JPH06166509A - Production of heteroatom-containing fullerene - Google Patents

Production of heteroatom-containing fullerene

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JPH06166509A
JPH06166509A JP4318266A JP31826692A JPH06166509A JP H06166509 A JPH06166509 A JP H06166509A JP 4318266 A JP4318266 A JP 4318266A JP 31826692 A JP31826692 A JP 31826692A JP H06166509 A JPH06166509 A JP H06166509A
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JP
Japan
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fullerenes
heteroatom
boron
nitrogen
raw material
Prior art date
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Application number
JP4318266A
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Japanese (ja)
Inventor
Toyonobu Yoshida
豊信 吉田
Keisuke Eguchi
敬祐 江口
Kenichi Yoshie
建一 吉江
Shigeaki Kasuya
重明 粕谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Publication of JPH06166509A publication Critical patent/JPH06166509A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for producing heteroatom-contg. fullerenes continuously in large quantities. CONSTITUTION:The objective fullerenes can be obtained by introducing (A) simple substance(s) of at least one kind of element selected from metallic elements, boron, nitrogen, phosphorus and silicon, or (B) compound(s) of such element(s) and (C) a carbonaceous material into a hot plasma zone to effect evaporative decomposition followed by deposition again.

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、ヘテロ原子含有フラー
レン類の製造方法に関するものである。ヘテロ原子含有
フラーレン類は、高潤滑剤、高硬度材料、触媒担体、半
導体材料などへの応用が期待されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a heteroatom-containing fullerene. Heteroatom-containing fullerenes are expected to be applied to high lubricants, high hardness materials, catalyst carriers, semiconductor materials and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】ヘテロ原子含有フラーレン類は”The Jour
nal of Physical Chemistry”1991年95巻756
4ページにおいてその存在が報告された。報告によれば
金属酸化物と黒鉛粉をピッチで練り合わせて混合し、成
型した後1200℃程度の温度で焼成炭化した電極を用
いてアーク放電させ、発生する蒸気から生成するすす中
に、金属を含有するフラーレン類が生成しており、フラ
ーレンと同じくトルエンなどで抽出した液より、晶析生
成させることによって分離される。またMateria
ls science Proceedings 19
91年 206巻627ページにおいては、金属酸化物
を同じくピッチを用いて黒鉛粉と練り合わせ、焼成炭化
したターゲットを用いたレーザー蒸発法においても、金
属含有フラーレンの生成が質量スペクトルによって確認
された。
BACKGROUND OF THE INVENTION Heteroatom-containing fullerenes are known as "The Jour.
nal of Physical Chemistry ”1991 Volume 95 756
Its presence was reported on page 4. According to reports, metal oxide and graphite powder are kneaded and mixed at a pitch, and after molding, arc discharge is performed using an electrode that is calcined and carbonized at a temperature of about 1200 ° C., and metal is contained in the soot generated from the generated steam. The contained fullerenes are produced, and are separated by crystallizing and producing from a liquid extracted with toluene or the like like fullerenes. See also Material
ls science Proceedings 19
In 1991, 206, p. 627, the production of metal-containing fullerenes was confirmed by mass spectrum also in the laser evaporation method using a target obtained by kneading a metal oxide with graphite powder using the same pitch and firing and carbonizing the same.

【0003】これらの方法では、生成可能な金属含有フ
ラーレン類はきわめて微量である。金属としては、Y,
La,Sc,K,Csなどが選ばれ、これらの酸化物な
いし塩類が用いられる。これらの金属はフラーレン類の
特にC82に含まれることが言われており、空気中でも分
解しにくく安定的に存在することも報告されている。ま
たこれ以外のC60,C70にも微量ではあるが含まれてい
ることが報告されている。これらの金属が閉殻構造の中
に含まれているかどうかは議論が残されているが、仮に
外側にあったとしてもきわめて安定なものであることは
疑いが無い。
These methods produce extremely small amounts of metal-containing fullerenes. As the metal, Y,
La, Sc, K, Cs, etc. are selected and their oxides or salts are used. It is said that these metals are contained in fullerenes, especially C 82 , and it is also reported that they are stable in the air and are stable. It has been reported that C 60 and C 70 other than these are also contained in a small amount. Whether or not these metals are contained in the closed shell structure remains controversial, but there is no doubt that they are extremely stable even if they are outside.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法で
は、生成量がきわめて微量である。またこれらはバッチ
法であり、工業的生産には不向きである。従って、現状
では物性測定すらおぼつかない状況であって、金属含有
フラーレン類を機能性の薄膜や反応中間体等として用い
るためには、大量にかつ安価に製造する方法が必要であ
る。
However, in the above method, the amount produced is extremely small. Further, these are batch methods and are not suitable for industrial production. Therefore, in the present situation, even the measurement of physical properties is not clear, and in order to use metal-containing fullerenes as functional thin films, reaction intermediates, etc., a large-scale and inexpensive manufacturing method is required.

