摻雜碳簇的合成及色譜分析.pdf

1、自從富勒烯得到宏量合成以來(lái)，化學(xué)家們一直都沒(méi)有停止對(duì)純碳籠富勒烯化學(xué)修飾的研究。除了內(nèi)嵌和外接富勒烯，摻雜富勒烯代表了富勒烯化學(xué)修飾的第三類(lèi)。摻雜富勒烯是指碳籠上的數(shù)個(gè)碳原子被其它原子取代而形成的新的富勒烯，它是富勒烯化學(xué)發(fā)展的又一個(gè)嶄新而年輕的方向。雜原子的介入，會(huì)改變純碳籠的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，很可能在超導(dǎo)、光電子器件及有機(jī)鐵磁體方面得到應(yīng)用。 我們目前采用較為成熟的等離子體電弧放電(arcdischarge)方法，在富勒烯形成

2、的混沌體系內(nèi)摻入雜原子，希望有部分雜原子B/N取代C原子，形成摻雜富勒烯。具體操作就是在He/N2的氣氛中，進(jìn)行摻有BN的石墨棒電弧放電；然后以甲苯作溶劑，索氏提取反應(yīng)后的碳灰，然后進(jìn)行進(jìn)一步的分離分析。 元素分析表明：甲苯提取的碳灰中，各元素的含量為(％)：C∶59.77，N∶6.953，H∶4.744。而質(zhì)譜分析證明，在分子量100～500之間的團(tuán)簇產(chǎn)物中，有一系列摻有B、N團(tuán)簇生成，多級(jí)質(zhì)譜表明這一系列BCN團(tuán)簇符合富勒烯

3、化學(xué)的幻數(shù)規(guī)律，每一簇分子離子峰在高壓電子的轟擊下失去2n(n=1，2，3)個(gè)原子而變成下一組分子離子峰，體現(xiàn)了團(tuán)簇物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征。我們還發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)的石墨棒中摻入一定量的銀粉作催化劑，有益于提高這些BCN團(tuán)簇的產(chǎn)量。但是，目前對(duì)這些BCN團(tuán)簇的分離還存在一定的困難。 為了對(duì)樣品進(jìn)行更全面細(xì)致的分析，我們利用高效液相色譜對(duì)初始樣品進(jìn)行分離，通過(guò)高效液相色譜—質(zhì)譜—紫外可見(jiàn)(HPLC-MS-UV/Vis)聯(lián)用技術(shù)，用反相C18柱，

4、以甲醇/乙醇/環(huán)己烷梯度洗脫樣品(洗脫梯度條件如論文中表3—1，其它若未特別說(shuō)明都是此洗脫梯度)，并對(duì)各個(gè)組分結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析討論。研究表明，C60在色譜上有五個(gè)不同的保留時(shí)間，C70也有四個(gè)不同的保留時(shí)間；這些不同保留時(shí)間可能是C60/C70的衍生物，也有可能是C60/C70的同分異構(gòu)體；并且，樣品中還存在其它的(準(zhǔn))分子離子峰822、846等，具體結(jié)構(gòu)尚需實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步確定。除此以外，還確定樣品中有一定量的高富勒烯C76、C78、C

5、84等。通過(guò)與文獻(xiàn)紫外光譜的比較，我們可以確定樣品中的C76有兩種同分異構(gòu)體，其中103.6分鐘的C76與文獻(xiàn)報(bào)道的D2—C76一致，而在78.4分鐘的C76則可能是我們發(fā)現(xiàn)的C76的另一種同分異構(gòu)體。同樣，樣品中的C78的兩種同分異構(gòu)體以及C84與文獻(xiàn)報(bào)道的一致，分別屬于C2v—C78、D3h—C78和D2d—C84。 遺憾的是，可能的摻雜富勒烯C58BN在溶液中不夠穩(wěn)定。雖然我們?cè)趯?shí)驗(yàn)初期有觀察到，但在后來(lái)的制備性分離中，沒(méi)