JPH0597416A - Carbon cluster - Google Patents

Carbon cluster

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JPH0597416A
JPH0597416A JP3263419A JP26341991A JPH0597416A JP H0597416 A JPH0597416 A JP H0597416A JP 3263419 A JP3263419 A JP 3263419A JP 26341991 A JP26341991 A JP 26341991A JP H0597416 A JPH0597416 A JP H0597416A
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JP
Japan
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carbon
membered
compd
arom
aromatic compound
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JP3263419A
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Takashi Namikata
尚 南方
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce a high purity carbon cluster with excellent productivity by heating a condensed polycyclic arom. compd. contg. 5- and 6-membered rings or a mixture of a 5-membered arom. compd. with a 6-membered arom. compd. to a specified temp. in an inert gaseous atmosphere. CONSTITUTION:A condensed polycyclic arom. compd. contg. 5- and 6-membered rings such as acenaphthene or acenaphthylene or a mixture of a 5membered arom. compd. such as cyclopentadiene or dicyclopentadiene with a 6-membered arom. compd. such as naphthalene or anthracene in (1:100) to (100:1) ratio is evaporated by heating in an inert atmosphere of Ar, etc., and the resulting vapor is heated to 500-2,500 deg.C by irradiation with IR, electron beams, laser beams, etc. A very high purity carbon cluster is produced with high production efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭素材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon material.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで炭素材料として不定形炭素、グ
ラファイト、ダイヤモンドなどが知られている。一方、
炭素のアークプラズマ分解、レーザービーム照射によっ
て炭素数60、70から構成される炭素クラスターが生
成することが最近報告されている(Nature, 347, 354
(1990) )。ここで生成する炭素クラスターは球状構造
を有し潤滑材、導電材料、超伝導材料、合成原料など種
々の応用が考えられている。ところが前記の技術による
炭素分解は高温を必要とするため生成速度が低く、これ
ら炭素クラスターの収率は生成物の10%程度と低かっ
た。また低収率のため炭素クラスターの精製が煩雑であ
るという問題があった。
2. Description of the Related Art Amorphous carbon, graphite, diamond and the like have been known as carbon materials. on the other hand,
It has recently been reported that carbon clusters composed of carbon atoms 60 and 70 are generated by arc plasma decomposition of carbon and laser beam irradiation (Nature, 347, 354).
(1990)). The carbon clusters generated here have a spherical structure and various applications such as lubricants, conductive materials, superconducting materials, and synthetic raw materials are considered. However, the carbon decomposition by the above-mentioned technique requires a high temperature, so that the production rate is low, and the yield of these carbon clusters is as low as about 10% of the product. Further, there is a problem that purification of carbon clusters is complicated because of low yield.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高収
率でかつ高速で合成された高純度炭素クラスターを得る
とともにその高効率合成方法を確立することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain high-purity carbon clusters synthesized in high yield and at high speed, and to establish a highly efficient synthesis method thereof.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、高効率で炭
素クラスターを得るべく鋭意検討を重ねた結果、本発明
の炭素クラスターとその製造方法を見いだし、本発明を
成すに至った。すなわち本発明は5員環と6員環を含む
縮合多環芳香族化合物、または5員環芳香族化合物と6
員環芳香族化合物の混合物のガスまたは蒸気を不活性雰
囲気中で500℃以上2500℃未満の温度で加熱する
事により生成する炭素クラスターである。
As a result of intensive studies to obtain a carbon cluster with high efficiency, the present inventor found the carbon cluster of the present invention and a method for producing the same, and completed the present invention. That is, the present invention relates to a condensed polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring, or a 5-membered aromatic compound
It is a carbon cluster produced by heating a gas or vapor of a mixture of membered-ring aromatic compounds at a temperature of 500 ° C. or higher and lower than 2500 ° C. in an inert atmosphere.

