Web design by Aleksey D. Zolotarenko | Contact Us

a2.png

Н.С. Аникина
руководитель группы

a3.png

к.х.н.
О.Я. Кривущенко

сотрудник

a4.png

Л.В. Крайчук
сотрудник

a4.png

Г.А. Сивак
сотрудник

Разум с помощью науки проникает в тайны вещества, указывает, где истина. Наука и опыт — только средства, только способы собирания материалов для разума.

Михаил Васильевич Ломоносов

Великие личности всегда наталкиваются на яростное противодействие посредственных умов.

Альберт Эйнштейн




Экстракция и разделения фуллеренов

В настоящее время технология получения индивидуальных фуллеренов состоит из трех основных процессов: синтеза сажи, содержащей фуллерены, извлечения из нее фуллеренов (экстракции) и разделения смеси фуллеренов на индивидуальные фуллерены.
Извлечение фуллеренов из сажи является сложным, практически неизучен-ным физико-химическим процессом. Существует несколько типов экстракций, и выбор того или иного способа зависит от поставленной цели. В связи с этим, в лаборатории проводятся исследования влияния физико-химических параметров на полноту и скорость извлечения фуллеренов из фуллеренсодержащей сажи. Исследования проводятся с использованием сконструированных и изготовленных в лаборатории установок, а также стандартного аппарата Сокслета и аппарата Сокслета, модифицированного вакуумной приставкой, что позволяет значительно понижать температуру кипения растворителя.
Фракционный метод экстракции позволяет ускорять процесс извлечения фуллеренов из сажи, а также в некоторых случаях проводить частичное разделение компонентов смеси на фракции.


В лаборатории проводятся исследования влияния физико-химических параметров на процесс кристаллизации фуллеренов. Кристаллизация фуллеренов из толуольных растворов сопровождается образованием кристаллосольватов, являющихся основной примесью в фуллеритах. Благодаря проведенным нами исследованиям установлено, что наиболее чистые фуллериты получаются в том случае, когда экстракция и кристаллизация проводятся при возможно низких температурах. В связи с этим, мы проводим экстракцию фуллеренов в модифицированном вакуумной приставкой аппарате Сокслета. Получение кристаллических фуллеренов из экстрактов проводится в колбах ротационных испарителей (также при использовании вакуумирования).
Чистота кристаллических фуллеренов оценивается по результатам рентгеноструктурного анализа на рентгеновской установке ДРОН-3.
Количество толуола, оставшееся в межкристаллитном пространстве, определяется дериватографическим методом на приборе «Дериватограф Q-1500 D».
Разделение смеси фуллеренов на фракции проводится методом жидкотвердофазной адсорбционной хроматографии на хроматографической колонке, заполненной графитом в качестве адсорбента. Колонка снабжена иголчатым вентилем, регулирующим скорость потока элюента. В качестве элюента используется толуол. Полное разделение одной пробы экстракта на С60 и С70 достигается, примерно за 5 циклов.


Спектрофотометр, дающий возможность проводить исследования с помощью компьютера

Контроль за содержанием фуллеренов С60 и С70 в вытекающей из хроматографической колонки жидкости осуществляется методом абсорбционной спектрофотометрии.




Лаборатория по экстракции и разделению фуллереноподобных продуктов

Оптимизация технологии синтеза, экстракции и разделения фуллеренов в значительной степени зависит от аналитического обеспечения. Молекулярный спектрофотометрический метод, являясь достаточно точным, быстрым и доступным методом количественного анализа, не нашел широкого применения в основном из-за отсутствия точных величин молярных коэффициентов поглощения фуллеренов С60 и С70. В связи с этим на основании литературных данных и проведенных в лаборатории исследований молекулярных спектров поглощения фуллеренов С60 и С70 в толуольных растворах разработан эксклюзивный метод определения коэффициентов экстинкции фуллеренов С60 и С70, сочетающий графический и математический методы последовательного приближения. Для выполнения математических вычислений разработана специальная компьютерная программа.
Поскольку точность спектрофотометрического метода количественного анализа ограничена верхней и нижней величинами оптических плотностей исследуемых растворов, специально проведенными исследованиями установлены оптимальные концентрации растворов смесей фуллеренов и диапазоны аналитических длин волн, соблюдение которых повышает точность анализа.
В лаборатории проводятся исследования, целью которых является установление возможности использования метода молекулярного спектрального анализа для идентификации эндо-эдральных металлофуллеренов по электронным спектрам поглощения. Основанием для этого являются литературные данные согласно которым валентные электроны инкапсулированного атома металла переходят на внешнюю оболочку фуллерена, изменяя тем самым его собственную электронную оболочку. В связи с этим электронные спектры поглощения молекул эндоэдральных металлофуллеренов должны отличаться от спектров полых фуллеренов. Это открывает возможность путем сопоставления хорошо изученных спектров полых фуллеренов и спектров эндометаллофуллеренов определять характеристические особенности электронных спектров поглощения эндометаллофуллеренов и использовать их для идентификации продукта.
В лаборатории накоплен большой объем электронных спектров поглощения экстрактов саж, полученных при дуговом синтезе фуллеренов испарением электродов, в которые тем или иным способом вводились различные химические элементы. Сопоставление спектров показало, что спектры экстрактов из саж, полученных при испарении модифицированных анодов, отличаются от спектров полых фуллеренов. Изменился вид спектра, появились новые полосы поглощения, которые мы использовали в качестве характеристических особенностей эндофуллеренов.
Большинство эндоэдральных металлофуллеренов имеет достаточно большой дипольный момент, поэтому они, в отличие от полых фуллеренов, неплохо растворяются в полярных растворителях. Применяя метод двухступенчатой экстракции из сажи продуктов дугового синтеза эндометаллофуллеренов сначала толуолом, а затем диметилформамидом, получены практически чистые растворы эндометалло-фуллеренов в диметилформамиде. Эти результаты открывают возможность получения эндометаллофуллеренов в макроколичествах.
На основании количественного анализа продуктов дугового синтеза с модифицированными электродами, обнаружено влияние природы вводимого металла в зону реакции на количественное соотношение С60 и С70 в фуллеренсодержащей саже. В некоторых случаях, в зависимости от природы металла, вводимого в зону синтеза фуллеренов, формируются преимущественно молекулы С60 или С70. В присутствии некоторых металлов формируются только эндометаллофуллерены.
В лаборатории запатентован метод получения фуллеритов методом высаливания.