Перейти к содержимому
Форум химиков на XuMuK.ru

Рекомендуемые сообщения

Только что, Максим0 сказал:

На коленке можно дать С60 вылежатся в броме (вроде как С60Br28 должен получится) и закинуть их в раствор каустика - и должен будет получится С60(ОН)28 в теории прекрасно растворимый в воде.

у меня на гидрирование есть своя идея, интересно бы проверить на практике.

как найду фуллереновую сажу проверю.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 часа назад, бродяга_ сказал:

у меня на гидрирование есть своя идея, интересно бы проверить на практике.

как найду фуллереновую сажу проверю.

Идея есть по фуллереновой саже:

Известно что фуллерены содержатся в саже от сжигания бензола в кислороде, а потому думаю что и от высокотемпературного неполного сгорания нитробензола тоже получится сажа богатая фуллеренами.

К примеру взять двигатель внутреннего сгорания и подать в него вместо топливовоздушной смеси пар чистого нитробензола - и ловить на выходе кроме азота, воды, метана и угарного газа кучу сажи.

Щас прикинул на пальцах - маловата температура с чистым нитробензолом выходит! Достаточно будет с нафталином дважды нитрованным - и энергии больше, и неполезного водорода поменьше... вот только что за двигатель сгорание его в самом себе да под давлением сможет выдержать? Кипит он при 370оС да в двигателе перед зажиганием будет ...надцать атмосфер, зато в продуктах сгорания свободного углерода будет больше чем балласта.

Изменено пользователем Максим0
Дополнил.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

а как вам, господа, из говна конфетку сделать?

оценим патентованную хохму...

 

http://www.freepatent.ru/patents/2507152

 

Задачей настоящего изобретения является разработка способа производства фуллеренов, который обеспечивает высокую производительность по фуллеренам при минимальных затратах энергии, снижение материальных затрат, в том числе и затрат на исходные материалы. Задача достигается тем, что проводят электрохимическую обработку фекальных сточных вод, содержащих органические примеси, в анодной камере двухкамерного электролизера под действием переменного асимметричного тока плотностью 500 мА/дм2 с асимметрией 7-10 (отношением плотности тока отрицательного полупериода к плотности тока положительного полупериода Iк/Iа) и частотой тока 1900-2200 Гц, затем воду отстаивают и/или центрифугируют, полученный осадок в виде суспензии обрабатывают толуолом.

Пример реализации способа.

Один литр исходной фекальной сточной воды обрабатывается в анодной камере двухкамерного электролизера, где под действием переменного асимметричного тока плотностью 500 мА/дм2 с частотой 2100 Гц и асимметрией (отношением плотности тока отрицательного полупериода к плотности тока положительного полупериода I к/Iа) S=8. Происходит анодное восстановление углерода, содержащегося в молекулах органических примесей в исходной фекальной воде и он выпадает в осадок в виде элементарного углерода. После обработки вода с осадком поступает в отстойник. После отстаивания и/или центрифугирования и промывки фуллерены экстрагируются из осадка в виде суспензии толуолом.

Из полученного осадка весом 5 г в раствор толуола переходит 0,65 г углерода, что составляет 13% вещества. Анализ показал, что получены кластеры С60.

Технический результат: высокая эффективность способа позволяет получать кластеры углерода С 60 с минимальными энергетическими и финансовыми затратами из отходов (фекальных сточных вод). Высокая эффективность заключается в том, что в отличие от существующих способов получения фуллеренов предлагаемый способ использует в качестве сырья дешевые материалы, он прост и сравнительно недорог в изготовлении оборудования для реализации, причем одновременно происходит очистка фекальных сточных вод, что является основным процессом, и получение фуллеренов, что является сопутствующим процессом.

 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения фуллеренов, включающий электрохимическую обработку сточных вод, содержащих органические примеси, в анодной камере двухкамерного электролизера под действием переменного асимметричного тока плотностью 500 мА/дм2 с асимметрией 7-10 (отношением плотности тока отрицательного полупериода к плотности тока положительного полупериода Iк/Iа) и частотой тока 1900-2200 Гц, затем воду отстаивают и/или центрифугируют, полученный осадок в виде суспензии обрабатывают толуолом.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

СИНТЕЗ
ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИГИДРОКСИЛИРОВАННЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ  (ФУЛЛЕРЕНОЛОВ) C60(OH)n
ПРЯМЫМ ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕМ ФУЛЛЕРЕНА С60 В ВОДНОЙ СРЕДЕ
 

 

Аннотация

На сегодняшний день существует 2 основных метода синтезов фуллеренолов: гидроксилирование толуольного раствора фуллерена кристаллическим гидроксидом натрия или калия и гидролиз бромида фуллерена С60Br. Эти методы синтезов фуллеренолов C60(OH)n (полигидроксилированных фуллеренов) не могут иметь перспективы для промышленного использования, из-за низкой эффективности, сложности, дороговизны, не технологичности этих синтезов.