【0005】本発明の炭素クラスターは元素分析法、質
量分析法によってその組成を調べることができる。元素
分析法では水素/炭素の組成比を求めることができ、本
発明の炭素クラスターはその組成比が0.1以下であ
る。また質量分析法によってクラスターの炭素数を求め
ることができる。本発明の炭素クラスターは炭素原子数
20(質量数240)以上800(質量数9600)以
下の実質的に炭素から構成される分子である。この炭素
原子数は製造する条件によって変化するので一概にはい
えないが、本発明では炭素数30(質量数360)以上
200(質量数2400)以下の炭素クラスターが高収
率で得られる。本発明の炭素クラスターはその構造が従
来の炭素材料である不定形炭素、グラファイト、ダイヤ
モンドと異なった構造を有する。この構造は、X線回折
法、溶解性、赤外吸収スペクトル、NMR、電子顕微
鏡、トンネル顕微鏡などによって調べることができる。
例えばX線回折法では本発明の炭素クラスターは面間距
離8オングストローム以上の構造が見られ、グラファイ
ト構造(格子定数6.9 オングストローム、2.5 オングス
トローム)、ダイヤモンド構造(格子定数3.6オングス
トローム)と異なった構造であることがわかる。また本
発明の炭素クラスターは各種の溶媒に対する溶解性が高
いことが特徴であり、従来の不定形炭素、グラファイ
ト、ダイヤモンドはいずれも溶媒に溶解しないことと異
なる。この溶媒として、二硫化炭素、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、クロロホルム、ジクロルメタンなどを挙
げることができる。本発明の生成物はこれらの溶媒に可
溶な成分を多く含有する事が特徴であり、その含有率は
生成物の30%以上に達する。このことは溶媒可溶成分
である炭素クラスターが多量に生成している事を示唆し
ている。これらの分離には容易で、効率的な溶媒抽出法
を利用する事が可能であるため好ましい。また、従来知
られている炭素クラスターの合成法であるグラファイト
のアークプラズマ分解法、レーザー光照射法では、生成
する炭素クラスターはその炭素数が60、70のものが
選択的に生成する。ところが本発明で生成する炭素クラ
スターは供給する芳香族炭化水素によって炭素クラスタ
ーの炭素数を変化させることも可能である。
The composition of the carbon cluster of the present invention can be investigated by elemental analysis and mass spectrometry. A hydrogen / carbon composition ratio can be determined by elemental analysis, and the carbon cluster of the present invention has a composition ratio of 0.1 or less. Further, the carbon number of the cluster can be obtained by mass spectrometry. The carbon cluster of the present invention is a molecule substantially composed of carbon having 20 (mass number 240) or more and 800 (mass number 9600) or less carbon atoms. Although the number of carbon atoms varies depending on the manufacturing conditions, it cannot be generally stated, but in the present invention, carbon clusters having 30 (mass number 360) or more and 200 (mass number 2400) or less are obtained in high yield. The carbon cluster of the present invention has a structure different from that of conventional carbon materials such as amorphous carbon, graphite and diamond. This structure can be examined by X-ray diffraction method, solubility, infrared absorption spectrum, NMR, electron microscope, tunnel microscope and the like.
For example, in the X-ray diffraction method, the carbon cluster of the present invention has a structure with an interplanar distance of 8 angstroms or more, which is different from the graphite structure (lattice constant 6.9 angstrom, 2.5 angstrom) and diamond structure (lattice constant 3.6 angstrom). I understand. Further, the carbon cluster of the present invention is characterized by high solubility in various solvents, which is different from the fact that conventional amorphous carbon, graphite and diamond are not dissolved in solvents. Examples of the solvent include carbon disulfide, benzene, toluene, xylene, chloroform and dichloromethane. The product of the present invention is characterized by containing a large amount of components soluble in these solvents, and the content rate thereof reaches 30% or more of the product. This suggests that a large amount of carbon clusters, which are solvent-soluble components, are generated. These are preferred because they can be easily separated and an efficient solvent extraction method can be used. Further, in the arc plasma decomposition method of graphite and laser light irradiation method, which are conventionally known methods for synthesizing carbon clusters, carbon clusters having carbon numbers of 60 and 70 are selectively generated. However, in the carbon cluster produced in the present invention, the carbon number of the carbon cluster can be changed by the aromatic hydrocarbon supplied.

