From these results, it was confirmed that the purified product was almost pure fullerene C 60 .

【0041】実施例2 実施例1で用いたものと同じフラーレン類含有原料であ
るグラファイトのアーク放電により得られたスス状物質
10gを、抽出処理することなくそのまま、500ml
のトルエンに分散させ、これを水添反応に供した以外
は、実施例1と同様にして実施し、所望の精製物を0.
54g得た。
Example 2 10 g of soot-like substance obtained by arc discharge of graphite, which is the same fullerene-containing raw material as that used in Example 1, was directly used in 500 ml without extraction treatment.
Was carried out in the same manner as in Example 1 except that this was dispersed in toluene and subjected to hydrogenation reaction.
54 g was obtained.

【0042】この精製物について、実施例1と同様にし
てマススペクトル分析及び13C−NMR分析を行ったと
ころ、実施例1と同様の結果が得られ、この精製物が殆
ど純粋なフラーレンC60であることが確認された。
When this purified product was subjected to mass spectrum analysis and 13 C-NMR analysis in the same manner as in Example 1, the same results as in Example 1 were obtained, and the purified product was almost pure fullerene C 60. Was confirmed.

【0043】比較例1 実施例1で用いたものと同じフラーレン類含有原料であ
るグラファイトのアーク放電により得られたスス状物質
1gを実施例1と同様にしてトルエンで抽出処理し、抽
出液を得た。この抽出液を100mlまで濃縮し、中性
アルミナを分離剤とし、5%トルエン/ヘキサン混合液
を展開溶媒として、カラムクロマト分離を行い、フラー
レンC60に相当するフラクションを分取した。この分取
液から溶媒を留去し、精製物を得た。この精製物は、実
施例1で得た精製物と同様のマススペクトル及び13C−
NMRの結果を与え、殆ど純粋なフラーレンC60である
ことが確認された。その収量は0.072gであった。
Comparative Example 1 1 g of soot-like substance obtained by arc discharge of graphite, which is the same fullerene-containing raw material as used in Example 1, was subjected to extraction treatment with toluene in the same manner as in Example 1 to obtain an extract. Obtained. The extract was concentrated to 100 ml, column chromatographic separation was performed using neutral alumina as a separating agent and a 5% toluene / hexane mixed solution as a developing solvent, and a fraction corresponding to fullerene C 60 was collected. The solvent was distilled off from this separated liquid to obtain a purified product. The purified product had the same mass spectrum and 13 C- as the purified product obtained in Example 1.
NMR results were given and confirmed to be almost pure fullerene C 60 . The yield was 0.072 g.

【0044】なお、上記カラムクロマト分離の際の中性
アルミナの使用量は500g、展開溶媒の使用量は約2
0lであり、展開時間は約20時間であった。このよう
に、従来法であるカラムクロマト分離による精製法の場
合は、少量の精製に対しても多量の分離剤や展開溶媒を
必要とし、操作時間も長く、従来から一般に言われてい
るように、大量生産には不適当であり、工業的には不利
であるということが確認された。
The amount of neutral alumina used in the above column chromatography separation was 500 g, and the amount of developing solvent used was about 2
It was 0, and the development time was about 20 hours. As described above, in the case of the conventional purification method by column chromatography separation, a large amount of separating agent and developing solvent are required even for a small amount of purification, and the operation time is long. It was confirmed that it is unsuitable for mass production and industrially disadvantageous.

