RU2750604C1 - Fullerenol production method - Google Patents
Fullerenol production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750604C1 RU2750604C1 RU2020107174A RU2020107174A RU2750604C1 RU 2750604 C1 RU2750604 C1 RU 2750604C1 RU 2020107174 A RU2020107174 A RU 2020107174A RU 2020107174 A RU2020107174 A RU 2020107174A RU 2750604 C1 RU2750604 C1 RU 2750604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- fullerenol
- filter
- fullerene
- hydrogen peroxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/152—Fullerenes
- C01B32/156—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области химии, а точнее, к способам получения фуллеренола.The claimed invention relates to the field of chemistry, and more precisely, to methods for producing fullerenol.
Например, известен способ получения фуллеренола С84 (по патенту RU 2496773 опубликован 27.10.2013), при котором сухой углеродный загружают в экстрактор типа аппарата Сокслета и экстрагируют фуллеренол в виде водного раствора аммиачной соли фуллеренола раствором аммиака, нагревом его в испарительной части экстрактора. Однако, известный способ синтеза обладает низкой технологичностью. Также из публикации Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology, Academic Press, 2019, известен способ синтеза, в котором отмечена эффективность присутствия перекиси водорода, при синтезе фуллеренолов. Для этого смесь С60 с измельченным NaOH суспендируют в 30% водной Н2О2 и перемешивают при 60°С на воздухе в течение нескольких дней. Тем не менее указанный способ также обладает низкой технологичностью.For example, there is a known method for producing fullerenol C84 (according to patent RU 2496773 published on October 27, 2013), in which dry carbon is loaded into an extractor such as a Soxhlet apparatus and fullerenol is extracted in the form of an aqueous solution of the ammonium salt of fullerenol with an ammonia solution by heating it in the evaporative part of the extractor. However, the known synthesis method has low manufacturability. Also, from the publication Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology, Academic Press, 2019 keV e wall synthesis method, wherein the marked efficiency presence of hydrogen peroxide, the synthesis fullerenol. For this, a mixture of C60 with crushed NaOH is suspended in 30% aqueous H 2 O 2 and stirred at 60 ° C in air for several days. However, this method also has low manufacturability.
Наиболее близким к заявляемому является способ синтеза, описанный в статье (Sheng Wang et al, Novel and Efficient Synthesis of Water-Soluble [60] Fullerenol by Solvent-Free Reaction, Synthetic Commun., 2005, v. 35, p.p. 1803-1808), характеризующийся проведением реакции фуллерена со смесью Н2О2 и NaOH, при комнатной температуре. Данный способ также является низкотехнологичнымClosest to the claimed is the synthesis method described in the article (Sheng Wang et al, Novel and Efficient Synthesis of Water-Soluble [60] Fullerenol by Solvent-Free Reaction, Synthetic Commun., 2005, v. 35, pp 1803-1808) characterized by the reaction of fullerene with a mixture of H 2 O 2 and NaOH at room temperature. This method is also low-tech.
Целью заявляемого изобретения является устранение выявленного недостатка для достижения такого технического результата, как повышение технологичности синтеза фуллеренола.The aim of the claimed invention is to eliminate the identified drawback to achieve such a technical result as improving the manufacturability of the synthesis of fullerenol.
Поставленная цель достигается следующим образом: способ получения фуллеренола, при котором фуллерен смешивают с гидроксидом натрия, далее полученная смесь соединяется с перекисью водорода, до прекращения реакции, характеризующийся тем, что прореагировавшую смесь нагревают до 80±5°С, при перемешивании, до упаривания до пастообразного состояния, из расчета 18-20 часов на каждые 100 мл перекиси водорода, далее в пастообразную массу добавляют дистиллированную воду, из расчета 900 мл на 1 г исходного фуллерена, и раствор нейтрализуют соляной кислотой, до рН 9,00±0,05, далее в нейтрализованный раствор вносят безводный хлорид кальция, далее раствор нагревается до 95±5°С, далее полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и отстаивают, далее раствор фильтруют, далее оставшийся на фильтре продукт снимают для просушки, далее снятый с фильтра продукт сушат, далее полученную смесь обрабатывают серной, соляной или уксусной кислотой, при этом используется фуллерен с чистотой 97-99%, а соотношение пропорций С60 и NaOH используется 1:20.This goal is achieved as follows: a method for producing fullerenol, in which fullerene is mixed with sodium hydroxide, then the resulting mixture is combined with hydrogen peroxide, until the reaction stops, characterized in that the reacted mixture is heated to 80 ± 5 ° C, with stirring, until evaporated to pasty state, at the rate of 18-20 hours for every 100 ml of hydrogen peroxide, then distilled water is added to the pasty mass, at the rate of 900 ml per 1 g of the original fullerene, and the solution is neutralized with hydrochloric acid, to pH 9.00 ± 0.05, then anhydrous calcium chloride is added to the neutralized solution, then the solution is heated to 95 ± 5 ° C, then the resulting solution is cooled to room temperature and defended, then the solution is filtered, then the product remaining on the filter is removed to dry, then the product removed from the filter is dried, then the resulting mixture is treated with sulfuric, hydrochloric or acetic acid, while fullerene with a purity of 97-99% is used, and the ratio The ratio of the proportions of C60 and NaOH is used 1:20.