【0006】次に本発明の炭素クラスターの作製方法に
ついて説明する。本発明の炭素クラスターは原料として
5員環と6員環を含む縮合多環芳香族化合物、または5
員環芳香族化合物と6員環芳香族化合物の混合物を用
い、不活性ガス雰囲気中でこの原料のガスまたは蒸気を
500℃以上2500℃未満の温度で加熱することによ
り炭素クラスターを合成するものである。
Next, a method for producing a carbon cluster of the present invention will be described. The carbon cluster of the present invention is a condensed polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring as a raw material, or
A carbon cluster is synthesized by using a mixture of a six-membered ring aromatic compound and a six-membered ring aromatic compound and heating the gas or vapor of this raw material at a temperature of 500 ° C or higher and lower than 2500 ° C in an inert gas atmosphere. is there.

【0007】ここで使用する5員環と6員環を含む縮合
多環芳香族化合物として、たとえば、アセナフテン、ア
セナフチレン、アズレン、ベンゾフルオレン、ビフルオ
レニリデン、シクロフェナンスレン、デカシクレン、フ
ルオランテン、フルオレン、フェニルアントラセン、テ
トラフェニルシクロペンタジエノン、クロペンタジル、
コラニュレン、ベンゾフラン、ベンズイミダゾ−ル、イ
ンド−ル、ベンズチアゾ−ル、チオナフテン、ジベンズ
フランおよびこれらの誘導体と混合物、また5員環芳香
族化合物と6員環芳香族化合物の混合物も使用可能であ
る。この5員環芳香族化合物として、シクロペンタジエ
ン、ジシクロペンタジエン、ピロール、ビピロール、タ
ーピロール、オリゴピロール、チオフェン、ビチオフェ
ン、ターチオフェン、オリゴチオフェン、ピラゾール、
イミダゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フ
ラン、オキサゾール、トリアゾール、チアゾール、など
を挙げる事が出来る。これらの5員環芳香族化合物に混
合する6員環芳香族化合物として、ナフタレン、アント
ラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタ
セン、フェナントレン、ビフェニレン、アセナフテン、
ピレン、クリセン、ベンゾフェナントレン、ベンズアン
トラセン、ペリレン、べンゾぺリレン、ジベンズアント
ラセン、ジベンズフェナントレン、アントアントロン、
コロネン、ヘキサクリセン、ジベンゾペリレン、ベンゾ
ビスアントロン、テリレン、ジフェニルナフタセン、ア
セジアントロン、オバレン、ジベンゾコロネン、ジペリ
ナフチレン、クオテリレン、メチルコラントレン、フェ
ニルアントラセン、ピラントロン、テトラフェニルシク
ロペンタジル、ビフェニレン、ターフェニレンなどを挙
げる事が出来る。 5員環芳香族化合物と6員環芳香族
化合物の混合比は化合物の種類によって異なるが、1:
100 〜 100:1の範囲が好ましい。これらの芳
香族化合物を不活性ガス雰囲気中でガスまたは蒸気の状
態にするが、この方法としてたとえば、加熱蒸発、減圧
蒸発、キャリアーガスによる気化などによって芳香族化
合物をガスまたは蒸気にする方法を用いることができ
る。ここで不活性ガス雰囲気とは、酸素、酸化窒素など
の活性ガスの分圧が低いかゼロの状態であり、たとえば
窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、などの不活性ガ
ス雰囲気あるいは減圧、真空雰囲気である。
Examples of the fused polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring used here include acenaphthene, acenaphthylene, azulene, benzofluorene, bifluorenylidene, cyclophenanthrene, decacyclene, fluoranthene, fluorene. , Phenylanthracene, tetraphenylcyclopentadienone, clopentazyl,
It is also possible to use a mixture of corannulene, benzofuran, benzimidazole, indole, benzthiazole, thionaphthene, dibenzfuran and derivatives thereof, and a mixture of a 5-membered aromatic compound and a 6-membered aromatic compound. As the 5-membered ring aromatic compound, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, pyrrole, bipyrrole, terpyrrole, oligopyrrole, thiophene, bithiophene, terthiophene, oligothiophene, pyrazole,
Examples thereof include imidazole, oxadiazole, thiadiazole, furan, oxazole, triazole and thiazole. As a 6-membered ring aromatic compound mixed with these 5-membered ring aromatic compounds, naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, phenanthrene, biphenylene, acenaphthene,
Pyrene, chrysene, benzophenanthrene, benzanthracene, perylene, benzoperylene, dibenzanthracene, dibenzphenanthrene, antoanthrone,
Coronene, hexachrysene, dibenzoperylene, benzobisanthrone, terylene, diphenylnaphthacene, acedianthrone, ovalen, dibenzocoronene, diperinaphthylene, quaterrylene, methylcholanthrene, phenylanthracene, pyranthrone, tetraphenylcyclopentadyl, biphenylene, terphenylene And so on. The mixing ratio of the 5-membered aromatic compound and the 6-membered aromatic compound varies depending on the kind of the compound, but is 1:
A range of 100 to 100: 1 is preferred. These aromatic compounds are brought into a gas or vapor state in an inert gas atmosphere. As this method, for example, a method in which an aromatic compound is made into a gas or vapor by heating evaporation, reduced pressure evaporation, vaporization with a carrier gas, etc. is used. be able to. Here, the inert gas atmosphere is a state in which the partial pressure of an active gas such as oxygen or nitric oxide is low or zero, and is, for example, an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, xenon, or helium, or a reduced pressure or a vacuum atmosphere. is there.

