フラーレン生成の伝熱による制御

通过传热控制富勒烯的生产

基本信息

批准号：
05855029
负责人：
丸山茂夫
金额：
$ 0.51万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855029/
关键词：
フラーレン生成機構アーク放電温度計測温度履歴 HPLC 生成炭素

项目摘要

炭素原子60個がちょうどサッカーボールの形状に結合した分子C_<60'>,さらに炭素原子が60個以上の場合にも中空殻状の分子C_<70>やC_<76>が非常に安定であり,比較的簡単に量的な生成ができることが分かっており,これらの分子を総称してフラーレンと呼ぶ.フラーレンの量的生成方法はいわば偶然に発見されたものであり,その生成機構には依然として未知の部分が多い.そこで,アーク放電法による生成実験装置を製作して,フラーレンの生成条件を検討した.具体的には,一定雰囲気ガス中で炭素棒間でアーク放電加熱をすると一旦炭素原子が蒸発し,その凝縮過程でフラーレンが生成される.実験装置で回収したフラーレンをトルエンを用いたソックスレ-抽出によりススと分離し,その質量から収率を求めた.さらに,高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって,C_<60'>,C_<70'>,C_<76>等の分離を行い,それぞれの成分比を求めた.一連の生成実験によって,フラーレンの生成率に対する緩衝ガスの種類・圧力・流れ,放電電流,炭素棒の種類・寸法などの影響に関する基礎データを得た.この結果,緩衝ガスとしてヘリウムを用いてその圧力をおよそ550Torrとした場合に最もフラーレンの収率が高く,集めたススの17%程度となることが分かった.また,特に緩衝ガスのフラーレン生成に対する影響に着目して,熱電対によるチャンバー内の温度変化,HPLCを用いたチャンバー内の場所によるフラーレン収率の分布などの結果を得た.アーク放電法を用いた場合にフラーレンの収率がチャンバー内に分布を持つこと,さらにこの分布が緩衝ガスの圧力や流れに強く依存することなどから,この分布が緩衝ガスの自然対流及び強制対流の様相と強く関連していることが示唆された.

其中60个碳原子以足球形状键合的分子C_<60'>以及具有超过60个碳原子的空心壳状分子C_<70>和C_<76>非常稳定。是的，相对容易量化众所周知，可以生产富勒烯，这些分子统称为富勒烯。富勒烯的定量生产方法是偶然发现的，关于生产机理还有很多未知。因此，啊我们制作了利用电弧放电法生产富勒烯的实验装置，并研究了富勒烯的生产条件。具体来说，当在恒定气体气氛中对碳棒之间进行电弧放电加热时，碳原子蒸发，并在冷凝过程中。通过使用甲苯的索氏提取从烟灰中分离出在实验设备中收集的富勒烯，并且通过高效液相色谱法(HPLC)确定产率。我们分离出<70'>、C_<76>等并确定了各自的成分比例，通过一系列的生产实验，确定了缓冲气体的类型、压力和流量、放电电流以及碳棒的类型。・我们获得了尺寸等影响的基本数据。结果发现，当使用氦气作为缓冲气体且压力约为 550 Torr 时，富勒烯的产率最高，大约是收集到的烟灰的 17% 也明白了，尤其是缓冲区。重点关注气体对富勒烯生产的影响，我们使用热电偶获得了室内温度变化等结果，并使用 HPLC 获得了富勒烯产量随室内位置的分布。这种分布与自然对流和富勒烯产量密切相关。缓冲气体的强制对流，因为建议了产率。