C70 Fulereno CAS 99685-96-8

Quais são os métodos de preparação do fulereno C70?

A preparação de fulerenos de alta pureza em grandes quantidades e com baixo custo é a base da pesquisa sobre fulerenos. A fim de aumentar o rendimento de fulerenos, os pesquisadores melhoraram continuamente a tecnologia de processo e surgiram vários métodos de preparação. Atualmente, os métodos mais maduros e comumente usados ​​para a preparação de fulerenos são: método de evaporação de grafite por arco, método de evaporação solar de grafite e método de combustão por chama.

1. Método de evaporação de arco de grafite
Geralmente, a câmara de arco é evacuada para alto vácuo e, em seguida, um gás inerte, como o hélio, é introduzido. O cátodo e o ânodo para a preparação de fulerenos são colocados na câmara de arco. O material do cátodo é geralmente uma barra de grafite de grau espectral, e o material do ânodo é geralmente uma barra de grafite. Normalmente, baht, níquel, cobre ou carboneto de tungstênio são adicionados ao eletrodo anódico como catalisador. Quando dois eletrodos de grafite de alta pureza estão próximos um do outro para descarga de arco, a haste de carbono é gaseificada para formar plasma. Em uma atmosfera inerte, pequenas moléculas de carbono colidem, fundem-se e fecham-se muitas vezes para formar moléculas estáveis ​​de C60 e fulereno com alto teor de carbono. Eles existem em grande quantidade de fuligem granular, depositada na parede interna do reator, e a fuligem é coletada para extração. O método de evaporação de grafite por arco não produz produtos tóxicos e prejudiciais para a preparação de fulerenos, mas é caro e consome muita energia. É um dos métodos comumente usados ​​para sintetizar fulerenos em laboratório.

2. Método de evaporação solar de grafite
O método de evaporação solar é um método de preparação de fulerenos pela evaporação direta de grafite em uma atmosfera de hélio usando luz solar concentrada como método de aquecimento. Quando a temperatura atinge 3.000K, o rendimento de fulereno pode chegar a 20%. O método de evaporação de grafite usando luz solar concentrada evita a destruição fotoquímica da estrutura do fulereno pela radiação ultravioleta e evita que o vapor de carbono se condense em blocos de carbono antes de atingir a zona de resfriamento lento, aumentando assim o rendimento dos fulerenos e resolvendo o problema do baixo rendimento de evaporação de grafite de arco e evaporação de grafite de plasma.

3. Método de combustão por chama
O método de combustão é o principal método de preparação de fulerenos na indústria. O método de combustão por chama envolve principalmente diluir o benzeno pré-misturado, vapor de tolueno e oxigênio com gás argônio e introduzi-los em uma câmara de combustão de baixa pressão (cerca de 5,32kPa) para combustão incompleta para obter fuligem contendo C60 e C70. Após separar e purificar a fuligem, pode-se obter C60 com pureza de 99,9%. A energia necessária para a geração de fulereno no método de combustão por chama é fornecida pelo calor liberado pela própria combustão. Ao ajustar a proporção de pressão e gás, a distribuição do produto pode ser controlada em uma ampla faixa. Tem as vantagens de operação simples, fácil alimentação contínua e sem consumo de energia. Portanto, este método tornou-se o método principal para a produção industrial de fulerenos.

Características estruturais do Fulereno C70:

A estrutura da gaiola da molécula C60 lembra uma bola de futebol. As 32 faces incluem 12 anéis de cinco membros e 20 anéis de seis membros. Cada anel de cinco membros compartilha uma aresta comum com 5 anéis de seis membros. Cada anel de seis membros está conectado a 3 anéis de seis membros e 3 anéis de cinco membros, ou seja, os anéis de seis membros separam os 12 anéis de cinco membros uns dos outros.

O formato do C70 é semelhante ao de uma bola de futebol. Existem 12 anéis de cinco membros e 25 anéis de seis membros na molécula. Cada anel de cinco membros também compartilha uma aresta comum com 5 anéis de seis membros, ou seja, os anéis de seis membros separam os 12 anéis de cinco membros uns dos outros. Na verdade, até agora, as moléculas preparadas são compostas por 12 anéis de cinco membros e diferentes números de anéis de seis membros. Cada anel de cinco membros compartilha uma aresta comum com 5 anéis de seis membros, ou seja, os anéis de seis membros separam os 12 anéis de cinco membros uns dos outros.

Por que isso acontece? Isso ocorre porque há tensão na ligação σ do anel de cinco membros, enquanto não há tensão na ligação σ do anel de seis membros. A conexão entre o anel de cinco membros e o anel de cinco membros aumenta a tensão da ligação σ na molécula e a torna instável. Portanto, nas moléculas de fulereno atualmente preparadas em laboratório, o anel de cinco membros existe isoladamente, ou seja, cada anel de cinco membros é circundado por anéis de seis membros. As pessoas chamam esse fenômeno de "princípio do anel isolado de cinco membros" (ou seja, o anel de cinco membros na molécula de fulereno está conectado ao anel de seis membros tanto quanto possível, em vez do anel de cinco membros para manter a molécula estável ). A menor molécula de fulereno que pode atender ao "princípio do anel isolado de cinco membros" é a molécula C60.

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