【0008】ついで不活性ガス雰囲気下で5員環と6員
環を含む縮合多環芳香族化合物、または5員環芳香族化
合物と6員環芳香族化合物の混合物のガス・蒸気を加熱
することにより炭素クラスターを合成する。この加熱方
法として、たとえば赤外線、可視光線、電子線,放射
線、X線、レーザー光線などの輻射エネルギー照射をあ
げる事ができる。また放電プラズマ、高周波加熱などの
外部エネルギーを与えて加熱する方法も使用できる。こ
の加熱温度はその温度における原料の保持時間(反応時
間)、原料の種類によって変化するため限定されない
が、たとえば500℃以上2500℃未満の温度範囲で
ある事が高効率合成の為に好ましい。この温度が500
℃未満の場合は原料の熱分解が不十分であるため炭素ク
ラスターは低収率となり、また2500℃以上の場合は
グラファイト構造の炭素が生成し易く、多量のエネルギ
ーを消費するため好ましくない。
Then, heating the gas / vapor of the condensed polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring or the mixture of the 5-membered aromatic compound and the 6-membered aromatic compound in an inert gas atmosphere. To synthesize a carbon cluster. Examples of the heating method include irradiation with radiant energy such as infrared rays, visible rays, electron beams, radiation, X-rays, and laser beams. A method of heating by applying external energy such as discharge plasma or high frequency heating can also be used. The heating temperature is not limited because it varies depending on the holding time (reaction time) of the raw material at that temperature and the kind of the raw material, but is preferably in the temperature range of 500 ° C. or higher and lower than 2500 ° C. for high efficiency synthesis. This temperature is 500
If the temperature is lower than 0 ° C, the thermal decomposition of the raw material is insufficient, resulting in a low yield of carbon clusters. If the temperature is 2500 ° C or higher, carbon having a graphite structure is easily generated and a large amount of energy is consumed, which is not preferable.

【0009】本発明で得られる生成物は溶媒に可溶な炭
素クラスター成分を多く含有するため、可溶成分を利用
する場合には、溶媒抽出操作を簡略化あるいは省略する
事ができる。本発明の炭素クラスターは潤滑材、導電性
材料、超伝導材料、合成原料など種々の応用が可能であ
り、バルク形態や薄膜形態、複合材料などに加工して機
能材料とする事ができ産業上有用である。
Since the product obtained in the present invention contains a large amount of carbon cluster components soluble in the solvent, the solvent extraction operation can be simplified or omitted when the soluble components are used. The carbon cluster of the present invention can be applied to various applications such as a lubricant, a conductive material, a superconducting material, and a synthetic raw material, and can be processed into a bulk form, a thin film form, a composite material, and the like to be a functional material on an industrial scale. It is useful.