Способ в частности может характеризоваться тем, что в качестве фильтра используется бумажный фильтр, типа «Синяя лента», при этом также может использоваться воронка Бюхнера и при этом, например, может использоваться колба Вюрца.The method can be characterized in particular in that a paper filter of the "Blue Ribbon" type is used as the filter, in which case a Buchner funnel can also be used and in this case, for example, a Würz flask can be used.
Способ в частности может характеризоваться тем, что проводят повторную фильтрацию через коническую воронку, а продукт, оставшийся на фильтре, споласкивается, например, ацетоном.In particular, the method can be characterized in that a second filtration is carried out through a conical funnel, and the product remaining on the filter is rinsed, for example, with acetone.
Заявляемый способ получения фуллеренола осуществляется следующим образом.The inventive method for producing fullerenol is carried out as follows.
В емкость, предназначенную для проведения химической реакции, вносится фуллерен С60, чистота которого, с целью повышения технологичности синтеза, может достигать 97-99% и кристаллический гидроксид натрия NaOH. При этом соотношение пропорций С60 и NaOH используется как 1:20. Далее в полученную смесь вливается перекись водорода Н2О2, при этом при заявленных концентрациях веществ реакционная смесь самопроизвольно нагревается до 55-60°С, что обусловливается технологичностью заявляемого процесса, и начинает вспениваться.Fullerene C60, the purity of which, in order to increase the manufacturability of synthesis, can reach 97-99%, and crystalline sodium hydroxide NaOH, are introduced into a container intended for carrying out a chemical reaction. In this case, the ratio of the proportions of C60 and NaOH is used as 1:20. Further, hydrogen peroxide H 2 O 2 is poured into the resulting mixture, while at the declared concentrations of substances, the reaction mixture spontaneously heats up to 55-60 ° C, which is due to the manufacturability of the claimed process, and begins to foam.
Далее емкость с реакционной смесью переносят на электроплитку и при минимальном нагреве 80-85°С, смесь нагревается из расчета 18-20 часов на каждые 100 мл перекиси водорода при периодическом перемешивании до упаривания до пастообразного состояния. Затем в реакционную массу добавляется 900 мл дистиллированной воды из расчета 900 мл на 1 г исходного фуллерена. Для выделения фуллеренола С60(ОН)n>40 из реакционного раствора, содержащего кроме фуллеренола гидроксид натрия NaOH и карбонат натрия Na2CO3, с целью обеспечения технологичности процесса, используется метод выделения фуллеренола С60(ОН)n>40 через его кальциевую соль С60(ОСа*0,5)n>40, по схеме:Next, the container with the reaction mixture is transferred to an electric stove and with a minimum heating of 80-85 ° C, the mixture is heated at the rate of 18-20 hours for every 100 ml of hydrogen peroxide with periodic stirring until it evaporates to a pasty state. Then 900 ml of distilled water is added to the reaction mass at the rate of 900 ml per 1 g of the starting fullerene. To isolate fullerenol C60 (OH) n > 40 from a reaction solution containing, in addition to fullerenol, sodium hydroxide NaOH and sodium carbonate Na 2 CO 3 , in order to ensure the processability of the process, the method is used to isolate fullerenol C60 (OH) n > 40 through its calcium salt C60 (OSa * 0.5) n > 40, according to the scheme:
Оказалось, что кальциевая соль фуллеренола С60(ОСа*0,5)n>40 - нерастворима в воде. Это позволяет избавиться не только от любого количества гидроксида NaOH и карбоната натрия Na2CO3, но и от любых других водорастворимых примесей, которые могли образоваться в процессе синтеза гидроксилирования, что обусловливает высокую технологичность процесса синтеза.It turned out that the calcium salt of fullerenol C60 (OCa * 0.5) n > 40 is insoluble in water. This allows you to get rid of not only any amount of NaOH hydroxide and sodium carbonate Na 2 CO 3 , but also from any other water-soluble impurities that could be formed during the hydroxylation synthesis, which makes the synthesis process highly efficient.
