JPH0616405A - フラーレン類の製造方法 - Google Patents
フラーレン類の製造方法Info
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- JPH0616405A JPH0616405A JP4170871A JP17087192A JPH0616405A JP H0616405 A JPH0616405 A JP H0616405A JP 4170871 A JP4170871 A JP 4170871A JP 17087192 A JP17087192 A JP 17087192A JP H0616405 A JPH0616405 A JP H0616405A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フラーレン類の製造効率を向上する。
【構成】 プラズマガン７から発生された熱プラズマ１
１中に、ベンゼンやＣＳ2 などの含炭素化合物原料が連
続的に供給され、プラズマ反応部３で反応してフラーレ
ン類およびスス等が生成する。この生成物が冷却され、
捕集容器１３等において捕集される。 【効果】 フラーレン類の生成効率が極めて高く、長時
間に亘って安定してフラーレン類の製造を行なうことが
できる。
１中に、ベンゼンやＣＳ2 などの含炭素化合物原料が連
続的に供給され、プラズマ反応部３で反応してフラーレ
ン類およびスス等が生成する。この生成物が冷却され、
捕集容器１３等において捕集される。 【効果】 フラーレン類の生成効率が極めて高く、長時
間に亘って安定してフラーレン類の製造を行なうことが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフラーレン類を効率良く
製造する方法に関する。
製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フラーレン類はＣ60，Ｃ70などの高炭素
数の閉じたかご状の炭素同素体である。Ｃ60は切頭正２
０面体のサッカーボール様の分子構造を有したものであ
る。
数の閉じたかご状の炭素同素体である。Ｃ60は切頭正２
０面体のサッカーボール様の分子構造を有したものであ
る。
【０００３】従来のフラーレン類の製造方法には、黒鉛
を蒸発（例えばレーザー照射による気化、高電流密度の
抵抗加熱による気化、黒鉛電極間アーク放電発生等によ
る気化）させ、生成した炭素ガスを冷却する方法が知ら
れている。
を蒸発（例えばレーザー照射による気化、高電流密度の
抵抗加熱による気化、黒鉛電極間アーク放電発生等によ
る気化）させ、生成した炭素ガスを冷却する方法が知ら
れている。
【０００４】フラーレン類の製造方法の別の従来法とし
てベンゼン／Ｏ2 ／Ａｒ予混合ガスを低圧下で燃焼さ
せ、生成したガスを冷却する方法がある。
てベンゼン／Ｏ2 ／Ａｒ予混合ガスを低圧下で燃焼さ
せ、生成したガスを冷却する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前者のフラーレン類の
製造方法には、導電性の固体黒鉛（気化分解熱が大き
く、気化温度が高い。）を用いなければならず、蒸発速
度が低くエネルギー効率が低い（１％未満）という問題
がある。また、連続的な原料供給は困難であるという問
題もある。
製造方法には、導電性の固体黒鉛（気化分解熱が大き
く、気化温度が高い。）を用いなければならず、蒸発速
度が低くエネルギー効率が低い（１％未満）という問題
がある。また、連続的な原料供給は困難であるという問
題もある。
【０００６】後者のフラーレン類の製造方法において
は、温度条件の制御幅が定常燃焼温度範囲に限られ、燃
焼到達温度が１８００Ｋ程度のため、原料の完全な熱分
解は困難である。また、必要以上にＯ2 を供給すると、
燃焼により損失する原料量が増え、さらに生成したフラ
ーレン類を酸化分解する恐れもあり、加熱（定常燃焼）
に必要なＯ2 量とのバランス・最適化が困難であるとい
う問題がある。
は、温度条件の制御幅が定常燃焼温度範囲に限られ、燃
焼到達温度が１８００Ｋ程度のため、原料の完全な熱分
解は困難である。また、必要以上にＯ2 を供給すると、
燃焼により損失する原料量が増え、さらに生成したフラ
ーレン類を酸化分解する恐れもあり、加熱（定常燃焼）
に必要なＯ2 量とのバランス・最適化が困難であるとい
う問題がある。
【０００７】従って、これらの方法はフラーレン類の大
量な製造法として不向きである。