【0010】従来のグラファイトを用いたアークプラズ
マ法、レーザー法では、生成速度が低い。この原因とし
て原料の炭素が3000℃以上の高融点であるため炭素
クラスターを生成させるためには大量のエネルギーが必
要であることが考えられる。本発明の作製において使用
する原料は融点が低く、蒸気圧が高いため、これら従来
の方法に比べ比較的低温で炭素クラスターを合成するこ
とができる。また原料の5員環と6員環を含む縮合多環
芳香族化合物の構造は炭素クラスター構成構造の一部で
あり、5員環芳香族化合物と6員環芳香族化合物の混合
物は炭素クラスタ−の構成物質であることから、炭素ク
ラスターの合成を高効率で行う事ができるものと考えら
れる。さらに本発明の方法は簡便であるため合成の量産
化が容易である。これらのことから本発明の炭素クラス
ター生成法は工業上有用である。
In the conventional arc plasma method using graphite and the laser method, the generation rate is low. It is conceivable that a large amount of energy is required to generate carbon clusters because the raw material carbon has a high melting point of 3000 ° C. or higher. Since the raw material used in the production of the present invention has a low melting point and a high vapor pressure, carbon clusters can be synthesized at a relatively low temperature as compared with these conventional methods. The structure of the condensed polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring as a raw material is a part of the carbon cluster constitutional structure, and the mixture of the 5-membered aromatic compound and the 6-membered aromatic compound is a carbon cluster- It is considered that the carbon clusters can be synthesized with high efficiency because it is a constituent substance of Furthermore, since the method of the present invention is simple, mass production of synthesis is easy. From these facts, the carbon cluster production method of the present invention is industrially useful.

【0011】[0011]

【実施例】次に、実施例および参考例によって本発明を
さらに詳細に説明する。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Reference Examples.

【0012】[0012]

【実施例1】デカシクレン1gをアルミナ製ボート(長
さ100mm)に入れ、管状の石英ガラス製反応容器
(30mm直径の電気炉炉芯管)に装填した後、窒素ガ
ス気流を500ミリリットル/分の流量で雰囲気を置換
して不活性雰囲気とした。ついで窒素ガス気流を流しな
がら反応容器を電気炉に装填、反応容器の一部を加熱し
て900℃の温度に保持した。加熱当初はアルミナボー
ト部を電気炉の外に置き、ついで反応容器をスライドさ
せてアルミナボートを片側から加熱させデカシクレンを
蒸発させ、その蒸気を電気炉中で加熱した。この時の反
応容器(石英ガラス管)の移動速度は約20mm/分で
あった。ここで反応加熱時間は5分間であった。熱蒸気
は窒素気流で反応容器外の回収容器に導入して生成物を
得た。回収容器で約700mgの黒色粉末が、また反応
容器の管壁には約200mgの黒色粉末生成物を得た。
黒色粉末の元素分析の結果C/H/0=100/0.2
/0.1(化学量論比)であり、生成物は本質的に炭素
のみから構成されていることがわかった。この粉末70
0mgをジクロロメタンに溶解抽出した後、この溶液を
減圧雰囲気で溶媒を留去して500mgの黒色固体を得
た(溶媒可溶成分の収率71%)。 ここで得た黒色粉
末の質量分析スペクトル測定の結果、炭素数30(質量
数360)から800(質量数9600)の領域にピー
クが見られ、特に炭素数40(質量数480)から20
0(質量数2400)の領域のピークが強かった。この
中でも、炭素数60のピークが最大であった。溶剤抽出
した黒色固体の構造を粉末X線回折法で評価したとこ
ろ、面間距離10オングストロームの回折ピーが見られ
た。
Example 1 1 g of decacyclene was put into an alumina boat (100 mm in length) and charged in a tubular quartz glass reaction vessel (30 mm diameter electric furnace core tube), and then a nitrogen gas flow of 500 ml / min. The atmosphere was replaced with a flow rate to make an inert atmosphere. Next, the reaction vessel was loaded into an electric furnace while flowing a nitrogen gas stream, and a part of the reaction vessel was heated and maintained at a temperature of 900 ° C. At the beginning of heating, the alumina boat part was placed outside the electric furnace, and then the reaction vessel was slid to heat the alumina boat from one side to evaporate decacyclene, and the vapor was heated in the electric furnace. At this time, the moving speed of the reaction container (quartz glass tube) was about 20 mm / min. Here, the reaction heating time was 5 minutes. The hot steam was introduced into a recovery container outside the reaction container with a nitrogen stream to obtain a product. About 700 mg of black powder product was obtained in the recovery container, and about 200 mg of black powder product was obtained on the tube wall of the reaction container.
Elemental analysis result of black powder C / H / 0 = 100 / 0.2
/0.1 (stoichiometry) and the product was found to consist essentially of carbon only. This powder 70
After dissolving and extracting 0 mg in dichloromethane, the solvent was distilled off from this solution in a reduced pressure atmosphere to obtain 500 mg of a black solid (yield of solvent-soluble component: 71%). As a result of mass spectrometric measurement of the black powder obtained here, a peak was observed in the region of carbon number 30 (mass number 360) to 800 (mass number 9600), and particularly from carbon number 40 (mass number 480) to 20.
The peak in the region of 0 (mass number 2400) was strong. Among these, the peak having 60 carbon atoms was the largest. When the structure of the solvent-extracted black solid was evaluated by a powder X-ray diffraction method, a diffraction pee with an interplanar distance of 10 angstrom was observed.

