Способ получения фуллеренола

Изобретение относится к химической промышленности. Сначала фуллерен С60 с чистотой 97-99% смешивают с гидроксидом натрия в соотношении 1:20 и полученную смесь соединяют с перекисью водорода до прекращения реакции. Прореагировавшую смесь нагревают до 80±5°С при перемешивании до упаривания до пастообразного состояния из расчета 18-20 ч на каждые 100 мл перекиси водорода. В полученную пастообразную массу добавляют дистиллированную воду из расчета 900 мл на 1 г исходного фуллерена. После этого раствор нейтрализуют соляной кислотой до рН 9,00±0,05. В нейтрализованный раствор вносят безводный хлорид кальция, нагревают до 95±5°С, охлаждают до комнатной температуры, отстаивают и фильтруют через бумажный фильтр типа «Синяя лента», расположенный в воронке Бюхнера или колбе Вюрца. Можно провести повторную фильтрацию через коническую воронку. Оставшийся на фильтре продукт споласкивают ацетоном, снимают для просушки, сушат и обрабатывают серной, соляной или азотной кислотой с получением фуллеренола. Повышается технологичность синтеза фуллеренола за счёт увеличения производительности и сокращения количества технологических операций при сохранении качества целевого продукта. Способ может быть реализован в промышленных масштабах на базе специализированных химико-технологических лабораторий. 5 з.п. ф-лы.

 

Заявляемое изобретение относится к области химии, а точнее, к способам получения фуллеренола.

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.

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 низкотехнологичным

Целью заявляемого изобретения является устранение выявленного недостатка для достижения такого технического результата, как повышение технологичности синтеза фуллеренола.

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.

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.

Способ в частности может характеризоваться тем, что проводят повторную фильтрацию через коническую воронку, а продукт, оставшийся на фильтре, споласкивается, например, ацетоном.

Заявляемый способ получения фуллеренола осуществляется следующим образом.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

Таким образом, описанный способ получения фуллеренола через его кальциевую соль позволяет достигать заявляемый технический результат, а именно - повышение технологичности синтеза.

Промышленная применимость.

Заявляемый способ получения фуллеренола может быть реализован в промышленных масштабах, на базе специализированных химико-технологических лабораторий.

1. Способ получения фуллеренола, при котором фуллерен смешивают с гидроксидом натрия, далее полученную смесь соединяют с перекисью водорода до прекращения реакции, отличающийся тем, что прореагировавшую смесь нагревают до 80±5°С при перемешивании до упаривания до пастообразного состояния из расчета 18-20 ч 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 нагревают 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 азотной кислотой, при этом используют фуллерен с чистотой 97-99%, а С60 и NaOH используют в соотношении пропорций 1:20.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фильтра используют бумажный фильтр типа «Синяя лента».

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют воронку Бюхнера.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют колбу Вюрца.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проводят повторную фильтрацию через коническую воронку.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что продукт, оставшийся на фильтре, споласкивают ацетоном.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при изготовлении теплоотводов, детекторов ионизирующего излучения, инфракрасных окон, упрочняющих и износостойких покрытий на деталях и режущем инструменте. Сначала готовят суспензию, содержащую наноалмазные порошки, и диспергируют их при ультразвуковом воздействии мощностью 500-1000 Вт.