Для получения кальциевой соли фуллеренола С60(ОСа*0,5)n>40 отфильтрованный сильнощелочной раствор нейтрализуется соляной кислотой до рН 9,00±0,05. В этот нейтрализованный раствор вносится необходимое количество безводного хлорида кальция CaCl2 и раствор нагревается до 95±5°С. После протекания реакции готовый раствор охлаждается до комнатной температуры и отстаивается в течение 10-12 часов, а затем фильтруется через бумажный фильтр, например, марки «Синяя лента», расположенный в воронке с перегородкой с отверстиями в нижней части, такой, например, как воронка Бюхнера, в колбу с боковым отводом, в том числе, по типу, Вюрца. Для ускорения фильтрации может быть использован лабораторный водоструйный насос, позволяющий проводить фильтрацию под некоторым разрежением. Фильтрат (отфильтрованный раствор) представляет собою раствор, желто-коричневого цвета, содержащий натриевую соль фуллеренола С60(ОН)n>40, большое количество гидроксида натрия NaOH и карбоната натрия (соды) Na2CO3. Сода образуется в процессе синтеза в результате побочной реакции разложения части фуллерена до диоксида углерода СО2 под действием перекиси водорода Н2О2, происходящей в щелочной среде.To obtain the calcium salt of fullerenol C60 (OCa * 0.5) n > 40, the filtered strongly alkaline solution is neutralized with hydrochloric acid to pH 9.00 ± 0.05. The required amount of anhydrous calcium chloride CaCl 2 is added to this neutralized solution and the solution is heated to 95 ± 5 ° C. After the reaction has proceeded, the finished solution is cooled to room temperature and settled for 10-12 hours, and then filtered through a paper filter, for example, of the "Blue Ribbon" brand, located in a funnel with a partition with holes in the lower part, such as, for example, a funnel Buchner, into a flask with a side outlet, including, according to the type, Würz. To accelerate filtration, a laboratory water-jet pump can be used, which allows filtration to be carried out under a certain vacuum. The filtrate (filtered solution) is a yellow-brown solution containing the sodium salt of fullerenol C60 (OH) n > 40, a large amount of sodium hydroxide NaOH and sodium carbonate (soda) Na 2 CO 3 . Soda is formed during synthesis as a result of a side reaction of decomposition of a part of fullerene to carbon dioxide CO 2 under the action of hydrogen peroxide H 2 O 2 , which occurs in an alkaline medium.
Фильтрация в заявляемом способе может быть многоступенчатой. В частности, после первичной фильтрации реакционный раствор фильтруется еще раз, например, через коническую воронку, в плоскодонную колбу. Цвет повторно отфильтрованного раствора (фильтрата) - янтарный. Продукт, оставшийся на фильтре, водой не промывается, а только споласкивается, в том числе, ацетоном и затем сушится. Он представляет собою мелкокристаллический продукт коричневого цвета, являющийся смесью среднегидроксилированных фуллеренолов С60(ОН)m, где значение m лежит в пределах 36-42.Filtration in the claimed method can be multistage. In particular, after primary filtration, the reaction solution is filtered once more, for example through a conical funnel, into a flat-bottomed flask. The color of the re-filtered solution (filtrate) is amber. The product remaining on the filter is not washed with water, but only rinsed, including with acetone, and then dried. It is a finely crystalline brown product, which is a mixture of medium hydroxylated fullerenols C60 (OH) m , where the value of m lies in the range 36-42.
Кальциевая соль фуллеренола С60(ОСа*0,5)n>40 представляет собою мелкокристаллический продукт от желтого до бежевого цвета. Фуллеренол С60(ОН)n>40 является объемным аналогом фенола С6Н5(ОН), и, так же, как и фенол, фуллеренол обладает слабыми кислотными свойствами, и, так же, как и фенол, он может быть выделен из своей соли действием более сильной кислоты, например такой как серная, либо соляная, либо уксусная.The calcium salt of fullerenol C60 (OCa * 0.5) n > 40 is a fine crystalline product from yellow to beige. Fullerenol C60 (OH) n > 40 is a bulk analogue of phenol C6H5 (OH), and, like phenol, fullerenol has weak acidic properties, and, like phenol, it can be isolated from its salt by the action of more a strong acid, such as sulfuric acid, or hydrochloric acid, or acetic acid.