量な製造法として不向きである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のフラーレン類の
製造方法は、熱プラズマを発生させ、この中に含炭素化
合物原料を供給してこれを加熱・分解させ、この反応ガ
スを冷却して固形分を捕集し、この捕集物よりフラーレ
ン類を分離することを特徴とするものである。
製造方法は、熱プラズマを発生させ、この中に含炭素化
合物原料を供給してこれを加熱・分解させ、この反応ガ
スを冷却して固形分を捕集し、この捕集物よりフラーレ
ン類を分離することを特徴とするものである。
【０００９】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。
る。
【００１０】本発明において、熱プラズマを発生させる
方法としては、特定種のプラズマガスを加熱電離する方
法が好ましい。具体的には直流アーク放電プラズマジェ
ット式プラズマガン機構や、１００ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ
程度の高周波誘導熱プラズマ発生機構が例示される。
方法としては、特定種のプラズマガスを加熱電離する方
法が好ましい。具体的には直流アーク放電プラズマジェ
ット式プラズマガン機構や、１００ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ
程度の高周波誘導熱プラズマ発生機構が例示される。
【００１１】なお、直流アーク放電プラズマジェット発
生機構と高周波誘導熱プラズマ発生機構を併用して熱プ
ラズマを発生させるようにしても良い。この場合、広い
容積にわたって原料供給速度の変化に対して安定な熱プ
ラズマを発生でき、フラーレン類を高速度で大量に合成
できる。
生機構と高周波誘導熱プラズマ発生機構を併用して熱プ
ラズマを発生させるようにしても良い。この場合、広い
容積にわたって原料供給速度の変化に対して安定な熱プ
ラズマを発生でき、フラーレン類を高速度で大量に合成
できる。
【００１２】このプラズマガスとしては、Ｈｅ，Ａｒ，
またはＨｅ／Ｈ2 ，Ａｒ／Ｈ2 ，Ｈｅ／Ｏ2 ，Ａｒ／Ｏ
2 ，Ｈｅ／Ａｒ／Ｈ2 ，Ｈｅ／Ａｒ／Ｏ2 ，Ｈｅ／Ａｒ
／Ｈ2 ／Ｏ2 もしくはＨｅ／Ａｒ／Ｈ2 Ｏが好ましい。
このガスを適切な手段を用いて加熱電離させ、熱プラズ
マを発生させる。熱プラズマの最高到達温度は２０００
Ｋ以上、好ましくは３５００〜１５０００Ｋがよい。
またはＨｅ／Ｈ2 ，Ａｒ／Ｈ2 ，Ｈｅ／Ｏ2 ，Ａｒ／Ｏ
2 ，Ｈｅ／Ａｒ／Ｈ2 ，Ｈｅ／Ａｒ／Ｏ2 ，Ｈｅ／Ａｒ
／Ｈ2 ／Ｏ2 もしくはＨｅ／Ａｒ／Ｈ2 Ｏが好ましい。
このガスを適切な手段を用いて加熱電離させ、熱プラズ
マを発生させる。熱プラズマの最高到達温度は２０００
Ｋ以上、好ましくは３５００〜１５０００Ｋがよい。
【００１３】この熱プラズマ中に供給される含炭素化合
物原料としては、炭素を原子数比で全体の６５％以下含
有する化合物であることが好ましい。これらは一般に、
含炭素化合物原料の内でも完全な熱分解が比較的容易
で、安価な原料であるため、高い効率でフラーレン類を
安価に合成できる。
物原料としては、炭素を原子数比で全体の６５％以下含
有する化合物であることが好ましい。これらは一般に、
含炭素化合物原料の内でも完全な熱分解が比較的容易
で、安価な原料であるため、高い効率でフラーレン類を
安価に合成できる。
【００１４】具体的には、該原料としては、有機物の場
合は次のような化合物が好ましい。
合は次のような化合物が好ましい。
【００１５】ベンゼン、ピリジン、シクロペンタジエ
ン、ピロール、フラン、チオフェン等の単環の芳香族化
合物および複素芳香族化合物、もしくはそれらのメチ
ル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、ナフタレ
ン、キノリン、インデン、インドール、ベンゾフラン、
ベンゾチオフェン、アントラセン、アクリジン、フェナ
ントレン、フェナントリジン、フルオレン、カルバゾー
ル、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アセナフチ
レン、ピレン、フルオランテン等の縮合多環芳香族化合
物および縮合多環複素芳香族化合物、もしくはそれらの
メチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、ビフェ
ニル、２，２’−（または４，４’−）ビピリジン、ｏ
−（またはｍ−もしくはｐ−）テルフェニル等の多環系
環集合芳香族化合物および多環系環集合複素芳香族化合