Изобретение относится к области получения антимикробных составов и может быть использовано в качестве противомикробных добавок в лакокрасочные материалы и самостоятельного использования при дезинфекции различных поверхностей. Способ получения состава для антимикробного покрытия на основе ассоциатов нанокристаллов сульфида серебра (НК Ag2S) с молекулами метиленового голубого включает сливание растворов тиогликолевой кислоты и нитрата серебра при температуре 30°С при постоянном перемешивании с последующим покапельным титрованием водным раствором NaOH, добавлением водного раствора сульфида натрия с дальнейшим перемешиванием с образованием НК Ag2S, добавление к полученной смеси ацетона в объемном соотношении 1:1 и последующее центрифугирование, при этом используют 0,027-0,03 Μ водный раствор тиогликолевой кислоты, 0,0135-0,0154 Μ водный раствор нитрата серебра, и постоянное перемешивание ведут со скоростью 300-600 об/мин при обеспечении молярного соотношения 2:1, соответственно, покапельное титрование ведут 0,1 Μ водным раствором NaOH до рН 9, а затем добавляют 0,02-0,023 Μ водный раствор сульфида натрия с температурой от 15 до 25°С при объемном соотношении раствор тиогликолевой кислоты : раствор нитрата серебра : раствор сульфида натрия - 2:2:1, соответственно, дальнейшее перемешивание ведут, по меньшей мере, в течение 20 мин, центрифугирование полученного раствора ацетона с НК Ag2S проводят со скоростью 5000 об/мин в течение 30 мин для осаждения НК Ag2S, которые далее отделяют от водорастворимых продуктов реакции декантированием, а к отделенному осадку НК Ag2S добавляют 50% водно-этанольного раствора в объеме, равном сумме объемов смешиваемых растворов нитрата серебра, тиогликолевой кислоты и сульфида натрия, и приливают раствор метиленового голубого в 96%-ном этаноле в молярном соотношении Vкрасит/Vнк, составляющем 10-1-10-3.

Изобретение относится к кремнийоксидным материалам для использования в качестве компонента средств для ухода за зубами. Частицы диоксида кремния обладают БЭТ-поверхностью (удельная поверхность, определяемая по методике Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота), находящейся в диапазоне от 0,1 до 7 м2/г; насыпной плотностью после уплотнения, находящейся в диапазоне от 0,561 до 0,881 г/см3; показателем абразивности по Айнлехнеру, находящимся в диапазоне от 8 до 25 мг потерь/100000 оборотов, измеренным с использованием установки для испытаний на истирание Айнлехнера AT-1000 и сита из латунной проволоки длинносеточной бумагоделательной машины; определенным с помощью ртутной порометрии полным объемом пор, находящимся в диапазоне от 0,7 до 1,2 см3/г; и совместимостью с соединением олова(II), находящейся в диапазоне от 70 до 99%, измеренной после центрифугирования при скорости, равной 12000 об/мин, в течение 10 мин с помощью оптического эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой.

Изобретение относится к области материаловедения и нанотехнологий, а именно к получению диоксида титана, который может быть использован в водородной энергетике и технологиях очистки воды. Способ включает генерирование титановой электроразрядной плазмы в первую камеру 19, предварительно вакуумированную и наполненную газовой смесью аргона и кислорода в соотношении парциальных давлений Ar:O2 1:4 при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановым стволом 1 и с составным центральным электродом из наконечника из титана 2 и хвостовика из стали 3, с электрически плавкой перемычкой из вазелина 4 массой от 0,10 до 0,25 г, размещенной между титановым стволом 1 и наконечником 2, при емкости конденсаторной батареи 18, равной 14,4 мФ, и зарядном напряжении 2,8 кВ, затем перемещают нанокристаллическую составляющую синтезированного продукта во вторую, предварительно вакуумированную, камеру 27, открывая перепускной клапан 28 между камерами 19 и 27 через 10 с после генерации электроразрядной плазмы, после чего собирают с внутренних стенок второй камеры 27 полученный диоксид титана со структурой анатаза.

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии и может быть использовано при изготовлении солнечных батарей из кремниевых пластин, изготовленных по методу Чохральского. Способ включает катодную поляризацию кремниевой пластины путем помещения кремниевой пластины в расплав K2WO4 – Na2WO4 – WO3 и подачи на нее катодного потенциостатического импульса величиной от –920 до –1020 мВ относительно платинокислородного электрода сравнения.

Изобретение относится к средствам для личной гигиены, таким как антиперспиранты, дезодоранты, средства для мытья тела, гели для душа, кусковое мыло, шампуни, кондиционеры для волос или косметические средства. Сначала объединяют основную аминокислоту, например, аргинин, и оксихлорид циркония в водном растворе при молярном соотношении основной аминокислоты и оксихлорида циркония менее 1,5.