Abstract

By now there are 2 main methods of fullerenol synthesis: hydroxylation of toluene solution of fullerene by crystal hydroxide of sodium or potassium and hydrolysis of fullerene bromide C60Br. These methods of C60(OH)n (polyhydroxylated fullerenes) fullerenol synthesis cannot have prospects for industrial use because of low efficiency, high complexity, high prices, non-manufacturability of such syntheses.

Ключевые слова: фуллерен, высокогидроксилированный фуллеренол, гидроксилирование, синтез, водная среда, гидроксид натрия, пероксид водорода.

Keywords: Fullerene, polyhydroxylated fullerenol, hydroxylation, synthesis, suspensions in water, sodium hydroxide, hydrogen peroxide.

 

 

Существующие методы синтезов фуллеренолов C60(OH)n (полигидроксилированных фуллеренов) не могут иметь перспективы для промышленного использования, из-за низкой эффективности, сложности, дороговизны, не технологичности этих синтезов. Стоимость фуллеренола (полигидроксилированного фуллерена) в процессе синтеза возрастает на порядки по сравнению со стоимостью самого фуллерена, и сегодня на мировом рынке стоимость фуллеренола C60(OH)22-26 составляет 380-800 USD/g, что делает  его неперспективным для производства в промышленных масштабах. Кроме того, полученный «классическим» методом фуллеренол, всегда будет содержать следы толуола или другого ароматического растворителя, используемых в "классических" синтезах. Эти методы позволяют получать только средне-гидроксилированные фуллеренолы C60(OH)18-28, но не применимы  для синтеза высоко-гидроксилированных фуллеренолов C60(OH)36-42. Для получения высоко-гидроксилированных фуллеренолов C60(OH)36-42 требуется дополнительный синтез с применением пероксида водорода. Один из таких методов рассмотрен в статье Water-Solubl Single-Nano Carbon Particles: Fullerenol and Its Derivatives,  Ken Kokubo,  Division of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University Japan http://cdn.intechopen.com/pdfs/36889.pdf.

В Научно-техническом центре "Нанокластер" (НТЦ "Нанокластер") разработан альтернативный существующим методам, одностадийный синтез гидроксилирования фуллерена в водорастворимые полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы)  С60(OH)n из суспензии фуллерена в воде. Синтез проходит в одну стадию и проводится  только в водной среде, без применения  каких-либо растворителей, в том числе бензола, толуола, орто-ксилола.

 

Fullerenol C60(OH)n
Полигидроксилированные фуллерены, водорастворимые
Синоним: C60(OH)n, Фуллеренолы, Водорастворимые полигидрокси-фуллерены C60
Эмпирическая формула C60(OH)n (n>40)

Для синтеза необходимы только 3 компонента: фуллерен, гидроксид натрия и пероксид водорода. Конверсия (степень превращения) фуллерена в водорастворимые производные составляет около 99,5-99,8%. Фуллерен может быть использован не только С60, но или любой другой, в том числе и смеси фуллеренов.
           В синтезе образуются водорастворимые полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) C60(OH)n  от C60(OH)40 темно-желтого цвета /dark yellow/ до C60(OH)60 светло-желтого цвета /light yellow/ (40 ≤ n ≤ 60). Это полностью соответствует многочисленным исследованиям ведущих мировых специалистов по фуллеренолам, в частности профессора Ken Kokubo (Япония), который доказал, что все фуллеренолы выше С60(ОН)36 должны быть желтого цвета. И чем больше гидроксильных групп в фуллереноле, тем более светлым становится оттенок желтого цвета. (Hydration or hydroxylation: direct of fullerenol from pristine fullerene [C60] via acoustic cavitation in the presence of hydrogen peroxide.  Sadia Afreen,  Ken Kokubo,  Kasturi Muthoosamy  and Sivakumar Manickam, The Royal Society of Chemistry’s, 2017, 7, 31930-31939
http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra03799f).