【0005】本発明者等は、上述の課題を解決すべく鋭
意検討した結果、金属元素、ホウ素、窒素、リンおよび
ケイ素からなる群から選ばれる1種以上の元素の単体ま
たはその化合物および炭素質原料を熱プラズマ帯域に導
入して蒸発分解させた後再析出させることにより、ヘテ
ロ原子含有フラーレン類を連続的にかつ大量に生成させ
ることが可能であることを見出し本発明に到達した。
The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, simple substances of one or more elements selected from the group consisting of metallic elements, boron, nitrogen, phosphorus and silicon, or compounds and carbonaceous materials thereof. The present inventors have found that it is possible to continuously and in large quantities produce heteroatom-containing fullerenes by introducing a raw material into a thermal plasma zone, evaporating and decomposing it, and then reprecipitating it.

【0006】即ち、本発明の目的は、工業的有利にヘテ
ロ原子含有フラーレン類を提供することに存する。
That is, an object of the present invention is to provide heteroatom-containing fullerenes industrially advantageously.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】しかしてかかる本発明の
目的は、金属元素、ホウ素、窒素、リンおよびケイ素か
らなる群から選ばれる1種以上の元素の単体またはその
化合物並びに炭素質原料を熱プラズマ帯域に導入して蒸
発分解させた後再析出させることにより容易に達成され
る。
The object of the present invention, however, is to heat a simple substance of one or more elements selected from the group consisting of metallic elements, boron, nitrogen, phosphorus and silicon, or a compound thereof, and a carbonaceous raw material. It can be easily achieved by introducing into the plasma zone, evaporative decomposition, and then re-deposition.

【0008】以下、本発明をより詳細に説明する。本発
明に用いられる炭素質原料としては、主として炭素から
なる物質なら特に限定されず、場合によっては、水素ま
たは、酸素など炭素以外の元素を含有していてもよい
が、炭素の含有率が高い物質が好適に用いられる。具体
的には、カーボンブラック、黒鉛粉、炭素繊維、石炭
粉、活性炭粉、木炭粉及びコークス等が挙げられる。好
ましくは、H/CおよびO/Cが小さい炭素質原料、す
なわちH/C,O/C<10-2(モル比)である原料を
用いると、ヘテロ原子含有フラーレン類を一層高収率で
得ることが出来る。このような原料としては、黒鉛化カ
ーボンブラック、黒鉛粉、黒鉛化炭素繊維等が挙げられ
る。
The present invention will be described in more detail below. The carbonaceous raw material used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance mainly composed of carbon, and depending on the case, hydrogen or oxygen may contain an element other than carbon, but the carbon content is high. Substances are preferably used. Specific examples thereof include carbon black, graphite powder, carbon fiber, coal powder, activated carbon powder, charcoal powder and coke. Preferably, when a carbonaceous raw material having a small H / C and O / C, that is, a raw material having H / C and O / C <10 -2 (molar ratio) is used, the heteroatom-containing fullerenes can be obtained at a higher yield. You can get it. Examples of such a raw material include graphitized carbon black, graphite powder, graphitized carbon fiber and the like.