Изобретение может быть использовано при получении синтетических поликристаллических алмазов. Способ детонационного синтеза поликристаллического алмаза включает получение исходного продукта из высокоэнергетического взрывчатого вещества - гексогена и/или октогена и углеродсодержащего компонента - коллоидного графита или сажи.

Изобретение относится к технологии получения оксида вольфрама, допированного кобальтом, который может быть использован в качестве фотокатализатора, активного в видимом диапазоне света. Способ получения оксида вольфрама, допированного кобальтом, состава W1-xCoxO3 (0,01 ≤ x ≤ 0,09) включает получение реакционной смеси, содержащей водный раствор хлорида кобальта гексагидрата и вольфрамата гидрата, добавление раствора соляной кислоты, отделение осадка и сушку, при этом в качестве вольфрамата гидрата используют паравольфрамат аммония гидрата состава (NH4)10(H2W12O42)·4H2O, взятый по отношению к хлориду кобальта гексагидрату состава CoCl2·6H2O в молярном соотношении в пересчете на металл W : Co = (0,99-0,91) : (0,01-0,09), а реакционную смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 160–200ºС и избыточном давлении 360–617 кПа в течение 20-26 ч.

Изобретение относится к технологии получения нанопорошков феррита (ортоферрита) висмута в струйных микрореакторах. Способ получения нанопорошков феррита висмута заключается в подаче исходных компонентов - смеси растворов солей висмута и железа в соотношении компонентов, отвечающих стехиометрии BiFeO3, и раствора щелочи с молярной объемной концентрацией от 1 до 4 моль/л, отвечающей условиям соосаждения компонентов в струйный микрореактор 1, при этом получение нанопорошков феррита висмута ведут в две стадии: на первой стадии в струйном микрореакторе 1 осуществляют соосаждение гидроксидов висмута и железа путем подачи растворов исходных компонентов в виде тонких струй диаметром от 100 до 800 мкм, сталкивающихся в вертикальной плоскости, при температуре в диапазоне от 20 до 30°С и давлении, близком к атмосферному, с последующим отделением частиц от cуспензии и их промывки от остатков щелочи, на второй стадии проводят дегидратацию соосажденных гидроксидов висмута и железа при температуре в интервале от 420 до 600°С и атмосферном давлении, скорость струй задают в интервале от 10 до 25 м/с, а угол между струями устанавливают от 70 до 120°, при этом отделение продуктов реакции и их промывку после первой стадии осуществляют при помощи вакуум-фильтра 3 барабанного типа, имеющего зоны всасывания суспензии, многократной промывки слоя осадка при помощи форсунок 4, просушки атмосферным либо подогретым воздухом, отделения слоя осадка при помощи ножа, а для осуществления второй стадии используют барабанную печь 5, установленную под небольшим наклоном к горизонту, вращающуюся на кольцевых бандажах, опирающихся на ролики 6, оснащенную одним или несколькими инфракрасными нагревателями 7, и сборник готового продукта 8.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении светоизлучающих устройств, например осветительных приборов, а также элементов дисплеев, флуоресцентных трубок, систем безопасности, визуализации или диагностики. Люминесцентный материал характеризуется следующей формулой: в которой М' - моноатомный катион Li, K, Rb; или комбинация по меньшей мере двух катионов щелочных металлов, содержащая 0-98 мол.

Изобретение может быть использовано в химической и лёгкой промышленности, металлургии, военной технике и медицине при изготовлении твердых сплавов, керметов, режущих инструментов, таких как сверла, фрезы, поворотные режущие пластинки или строгальные ножи, высоконагружаемых деталей, таких как сверлильные головки, нейтронных отражателей, бронебойных снарядов, шариков для шариковых ручек, шипов противоскольжения для шин или обуви, хирургических инструментов.
Наверх