C70 Fullereno CAS 99685-96-8

¿Cuáles son los métodos de preparación del fullereno C70?

La preparación de fullerenos de alta pureza en grandes cantidades y a bajo coste es la base de la investigación sobre fullereno. Para aumentar el rendimiento de fullerenos, los investigadores han mejorado continuamente la tecnología de proceso y han surgido diversos métodos de preparación. En la actualidad, los métodos más maduros y comúnmente utilizados para preparar fullerenos son: método de evaporación de grafito por arco, método de evaporación de grafito solar y método de combustión con llama.

1. Método de evaporación de grafito por arco.
Generalmente, la cámara de arco se evacua hasta un alto vacío y luego se introduce un gas inerte como el helio. En la cámara de arco se colocan el cátodo y el ánodo para preparar fullerenos. El material del cátodo suele ser una varilla de grafito de calidad espectral y el material del ánodo es generalmente una varilla de grafito. Por lo general, se añade baht, níquel, cobre o carburo de tungsteno al electrodo anódico como catalizador. Cuando dos electrodos de grafito de alta pureza se acercan entre sí para la descarga del arco, la varilla de carbono se gasifica para formar plasma. En una atmósfera inerte, pequeñas moléculas de carbono chocan, se fusionan y se cierran muchas veces para formar moléculas estables de C60 y de fullereno con alto contenido de carbono. Existen en una gran cantidad de hollín granular, depositado en la pared interior del reactor, y el hollín se recoge para su extracción. El método de evaporación por arco de grafito no produce productos tóxicos ni nocivos para la preparación de fullerenos, pero es costoso y consume mucha energía. Es uno de los métodos comúnmente utilizados para sintetizar fullerenos en el laboratorio.

2. Método de evaporación de grafito solar.
El método de evaporación solar es un método para preparar fullerenos evaporando directamente grafito en una atmósfera de helio utilizando luz solar enfocada como método de calentamiento. Cuando la temperatura alcanza los 3000 K, el rendimiento de fullereno puede alcanzar el 20%. El método de evaporación de grafito utilizando luz solar enfocada evita la destrucción fotoquímica de la estructura del fullereno por radiación ultravioleta y evita que el vapor de carbono se condense en bloques de carbono antes de llegar a la zona de enfriamiento lento, aumentando así el rendimiento de fullerenos y resolviendo el problema del bajo rendimiento de Evaporación de grafito por arco y evaporación de grafito por plasma.

3. Método de combustión con llama.
El método de combustión es el principal método para preparar fullerenos en la industria. El método de combustión con llama implica principalmente diluir el benceno, el vapor de tolueno y el oxígeno premezclados con gas argón e introducirlos en una cámara de combustión de baja presión (aproximadamente 5,32 kPa) para una combustión incompleta para obtener hollín que contiene C60 y C70. Después de separar y purificar el hollín se puede obtener C60 con una pureza del 99,9%. La energía necesaria para la generación de fullereno en el método de combustión con llama proviene del calor liberado por la propia combustión. Al ajustar la presión y la relación de gas, la distribución del producto se puede controlar en un amplio rango. Tiene las ventajas de un funcionamiento sencillo, una alimentación continua sencilla y ningún consumo de energía. Por lo tanto, este método se ha convertido en el método principal para la producción industrial de fullerenos.

Características estructurales del fullereno C70:

La estructura de jaula de la molécula C60 se asemeja a una pelota de fútbol. Las 32 caras incluyen 12 anillos de cinco miembros y 20 anillos de seis miembros. Cada anillo de cinco miembros comparte un borde común con 5 anillos de seis miembros. Cada anillo de seis miembros está conectado a 3 anillos de seis miembros y 3 anillos de cinco miembros, es decir, los anillos de seis miembros separan los 12 anillos de cinco miembros entre sí.

La forma del C70 es similar a la de una pelota de fútbol. Hay 12 anillos de cinco miembros y 25 anillos de seis miembros en la molécula. Cada anillo de cinco miembros también comparte un borde común con 5 anillos de seis miembros, es decir, los anillos de seis miembros separan los 12 anillos de cinco miembros entre sí. De hecho, hasta ahora, las moléculas preparadas están compuestas por 12 anillos de cinco miembros y diferente número de anillos de seis miembros. Cada anillo de cinco miembros comparte un borde común con 5 anillos de seis miembros, es decir, los anillos de seis miembros separan los 12 anillos de cinco miembros entre sí.

¿Por qué es así? Esto se debe a que hay tensión en el enlace σ del anillo de cinco miembros, mientras que no hay tensión en el enlace σ del anillo de seis miembros. La conexión entre el anillo de cinco miembros y el anillo de cinco miembros aumenta la tensión del enlace σ en la molécula y la vuelve inestable. Por tanto, en las moléculas de fullereno que se preparan actualmente en el laboratorio, el anillo de cinco miembros existe de forma aislada, es decir, cada anillo de cinco miembros está rodeado por anillos de seis miembros. La gente llama a este fenómeno el "principio del anillo de cinco miembros aislado" (es decir, el anillo de cinco miembros de la molécula de fullereno está conectado al anillo de seis miembros tanto como sea posible en lugar del anillo de cinco miembros para mantener la molécula estable). ). La molécula de fullereno más pequeña que puede cumplir el "principio del anillo aislado de cinco miembros" es la molécula C60.

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