【0013】[0013]

【実施例2】実施例1と同様にしてアルゴン気流中でデ
カシクレン1gを800℃で加熱して約920mgの黒
褐色粉末生成物を得た。この生成物の元素分析の結果、
C/H/O=100/1.0/0.1(化学量論比)で
あった。この粉末500mgを二硫化炭素を溶媒にして
溶媒可溶成分を抽出した後、溶液を減圧留去して黒褐色
固体420mgを得た(可溶分の収率84%)。黒褐色
粉末の質量分析スペクトル測定の結果、炭素数に換算し
て30から800の領域にピークが見られ、特に炭素数
32から200の領域のピークが強く現れた。
Example 2 In the same manner as in Example 1, decacyclene 1 g was heated at 800 ° C. in an argon stream to obtain about 920 mg of a blackish brown powder product. As a result of elemental analysis of this product,
C / H / O = 100 / 1.0 / 0.1 (stoichiometric ratio). After extracting 500 mg of this powder with a solvent of carbon disulfide to extract a solvent-soluble component, the solution was distilled off under reduced pressure to obtain 420 mg of a blackish brown solid (yield of soluble content: 84%). As a result of mass spectrometric measurement of the blackish brown powder, a peak was observed in the region of 30 to 800 in terms of carbon number, and a peak in the region of 32 to 200 carbon was particularly strong.

【0014】[0014]

【実施例3】実施例1と同様にしてアセナフチレン1g
を窒素気流中で900℃の温度で加熱して黒色粉末約9
00mgを得た。この黒色粉末の元素分析の結果C/H
/O=100/0.5/0.2(化学量論比)であっ
た。黒色粉末500mgをトルエンで溶媒抽出した後、
溶媒を減圧留去して黒色固体450mgを得た(可溶成
分の収率90%)。ここで得た黒色粉末の質量分析スペ
クトル測定の結果、炭素数30から800の領域にピー
クが見られ、炭素数50から200の領域のピークが特
に強かった。
Example 3 As in Example 1, 1 g of acenaphthylene
Is heated at a temperature of 900 ° C in a nitrogen stream to give a black powder of about 9
Obtained 00 mg. Elemental analysis result of this black powder C / H
/O=100/0.5/0.2 (stoichiometric ratio). After solvent extraction of 500 mg of black powder with toluene,
The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 450 mg of a black solid (yield of soluble component: 90%). As a result of mass spectrometric measurement of the black powder obtained here, peaks were observed in the region of 30 to 800 carbon atoms, and peaks in the region of 50 to 200 carbon atoms were particularly strong.

【0015】[0015]