     Но некоторые компании, производящие полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) C60(OH)n, например, NANOGRAFI (Germany/Turkey) https://nanografi.com/, в описании своего продукта, анонсируемого как фуллеренол C60(OH)n, имеющий более 40 гидроксильных групп (n>40), указывают его цвет, как темно-коричневый /dark brown/ https://nanografi.com/fullerene/polyhydroxylated-fullerenes-fullerenols-c60-oh-functional-fullerene-dry-powder/. Это полностью не соответствует исследованиям профессора Ken Kokubo, так как цвет фуллеренола  даже с меньшим количеством гидроксильных групп  C60(OH)36, должен быть желтым, а не темно-коричневым (см. Fig. 10 "Hydration or hydroxylation..."). Таким образом, компания NANOGRAFI под видом фуллеренолов C60(OH)n с количеством гидроксильных групп больше 40 (n>40), фактически, продает свои фуллеренолы, соответствующие фуллеренолам с количеством гидроксильных групп меньше 36 (n<36). Этот вывод относится и к компании US Research Nanomaterials, Inc http://www.us-nano.com/, которая то же продает фуллеренолы темно-коричневого /dark brown/ цвета http://www.us-nano.com/inc/sdetail/44719, соответствующие фуллеренолам с количеством гидроксильных групп меньше 36 (n<36). Пока только компания Sigma-Aldrich (USA, St. Louis)  https://www.sigmaaldrich.com/ производит полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) C60(OH)n с n>40 желтого цвета “ light yellow to yellow”: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/793248?lang=en&region=US&cm_sp=Insite-_-recent_fixed-_-recent5-1  Однако, компания Sigma-Aldrich продает свой фуллеренол C60(OH)n (n>40) по цене 600 USD за 100 мг (*price for Russia), что затрудняет использование его в прикладных направлениях.
       Из продуктов синтеза выделены и идентифицированы 2 индивидуальных фуллеренола: темно-желтый (dark yellow) C60(OH)42 и  светло-желтый (light yellow) C60(OH)60. Высоко-гидроксилированный фуллеренол C60(OH)42 (Highly polyhydroxylated fullerenol C60(OH)42) представляет собою темно-желтый кристаллический продукт. Растворимость этого фуллеренола в воде составляет 50-60 грамм на литр. Цвет раствора этого фуллеренола в воде – темно-желтый (см. Рис. 1).

 

     
  Solution of a highly  polyhydroxylated fullerenol С60(OH)42 in the water   Solution of a highly  polyhydroxylated fullerenol С60(OH)60 in the water  
  Рис. 1
Solution of a highly polyhydroxylated
fullerenol С60(OH)42  in the water

 
  Рис. 2
Solution of a highly polyhydroxylated
fullerenol С60(OH)60  in the water

   Масс-спектр образца этого фуллеренола (см. Рис. 3)  соответствует фуллеренолу С60(OH)42: Base Peak 1433,9913 равен теоретической молекулярной массе фуллеренола С60(OH)42  (M =1434).

 

Mass-spectrum of fullerenol C60(OH)42

 

Рис. 3 Масс-спектр фуллеренола С60(OH)42

 

Синтезированный высоко-гидроксилированный фуллеренол C60(OH)60 (Highly polyhydroxylated fullerenol) C60(OH)60) представляет собою светло-желтый  кристаллический продукт (см. Рис. 4). Растворимость этого фуллеренола в воде составляет 60-70 грамм на литр. Цвет раствора этого фуллеренола в воде – желтый (см. Рис. 2).

 

Fullerenol С60(OH)60 is a light yellow crystalline product
Рис. 4 Фуллеренол С60(ОН)60 - желтый кристаллический продукт

Масс-спектр образца этого фуллеренола (см. Рис. 5)  соответствует фуллеренолу С60(OH)60: Base Peak 1739,9879 равен теоретической молекулярной массе фуллеренола С60(OH)60  (M =1740).

Себестоимость полигидроксилированных фуллеренов (фуллеренолов) С60(OH)n (n>40) относительно не высока, так как стоимость реактивов используемых в синтезе не велика по сравнению со стоимостью фуллерена. Синтез прост и технологичен, и он может быть использован для синтеза фуллеренола в промышленных масштабах. Для снижения себестоимости для синтеза можно использовать фуллерен с низкой степенью очистки (97-98%). По данным элементного анализа (ЭА), синтезированный гипергидроксилированный  фуллеренол имеет брутто-формулу С60(OH)60·2О (см. Рис 6).

