C70 フラーレン CAS 99685-96-8

フラーレンC70の調製方法は何ですか?

高純度のフラーレンを低コストで大量に調製することがフラーレン研究の基本です。フラーレンの収量を増やすために、研究者はプロセス技術を継続的に改善し、さまざまな調製方法が登場しました。現在、フラーレンを調製するためのより成熟した一般的に使用されている方法は、アークグラファイト蒸発法、ソーラーグラファイト蒸発法および火炎燃焼法です。

1. アークグラファイト蒸着法
一般に、アークチャンバーは高真空まで排気され、その後ヘリウムなどの不活性ガスが導入されます。フラーレンを調製するための陰極と陽極はアークチャンバー内に配置されます。通常、カソード材料はスペクトルグレードのグラファイトロッドであり、アノード材料は通常グラファイトロッドです。通常、アノード電極には触媒としてバーツ、ニッケル、銅、タングステンカーバイドが添加される。 2 つの高純度グラファイト電極を近づけてアーク放電させると、炭素棒がガス化してプラズマが形成されます。不活性雰囲気中では、小さな炭素分子が何度も衝突、合体、閉じて、安定した C60 分子と高炭素フラーレン分子が形成されます。これらは、反応器の内壁に堆積した多量の粒状のすすの中に存在し、このすすは抽出のために収集される。アークグラファイト蒸発法は、フラーレンを調製するために有毒で有害な生成物を生成しませんが、コストが高く、非常に電力を消費します。これは、実験室でフラーレンを合成するために一般的に使用される方法の 1 つです。

2. ソーラーグラファイト蒸着法
天日蒸発法とは、ヘリウム雰囲気中で集光した太陽光を加熱手段としてグラファイトを直接蒸発させてフラーレンを製造する方法である。温度が3000Kに達すると、フラーレンの収率は20％に達することがあります。集光した太陽光を利用してグラファイトを蒸発させる方法は、紫外線によるフラーレン構造の光化学的破壊を回避し、炭素蒸気が徐冷ゾーンに到達する前に炭素ブロックに凝縮するのを防ぎ、それによってフラーレンの収率が増加し、フラーレンの収率が低いという問題を解決します。アークグラファイト蒸発とプラズマグラファイト蒸発。

3. 火炎燃焼方式
燃焼法は工業的にフラーレンを調製するための主な方法です。火炎燃焼法は主に、予混合したベンゼン、トルエン蒸気、酸素をアルゴンガスで希釈し、低圧（約5.32kPa）の燃焼室に導入して不完全燃焼させ、C60、C70を含む煤を得る方法です。すすを分離精製すると、純度99.9%のC60が得られます。火炎燃焼法におけるフラーレンの生成に必要なエネルギーは、燃焼自体によって放出される熱によって供給されます。圧力とガス比を調整することにより、生成物の分布を広範囲に制御できます。操作が簡単、連続供給が容易、電力消費がないなどの利点があります。そのため、この方法がフラーレンの工業的製造方法として主流となっている。

C70フラーレンの構造的特徴:

C60 分子のかご構造はサッカーボールに似ています。 32 面には、12 個の五員環と 20 個の六員環が含まれます。各 5 員環は 5 つの 6 員環と共通のエッジを共有します。各六員環は 3 つの六員環と 3 つの五員環に接続されています。つまり、六員環は 12 個の五員環を互いに分離しています。

C70の形はサッカーボールに似ています。分子内には 5 員環が 12 個、6 員環が 25 個あります。各 5 員環は、5 つの 6 員環と共通の端も共有しています。つまり、6 員環は 12 個の 5 員環を互いに分離しています。実際、これまでのところ、調製された分子は 12 個の 5 員環と異なる数の 6 員環で構成されています。各 5 員環は 5 つの 6 員環と共通の端を共有します。つまり、6 員環は 12 個の 5 員環を互いに隔てています。

なぜそうなるのでしょうか?これは、５員環のσ結合には張力があるのに対し、６員環のσ結合には張力がないためである。五員環と五員環が結合すると、分子内のσ結合の張力が増し、不安定になります。したがって、現在実験室で調製されているフラーレン分子では、五員環が孤立して存在しており、それぞれの五員環が六員環に囲まれている。人々はこの現象を「孤立五員環原理」と呼んでいます（つまり、フラーレン分子の五員環を五員環ではなくできるだけ六員環に結合させて分子の安定性を保つということです） ）。 「孤立五員環原理」を満たすことができる最小のフラーレン分子は C60 分子です。

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