Web design by Aleksey Zolotarenko | Contact Us




предыдущая страница                                              следующая страница


2.9. Выделение и разделение эндометаллофуллеренов

Эндометаллофуллерены, как и полые фуллерены, могут быть выделены из сажи как сублимацией, так и экстракцией. Процесс экстракции обычно проводят с использованием аппарата Сокслета [65]. Для разделения полученных экстрактов на отдельные фракции используют высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ). Однако все методы малоэффективны для получения высокочистых фракций в существенных количествах.
Один из способов отделения полых фуллеренов от эндометаллофуллеренов заключается в использовании полярных растворителей, например диметилформамида, анилина, которые могут избирательно растворять эндометаллофуллерены, молекулы которых обладают дипольным моментом.
Другим подходом при разделении является сублимация при различных температурах, однако этот метод пока плохо разработан. В [66, 67] для получения эндометаллофуллеренов Gd@C82 и Ho@C82 использовали последовательно оба подхода - сублимацию и жидкостную хроматографию. Сублимацией при температуре 475 оС в течение 1 часа в вакууме из сажи были выделены полые фуллерены, а при температуре 750-850 оС в течение 8 часов в вакууме - продукт, обогащенный эндометаллофуллеренами. Сублимат был растворен в о-ксилоле с использованием ультразвука, а из полученного раствора смеси фуллеренов и эндофуллеренов методом жидкостной хроматографии были выделены эндометаллофуллерены.
Из-за низкого содержания эндоэдральных фуллеренов в экстракте для хроматографического выделения фракций требуется много стадий и сочетание различных типов сорбентов и растворителей. Еще сложнее разделить изомеры эндофуллеренов, которые обладают одинаковой массой, но разной пространственной структурой. Однако при использовании многоступенчатой хроматографической процедуры эта задача может быть решена. Например, в [68] эндоэдральное соединение Sc@С82 выделили следующим образом: на первой стадии ВЭЖХ раствор экстракта эндометаллофуллеренов в толуоле разделяли, используя колонку Trident- Tri-DNP и в качестве элюента - CS2. При этом отделяли фракцию, содержащую Sc@C2n, от фракции С60, С70 и высших фуллеренов (С76-С110). Разделение и очистку скандийсодержащих эндофуллеренов осуществляли на второй стадии ВЭЖХ на колонке Cosmosil Buckyprep с использованием в качестве элюента толуол.
Применяя оптимальные комбинации растворителей, колонок и элюентов на первой и второй стадиях процесса, можно получить образцы эндоэдральных металлофуллеренов чистотой ~95 % в количестве 1-2 мг в день. Однако процедура выделения эндоэдральных фуллеренов в чистом виде в макроскопических количествах остается весьма трудоемкой. Так, в [69] указывается, что для получения 10 мг Y@С82 необходимо выполнить 40-50 хроматографических загрузок в течение 25-35 ч, при этом требуется 30-40 л толуола.

предыдущая страница                                              следующая страница



От авторов


Издание настоящей книги стало возможным благодаря реализации договора о творческом сотрудничестве между Институтом проблем материаловедения Национальной академии наук Украины и Институтом проблем химической физики Российской академии наук в рамках выполнения совместной программы “Фуллерены и атомные кластеры”.
За последние 10 лет наблюдается бурный рост потока информации в области знаний фуллереноподобных материалов, открытых в 1985 году. Задача, которую поставили авторы перед собой, состояла в том, чтобы обобщить эту информацию и в сжатой форме изложить основные представления о новом классе углеродных материалов. Из огромного информационного потока по фуллеренам, нанотрубкам и кластерам, а это десятки тысяч источников: книг, патентов, научных и популярных статей, был взят тот минимум, который позволил бы неискушенному читателю войти в мир углеродных наноструктур с его специфическими особенностями. Большой интерес среди ученых вызывает особенность строения фуллеренов, обусловленная их сферичностью. Завершенность элементарной структурной единицы, по сравнению с бесконечными кластерами атомов в карбине, графите и алмазе, обусловливает уникальную способность фуллеренов растворяться в растворителях. Это единственная растворимая форма углерода.
Фуллерены - интересный объект исследований во многих областях науки - физике, химии, геологии, биологии, медицине, материаловедении и других. Благодаря наличию у молекулы фуллерена большого количества атомов углерода открываются неограниченные возможности синтеза миллиардов новых соединений с новыми свойствами, а значит и новыми возможностями. Разработка и использование материалов, обладающих сложным комплексом физико-химических свойств, являются одной из основополагающих предпосылок создания техники XXI века. И фуллереноподобные материалы обладают всеми качествами, необходимыми для того, чтобы стать основой материалов будущих разработок. В настоящее время мы стоим только на стартовой черте изучения фуллереноподобных материалов и материалов, получаемых на их основе. Перспективы использования их безграничны.
Данные, представленные в четвертой главе этой книги, демонстрируют одну из блестящих возможностей использования этих материалов. Благодаря компактному и безопасному хранению водорода в фуллереноподобных материалах и материалах, полученных на их основе, становится экономически обоснованным и реальным переход человечества от эры использования запасавшейся миллионами лет солнечной энергии в виде ископаемых топлив к эре солнечно-водородного будущего: непосредственного преобразования солнечной энергии и применения водорода в качестве экологически чистого топлива и энергоносителя. Это будущее видится еще более оптимистичным, если учесть, что источником водорода является вода, которой достаточно на всех континентах и во всех странах. То есть снимается вопрос о странах, богатых топливом и бедных с энергетической точки зрения. Солнечной энергии хватит всем.
Надеемся, что эта книга станет для многих первой ступенькой в познании области науки о фуллеренах, пробудит интерес и желание узнать больше, шагнуть вперед и изучить неведомое.
Заранее приносим свои извинения за возможные опечатки. Мы с удовольствием и благодарностью примем все критические замечания и комментарии. Авторы благодарят В.Б. Черногоренко, А.П. Помыткина, Н.Ф. Гольдшлегер и А.П. Моравского за помощь в написании некоторых глав, а также благодарят О.И. Билык, Д.М. Мильто, Е.А. Лысенко за помощь в наборе и редактировании текста и иллюстраций.