【0009】また、金属元素としては、イオン半径が小
さい元素が好ましく、具体的にはリチウム、カリウム、
ナトリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属、
スカンジウム、イットリウム、ランタン等のIIIa族金
属、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、テルビウ
ム、イッテルビウム等のランタノイド、あるいはチタ
ン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、亜鉛等の第4周期の遷移金属等が挙げられる。
これらの金属元素は、単体として用いても、酸化物、ハ
ロゲン化物、炭酸塩、重炭酸塩、シュウ酸塩、硫化物、
硫酸塩、硝酸塩等の化合物として用いてもよい。これら
の金属元素の単体または化合物を用いた場合、炭素原子
のみから構成されるフラーレン類に、ヘテロ原子が付け
加わってなるフラーレン類が製造される。
Further, the metal element is preferably an element having a small ionic radius, specifically, lithium, potassium,
Alkali metals such as sodium, rubidium and cesium,
Group IIIa metals such as scandium, yttrium, and lanthanum; lanthanoids such as neodymium, samarium, europium, terbium, and ytterbium; and fourth-period transition metals such as titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and zinc Can be mentioned.
These metal elements, even when used alone, are oxides, halides, carbonates, bicarbonates, oxalates, sulfides,
You may use as compounds, such as a sulfate and a nitrate. When a simple substance or a compound of these metal elements is used, a fullerene in which a hetero atom is added to a fullerene composed only of carbon atoms is produced.

【0010】一方、ホウ素、窒素、リンおよびケイ素か
らなる群から選ばれる元素の単体または化合物を用いた
場合、炭素原子のみから構成されるフラーレン類に、ヘ
テロ原子が付け加わってなるフラーレン類が製造される
こともあるが、これらの元素は周期律表上で炭素に非常
に近い位置を占める元素であり、性質が炭素と類似する
ので、フラーレン類の炭素原子と置き換わることが多
い。従って、炭素原子のみから構成されるフラーレン類
の一部の炭素原子がヘテロ原子と置換してなるフラーレ
ン類が製造されることとなる。
On the other hand, when a simple substance or a compound of an element selected from the group consisting of boron, nitrogen, phosphorus and silicon is used, a fullerene in which a hetero atom is added to a fullerene composed only of carbon atoms is produced. In some cases, these elements occupy a position very close to carbon on the periodic table, and since their properties are similar to those of carbon, they are often replaced with carbon atoms of fullerenes. Therefore, fullerenes in which some carbon atoms of the fullerenes composed only of carbon atoms are replaced with hetero atoms will be produced.

【0011】具体的には、単体ホウ素、窒素ガス、単体
リン、ケイ素の他、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ホウ酸、
ジボラン、塩化ホウ素、ボラジンや、アンモニア、ピリ
ジン、キノリン等の窒素含有炭化水素、一酸化窒素、二
酸化窒素等の窒素酸化物、リン酸、ホスフィン、リン化
ホウ素、シリカ、モノシラン、ジシラン、モノクロロシ
ラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、トリメチル
シラン、トリエチルシラン等酸素、水素、炭素および/
またはハロゲンとの化合物が好ましい。
Specifically, in addition to elemental boron, nitrogen gas, elemental phosphorus and silicon, boron carbide, boron nitride, boric acid,
Diborane, boron chloride, borazine, nitrogen-containing hydrocarbons such as ammonia, pyridine and quinoline, nitric oxide, nitrogen oxides such as nitrogen dioxide, phosphoric acid, phosphine, boron phosphide, silica, monosilane, disilane, monochlorosilane, Dichlorosilane, trichlorosilane, trimethylsilane, triethylsilane, etc.Oxygen, hydrogen, carbon and /
Alternatively, a compound with halogen is preferable.

【0012】そしてこれらの金属元素、ホウ素、窒素、
リンおよびケイ素からなる群から選ばれる1種以上の元
素の単体またはその化合物並びに炭素質原料を熱プラズ
マ帯域に導入して蒸発分解させた後再析出させることに
よりヘテロ原子含有フラーレン類を製造する。金属元
素、ホウ素、窒素、リンおよびケイ素からなる群から2
種以上を同時に熱プラズマ域に導入した場合にも特に支
障なくヘテロ原子含有フラーレン類を製造できることは
言うまでもない。
And these metal elements, boron, nitrogen,
Heteroatom-containing fullerenes are produced by introducing a simple substance of one or more elements selected from the group consisting of phosphorus and silicon, or a compound thereof, and a carbonaceous raw material into the thermal plasma zone for vapor decomposition and re-precipitation. 2 from the group consisting of metallic elements, boron, nitrogen, phosphorus and silicon
It is needless to say that the heteroatom-containing fullerenes can be produced without any particular problems even when one or more species are simultaneously introduced into the thermal plasma region.

