[发明专利]内嵌钍富勒烯衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种内嵌钍富勒烯衍生物的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体气氛中，将内嵌钍富勒烯与2‑金刚烷‑2,3‑双吖丙啶在溶剂存在的条件下，加紫外光照射，得到内嵌钍富勒烯衍生物。本发明还公开了由上述制备方法制备得到的内嵌钍富勒烯衍生物及其应用。本发明的内嵌钍富勒烯衍生物的制备方法，生产过程比较简单，产率高，可操作性强；得到的内嵌钍富勒烯衍生物性质稳定，碳笼不易被破坏，不会泄露钍，避免造成对人体的伤害；具有很强的特异性荧光特性，在微电子器件和生物医药等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及含钍材料技术领域，具体涉及一种内嵌钍富勒烯衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

钍是高毒性元素，经过中子轰击，可得铀233,因此它是潜在的核燃料，目前在地球上探明的储量约为铀的3至4倍。而钍的其他应用还未被开发，所以钍还存在很大的开发应用领域。

研究发现，4价的金属钍离子是不发出荧光的，而当4价钍转变成3价时可以发出荧光，这是钍离子发荧光的特点。而富勒烯是一种空心的碳笼结构，是一种很好的纳米容器，可以在里面嵌入金属或者团簇而形成内嵌富勒烯。结合二者的特点，考虑将其结合起来，可以形成了一种独特的纳米荧光材料。由于碳笼内金属原子的嵌入，与空心富勒烯和其他内嵌富勒烯的结构以及各种物理化学性质有明显的不同，可以预期这类化合物在生物、医药、材料等领域均具有较广泛的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内嵌钍富勒烯衍生物的制备方法，该方法简便易行，得到的内嵌钍富勒烯衍生物具有特异性荧光特性，在微电子器件和生物医药等方面具有广泛的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内嵌钍富勒烯衍生物的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体气氛中，将内嵌钍富勒烯与2-金刚烷-2,3-双吖丙啶(AdN₂，分子式C₁₀N₂H₁₄)在溶剂存在的条件下，加紫外光照射，得到内嵌钍富勒烯衍生物。

本发明的一种优选实施方式中，所述溶剂为无水无氧甲苯。

本发明的一种优选实施方式中，所述紫外光的波长范围为330-400nm。

本发明的一种优选实施方式中，紫外光照射的时间为15-20min。

本发明的一种优选实施方式中，还包括采用色谱法纯化反应产物的步骤。

本发明的一种优选实施方式中，所述内嵌钍富勒烯的制备方法如下：

以石墨为阴极，填充ThO₂/石墨粉混合物的石墨棒为阳极，在He气氛中进行电弧放电，得到内嵌钍富勒烯。

本发明的一种优选实施方式中，ThO₂和石墨粉混合物中ThO₂和石墨粉的摩尔比为1:12-30，更优选地为1:24。

本发明的一种优选实施方式中，所述石墨棒在Ar气氛下于1000-1100℃预处理10-12h再用于电弧放电。更优选的，所述石墨棒在Ar气氛下于1000℃预处理10h再用于电弧放电。

本发明的一种优选实施方式中，He气氛的压力为(2.5-4)×10⁴Pa，更优选地为2.95×10⁴Pa；电弧放电的电流为90-100A，更优选地为90A；阴极和阳极间的距离为5-10mm。

本发明还提供由上述制备方法制备得到的内嵌钍富勒烯衍生物，该内嵌钍富勒烯衍生物包括三种单加成异构体。

此外，本发明还提供了前述的内嵌钍富勒烯衍生物在微电子器件和生物医药上的应用。

本发明的有益效果：