RU2124473C1 - Способ извлечения фуллеренов - Google Patents
Способ извлечения фуллеренов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124473C1 RU2124473C1 RU96102475A RU96102475A RU2124473C1 RU 2124473 C1 RU2124473 C1 RU 2124473C1 RU 96102475 A RU96102475 A RU 96102475A RU 96102475 A RU96102475 A RU 96102475A RU 2124473 C1 RU2124473 C1 RU 2124473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fullerenes
- soot
- solvent
- carbon black
- sublimation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при получении материалов электронной техники, технических смазок. В сажу добавляют при перемешивании органический растворитель: бензол, ксилол, изопропиловый спирт и т.д., удаляют растворитель, компактную сажу сублимируют в вакууме при давлении 102 Торр и нагреве до 580 - 800oC. Соотношение С60 и С70 88 - 92 мас.% и 8 - 11,9 мас.% соответственно, доля извлеченных фуллеренов 83 -96%.
Description
Изобретение относится к технологии синтеза и очистки фуллеренов Cn(n ≥ 60). Фуллерены открыты сравнительно недавно и в перспективе могут найти широкое практическое применение в качестве материала для электронной техники, компонента технических смазок, стартовых веществ для синтеза алмазов и ряда других целей.
Сущность изобретения: предлагается способ извлечения фуллеренов из сажи путем сублимации из фуллереносодержащей сажи, получаемой электродуговым распылением графита в атмосфере гелия. Затем в рыхлую сажу при перемешивании добавляют растворитель до образования пасты; из полученной пасты удаляют растворитель и из образовавшейся компактной сажи выделяют фуллерены путем сублимации в вакууме.
Известны способы извлечения фуллеренов из сажи. Наиболее распространенный, исторически первый способ извлечения фуллеренов из сажи включает в себя как основную операцию экстракцию фуллеренов из сажи в виде раствора в органическом растворителе, например, бензоле или толуоле. Затем производится выпаривание раствора фуллеренов для кристаллизации целевого продукта и регенерации растворителя (Лаухина Е.Э., Бубнов В.П., Изв. АН, сер. Химическая, 1995, N 7, с.1223). Существенным недостатком данного способа является наличие большой массы пожароопасных и токсичных растворителей, необходимых для извлечения даже небольшого количества фуллеренов. Фуллерены сравнительно малорастворимы в органических растворителях и поэтому объемно-массовое соотношение растворитель/сажа (л/кг) составляет 50/1 - 10/1 (1-4). Также к недостаткам этого способа относятся операции отделения раствора фуллеренов от мелкодисперсионной сажи, выпарка раствора и регенерация растворителя.
Известен способ выделения фуллеренов из сажи сублимацией в вакууме (патент США N 5227038). В патенте приведена схема установки для синтеза фуллеренов, в которой предлагается подавать в зону электродугового испарения графита поток гелия, который увлекает частицы сажи и пары фуллеренов в зоны их селективной конденсации.
Недостатком данного способа является пылеунос рыхлой сажи потоком газа из зоны конденсации, загрязнение этой сажей зоны конденсации фуллеренов, а использование пылеудерживающих фильтров усложняет конструкцию установки, приводит к резкому возрастанию газодинамического сопротивления тракта и практическому прекращению процесса.
Наиболее близким техническим решением является способ получения высокочистого C60 путем сублимации его в вакууме (Karntatsevich V.L. et. al., Preparation of High-puriry C60 by Sublimation in Vacuum, IWAC-95, St. Petersburg p. 42). Фуллерен получают из продукта хроматографического разделения фуллереносодержащей смеси, предварительно приготовленной экстракцией фуллереносодержащей сажи органическим растворителем. Основным достоинством указанного способа является возможность получения чистого продукта, например, C60 из смеси фуллеренов. Процесс проводится при пониженном давлении (в вакууме) аргона (1-5 Торр).
Недостатки данного способа: для осуществления процесса согласно этому способу требуется предварительно выделенная смесь фуллеренов из сажи, например, экстракцией органическим растворителем; последующая длительная очистка субстрата при глубоком вакууме (10-5 Торр) от следов растворителей. Способ рекомендуется для сублимационной очистки C60, ранее подвергнутого хроматографической очистке; применение инертного газа (аргона), тщательно очищенного от кислородосодержащих примесей.