Таким образом, описанный способ получения фуллеренола через его кальциевую соль позволяет достигать заявляемый технический результат, а именно - повышение технологичности синтеза.Thus, the described method of obtaining fullerenol through its calcium salt allows achieving the claimed technical result, namely, increasing the manufacturability of the synthesis.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Заявляемый способ получения фуллеренола может быть реализован в промышленных масштабах, на базе специализированных химико-технологических лабораторий.The claimed method for producing fullerenol can be implemented on an industrial scale, on the basis of specialized chemical-technological laboratories.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107174A RU2750604C1 (en) | 2020-02-17 | 2020-02-17 | Fullerenol production method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107174A RU2750604C1 (en) | 2020-02-17 | 2020-02-17 | Fullerenol production method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2750604C1 true RU2750604C1 (en) | 2021-06-29 |
Family
ID=76755869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020107174A RU2750604C1 (en) | 2020-02-17 | 2020-02-17 | Fullerenol production method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2750604C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495821C2 (en) * | 2010-06-04 | 2013-10-20 | Закрытое акционерное общество "Инновации ленинградских институтов и предприятий" (ЗАО ИЛИП) | Method of producing mixture of fullerenols |
RU2496773C1 (en) * | 2012-10-09 | 2013-10-27 | Евгений Александрович Козеев | Method of producing fullerenol c84 from carbon nanocluster sulpho-adduct production wastes |
-
2020
- 2020-02-17 RU RU2020107174A patent/RU2750604C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495821C2 (en) * | 2010-06-04 | 2013-10-20 | Закрытое акционерное общество "Инновации ленинградских институтов и предприятий" (ЗАО ИЛИП) | Method of producing mixture of fullerenols |
RU2496773C1 (en) * | 2012-10-09 | 2013-10-27 | Евгений Александрович Козеев | Method of producing fullerenol c84 from carbon nanocluster sulpho-adduct production wastes |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
D.P. TYURIN et al. Antioxidant properties of fullerenol-d, Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2010, 9(6), p.p. 798-810. * |
SHENG WANG et al. Novel and Efficient Synthesis of Water-Soluble [60]Fullerenol by Solvent-Free Reaction, Synthetic Commun., 2005, v. 35, p.p.1803-1808. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3894144A (en) | Process for making sulfate-containing basic aluminum chloride | |
JP4954873B2 (en) | Method for preparing lactic acid or lactate from a medium containing magnesium lactate | |
JP3421013B2 (en) | Method for producing free hydroxylamine aqueous solution | |
KR101767034B1 (en) | Process for the preparation of a monovalent succinate salt | |
WO2008123566A1 (en) | Carbonic acid group-containing magnesium hydroxide particle and method for producing the same | |
RU2750604C1 (en) | Fullerenol production method | |
US6746653B2 (en) | Process for recovering catalyst transition metals from salt-containing reaction mixtures | |
US6214313B1 (en) | High-purity magnesium hydroxide and process for its production | |
US9604850B2 (en) | Ammonia borane purification method | |
CN103588685A (en) | Triketone ammonium salt compounds and preparation method and application thereof | |
WO2010050668A2 (en) | Method for preparing high purity copper oxide containing a trace amount of chlorine from waste liquid containing cu(nh3)4cl2 | |
US3947559A (en) | Alkali metal dithionite manufacture | |
RU2448039C2 (en) | Method of producing zinc peroxide | |
RU2412953C1 (en) | METHOD OF PRODUCING γ-POLYOXYMETHYLENE | |
RU2198842C2 (en) | Method of magnesium oxide producing | |
RU2285667C1 (en) | Method of production of the high purity magnesium nitrate hexahydrate from the technical solution of magnesium nitrate | |
JP3394980B2 (en) | Method for producing free hydroxylamine aqueous solution | |
JPH075512B2 (en) | Method for producing carboxylic acid ether mixture | |
JPH07324093A (en) | Production of tris(acetylacetonato)luthenium (iii) | |
JP3586503B2 (en) | Method for producing tertiary butyl acrylamide | |
US2204192A (en) | Method of making barium chloride | |
RU2238243C2 (en) | Calcex preparation method | |
US3542844A (en) | Process for removing sodium bicarbonate from a reaction product containing adiponitrile | |
RU2176650C1 (en) | METHOD OF PREPARING γ-POLYOXYMETHYLENE | |
RU2147290C1 (en) | Method for production of fine single-phase hydroxyl-apatite |