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碳60的制備可采用哪四種方法

關於C60富勒烯的制備方法,日本納米碳研究所社長大澤映二(照片1)認為,“熱分解法”是取代過去的(1)激光剝離和電弧放電等高溫等離子狀碳化法;(2)碳氫化合物燃燒法;(3)純合成法的最佳工業制備法。2003年7月22日,在日本大阪大學舉辦的“納米科技最前線:富勒烯和納米管的制備原理”論壇上,大澤在題為“富勒烯·納米管生成機制的最新進展”的演講中,公布了熱分解法的詳細內容。

三菱化學等在富勒烯量產中采用的是碳氫化合物燃燒法。這是壹種物理制備法:首先把碳氫化合物、空氣和氬氣的混合物作為低壓層流焰(Laminar Flame)在1800℃條件下燃燒,然後從生成的煙塵中提取富勒烯。在碳氫化合物中盡管可以使用苯等低價原料,但是“煙塵的提取率最好也就是2.5%,煙塵中所含的C60富勒烯為10~20%,因此C60富勒烯的提取率非常低,最多也就0.5%(2.5%×20%)”(大澤,照片2),。

大澤提倡“Kroto-Homann-Ozawa(KHO)機制”,表示必須在改進碳氫化合物燃燒法、提高回收率的基礎上,闡明碳氫化合物燃燒法中C60富勒烯的反應及生成原理。根據此機制推測,熱分解法與碳氫化合物燃燒法相比,C60富勒烯的提取率更高。另外,盡管還沒有達到利用熱分解法制備C60富勒烯的階段,但是“與碳氫化合物燃燒法相比,很有可能把提取率提高10至100倍”(大澤)。

大澤提出的KHO機制是指,煙塵和C60富勒烯是由被稱為aromer的***同中間物成長後生成的。aromer迅速成長後如果處於不穩定狀態就會變成煙塵,當碳原子數為60個等在熱力學上穩定的話,就會生成C60富勒烯和富勒烯的多層結構(照片3)。

aromer是由碳氫化合物燃燒初期生成的縮合多環芳香烴(PAH)發生大量低聚合反應後生成的物質。大澤所說的熱分解法就是可有效生成這種aromer物質的方法。

大澤已經申請了熱分解法中的C60制備方法相關專利,並準備說服生產C60富勒烯的廠家使用該專利。

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