 

Mass spectrum of the fullerenol C60(OH)60

  Рис. 5 Масс-спектр фуллеренола С60(OH)60

      По данным элементного анализа (ЭА), синтезированный гипергидроксилированный фуллеренол имеет брутто-формулу С60(OH)60*2Н2О.        

 

Result of Elemental Analysis of fullerenol

Element

Percentage (%)

Analytical

Method

Date

Remark

 

C

 

 

40.5972

 

40.6017

 

 

Flash EA

1112

 

 

12/12/2016

 

 

H

 

 

3.6098

 

3.6113

Рис. 6 Результаты элементного анализа фуллеренола С60(ОН)60

 

С образца полигидроксилированного фуллерена (фуллеренолы) C60(OH)n (n>40) был снят ИК-спектр (см. Рис 7). Он, практически, идентичен  ИК-спектру фуллеренола, взятому из журнала Journal of Materials Chemistry A  (см. Рис. 8). В ИК-спектре образца полигидроксилированного фуллерена (фуллеренола) C60(OH)n (n>40), наблюдаются: широкая полоса поглощения с максимумом 3382 см–1 в области валентных колебаний О–Н групп; полоса валентных колебаний С = С групп  1605 см-1; полоса колебаний С–ОН 1386 см-1.

 

  IR spectrum of polyhydroxylated fullerenes C60(OH)n   Literary IR spectrum of polyhydroxylated fullerenes C60(OH)n  
 

Рис. 7
 ИК-спектр
образца полигидроксилированного фуллерена (фуллеренола) C60(OH)n с n>40, снятый в Институте органического синтеза (ИОС) УрО РАН    (г. Екатеринбург)

 

 

Рис. 8
Литературный ИК-спектр фуллеренола

 from: Journal of Materials Chemistry A

 
 

Водорастворимые полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) С60(OH)n (n>40)
 могут быть использованы:

Фармацевтика и косметология
•    Противовирусные препараты с отсутствием цитотоксичности;
•    Антиоксиданты;

•    Ранозаживляющие и ожогозаживляющие препараты.

Материаловедение
•    Модификаторы полимеров, смол, клеев, ЛКМ и других материалов;
•    Модификаторы материалов на основе силикатных связующих, включая бетоны;
•    Компонент электролитов для металлических гальванических покрытий;
•    Компонент сверхтвердых композитов с металлической матрицей.

Агропромышленность – растениеводство и животноводство
•    Стимуляторы роста растений;
•    Антивирусные и противогрибковые препараты;
•    Препараты, увеличивающие стойкость с/х культур за счет комплексного неспецифического воздействия;
•    Добавки в корма, повышающие сопротивляемость с/х животных и птиц к различным заболеваниям и не накапливающиеся в их организме.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Water-Solubl Single-Nano Carbon Particles: Fullerenol and Its Derivatives. Ken Kokubo,  Division of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University Japan http://cdn.intechopen.com/pdfs/36889.pdf.

2. Hydration or hydroxylation: direct of fullerenol from pristine fullerene [C60] via acoustic cavitation in the presence of hydrogen peroxide.  Sadia Afreen,  Ken Kokubo,  Kasturi Muthoosamy  and Sivakumar Manickam, The Royal Society of Chemistry’s, 2017, 7, 31930-31939 http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra03799f)

3. Синтез гипергидроксилированного фуллеренола C60(OH)60 прямым гидроксилированием фуллерена в водной среде.  Нанотехнологическое  общество России. 05.02.2017  http://rusnor.org/pubs/articles/15067.htm

4. Синтез гипергидроксилированного фуллеренола C60(OH)60 прямым гидроксилированием фуллерена в водной среде.  Козеев А.А., Центр наукових публiкацiй. Сборник наукових публiкацiй «Велес», III Мiждународна конференцiя «Зимовi науковi читання»,  (м. Київ  31 січня 2018р.), 2 частина, м. Київ – 2018, стр.80-83 http://www.cnp.org.ua/files/Archive/January_2018/Kiev_january_2018_part_2.pdf