【0045】これに対して、上記実施例1及び2からも
容易にわかるように、本発明の精製方法では、大量処理
が可能で、工業的にも容易に実施可能な水添反応、脱水
素反応と通常の分離手法を利用して高純度のフラーレン
類を収率よく得ることができるので、従来の方法に比べ
ても、その工業的価値は著しく大きい。
On the other hand, as can be easily understood from the above Examples 1 and 2, the purification method of the present invention enables hydrogenation reaction and dehydrogenation which can be carried out in a large amount and can be easily carried out industrially. High-purity fullerenes can be obtained in high yield by utilizing the reaction and the usual separation method, and therefore, their industrial value is remarkably large as compared with the conventional methods.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の方法によると、グラファイト等
の炭素のアーク放電、レーザーアブレーション等によっ
て得られたフラーレン類含有スス状物質やこれより分離
された粗製フラーレン類の粉体や溶液等の不純物とフラ
ーレン類を含有する原料を接触水素化反応に供すること
によって該原料中の所望のフラーレン類を溶解性の高い
水素化フラーレン類に変えてから、不純物及び廃触媒の
除去を行い、次いで、得られた水素化フラーレンを脱水
素してもとのフラーレン類に戻すという特定の方法を用
いているので、所望のフラーレン類を、まず、高純度の
水素化フラーレンの溶液として効率よく分離することが
でき、その際に廃触媒はもとより、特に、水素化フラー
レンよりも溶解性の低い原料中の不純物等の不純物を効
率よく分離することができ、しかも、脱水素によっても
とに戻したフラーレン類の分離回収に際して、使用した
脱水素剤及びその分解物はもとより、該フラーレン類よ
りも溶解性の高い不純物(原料中のものなど)を効率よ
く除去することができ、したがって、上記の各種のフラ
ーレン類含有原料から、高純度の所望のフラーレン類を
収率よく回収することができる。
According to the method of the present invention, soot-like substances containing fullerenes obtained by arc discharge of carbon such as graphite, laser ablation, etc., and impurities such as powders and solutions of crude fullerenes separated therefrom By converting a desired fullerene in the raw material into a highly soluble hydrogenated fullerene by subjecting a raw material containing a fullerene and a fullerene to a catalytic hydrogenation reaction, impurities and waste catalysts are removed, and then obtained. Since a specific method of dehydrogenating the hydrogenated fullerenes thus obtained to return them to the original fullerenes, the desired fullerenes can be efficiently separated as a solution of highly pure hydrogenated fullerenes. At that time, not only the waste catalyst but also the impurities such as impurities in the raw material having a lower solubility than the hydrogenated fullerene can be efficiently separated. Moreover, when separating and recovering fullerenes that have been restored by dehydrogenation, not only the dehydrogenating agent used and its decomposition products, but also impurities that are more soluble than the fullerenes (such as those in the raw materials) It can be efficiently removed, and thus high-purity desired fullerenes can be recovered in high yield from the above-mentioned various fullerene-containing raw materials.

【0047】また、本発明の方法は、水素ガスによる接
触水素化反応、脱水素反応と通常の溶媒を用いる分離操
作等の工業的に容易な工程よりなっており、必ずしも従
来のカラムクロマト分離を用いないでも高純度のフラー
レン類に精製することができるので、大量生産が容易で
あるなどの実用上の利点も有している。
Further, the method of the present invention comprises industrially easy steps such as catalytic hydrogenation reaction with hydrogen gas, dehydrogenation reaction and separation operation using a usual solvent. Since it can be purified to high-purity fullerenes without using it, it also has practical advantages such as easy mass production.

【0048】すなわち、本発明によると、例えば、グラ
ファイト等の炭素のアーク放電、レーザーアブレーショ
ン等によって得られたフラーレン類含有スス状物質やこ
れより分離された粗製フラーレン類等のフラーレン類含
有物から、十分に高純度の所望のフラーレン類を、大量
に、効率よく回収することができる実用上著しく有用
な、フラーレン類の精製方法を提供することができる。
That is, according to the present invention, for example, fullerene-containing soot-like substances obtained by arc discharge of carbon such as graphite, laser ablation, etc. and fullerene-containing substances such as crude fullerenes separated therefrom are obtained. It is possible to provide a method for purifying fullerenes, which is extremely useful in practice and is capable of efficiently recovering a desired fullerene of sufficiently high purity in a large amount.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フラーレン類含有原料を、芳香族化合物
に溶解分散した後、水添触媒の存在下に水素ガスと反応
させ、次いで、不純物を廃触媒と共に除去し、得られた
水素化フラーレン類を脱水素剤と反応させて脱水素する
ことを特徴とするフラーレン類の精製方法。
1. A hydrogenated fullerene obtained by dissolving and dispersing a fullerene-containing raw material in an aromatic compound and then reacting it with hydrogen gas in the presence of a hydrogenation catalyst, and then removing impurities together with a waste catalyst. A method for purifying fullerenes, which comprises dehydrogenating by reacting hydrogen peroxide with a dehydrogenating agent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0713153B1 (en) * 1994-11-08 2001-03-14 Canon Kabushiki Kaisha Toner for developing electrostatic images, two component type developer, developing method, image forming method, heat fixing method, and process for producing toner
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