Целью настоящего изобретения является извлечение фуллеренов с количественным выходом, не загрязненных следами растворителей и твердыми нерастворимыми частицами непосредственно из фуллереносодержащей сажи и упрощение процесса получения фуллеренов.
К рыхлой саже, полученной в аппарате электродугового сжигания графита, прибавляют растворитель при перемешивании до перехода сажи в пастообразное состояние. Затем удаляют растворитель из пасты. В результате получают компактную сажу, которая имеет гранулоподобную структуру, не содержит пыли и занимает насыпной объем в 4-5 раз меньше исходной рыхлой сажи (насыпная плотность 0,5 г/см3). Для приготовления компактной сажи требуется сравнительно небольшое количество растворителя: объемно-массовое отношение растворитель/сажа колеблется от 2,5/1 до 3,5/1 в зависимости от типа растворителя. В одном из вариантов количество органического растворителя снижено до 0,2/1 (остальное вода). В качестве растворителя могут быть использованы бензол, ксилол или вода с добавкой небольшого количества водорастворимой органической жидкости, например, спирта. Приготовленную компактную сажу помещают в зону нагрева аппарата для сублимации, вакуумируют аппарат и производят сублимацию фуллеренов при T-580-800oC, собирая их в зоне конденсации, откуда слой твердых фуллеренов легко извлекается механически или может быть смыт небольшим количеством растворителя. При этом пылепереноса из зоны нахождения сажи в зону конденсации фуллеренов не происходить.
Совокупность существенных признаков предлагаемого способа позволяет эффективно реализовать метод сублимации применительно к извлечению фуллеренов из сажи, значительно увеличить при этом выход конечного продукта. Использование компактной сажи в этом процессе упрощает ее транспортировку, облегчает операцию загрузки и разгрузки аппарата, уменьшает размер аппарата за счет компактности сажи. Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа. Во всех примерах использовалась отсеянная от инородных частиц сажа с содержанием фуллеренов, извлекаемых по стандартной методике экстракцией ксилолом от 1,8 до 2,4 мас.% и соотношением индивидуальных фуллеренов 84,4% C60, 15,6% C70. Последнее определялось методом хроматографии.
Пример 1. К рыхлой саже (4,2 г) приливают 10,5 мл бензола, перемешивают до образования пасты. Из пасты удаляют растворитель. Полученную компактную сажу засыпают в аппарат для сублимации, вакуумируют аппарат до остаточного давления 10-2 Торр, прогревают сажу при 200oC 30 мин, а затем повышают температуру в зоне сублимации до 580oC. Через 1 час прекращают нагрев, охлаждают зону нагрева аппарата и извлекают конденсат фуллеренов механически. Получено 0,063 г (1,5 мас.% от веса сажи). Соотношение C60 и C70 составило 88,1 b 11,9% соответственно. Доля извлеченных фуллеренов составила 83%.
Пример 2. К рыхлой саже (3,7 г) приливают 9 мл ксилола, перемешивают до образования однородной вязкой массы (пасты). Растворитель из пасты удаляют, получая таким образом компактную сажу. Из этой сажи производят сублимацию фуллеренов в вакуумном аппарате (10-2 Торр) при медленном нагреве зоны сублимации до 800oC и выдержке при этой температуре 1 час. Из зоны конденсации извлечено 0,085 г фуллеренов (2,3 мас.% от веса сажи), что составляет 96% от содержания их в саже.
Пример 3. К рыхлой саже (2,8 г) приливают 9 мл воды, 0,6 мл изопропилового спирта при перемешивании до образования пасты. Удаляют растворитель, из полученной таким образом компактной сажи производят сублимацию фуллеренов в том же режиме, который указан в примере 1. Из зоны конденсации механически извлечено 0,047 г фуллеренов (1,7 мас.% от веса сажи). Соотношение C60 и C70 в полученном сублимате составило 92 и 8% соответственно. Выход достиг 93%.
Источники информации:
1. Лаухина Е. Э., Бубнов В.П. Изв АН, сер. Химическая, 1995, N 7, стр. 1223.