【0013】これらの元素の単体または化合物および炭
素質原料の形態は、粉体でも、繊維状でも、また、昇華
性の高い有機金属化合物をガス化して導入する場合や窒
素ガスを用いる場合の様に気体であってもよく、更に
は、液状の化合物をミストとして用いてもよい。即ち、
熱プラズマ中で加熱することによって容易に蒸発するも
のである限り特に限定されないが、そのためにはこれら
の原料中にした粒子径(JIS K−0302−198
9 排ガス中のダスト粒径分布の測定方法に準拠して測
定)が100μm以上の粒子を実質的に含まないことが
好ましい。より好ましくは20μm未満の粒子を60w
t%以上含むこと、最も好ましくは10μm未満の粒子
を60wt%以上含むような浮遊状態のまま熱プラズマ
内に導入される方がよい。通常の粉体は凝集状態で存在
するので上記のような微細な粒子を浮遊させるにはジェ
ット粉砕機や高速回転翼を用いた分散機を介して、必要
ならばサイクロンなどの分級機を組み合わせる方法があ
る。
The simple substance or compound of these elements and the carbonaceous raw material may be in the form of powder, fibrous material, gasification of a highly sublimable organometallic compound or introduction of nitrogen gas. It may be a gas, and a liquid compound may be used as the mist. That is,
It is not particularly limited as long as it can be easily evaporated by heating in thermal plasma, but for that purpose, the particle size (JIS K-0302-198) in these raw materials is used.
9 It is preferable that substantially no particles having a particle size distribution of 100 μm or more) are substantially contained in the exhaust gas. More preferably 60 w for particles less than 20 μm
It is better to contain t% or more, and most preferably to introduce into the thermal plasma in a floating state containing particles of less than 10 μm in an amount of 60 wt% or more. Ordinary powders exist in agglomerated state, so in order to suspend the above fine particles, a method of combining a classifier such as a cyclone, if necessary, via a jet crusher or a disperser using a high-speed rotor. There is.

【0014】本発明で用いる熱プラズマの発生源は、炭
素を蒸発させるのに充分な程度に、高温で、熱伝導率及
び滞留時間が大きい熱プラズマを発生させるものである
限り特に限定されず、具体的にはDCジェット、高周波
誘導結合型プラズマ、あるいはDCジェットと高周波誘
導結合型のハイブリッドタイプ、2つないし3つの高周
波誘導結合型プラズマが直列に配置したハイブリッドタ
イプ等が挙げられる。
The source of the thermal plasma used in the present invention is not particularly limited as long as it generates a thermal plasma having a high thermal conductivity and a long residence time at a temperature high enough to vaporize carbon. Specific examples include a DC jet, a high frequency inductively coupled plasma, a hybrid type of a DC jet and a high frequency inductively coupled type, a hybrid type in which two or three high frequency inductively coupled plasmas are arranged in series.

【0015】これらのプラズマ発生源を用いれば、40
00−20000℃で熱伝導率、滞留時間とも充分に大
きい熱プラズマを発生させることができ、昇華点約35
50℃の炭素は容易に蒸発する。又、ほとんど全ての金
属や金属化合物も分解蒸発し、金属イオンの蒸気を発生
する。ただし、本発明においては、同じ熱プラズマであ
っても、熱伝導率が高く、滞留時間が長いものである方
が、炭素源および金属や金属化合物の蒸発効率を高め、
かつ金属含有フラーレンの析出効率も向上できる点で好
ましく、そのためには系の圧力が10torr以上、よ
り好ましくは50torr以上とするのが好ましい。一
方系の圧力が高すぎると逆にプラズマの発生が阻害され
るので、2atm以下、より好ましくは1.5atm以
下が好ましい。
If these plasma sources are used, 40
It is possible to generate thermal plasma having a sufficiently high thermal conductivity and residence time at 00 to 20000 ° C., and a sublimation point of about 35.
Carbon at 50 ° C evaporates easily. Further, almost all metals and metal compounds are decomposed and vaporized to generate vapors of metal ions. However, in the present invention, even with the same thermal plasma, the higher thermal conductivity and the longer residence time increase the evaporation efficiency of the carbon source and the metal or metal compound,
In addition, the deposition efficiency of the metal-containing fullerene can be improved, and for that purpose, the system pressure is preferably 10 torr or more, more preferably 50 torr or more. On the other hand, if the pressure of the system is too high, the plasma generation is adversely affected. Therefore, the pressure is preferably 2 atm or less, more preferably 1.5 atm or less.