物、もしくはそれらのメチル、ヒドロキシ、またはメル
カブト置換体、ｏ−（またはｐ−）ベンゾキノン、１，
４−ナフトキノン、９，１０−アントラキノン、９−フ
ルオレノン等の芳香族ケトンおよびキノン、もしくはそ
れらのメチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、
エチレン、１−ブテン、１，３−ブタジエン、アセチレ
ン、１−ブチン、１，３−ブタジイン等の不飽和脂肪族
炭化水素、もしくはそららのメチル、ヒドロキシ、また
はメルカブト置換体、メタン、エタン、プロパン、ｎ−
（またはイソ）ブタン、ｎ−（またはイソもしくはネ
オ）ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘ
プタン、ｎ−オクタン等の飽和脂肪族炭化水素、もしく
はそれらのメチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換
体。
ン、ピロール、フラン、チオフェン等の単環の芳香族化
合物および複素芳香族化合物、もしくはそれらのメチ
ル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、ナフタレ
ン、キノリン、インデン、インドール、ベンゾフラン、
ベンゾチオフェン、アントラセン、アクリジン、フェナ
ントレン、フェナントリジン、フルオレン、カルバゾー
ル、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アセナフチ
レン、ピレン、フルオランテン等の縮合多環芳香族化合
物および縮合多環複素芳香族化合物、もしくはそれらの
メチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、ビフェ
ニル、２，２’−（または４，４’−）ビピリジン、ｏ
−（またはｍ−もしくはｐ−）テルフェニル等の多環系
環集合芳香族化合物および多環系環集合複素芳香族化合
物、もしくはそれらのメチル、ヒドロキシ、またはメル
カブト置換体、ｏ−（またはｐ−）ベンゾキノン、１，
４−ナフトキノン、９，１０−アントラキノン、９−フ
ルオレノン等の芳香族ケトンおよびキノン、もしくはそ
れらのメチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換体、
エチレン、１−ブテン、１，３−ブタジエン、アセチレ
ン、１−ブチン、１，３−ブタジイン等の不飽和脂肪族
炭化水素、もしくはそららのメチル、ヒドロキシ、また
はメルカブト置換体、メタン、エタン、プロパン、ｎ−
（またはイソ）ブタン、ｎ−（またはイソもしくはネ
オ）ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘ
プタン、ｎ−オクタン等の飽和脂肪族炭化水素、もしく
はそれらのメチル、ヒドロキシ、またはメルカブト置換
体。
【００１６】また、無機物では、ＣＳ2 、ＣＯ等が該原
料として好ましい。特にＣＳ2 の場合、有機物の場合に
必須な脱水素反応を経ることなく極めて容易に熱分解さ
れ、フラーレン類が合成できる。Ｈ2 が含まれないプラ
ズマガスによるフラーレン類の合成では、無機物原料の
場合、有機物の副生成がないので、生成物からのフラー
レン類の分離精製が容易である。
料として好ましい。特にＣＳ2 の場合、有機物の場合に
必須な脱水素反応を経ることなく極めて容易に熱分解さ
れ、フラーレン類が合成できる。Ｈ2 が含まれないプラ
ズマガスによるフラーレン類の合成では、無機物原料の
場合、有機物の副生成がないので、生成物からのフラー
レン類の分離精製が容易である。
【００１７】以上の含炭素化合物原料は、単独で、また
は２種以上を組合せて用いる。
は２種以上を組合せて用いる。
【００１８】熱プラズマ中に供給された原料は、一度２
０００Ｋ以上、好ましくは２５００Ｋ以上まで加熱され
た後、放熱される。この時、１３００Ｋ以上の温度域に
１〜５００ｍｓ，好ましくは２５００〜１３００Ｋの温
度域に１０〜１００ｍｓ滞在させるようにする。
０００Ｋ以上、好ましくは２５００Ｋ以上まで加熱され
た後、放熱される。この時、１３００Ｋ以上の温度域に
１〜５００ｍｓ，好ましくは２５００〜１３００Ｋの温
度域に１０〜１００ｍｓ滞在させるようにする。
【００１９】なお、プラズマ反応部の内圧は１０〜３０
０Ｔｏｒｒに保つのが好ましい。この熱プラズマ中で分
解によって生じた炭素がクラスタ化し、フラーレン類が
生成する。このフラーレン類を含む生成物は、冷却さ
れ、固形分として捕集される。