1. Лаухина Е. Э., Бубнов В.П. Изв АН, сер. Химическая, 1995, N 7, стр. 1223.
2. Патент США N 5227038, 1993.
3. Karnatsevich V.L. et al, Preparation of High-purity C60 by Sublimation in Vaacuum, IWAC-95, St.Petersburg.
Claims (1)
- Способ извлечения фуллеренов из сажи путем сублимации в вакууме, отличающийся тем, что в сажу добавляют при перемешивании растворитель до образования пасты, затем удаляют растворитель из полученной пасты и из образовавшейся компактной сажи производят выделение фуллеренов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102475A RU2124473C1 (ru) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Способ извлечения фуллеренов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102475A RU2124473C1 (ru) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Способ извлечения фуллеренов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96102475A RU96102475A (ru) | 1998-05-10 |
RU2124473C1 true RU2124473C1 (ru) | 1999-01-10 |
Family
ID=20176714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96102475A RU2124473C1 (ru) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Способ извлечения фуллеренов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124473C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456233C2 (ru) * | 2010-08-13 | 2012-07-20 | Учреждение Российской Академии наук Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН | Способ получения фуллерена с60 |
RU2496713C2 (ru) * | 2011-10-31 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) | Способ получения углеродных наноструктурных материалов |
-
1996
- 1996-02-09 RU RU96102475A patent/RU2124473C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Karnatseirch V.L. et al., Preparation of Highpurity C 60 by Sublimation in Vacuum, The 2 nd Int. Workshop in Russia, Fullerenes and Atomic Clusters, book of Abstr., IWAC-95, Abstr. of Inv. zect. and Contr. Papers, St. Petersburg, Russia, June 19 - 24, 1995, p.42. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456233C2 (ru) * | 2010-08-13 | 2012-07-20 | Учреждение Российской Академии наук Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН | Способ получения фуллерена с60 |
RU2496713C2 (ru) * | 2011-10-31 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) | Способ получения углеродных наноструктурных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shinohara et al. | Isolation and spectroscopic properties of scandium fullerenes (Sc2@ C74, Sc2@ C82, and Sc2@ C84) | |
JP2802324B2 (ja) | 炭素の新しい形 | |
JP2682486B2 (ja) | カーボンナノチューブの精製方法 | |
US5316636A (en) | Production of fullerenes by electron beam evaporation | |
Xiao et al. | Efficient HPLC purification of endohedral metallofullerenes on a porphyrin-silica stationary phase | |
JPH07502251A (ja) | フラーレンを製造および分離するための方法および装置 | |
RU2124473C1 (ru) | Способ извлечения фуллеренов | |
JPH06183712A (ja) | フラーレン類の製造方法 | |
WO2003076335A1 (en) | Process for production of fullerenes and method for separation thereof | |
JP3861032B2 (ja) | フラーレン類の製造方法 | |
US4499201A (en) | Process for removing alumina or silica substrate from carbonaceous pyropolymers | |
Ding et al. | Systematic isolation of enohedral fullerenes containing lanthanide atoms and their characterization | |
JP5065597B2 (ja) | フラーレンベース材料の製造装置、及び、製造方法 | |
WO1995006001A1 (en) | Process for the preparation of fullerenes | |
JPH07138009A (ja) | フラーレンの製造装置およびその回収方法 | |
RU2107026C1 (ru) | Способ разделения фуллеренов | |
JPH05282938A (ja) | 金属内包フラーレン類の製造方法 | |
Möschel et al. | A novel approach to the synthesis of endohedral fullerenes as demonstrated by endohedral barium fullerenes | |
AU2010226653A1 (en) | Purification of fullerene derivatives from various impurities | |
EP0705219B1 (de) | Verfahren zur abtrennung von fulleren aus fullerenhaltigem russ | |
JP3415324B2 (ja) | 炭素クラスターを溶解させた液体中における不溶すす成分の固定化方法 | |
JP3493533B2 (ja) | フラーレン類の分離精製方法 | |
WO2006041099A1 (ja) | 内包フラーレンの製造方法、及び、内包フラーレンの製造装置 | |
RU2224714C2 (ru) | Способ получения фуллерена c60 | |
JP2004067490A (ja) | フラーレン類の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080210 |