【0016】又、上記の熱プラズマ発生源の中でも、よ
り滞留時間の長い点で、高周波誘導結合型のプラズマま
たはそれとDCジェットもしくは小型の高周波誘導結合
型プラズマを重畳させたハイブリッドプラズマが好まし
い。炭素原料および金属または金属化合物の導入量の下
限は充分な量の金属含有フラーレンが析出回収できる量
であり、上限はプラズマが消失せず、かつ蒸発するにた
る充分な熱量を得ることが出来る程度であればよい。上
限は、熱プラズマ流帯域を形成させる入力パワー及びプ
ラズマの発生方式に左右されるが、例えば高周波誘導型
プラズマでは、入力パワーが20KWの場合には10g
/min以下、50KWの場合には100g/min以
下であればよい。
Among the above thermal plasma sources, a high frequency inductively coupled plasma or a hybrid plasma in which it is superposed with a DC jet or a small high frequency inductively coupled plasma is preferable because it has a longer residence time. The lower limit of the introduction amount of the carbon raw material and the metal or the metal compound is an amount capable of depositing and recovering a sufficient amount of the metal-containing fullerene, and the upper limit is such that the plasma does not disappear and a sufficient amount of heat for vaporization can be obtained. If The upper limit depends on the input power for forming the thermal plasma flow zone and the plasma generation method. For example, in the case of the high frequency induction type plasma, when the input power is 20 KW, the upper limit is 10 g.
/ Min or less, and in the case of 50 KW, it may be 100 g / min or less.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施例
により限定されるものではない。 <実施例1>図−1に示すハイブリッド型プラズマ反応
装置において入力パワーはDCアーク1に5KW、高周
波アーク2に17KW(4MHz)とした。DCアーク
用にガス導入口3から旋回流でアルゴンを26Nl/m
in、ガス導入口4から、半径方向にアルゴンを12N
l/minおよびヘリウムを14Nl/min予混合し
てガス導入口6からそれぞれ導入した。下流にはフィル
ターを設置し流量調節バルブを介して真空ポンプに接続
し、バルブの開度調整により系内圧力を600torr
に保った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. <Example 1> In the hybrid type plasma reactor shown in FIG. 1, the input power was 5 KW for the DC arc 1 and 17 KW (4 MHz) for the high frequency arc 2. Argon in a swirling flow from the gas inlet 3 for DC arc 26 Nl / m
in, 12 N of argon in the radial direction from the gas inlet 4
1 / min and helium were premixed at 14 Nl / min and introduced from the gas introduction port 6, respectively. A filter is installed downstream and connected to a vacuum pump via a flow control valve, and the system internal pressure is adjusted to 600 torr by adjusting the valve opening.
Kept at.

【0018】原料はカーボンブラック(三菱化成社製#
4000B)を2g/min、Y23を0.4g/mi
nで同時に10Nl/minのAr気流に同伴させ、こ
の粒子含有ガスを金属板に衝突分散後、重力分級槽で1
00μm以上の粒子を除去した後、プラズマ上部の微粉
導入口5より導入した。 このガス中の浮遊粒子の粒径
をJIS K−0302−1989に基ずいて測定した
ところ10μm未満の粒子が75%含まれることが分か
った。 カーボンブラックおよびY23はプラズマ中で
完全に分解し下流にて炭素質および金属含有炭素質およ
び金属化合物が再析出する。
The raw material is carbon black (# made by Mitsubishi Kasei
4000 B) at 2 g / min and Y 2 O 3 at 0.4 g / mi
n was simultaneously entrained in an Ar gas flow of 10 Nl / min, and the particle-containing gas was collided and dispersed on the metal plate, and then 1 in a gravity classification tank.
After removing particles having a diameter of 00 μm or more, the particles were introduced through the fine powder introduction port 5 above the plasma. The particle size of suspended particles in this gas was measured based on JIS K-0302-1989, and it was found that 75% of particles having a particle size of less than 10 μm were contained. Carbon black and Y 2 O 3 are completely decomposed in plasma, and carbonaceous and metal-containing carbonaceous materials and metal compounds are re-deposited downstream.