０Ｔｏｒｒに保つのが好ましい。この熱プラズマ中で分
解によって生じた炭素がクラスタ化し、フラーレン類が
生成する。このフラーレン類を含む生成物は、冷却さ
れ、固形分として捕集される。
【００２０】反応生成物を含むガスの冷却方法として
は、プラズマガス／反応生成物の自然放冷もしくは断熱
膨張によるもの；低温のＨｅ、Ｎ2 およびＡｒなどのい
ずれかもしくは混合された不活性ガス（液化ガスを含
む）をプラズマガス／反応生成物に加えることによるも
の；熱交換冷却たとえば水冷壁へのプラズマガス／反応
生成物の接触によるものなどがある。この際、生成した
フラーレン類の変性や未凝固による流出を防ぐため、で
きるだけ迅速に４００℃以下、好ましくは１００℃程度
以下まで冷却部で冷却する。冷却に必要な排熱量は、プ
ラズマガスおよび原料供給速度とプラズマ発生のための
供給エネルギの大きさに依存する。
は、プラズマガス／反応生成物の自然放冷もしくは断熱
膨張によるもの；低温のＨｅ、Ｎ2 およびＡｒなどのい
ずれかもしくは混合された不活性ガス（液化ガスを含
む）をプラズマガス／反応生成物に加えることによるも
の；熱交換冷却たとえば水冷壁へのプラズマガス／反応
生成物の接触によるものなどがある。この際、生成した
フラーレン類の変性や未凝固による流出を防ぐため、で
きるだけ迅速に４００℃以下、好ましくは１００℃程度
以下まで冷却部で冷却する。冷却に必要な排熱量は、プ
ラズマガスおよび原料供給速度とプラズマ発生のための
供給エネルギの大きさに依存する。
【００２１】こうして冷却・固化された生成物は捕集手
段（例えば捕集壁および／またはバグフィルタなど）に
より捕集される。放冷や熱交換によって冷却する場合
は、冷却手段と捕集手段とを兼ねることもできる。
段（例えば捕集壁および／またはバグフィルタなど）に
より捕集される。放冷や熱交換によって冷却する場合
は、冷却手段と捕集手段とを兼ねることもできる。
【００２２】生成物が捕集手段で完全に捕集されるよう
にするのが好ましい。このためには、捕集手段における
ガスの流速が好ましくは１ｍ／ｓ以下になるように捕集
手段の形状を定める。なお、プラズマ反応の過程で、多
くの場合副生成物として有機物やススなどが生じ、この
場合はフラーレン類とこれらの混合物が捕集される。捕
集された生成物の分離法には、生成物の再加熱・揮発ガ
スの再冷却による逆昇華、フラーレン類が可溶な溶媒に
よる抽出などがある。これらは適宜組合せて用いても良
い。
にするのが好ましい。このためには、捕集手段における
ガスの流速が好ましくは１ｍ／ｓ以下になるように捕集
手段の形状を定める。なお、プラズマ反応の過程で、多
くの場合副生成物として有機物やススなどが生じ、この
場合はフラーレン類とこれらの混合物が捕集される。捕
集された生成物の分離法には、生成物の再加熱・揮発ガ
スの再冷却による逆昇華、フラーレン類が可溶な溶媒に
よる抽出などがある。これらは適宜組合せて用いても良
い。
【００２３】なお、特に抽出の場合のように、高温でフ
ラーレン類を変質させる恐れがある溶媒等を使用して分
離する場合は、原料供給系からプラズマ発生系、プラズ
マ反応部、冷却系、捕集系に至る経路と、この分離系と
を完全に隔離して操作することが好ましい。この時、あ
らかじめ機械的に脱離させ、脱離した生成物を気密・隔
離された抽出器まで移送してから行なうとよい。逆昇華
の場合も、まず機械的に脱離させ、気密・隔離された逆
昇華器まで移送させた後行なうのが好ましい。
ラーレン類を変質させる恐れがある溶媒等を使用して分
離する場合は、原料供給系からプラズマ発生系、プラズ
マ反応部、冷却系、捕集系に至る経路と、この分離系と
を完全に隔離して操作することが好ましい。この時、あ
らかじめ機械的に脱離させ、脱離した生成物を気密・隔
離された抽出器まで移送してから行なうとよい。逆昇華
の場合も、まず機械的に脱離させ、気密・隔離された逆
昇華器まで移送させた後行なうのが好ましい。
【００２４】逆昇華によってフラーレン類を分離する場
合は、Ｈｅ、Ｎ2 およびＡｒなどのいずれかもしくは混
合された不活性ガスの雰囲気下において適切な温度まで
加熱した後、揮発ガスを冷却して回収する。この加熱温
度は、例えば１０-6Ｔｏｒｒでは４００℃程度以上、常
圧では５００℃程度以上、また冷却温度は１００℃以下
が好ましい。
合は、Ｈｅ、Ｎ2 およびＡｒなどのいずれかもしくは混
合された不活性ガスの雰囲気下において適切な温度まで
加熱した後、揮発ガスを冷却して回収する。この加熱温
度は、例えば１０-6Ｔｏｒｒでは４００℃程度以上、常
