Нискотемпературен химичен метод за получаване на фулерен
Притежатели на патента RU 2484011:
Изобретението се отнася до химия и нанотехнологии. Методът за получаване на фулерен С84 включва обработка на въглищен катран или катранен катран със сярна киселина, измиване на нереагирала сярна киселина, образувани сулфонови киселини и хидроксилни съединения с вода и нереагирали ароматни въглеводороди последователно с въглероден тетрахлорид и ацетон. След това фулеренът се екстрахира с толуен или орто-ксилол и толуенът или орто-ксилолът се дестилира от получения екстракт до влажно състояние на утайка от фулерен, която се суши при температура 60-70 ° С. Полученият фулерен C84 е разтворим в бензен, толуен и орто-ксилол. Изобретението дава възможност за получаване на фулерен С84 по евтин и неенергоемък метод. 2 н. и 9 p.p. f-ly, 3 pr.
Настоящото изобретение се отнася до областта на химията на въглеродните нанокластери и по-специално до производството на фулерен чрез нискотемпературен химичен метод от коксови продукти на въглища: въглищен катран и катранена катран.
Катранът от въглища е продукт на коксуване (пиролиза) на въглища. Катранът от въглища се получава в процеса на коксуване на въглища и по-нататъшното събиране на коксови продукти. Основните компоненти на въглищния катран са многоядрени кондензирани ароматни и хетероциклични съединения, продукти от тяхната полимеризация и поликондензация. Катранът от въглища е вискозна черна течност с характерна фенолна миризма, плътност 1120-1250 kg/m 3. Катранът от въглища е сложна смес от ароматни, хетероциклични съединения и техните производни, вряща при широк диапазон от температури. Съставът на въглищния катран на различните растения е от един и същи вид, той малко зависи от състава на въглищата, в по-голяма степен от режима на коксуване.
Катранът от въглища се използва главно за получаване на катранена смола, която от своя страна се използва за получаване на електроден кокс, като свързващо вещество за брикетиране на твърди горива, като суровина за получаване на влакна или като хидроизолационен материал.
Катранът от въглища се получава чрез обработка на катран от въглища. Основните компоненти на смолата са многоядрени кондензирани ароматни и хетероциклични съединения, продукти от тяхната полимеризация и поликондензация. Смолите са пространствено структурирани дисперсни системи, нямат определени температури на топене и втвърдяване и се топят в диапазона, характеризиращ се с температурата на омекване. По-специално има среднотемпературен катранен катран - STP (омекотяване 65-90 ° C; температура 200-250 ° C) и високотемпературен смола - VTP (съответстващ на 135-150 ° C; 360-400 ° C ).
Peks се използва главно за производството на електроден (безпелен) кокс, като свързващо вещество за брикетиране на твърди горива, като суровина за производството на влакна или като хидроизолационен материал.
През последните години въглеродните нанокластери все повече се използват в индустрията. Добре известните въглеродни нанокластери включват сажди, нанодиаманти, фулерени, нанотръби, графени.
Фулероидите са клас наноуглеродни хомолози, които имат криволинейна сферична рамка (фулерен), извита несферична рамка (нанотръби), структура на лука (многослойни фулерени) и др. Фулероидите са широко проучени, но производството им в момента е основно резултат на използването на тънка плазмена технология много скъп процес.
Целта на това изобретение е да се получат фулерени като алтернатива на плазмения или електрически дъгов метод за получаване на фулерени. По този метод фулерените могат да бъдат получени чрез химическа обработка на въглищен катран или смола, по-специално чрез тяхната обработка със сярна киселина.
Този проблем се решава от факта, че предложения фулерен, който е нанокластер на въглерод, разтворим в бензен, толуен, орто-ксилол и някои други органични разтворители, като продукт на взаимодействието на смола или смола със сярна киселина, както добре като метод за получаване на фулерен, при който въглищният катран или катранената смола се обработват със сярна киселина, нереагиралата киселина се промива с вода, компонентите, разтворими в полярни разтворители, се отделят и след това ароматните примеси се измиват с органични разтворители, по-специално тетрахлорид на въглерода, след което фулеренът се екстрахира с толуен или орто-ксилол.
При прилагането на предложения метод структурата на компонентите на смолата и смолата се променя, което води до образуването на частици с кондензирана хиперароматична структура. Сярната киселина при този метод е катализатор за хиперароматизация и хиперциклизация.
Въглищният катран и катранената смола съдържат компоненти, способни да образуват въглеродни нанокластери в големи количества. Авторът на изобретението установява, че при обработката на въглищен катран или катранена катран със сярна киселина също се образува продукт, който според предварителните проучвания е фулерен C84 (вж. Приложенията).
Подробно описание на изобретението
В случай на използване на смола като суровина, за изпълнението на изобретението може да се вземе смола от всяко коксохимично производство. По-специално те използваха смолата на коксохимичната промишленост Нижни Тагил и Новокузнецк.