【0019】生成物は下流のチャンバー壁の付着分およ
びさらに下流に設置したフィルターでの捕集分を回収し
た。これをトルエンで抽出したところ赤紫色の抽出物を
得た。この抽出物にはイットリウムが含まれていること
がESR 及び元素分析によって確認され、かつField Des
orption Mass spectrometer で調べたところ、72
0(C60),840(C70),1008(C84),10
80(C90)amu,などのフラーレン類のピークと共
にYC82相当の1073amu,Y282相当の116
2amuのピーク、さらにY284相当の1186am
uのピークが現れた。
As for the product, the adhered portion on the chamber wall on the downstream side and the collected portion on the filter installed further downstream were recovered. When this was extracted with toluene, a reddish purple extract was obtained. It was confirmed by ESR and elemental analysis that the extract contained yttrium, and
72 when checked by orption Mass spectrometer
0 (C 60 ), 840 (C 70 ), 1008 (C 84 ), 10
1073 amu corresponding to YC 82 and 116 corresponding to Y 2 C 82 along with peaks of fullerenes such as 80 (C 90 ) amu.
2 amu peak and 1186 am corresponding to Y 2 C 84
The u peak appeared.

【0020】YC82,Y282、Y284の回収率は回収
フラーレン類の総重量和に対してそれぞれ約2%であっ
た。 < 実施例2>原料として三菱化成社製のカーボンブラ
ック#4000Bに炭酸カルシウムを5%混合したものを
用いたほかは実施例1と同様の実験を行った。その結
果、回収固体中から約2%のトルエン抽出物を得た。こ
の抽出物にはカルシウムが含まれていることが元素分析
によって確認され、かつ質量スペクトル分析によってC
aC60、Ca262,CaC66,CaC78,CaC84
Ca282のピークが検出された。
The recoveries of YC 82 , Y 2 C 82 and Y 2 C 84 were each about 2% with respect to the total weight sum of the recovered fullerenes. <Example 2> The same experiment as in Example 1 was carried out except that 5% of calcium carbonate was mixed with carbon black # 4000B manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. as a raw material. As a result, about 2% of a toluene extract was obtained from the recovered solid. It was confirmed by elemental analysis that the extract contained calcium, and C was confirmed by mass spectral analysis.
aC 60 , Ca 2 C 62 , CaC 66 , CaC 78 , CaC 84 ,
The peak of Ca 2 C 82 was detected.

【0021】<実施例3>原料として三菱化成社製のカ
ーボンブラック#4000Bに金属イットリウム粉を5%
混合したものを用いたほかは実施例1と同様の実験を行
った。その結果、回収固体中から約3%のトルエン抽出
物を得た。この抽出物にはイットリウムが含まれている
ことがESRおよび元素分析によって確認され、かつ質量
スペクトル分析によってYC82,Y282、Y284、Y
60、相当のピークが検出された。
Example 3 Carbon black # 4000B manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. was used as a raw material with 5% of metal yttrium powder.
The same experiment as in Example 1 was carried out except that the mixture was used. As a result, about 3% toluene extract was obtained from the recovered solid. It was confirmed by ESR and elemental analysis that the extract contained yttrium, and YC 82 , Y 2 C 82 , Y 2 C 84 and YC 82 , Y 2 C 84 , Y were confirmed by mass spectral analysis.
C 60 , a corresponding peak was detected.

【0022】<実施例4>原料として三菱化成社製のカ
ーボンブラック#4000Bに鉄粉を5%混合したものを
用いたほかは実施例2と同様の実験を行った。その結
果、回収固体中から約3%のトルエン抽出物を得た。こ
の抽出物には鉄が含まれていることが元素分析によって
確認され、かつ質量スペクトル分析によってFe
260,FeC72、FeC80、Fe282、相当のピーク
が検出された。
Example 4 The same experiment as in Example 2 was carried out except that 5% of iron powder was mixed with carbon black # 4000B manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. as a raw material. As a result, about 3% toluene extract was obtained from the recovered solid. The extract was confirmed to contain iron by elemental analysis, and Fe was confirmed by mass spectrometry.
2 C 60 , FeC 72 , FeC 80 , Fe 2 C 82 , and corresponding peaks were detected.

