[发明专利]制备内嵌富勒烯的方法

说明书

技术领域

本发明所涉及富勒烯衍生物制备，具体为制备内嵌富勒烯的方法。

背景技术

近几年来，随着许多内嵌富勒烯及其同分异构体被分离纯化出来，使得它们 的结构性质、物理化学性质的研究成为可能。内嵌富勒烯有许多优异的物理和 化学性质，为化学、物理学、材料科学等学科开辟了一个崭新的研究领域，在 超导、有机铁磁体、非线性光学材料、功能分子器件、核磁造影剂、生物示踪 剂等新型材料方面显示了广泛的应用前景。

虽然内嵌富勒烯具有优异的电子特性和应用价值，但是其宏量合成的困难 极大地制约了这类材料的研究和应用。目前合成内嵌富勒烯主要有同步合成法 和两步合成法两种。同步合成法是指在富勒烯形成过程中包入一个或多个原子 形成内嵌富勒烯，典型的方法如电弧放电法，激光蒸发法等。两步合成法是指 首先合成空心的富勒烯，然后再在进一步开笼或长时间高静压的条件下，由待包 入原子与富勒烯碰撞或挤压，突破富勒烯笼壁进入碳笼形成内嵌富勒烯的方法。 这种方法目前主要用于将惰性气体分子、非金属原子、或原子半径较小的碱金 属原子包入富勒烯笼内。

发明内容

本发明目的在于用简单的制备工艺和廉价的装置，即利用爆炸产生的动态 高压环境大量生产内嵌富勒烯。

本发明具体方案如下：

制备内嵌富勒烯的方法，包括以下步骤：

A、在爆炸容器1装置内中依次从上向下装好装置装好雷管2、炸药3、飞 片4、富勒烯5；

B、爆炸容器抽真空至10～100torr；

C、充入填充气体0.1-20atm；

D、雷管引爆炸药。

爆炸容器1由腔体6、底座7组成，腔体6设置在底座7上，腔体6中空。

飞片4材质为钢片、铜片和铝片。

飞片4尺寸为Φ10×2mm或Φ10×4mm或Φ10×6mm或Φ10×8mm或 Φ10×10mm；

炸药为HMX或RDX或TNT或TNB或TBAB；

炸药3尺寸为Φ10×1～Φ10×20mm；

填充气体为He气或N₂气或Ne气或Ar气或Kr气或Xe气。

本发明在压力为0.1-2MPa下利用爆炸产生的动态高压环境生产内嵌富勒 烯，由于爆炸装置成本低，反应条件可控性强，一次生产kg级的内嵌富勒烯。

附图说明

图1是本发明当中爆炸容器的结构示意图。

图2是具体实施例1当中的产物质谱图

图3是具体实施例2当中的产物质谱图

其中，1爆炸容器、2雷管、3炸药、4飞片、5富勒烯、6腔体、7底座

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施例1、

将0.1094g富勒烯置于富勒烯实验样品盒中，然后装好飞片材质为钢飞片， 尺寸为Φ10×2mm、炸药HMX和雷管，抽真空38Torr，然后充入He气6atm。 用雷管引爆炸药，炸药爆炸产生冲击波通过飞片使He气分子与富勒烯分子发生 碰撞生成内嵌富勒烯He@C₆₀和He₂@C₆₀，如图2。

具体实施例2、

将0.1097g富勒烯置于富勒烯实验样品盒中，然后装好飞片材质为铜飞片， 尺寸为Φ10×2mm、炸药HMX和雷管，抽真空38Torr，然后充入He气6atm， 整个爆炸装置的环境温度为室温。用雷管引爆炸药，炸药爆炸产生冲击波通过 飞片使He气分子与富勒烯分子发生碰撞生成内嵌富勒烯He@C₆₀和He₂@C₆₀，如图 3。