圧では５００℃程度以上、また冷却温度は１００℃以下
が好ましい。
【００２５】また、抽出によってフラーレン類を分離す
る場合は、溶媒として生成フラーレン類を化学変化させ
ずによく溶解する揮発性の溶媒、例えば炭素数１０以下
の液状の飽和もしくは不飽和炭化水素、ベンゼン、トル
エン、ＣＳ2 、ピリジンなどを用いるのが好ましい。
る場合は、溶媒として生成フラーレン類を化学変化させ
ずによく溶解する揮発性の溶媒、例えば炭素数１０以下
の液状の飽和もしくは不飽和炭化水素、ベンゼン、トル
エン、ＣＳ2 、ピリジンなどを用いるのが好ましい。
【００２６】抽出器としては、バッチ式抽出器、例えば
ソックスレー抽出器などを用いることができる。この
時、加熱や超音波照射等で抽出を速めることもできる。
これらの方法では、フラーレン類は副生成物のススなど
から分離されて回収される。
ソックスレー抽出器などを用いることができる。この
時、加熱や超音波照射等で抽出を速めることもできる。
これらの方法では、フラーレン類は副生成物のススなど
から分離されて回収される。
【００２７】この後、必要があればフラーレン類を液体
クロマトグラフィーまたは超臨界流体クロマトグラフィ
ー等によって単離し、精製する。
クロマトグラフィーまたは超臨界流体クロマトグラフィ
ー等によって単離し、精製する。
【００２８】以上のフラーレン類の合成方法において、
原料供給系からプラズマ発生系、プラズマ反応部、冷却
系、捕集系に至る経路内は、全て外気から遮断されてい
る。外気と遮断するには、第１、４図のように、真空ポ
ンプ１９によって排気されたチャンバ２０内に、該経路
の部材全体または主要部分を設置すればよい。なお、該
経路内だけを配管系として構成し、外気から遮断しても
良い。
原料供給系からプラズマ発生系、プラズマ反応部、冷却
系、捕集系に至る経路内は、全て外気から遮断されてい
る。外気と遮断するには、第１、４図のように、真空ポ
ンプ１９によって排気されたチャンバ２０内に、該経路
の部材全体または主要部分を設置すればよい。なお、該
経路内だけを配管系として構成し、外気から遮断しても
良い。
【００２９】
【作用】本発明のフラーレン類の製造方法によると、気
体、液体もしくは粉体の含炭素化合物原料を連続供給で
きる。また、これらの原料は黒鉛に比べて分解温度が低
く分解速度が大きいので、熱プラズマ中の滞在時間内で
充分に加熱・分解でき、エネルギー効率よく迅速にフラ
ーレン類を合成できる。さらに原料の加熱・分解を燃焼
によって行なう方法と異なり、過剰なＯ2 を供給せず
に、あるいは全くＯ2 を供給せずにフラーレン類を合成
できる。このため、フラーレン類の大量製造法として、
極めて有効である。
体、液体もしくは粉体の含炭素化合物原料を連続供給で
きる。また、これらの原料は黒鉛に比べて分解温度が低
く分解速度が大きいので、熱プラズマ中の滞在時間内で
充分に加熱・分解でき、エネルギー効率よく迅速にフラ
ーレン類を合成できる。さらに原料の加熱・分解を燃焼
によって行なう方法と異なり、過剰なＯ2 を供給せず
に、あるいは全くＯ2 を供給せずにフラーレン類を合成
できる。このため、フラーレン類の大量製造法として、
極めて有効である。
【００３０】
実施例１ 第１図は、直流アーク放電プラズマジェットによって熱
プラズマを発生させるフラーレン類の製造方法を示す縦
断面図である。
プラズマを発生させるフラーレン類の製造方法を示す縦
断面図である。
【００３１】プラズマガス供給管６が接続されたプラズ
マガン７ａは円筒状陽極（銅または黒鉛製）８と中央の
陰極（タングステンまたは黒鉛製）９からなる。前述の
プラズマガスが陰極９から陽極８方向に流れ、十分に混
合される。陽極８と陰極９の間に直流電圧を印加しアー
ク放電させて、陽極８の下流に熱プラズマのジェット１
１を生ぜしめる。両極は損耗しないよう水冷する。この
下流に連続的に含炭素化合物原料を原料供給管４から供
給し、その下流側の冷却捕集容器１３内にプラズマ反応
部３を設けて反応させる。容器１３は水冷されている。
プラズマガン７ａ、容器１３はチャンバ２０内に配置さ
れている。チャンバ２０内は排気ポンプ１９により排気
されている。なお、この陽極８から約３０ｃｍ下流の位
置に５ｃｍ角のα−炭化珪素（ＳｉＣ）製の邪魔板１２
を設置し、これに原料／プラズマジェットを当て、この
邪魔板１２の温度を測定しながら反応させた。この邪魔
板１２を用いると、冷却効率が高くなる。
マガン７ａは円筒状陽極（銅または黒鉛製）８と中央の
陰極（タングステンまたは黒鉛製）９からなる。前述の
プラズマガスが陰極９から陽極８方向に流れ、十分に混