【0023】<実施例5>原料として三菱化成社製のカ
ーボンブラック#4000Bに六方晶窒化ほう素を2%混
合したものを用いたほかは実施例1と同様の実験を行っ
た。その結果、回収固体中から約5%のトルエン抽出物
を得た。この抽出物にはほう素が含まれていることが元
素分析によって確認され、かつ質量スペクトル分析によ
ってC59B,C582、C573、C564、相当のピー
クが検出された。
<Example 5> The same experiment as in Example 1 was conducted except that carbon black # 4000B manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. containing 2% of hexagonal boron nitride was used as a raw material. As a result, about 5% toluene extract was obtained from the recovered solid. It was confirmed by elemental analysis that the extract contained boron, and by mass spectrometry, C 59 B, C 58 B 2 , C 57 B 3 , C 56 B 4 and corresponding peaks were detected. It was

【0024】<実施例6>原料として三菱化成社製のカ
ーボンブラック#4000Bを用い、プラズマ中のアルゴ
ン25Nl/minに0.1Nl/minの窒素を混合
してガス導入口4から導入し、また半径方向にアルゴン
を23Nl/minガス導入口6から導入下ほかは、実
施例1と同様の実験を行った。その結果、回収固体中か
ら約5%のトルエン抽出物を得た。この抽出物には窒素
が含まれていることが元素分析によって確認され、かつ
質量スペクトル分析によってC59N,C582、C
573、C 564、相当のピークが検出された。
<Example 6> As a raw material, a Mitsubishi Kasei Co.
Carbon black # 4000B, Argo in plasma
25Nl / min mixed with 0.1Nl / min nitrogen
Then, the gas is introduced from the gas introduction port 4, and again in the radial direction with argon.
Is introduced from the 23Nl / min gas inlet 6
The same experiment as in Example 1 was conducted. As a result, whether it is in the recovered solid
To obtain about 5% toluene extract. Nitrogen in this extract
Is confirmed by elemental analysis, and
C by mass spectrometry59N, C58N2, C
57N3, C 56NFour, A considerable peak was detected.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によって、連続的にかつ大量にヘ
テロ原子含有フラーレン類を生成することが可能とな
り、触媒、電子材料、反応試薬、光学材料などに利用可
能となった。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to continuously and in large quantity produce heteroatom-containing fullerenes, and it is possible to use them for catalysts, electronic materials, reaction reagents, optical materials and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は本発明に用いたハイブリッドプラズマ
反応器の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a hybrid plasma reactor used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−−DCアーク 2−−高周波アーク 3,4,5,6,7−−ガス導入口 8−−冷却水導入管 9−−冷却水配水管 1-DC arc 2--high frequency arc 3,4,5,6,7--gas introduction port 8--cooling water introduction pipe 9--cooling water distribution pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属元素、ホウ素、窒素、リンおよびケ
イ素からなる群から選ばれる1種以上の元素の単体また
はその化合物並びに炭素質原料を熱プラズマ帯域に導入
して蒸発分解させた後再析出させることを特徴とするヘ
テロ原子含有フラーレン類の製造方法。
1. A simple substance of one or more elements selected from the group consisting of metallic elements, boron, nitrogen, phosphorus and silicon, or a compound thereof, and a carbonaceous raw material are introduced into a thermal plasma zone to be vaporized and decomposed and then re-deposited. A method for producing a heteroatom-containing fullerene, which comprises:
【請求項2】 炭素原子のみから構成されるフラーレン
類に、ヘテロ原子が付け加わってなるフラーレン類が製
造されることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein fullerenes are produced by adding a hetero atom to a fullerene composed of only carbon atoms.
【請求項3】 炭素原子のみから構成されるフラーレン
類の一部の炭素原子がヘテロ原子と置換してなるフラー
レン類が製造されることを特徴とする請求項1記載の製
造方法。
3. The method according to claim 1, wherein fullerenes are produced by substituting a part of carbon atoms of fullerenes composed of only carbon atoms with heteroatoms.
【請求項4】 前記ヘテロ原子がホウ素、窒素、リンお
よびケイ素からなる群から選ばれる1種以上の元素であ
ることを特徴とする請求項2又は3記載の製造方法。
4. The method according to claim 2 or 3, wherein the hetero atom is one or more elements selected from the group consisting of boron, nitrogen, phosphorus and silicon.
【請求項5】 前記元素の単体またはその化合物並びに
炭素質原料が、粒径100μmを超える粒子を実質的に
含まず、且つ浮遊状態で熱プラズマ帯域に導入されるこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の製
造方法。
5. A simple substance of the element or a compound thereof and a carbonaceous raw material are substantially free of particles having a particle size of more than 100 μm and are introduced into the thermal plasma zone in a floating state. 5. The manufacturing method according to any one of 4 to 4.
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