5. Синтез гипергидроксилированного фуллеренола C60(OH)60 прямым гидроксилированием фуллерена в водной среде.  Козеев А.А., Danish Scientific Journal No 9, 2018, Vol.1, CHEMICAL SCIENCES,  page 3-5  http://www.danscij.com/wp-content/uploads/2018/03/DSJ_9_1.pdf

6.  Синтез высокогидроксилированных фуллеренолов C60(OH)42 и C60(OH)60 прямым гидроксилированием фуллерена С60 в водной среде. Козеев А.А. Sciences of Europe, VOL 1, No 24, (2018), CHEMICAL SCIENCES, (Praha, Czech Republic), page 12-15 http://european-science.org/wp-content/uploads/2018/03/VOL-1-No-24-2018.pdf

E-mail: alex.kozeev@yandex.ru  или   info@nanoclaster.ru
Web-site: www.nanoclaster.ru

Телефон: +7 912 210 67 55


 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

http://www.rusnanonet.ru/articles/110426/

 

 

В Научно-техническом центре «Нанокластер» (НТЦ «Нанокластер») разработан альтернативный существующим методам, чисто химический метод получения фуллеренола C60(OH)n, основанный на каталитической гиперароматизации и гиперциклизации продуктов дегидратации глицерина с образованием нанокластеров углерода с замкнутой структурой, в результате которых, и образуется фуллеренол C60(OH)24–26. Промышленная себестоимость фуллеренола, синтезированного из глицерина, не превысит 5000–6000 руб/кг (75–90 USD/kg). Такая низкая себестоимость фуллеренола, синтезированного из глицерина, объясняется тем, что в синтезе используется только глицерин, не считая мизерного количества катализатора — 0,02–0,07% от массы глицерина. Выход фуллеренола-«сырца» составляет 21–22%, а очищенного — 18–20%.

Стоимость глицерина в России, даже германского производства, в среднем составляет 60 руб/кг. Полученный этим методом фуллеренол не содержит гидроксидов щелочных металлов.

Фуллеренол C60(OH)24–26, полученный из глицерина, по внешнему виду, по физико-химическим и химическим свойствам, аналогичен фуллеренолам Cx(OH)n, полученными «классическими» методами: гидроксилированием фуллерена гидроксидом натрия, либо щелочным гидролизом бромида фуллерена.

Фуллеренол (полиоксифуллерен) растворим в воде, но незначительно: около 6–8 мг/л. Раствор: бледно-желтый. Растворимость полиоксифуллерена в спирте значительно выше: 100–120 мг/л. Раствор: желтый. Растворимость в диметилформамиде (ДМФА) составляет 3–4 г/л. Раствор: темно-коричневый. Кроме того, полиоксифуллерен растворим в ряде растительных масел: оливковом, миндальном и др.

Фуллеренол, являющийся полигидроксилированным производным фуллерена, является сильным антиоксидантом и «ловушкой» свободных радикалов, которые являются причиной повреждения и разрушения клеток. В отличие от фуллеренов, фуллеренолы растворимы в воде, спирте, других полярных растворителях и частично в жирах, в частности, в оливковом и миндальном масле, что делает их более перспективными для применения в фармацевтических и косметических препаратах, чем фуллерены.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Дополнительную информацию о синтезе фуллеренола из глицерина C60(OH)n, осуществленного в НТЦ «Нанокластер», можно также посмотреть на сайте Научно-производственного центра НПЦ «Квадра», в котором проводилось тестирование.

По фуллеренолу получены российский патент № 2497751 и германский патент 2012042414340500DE.

Изобретение может быть использовано при изготовлении модификаторов эпоксидных композитов, микробицидов с анти-ВИЧ активностью, не проявляющих цитотоксичности, антиоксидантных добавок в косметические средства. Фуллеренол С60 получают каталитической дегидратацией глицерина при нагревании. В качестве катализатора может быть применен фуллерен, фуллеренол и др. органические и минеральные соединения. Это автокаталитическая реакция, и катализатор необходим только для «запуска» синтеза. В дальнейшем, образующийся фуллеренол сам катализирует синтез образования фуллеренола. Поэтому количество катализатора для запуска реакции — мизерно, и составляет 0,03–0,08% от массы глицерина. Выход фуллеренола-сырца составляет 21–22%; выход чищенного фуллеренола составляет 18–19% от исходной массы глицерина.

 

 

ссылки на патенты не открываются, странно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

×