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如何制C60

王朝知道·作者佚名  2012-02-01  
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分类: 教育/科学 >> 理工学科
 
参考答案:

关于C60富勒烯的制备方法,日本纳米碳研究所社长大泽映二(照片1)认为,“热分解法”是取代过去的(1)激光剥离和电弧放电等高温等离子状碳化法;(2)碳氢化合物燃烧法;(3)纯合成法的最佳工业制备法。2003年7月22日,在日本大阪大学举办的“纳米科技最前线:富勒烯和纳米管的制备原理”论坛上,大泽在题为“富勒烯·纳米管生成机制的最新进展”的演讲中,公布了热分解法的详细内容。

三菱化学等在富勒烯量产中采用的是碳氢化合物燃烧法。这是一种物理制备法:首先把碳氢化合物、空气和氩气的混合物作为低压层流焰(Laminar Flame)在1800℃条件下燃烧,然后从生成的烟尘中提取富勒烯。在碳氢化合物中尽管可以使用苯等低价原料,但是“烟尘的提取率最好也就是2.5%,烟尘中所含的C60富勒烯为10~20%,因此C60富勒烯的提取率非常低,最多也就0.5%(2.5%×20%)”(大泽,照片2),。

大泽提倡“Kroto-Homann-Ozawa(KHO)机制”,表示必须在改进碳氢化合物燃烧法、提高回收率的基础上,阐明碳氢化合物燃烧法中C60富勒烯的反应及生成原理。根据此机制推测,热分解法与碳氢化合物燃烧法相比,C60富勒烯的提取率更高。另外,尽管还没有达到利用热分解法制备C60富勒烯的阶段,但是“与碳氢化合物燃烧法相比,很有可能把提取率提高10至100倍”(大泽)。

大泽提出的KHO机制是指,烟尘和C60富勒烯是由被称为aromer的共同中间物成长后生成的。aromer迅速成长后如果处于不稳定状态就会变成烟尘,当碳原子数为60个等在热力学上稳定的话,就会生成C60富勒烯和富勒烯的多层结构(照片3)。

aromer是由碳氢化合物燃烧初期生成的缩合多环芳香烃(PAH)发生大量低聚合反应后生成的物质。大泽所说的热分解法就是可有效生成这种aromer物质的方法。

大泽已经申请了热分解法中的C60制备方法相关专利,并准备说服生产C60富勒烯的厂家使用该专利。(记者:神保 进一)

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