金属富勒烯合成及提取方法的研究

摘要

内包金属富勒烯在生物医学以及材料领域有广泛的应用,本文以镧系金属钆为例,对其合成和提取进行了系统研究。采用化学方法,将含钆的碳灰以及经邻二氯苯回流、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)回流和。DMF高温高压提取这三种不同提取方式得到的提取物分别进行化学还原反应,通过改变溶液中甲苯和四氢呋哺的比例而改变还原电位,将碳灰中具有更正还原电位的金属包合物还原。无需使用高效液相色谱(HPLC),而成功实现了碳灰中的Gd@C82等金属富勒烯和空心富勒烯的选择性分离,得到含金属Gd富勒烯负离子溶液。与HPLC分离提纯方法相比,这种化学还原的方法操作简单且成本较低。
　　 以C60负离子和Gd@C82负离子为参照,分别以二氯乙酸、乙酸和苯酚为氧化剂氧化C60负离子和Gd@C82负离子以及被还原后的含Gd@C82等金属富勒烯的碳灰,并分别用激光解吸飞行时间质谱、紫外.可见.近红外吸收光谱和高效液相色谱进行检测。实验结果表明,上述负离子可以被氧化成中性分子,因此可以利用还原后再氧化的方法分离出纯度较高的Gd@C82,比较而言,乙酸的氧化效果较好。
　　 本文也研究了富勒烯的合成实验条件和制备工艺。实验结果表明,如果放电前对碳棒进行活化,最后得到的Gd金属富勒烯的产率远高于未经活化而得到的产率:在压力为200±2 Torr氮气氛下,最佳放电条件:放电电流为160 A,放电电压为50 V,放电时两极间距为150 mm。
　　 实验研究表明,DMF高温高压法提取含金属Gd富勒烯的最佳提取条件:碳灰浓度为0.02 g/mL,DMF溶解碳灰时的加热温度为170℃,加热时间为20 h,加热后的冷却方式为烘箱内自然冷却至室温。上述提取条件为大量制备Gd@C82提供了保障。
　　 本文还在目前常用的分离金属富勒烯的HPLC方法基础上进行了改进,采取一次粗分、两次细分并交替使用不同色谱柱的方法,提高了含金属Gd富勒烯的分离效率及产物纯度。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 富勒烯类物质的研究进展综述

1.1.1 富勒烯类物质的简述

1.1.2 富勒烯类物质的性质及应用

1.2 内包金属富勒烯的研究现状

1.2.1 内包金属富勒烯简述

1.2.2 内包金属富勒烯的种类

1.2.3 内包金属富勒烯的特性及应用

1.3 本课题研究的意义

第2章 金属富勒烯新提取方法的研究

2.1 前言

2.2 实验仪器及试剂

2.3 Gd@C82金属富勒烯的选择性还原研究

2.3.1 实验部分

2.3.2 还原法选择性提取分离Gd@C82的实验结果与讨论

2.4 Gd金属富勒烯负离子的氧化研究

2.4.1 不同氧化剂对负离子溶液的氧化研究

2.4.2 实验部分

2.4.3 富勒烯负离子的氧化实验结果与讨论

2.5 HPLC法与化学法选择提取Gd@C82的比较分析

2.6 本章小结

第3章 内包金属富勒烯合成及提取条件研究

3.1 直流电弧法合成内包金属富勒烯实验条件的研究

3.1.1 内包金属富勒烯的合成方法

3.1.2 直流电弧放电法合成金属富勒烯合成条件实验研究

3.2 高温高压法提取钆金属富勒烯实验条件的研究

3.2.1 DMF高温高压提取钆金属富勒烯实验过程

3.2.2 DMF溶液中碳灰的浓度对Gd@C82产率的影响

3.2.3 DMF提取碳灰的提取次数对Gd@C82产率的影响

3.2.4 DMF溶解碳灰的加热时间对提取的影响

3.2.5 DMF高温高压溶解碳灰冷却方式对提取产率的影响

3.3 HPLC法分离Gd@C82金属富勒烯的研究

3.4 本章小结

第4章 结论

参考文献

致谢