合される。陽極８と陰極９の間に直流電圧を印加しアー
ク放電させて、陽極８の下流に熱プラズマのジェット１
１を生ぜしめる。両極は損耗しないよう水冷する。この
下流に連続的に含炭素化合物原料を原料供給管４から供
給し、その下流側の冷却捕集容器１３内にプラズマ反応
部３を設けて反応させる。容器１３は水冷されている。
プラズマガン７ａ、容器１３はチャンバ２０内に配置さ
れている。チャンバ２０内は排気ポンプ１９により排気
されている。なお、この陽極８から約３０ｃｍ下流の位
置に５ｃｍ角のα−炭化珪素（ＳｉＣ）製の邪魔板１２
を設置し、これに原料／プラズマジェットを当て、この
邪魔板１２の温度を測定しながら反応させた。この邪魔
板１２を用いると、冷却効率が高くなる。
【００３２】第１図の装置において、原料として液体ベ
ンゼンを３ミリリットル／ｍｉｎの速度でＨｅを随伴ガ
ス（流量２リットル／ｍｉｎ）として原料供給系から供
給した。このベンゼンは、ヒータ式予熱器で８０℃に予
熱され、気化されて、そのまま保温された状態でプラズ
マガン７ａの約２ｃｍ下流へ送られる。
ンゼンを３ミリリットル／ｍｉｎの速度でＨｅを随伴ガ
ス（流量２リットル／ｍｉｎ）として原料供給系から供
給した。このベンゼンは、ヒータ式予熱器で８０℃に予
熱され、気化されて、そのまま保温された状態でプラズ
マガン７ａの約２ｃｍ下流へ送られる。
【００３３】プラズマガスとしては、Ａｒを２０リット
ル／ｍｉｎ、Ｈｅを２０リットル／ｍｉｎの割合で供給
した（以上、流量は全て常温常圧時換算）。
ル／ｍｉｎ、Ｈｅを２０リットル／ｍｉｎの割合で供給
した（以上、流量は全て常温常圧時換算）。
【００３４】その他の主な条件は次の通りである。
【００３５】 プラズマガン電力 ２５〜４０ｋＷ（水冷損失込） 反応部内圧 ５５Ｔｏｒｒ 反応部温度 １２００〜１５００Ｋ 冷却捕集容器１３ 末端出口ガス温度 初期には８
０℃。その後、１３０℃まで徐々に上昇。
０℃。その後、１３０℃まで徐々に上昇。
【００３６】 プラズマジェット内原料滞在時間 約１ｍｓ その結果、３０ｍｉｎの原料供給でスス状物質（含
Ｃ60、Ｃ70）約３０ｇが容器１３の内面に付着・生成し
た。この生成物をかき出し、トルエン抽出したところ、
その内のジエチルエーテル不溶成分（フラーレンＣ60＋
Ｃ70）は最多時の試行で約０．２ｇであった。
Ｃ60、Ｃ70）約３０ｇが容器１３の内面に付着・生成し
た。この生成物をかき出し、トルエン抽出したところ、
その内のジエチルエーテル不溶成分（フラーレンＣ60＋
Ｃ70）は最多時の試行で約０．２ｇであった。
【００３７】第２図に該不溶成分のトルエン溶媒中にお
ける紫外−可視吸収スペクトルを示す。該不溶成分のス
ペクトルは、３１４ｎｍ，３３４ｎｍ，３６３ｎｍ，３
８１ｎｍ，４０７ｎｍにピークもしくはショルダを、ま
た４６０〜４８０ｎｍ付近になだらかなピークを持ち、
参照データの標準試料のＣ60とＣ70のスペクトルの和に
なっていることがわかる。
ける紫外−可視吸収スペクトルを示す。該不溶成分のス
ペクトルは、３１４ｎｍ，３３４ｎｍ，３６３ｎｍ，３
８１ｎｍ，４０７ｎｍにピークもしくはショルダを、ま
た４６０〜４８０ｎｍ付近になだらかなピークを持ち、
参照データの標準試料のＣ60とＣ70のスペクトルの和に
なっていることがわかる。
【００３８】また、第３図に該不溶成分の電子衝撃イオ
ン化マススペクトルを示す。Ｃ60およびＣ70のそれぞれ
の１価および２価陽イオンの質量数／電荷に相当する７
２０、３６０（Ｃ60）および８４０、４２０（Ｃ70）の
ピークが見られる。これらより、フラーレンＣ60および
Ｃ70が合成されたことが確認された。
ン化マススペクトルを示す。Ｃ60およびＣ70のそれぞれ
の１価および２価陽イオンの質量数／電荷に相当する７
２０、３６０（Ｃ60）および８４０、４２０（Ｃ70）の
ピークが見られる。これらより、フラーレンＣ60および
Ｃ70が合成されたことが確認された。
【００３９】実施例２ 実施例１と同じ装置、同じ条件によってＣＳ2 を原料と
してフラーレン類の合成を試みたところ、生成物のトル
エン抽出物の電子衝撃イオン化マススペクトルにおいて
Ｃ60とＣ70の１価および２価の陽イオンに相当するピー
クが見られ、同様にフレーレン類が合成できることがわ
かった。
してフラーレン類の合成を試みたところ、生成物のトル
エン抽出物の電子衝撃イオン化マススペクトルにおいて
Ｃ60とＣ70の１価および２価の陽イオンに相当するピー
クが見られ、同様にフレーレン類が合成できることがわ
かった。