【実施例4】実施例1と同様の反応装置を用いてフルオ
ランテン1gを反応容器に装填して、アルゴンガスを1
ミリリットル/分で流しながら反応容器の出口をロータ
リーポンプで排気して反応容器内を50Torrの圧力
に保持した。ついで反応容器を1100℃の温度で加
熱、実施例1と同様の操作を行った。ロータリーポンプ
の吸入口の前にトラップを設けドライアイス・メタノー
ルで冷却したところ5分間の反応でトラップに約700
mgの黒色生成物が回収された。また反応容器の管壁か
ら約200mgの黒色粉末が得られた。得られた黒色粉
末の元素分析の結果、C/H/O=100/0.1/
0.04(化学量論比)であった。黒色粉末500mg
をトルエンを用いて溶媒抽出を行い、溶媒を減圧留去し
て黒色固体380mgを得た(可溶成分の収率76
%)。ここで得た黒色粉末の質量分析スペクトル測定の
結果、炭素数30から800の領域にピークが見られ、
炭素数50から200の領域のピークが特に強かった。
Example 4 Using the same reactor as in Example 1, 1 g of fluoranthene was loaded into a reaction vessel, and argon gas was added to 1 g.
The outlet of the reaction vessel was evacuated by a rotary pump while flowing at a rate of milliliter / minute, and the pressure inside the reaction vessel was maintained at 50 Torr. Then, the reaction vessel was heated at a temperature of 1100 ° C., and the same operation as in Example 1 was performed. When a trap was installed in front of the inlet of the rotary pump and cooled with dry ice / methanol, the reaction time of 5 minutes was about 700
mg of black product was recovered. In addition, about 200 mg of black powder was obtained from the wall of the reaction vessel. As a result of elemental analysis of the obtained black powder, C / H / O = 100 / 0.1 /
It was 0.04 (stoichiometric ratio). Black powder 500mg
Was subjected to solvent extraction with toluene, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 380 mg of a black solid (yield of soluble component: 76
%). As a result of mass spectrometric measurement of the black powder obtained here, a peak was observed in the region of 30 to 800 carbon atoms,
The peak in the region having 50 to 200 carbon atoms was particularly strong.

【0016】[0016]

【実施例5】実施例1と同じ反応容器を用いてアセナフ
テン1gを白金るつぼに充填して、窒素ガスを1リット
ル/分の速度で供給しながら900℃に加熱して合成を
行った。反応中、生成物を含む排気を液体窒素トラップ
で回収した。反応終了後、トラップの窒素を気化させた
ところ600mgの黒色粉末が回収された。又反応容器
内に170mgの生成黒色粉末が確認され、これも回収
した。得られた黒色粉末(770mg)をクロロフォル
ムで溶媒抽出したところ750mgの黒色固体を得た
(可溶成分の収率97%)。抽出された黒色固体の元素
分析の結果、C/H/O=100/0.3/0.05
(化学量論比)であった。質量分析スペクトル測定の結
果、炭素数に換算して40から120の炭素クラスター
のピークが見られた。
Example 5 Using the same reaction vessel as in Example 1, 1 g of acenaphthene was charged into a platinum crucible and heated to 900 ° C. while supplying nitrogen gas at a rate of 1 liter / minute for synthesis. During the reaction, the exhaust containing the product was collected by a liquid nitrogen trap. After completion of the reaction, nitrogen in the trap was vaporized, and 600 mg of black powder was recovered. In addition, 170 mg of black powder produced was confirmed in the reaction vessel and was also collected. The obtained black powder (770 mg) was subjected to solvent extraction with chloroform to obtain 750 mg of a black solid (yield of soluble component: 97%). As a result of elemental analysis of the extracted black solid, C / H / O = 100 / 0.3 / 0.05
(Stoichiometric ratio). As a result of mass spectrometric measurement, peaks of 40 to 120 carbon clusters in terms of carbon number were observed.

【0017】[0017]

【実施例6】実施例1と同じ反応容器中にアントラセン
1gを白金るつぼに充填し、装填した。一方、50℃に
加熱したジシクロペンタジエンに1リットル/分の速度
で窒素ガスをバブリングし、ジシクロペンタジエン蒸気
を発生させ、そのガスを反応容器に供給しながら900
℃に加熱して合成を行った。反応中、生成物を含む排気
は液体窒素トラップで回収した。反応終了後トラップ中
の窒素を気化させたところ、約800mgの黒色粉末が
回収された。また反応容器内に約100mgの黒色粉末
が生成している事がわかった。得られた黒色粉末(50
0mg)をクロロフォルムで溶媒抽出したところ350
mgの黒色固体を得た(可溶成分の収率70%)。抽出
後の黒色固体の元素分析の結果、C/H/O=100/
0.4/0.05(化学量論比)であった。質量分析ス
ペクトル測定の結果、炭素数に換算して40から120
の炭素クラスターのピークが見られた
Example 6 A platinum crucible was filled with 1 g of anthracene and charged in the same reaction vessel as in Example 1. On the other hand, nitrogen gas was bubbled into dicyclopentadiene heated to 50 ° C. at a rate of 1 liter / minute to generate dicyclopentadiene vapor, and the gas was supplied to a reaction vessel at 900 ° C.
Synthesis was carried out by heating to ℃. During the reaction, the exhaust containing the product was collected by a liquid nitrogen trap. After completion of the reaction, when nitrogen in the trap was vaporized, about 800 mg of black powder was recovered. It was also found that about 100 mg of black powder was produced in the reaction vessel. Obtained black powder (50
(0 mg) was subjected to solvent extraction with chloroform to give 350
mg of black solid was obtained (yield of soluble component 70%). As a result of elemental analysis of the black solid after extraction, C / H / O = 100 /
It was 0.4 / 0.05 (stoichiometric ratio). The result of mass spectrometric measurement is 40 to 120 in terms of carbon number.
Carbon cluster peaks were observed