【００４０】実施例３ 第４図は、高周波誘導熱プラズマによって熱プラズマを
発生させるフラーレン類の製造方法を示す縦断面図であ
る。
発生させるフラーレン類の製造方法を示す縦断面図であ
る。
【００４１】外部から隔離されたプラズマ発生系に前述
のプラズマガスを一方向に流し、外部に設けた高周波誘
導コイル１０に高周波電流を通じさせて、高周波誘導熱
プラズマを発生させる。このコイル１０およびプラズマ
発生部７ｂは適宜空冷または水冷などによって冷却され
る。この熱プラズマに連続的に含炭素化合物原料を原料
供給系から供給し、その下流にプラズマ反応部を設けて
反応させる。その他は前述の実施例１と同様にしてフラ
ーレン類が合成できる。
のプラズマガスを一方向に流し、外部に設けた高周波誘
導コイル１０に高周波電流を通じさせて、高周波誘導熱
プラズマを発生させる。このコイル１０およびプラズマ
発生部７ｂは適宜空冷または水冷などによって冷却され
る。この熱プラズマに連続的に含炭素化合物原料を原料
供給系から供給し、その下流にプラズマ反応部を設けて
反応させる。その他は前述の実施例１と同様にしてフラ
ーレン類が合成できる。
【００４２】ここで高周波電流とは、１００ｋＨｚ〜１
０ＧＨｚの帯域にあるものを指す。なお、コイル１０か
ら約１０ｃｍ下流の位置に５ｃｍ角のα−ＳｉＣ邪魔板
１２を設置し、これに原料／プラズマを当て、この邪魔
板１２の温度を測定しながら反応させた。
０ＧＨｚの帯域にあるものを指す。なお、コイル１０か
ら約１０ｃｍ下流の位置に５ｃｍ角のα−ＳｉＣ邪魔板
１２を設置し、これに原料／プラズマを当て、この邪魔
板１２の温度を測定しながら反応させた。
【００４３】具体的な運転結果の一例を次に示す。
【００４４】第４図の装置において、原料として液体ベ
ンゼンを１ミリリットル／ｍｉｎの速度でＨｅを随伴ガ
ス（流量０．５リットル／ｍｉｎ）として原料供給から
供給した。このベンゼンは、ヒータ式予熱器で８０度に
予熱され、気化されて、そのまま保温された状態でプラ
ズマ中へ送られる。
ンゼンを１ミリリットル／ｍｉｎの速度でＨｅを随伴ガ
ス（流量０．５リットル／ｍｉｎ）として原料供給から
供給した。このベンゼンは、ヒータ式予熱器で８０度に
予熱され、気化されて、そのまま保温された状態でプラ
ズマ中へ送られる。
【００４５】プラズマガスとしては、Ａｒを４リットル
／ｍｉｎ、Ｈｅを４リットル／ｍｉｎの割合で供給した
（以上、流量は全て常温常圧時換算）。
／ｍｉｎ、Ｈｅを４リットル／ｍｉｎの割合で供給した
（以上、流量は全て常温常圧時換算）。
【００４６】その他の主な条件は次の通りである。
【００４７】 高周波周波数 １３．５６ＭＨ2 高周波電力 １〜１５ｋＷ 反応部内圧 ５５Ｔｏｒｒ 反応部温度 １２００〜１５００Ｋ 冷却捕集容器１３ 末端出口ガス温度 初期には８０
℃。その後、１３０℃まで徐々に上昇。
℃。その後、１３０℃まで徐々に上昇。
【００４８】 プラズマ内原料滞在時間 約５ｍｓ その結果、３０ｍｉｎの原料供給でスス状物質（含
Ｃ60、Ｃ70）約１０ｇが生成した。この生成物をかき出
し、トルエン抽出したところ、その内のジエチルエーテ
ル不溶成分（フラーレンＣ60＋Ｃ70）は最多時の試行で
約０．１ｇであった。該不溶成分の紫外−可視吸収スペ
クトル、電子衝撃イオン化マススペクトルの結果は、第
２図および第３図に示したものとほぼ同一であった。
Ｃ60、Ｃ70）約１０ｇが生成した。この生成物をかき出
し、トルエン抽出したところ、その内のジエチルエーテ
ル不溶成分（フラーレンＣ60＋Ｃ70）は最多時の試行で
約０．１ｇであった。該不溶成分の紫外−可視吸収スペ
クトル、電子衝撃イオン化マススペクトルの結果は、第
２図および第３図に示したものとほぼ同一であった。
【００４９】実施例４ 実施例３と同じ装置、同じ条件によってＣＳ2 を原料と
してフラーレン類の合成を試みたところ、生成物のトル
エン抽出物の電子衝撃イオン化マススペクトルにおいて
Ｃ60とＣ70の１価および２価の陽イオンに相当するピー
クが見られ、同様にフラーレン類が合成できることがわ
かった。
してフラーレン類の合成を試みたところ、生成物のトル
エン抽出物の電子衝撃イオン化マススペクトルにおいて
Ｃ60とＣ70の１価および２価の陽イオンに相当するピー
クが見られ、同様にフラーレン類が合成できることがわ
かった。
【００５０】
【発明の効果】以上の通り、本発明のフラーレン類の製
造方法によると、原料を連続供給しながら、しかも過剰
なＯ2 を供給せずに、あるいは全くＯ2 を供給せずにフ
ラーレン類を合成できる。従って、フラーレン類を安定
して製造でき、しかも長期間に亘って連続製造すること
が可能である。
造方法によると、原料を連続供給しながら、しかも過剰
なＯ2 を供給せずに、あるいは全くＯ2 を供給せずにフ
ラーレン類を合成できる。従って、フラーレン類を安定
して製造でき、しかも長期間に亘って連続製造すること
が可能である。
【図１】本発明の実施例方法に用いられるフラーレン類
製造装置の縦断面図である。
製造装置の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例における生成フラーレン類の分
析結果（トルエン溶液の紫外−可視吸収スペクトル）で
ある。
析結果（トルエン溶液の紫外−可視吸収スペクトル）で
ある。
【図３】本発明の実施例における生成フラーレン類の別
の分析結果（電子衝撃イオン化マススペクトル）であ
る。
の分析結果（電子衝撃イオン化マススペクトル）であ
る。
【図４】異なるフラーレン類製造装置を示す断面図であ
る。
る。
７ａ プラズマガン ７ｂ プラズマ発生部 ８ 陽極 ９ 陰極 １２ 邪魔板 １３ 冷却捕集容器 １９ 排気ポンプ ２０ チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 正文 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 熱プラズマを発生させ、この中に含炭素
化合物原料を供給してこれを加熱・分解させ、この反応
ガスを冷却して固形分を捕集し、この捕集物よりフラー
レン類を分離することを特徴とするフラーレン類の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170871A JPH0616405A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | フラーレン類の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170871A JPH0616405A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | フラーレン類の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616405A true JPH0616405A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15912863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4170871A Withdrawn JPH0616405A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | フラーレン類の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616405A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006290698A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Yamaguchi Univ | カーボンナノ繊維の製造方法 |
| JP2021161009A (ja) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | 国立大学法人千葉大学 | フラン環を選択的に導入した含酸素炭素材料の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4170871A patent/JPH0616405A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006290698A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Yamaguchi Univ | カーボンナノ繊維の製造方法 |
| JP2021161009A (ja) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | 国立大学法人千葉大学 | フラン環を選択的に導入した含酸素炭素材料の製造方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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