【0018】[0018]

【比較例】真空アーク炉(大亜真空製)を用いてアーク
電極とるつぼに高純度炭素(アトミックグレード、日本
カーボン製)を取り付け、ヘリウムガスで雰囲気圧力1
00Torrに保持した後、電極とるつぼの間に交流電
流を流しアークプラズマを発生させて炭素を加熱した。
5分間のアークプラズマ保持の後アーク炉内部にすす状
生成物約50mgを得た。このすすの元素分析の結果、
C/H/O=100/0.2/0.1(化学量論比)で
あった。ついで、すす25mgをトルエンで溶媒抽出し
て、溶媒可溶成分を取り出した結果、3mgの黒色固体
が得られた(可溶分の収率12%)。すすの質量分析ス
ペクトル測定の結果、炭素数60から500の領域に弱
いピークが見られ、その中では炭素数60、70のピー
クが相対的に強かった。
[Comparative Example] High-purity carbon (atomic grade, made by Nippon Carbon) was attached to the arc electrode and the crucible using a vacuum arc furnace (made by Daia Vacuum), and the atmosphere pressure was 1 with helium gas.
After holding at 00 Torr, an alternating current was passed between the electrode and the crucible to generate arc plasma to heat the carbon.
After holding the arc plasma for 5 minutes, about 50 mg of soot-like product was obtained inside the arc furnace. As a result of the elemental analysis of this soot,
C / H / O = 100 / 0.2 / 0.1 (stoichiometric ratio). Next, 25 mg of soot was subjected to solvent extraction with toluene, and a solvent-soluble component was taken out. As a result, 3 mg of a black solid was obtained (yield of soluble content: 12%). As a result of mass spectrometric measurement of soot, a weak peak was observed in the region of 60 to 500 carbon atoms, and among them, the peaks of 60 and 70 carbon atoms were relatively strong.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の炭素クラスターは溶媒可溶の成
分を多く含有するため、この成分を利用する際、精製工
程を簡略にしたり、省略することができる。又従来の製
法に比較して簡便で、高生産性でかつ効率よく高純度の
炭素クラスターを得る事が可能である。
Since the carbon cluster of the present invention contains a large amount of a solvent-soluble component, the purification step can be simplified or omitted when using this component. Further, it is possible to obtain a carbon cluster of high purity, which is simpler, more productive and more efficient than the conventional production method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で作製した炭素クラスターの質量分析
スペクトル
FIG. 1 is a mass spectrometric spectrum of carbon clusters produced in Example 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 5員環と6員環を含む縮合多環芳香族化
合物、または5員環芳香族化合物と6員環芳香族化合物
の混合物のガスまたは蒸気を不活性雰囲気中で500℃
以上2500℃未満の温度で加熱することにより生成す
る炭素クラスター
1. A gas or vapor of a condensed polycyclic aromatic compound containing a 5-membered ring and a 6-membered ring or a mixture of a 5-membered aromatic compound and a 6-membered aromatic compound in an inert atmosphere at 500 ° C.
Carbon clusters produced by heating at a temperature above 2500 ° C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0624721A (en) * 1992-07-01 1994-02-01 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for producing fullerenes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0624721A (en) * 1992-07-01 1994-02-01 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for producing fullerenes

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Effective date: 19990107