的制备方法

的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于碳纳米材料氧化技术领域，具体的是涉及一种氧化C6O的制备方法。
【背景技术】
[0002]C6q是一种由60个碳原子构成的分子(物质一般不由原子构成)，形似足球，又名足球烯。在种类繁多的富勒烯族中，人们对C6q研究最为深入，因为它是其中稳定性最高的一种。由于它的结构特殊，并具有奇特的物理、化学性质，C6Q及其化合物的研究已成为当前世界各国科学家研究的焦点和热点之一。C6Q原子团簇及其衍生物已涉及到生命化学、有机化学、材料化学、无机化学、高分子科学、催化化学等众多领域，可用于复合材料、建筑材料、表面涂料、火箭材料等。原始状态下的C6O是碳原子组成的大分子，一般不溶于任何溶剂，并且在溶液中容易凝集成团，妨碍了对其进行分子水平研究及操作，大大限制了C6O在各方面的应用。特别是应用在医学和生物学方面，需要C6O能够长时间存在于水溶液中。所以，能氧化C60是非常必要的。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是克服C6q在应用上的局限性，利用混合酸(浓硝酸、浓硫酸)和高锰酸钾方法氧化C6Q，使氧化后的C6q含有大量的羧基、羟基等含氧官能团。提供一种氧化C60方法的制备方法。
[0004]实现上述发明目的的技术解决方案是:
[0005]本发明提供了一种氧化C6Q方法的制备方法，具体的技术方案如下:
[0006](I)先向反应器中加入65 %浓硝酸，再加入98 %浓硫酸，在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5-10°C;
[0007](2)取C6q加入其中，搅拌，温度控制在5_10°C;
[0008](3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10°C左右反应；
[0009](4)把冰水放掉加热至50°C反应共计10-20小时；
[0010](5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40°C以下；
[0011 ] (6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液；
[0012](7)用适量的5%HC1和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的C6q氧化物在温度为100°C下干燥后保存。
[0013]进一步，步骤(I)中浓硫酸和浓硝酸体积比为1: 2。
[0014]进一步，步骤(3)中分6次添加高锰酸钾，反应时间为2-3小时。
[0015]进一步，步骤(6)中双氧水质量浓度为30%，静置24小时。
[0016]本发明与现有技术相比，其显著优点是:实验采用浓硝酸和浓硫酸体积比为1:2，和6g高锰酸钾，并且高锰酸钾分6次添加，反应3小时，使得氧化反应更充分。制备后的氧化C60经测试后，红外光谱图也说明了样品被充分氧化，产生了大量的含氧官能团，例如羧基、羟基、环氧等。本方法中使用了混合酸(浓硝酸和浓硫酸)以及高锰酸钾制备氧化的C6Q，可产生更多的含氧官能团，例如羧基、羟基等。克服原始C6Q不溶于水的缺点，并且可以长久溶在水里。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实例I氧化C6q的红外光谱图(FTIR)。
[0018]图2为本发明实例2氧化C6q紫外光谱图。
[0019]图3为本发明实例3氧化C6q水溶液。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种以C6q为原料，浓硫酸和浓硝酸混酸作溶剂，高锰酸盐作氧化剂制备的氧化C60。
[0021]以下通过实施例进一步说明本发明:
[0022]实施例1:
[0023]首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌得至Ij混合酸，温度为5-10°C。取0.5g的C6q加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10°C;逐步缓慢加入6g高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10°C以下共反应时间为3小时；冰水放掉加热至50°C反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加10mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40°C以下;加入5mL的30 %双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5%HC1和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的C6q氧化物在100°C下干燥后称重0.49g。取干燥后的样品进行红外表征。
[0024]图1本发明实例I氧化C6q的红外光谱图(FTIR)。从图1可以看出，氧化C6q样品在3428cm—1附近有一个较宽较强的吸收峰应属OH的伸缩振动峰;在2924cm—1处出现C-H伸缩振动峰;在1734cm—1处的峰为氧化C6q的羰基上的C = O伸缩振动吸收峰；1635cm—1附近的峰应为C = C伸缩振动吸收；1446Cm—1附近的峰应为羟基中的一OH变形振动吸收；1401 cm—1附近的峰应为羟基中的一OH变形振动吸收1165cm—1和1119cm—1附近的峰应为C一 O—C伸缩振动吸收；1080cm 1附近的峰应为C一OH的伸缩振动，可知氧化后的C6Q中存在C = O、一OH、C一O一C、C一OH、一COOH等基团。与C6q的红外图相比，氧化后的C6q增加了很多含氧官能团。
[0025]实施例2:
[0026]首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌得至Ij混合酸，温度为5-10°C。取0.5g的C6q加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10°C;逐步缓慢加入6高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10°C以下共反应时间为3小时；冰水放掉加热至50°C反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加10mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40°C以下;加入5mL的30 %双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5%HC1和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的C6q氧化物在100°C下干燥后称重0.49go
[0027]取1mg氧化C6q溶于水中超声I小时，用移液管移取ImL样品溶液定容到10mL容量瓶，进行紫外光谱测试。
[0028]图2为本发明实例2氧化C6q紫外光谱图。从图2可知，氧化的C6q在300nm附近有最大吸收峰。说明C6Q含有了羧基、羟基等官能团，使其溶于水中。从而可知氧化后的C6Q有很好的溶水性。进一步说明C6O表面修饰了大量含有官能团。
[0029]实施例3:
[0030]首先向四颈瓶中加入30mL浓硝酸，再加入60mL的浓硫酸，在冰水浴中机械搅拌得至Ij混合酸，温度为5-10°C。取0.5g的C6q加入其中，搅拌10分钟，温度在5-10°C;逐步缓慢加入6高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10°C以下共反应时间为3小时；冰水放掉加热至50°C反应共计15小时；反应混合物冷却至室温，缓慢滴加10mL水稀释。将样品溶液再倒入烧杯稀释到300mL，溶液温度在40°C以下;加入5mL的30 %双氧水至溶液里，并静置24小时，倒掉上清液；用适量的5%HC1和纯水对样品洗涤。将金属离子洗去，所制备的C6q氧化物在100°C下干燥后称重0.49go
[0031]取0.1g样品溶于水中，超声I小时，并静置一个月后，观察样品的分散性。
[0032]图3为本发明实例3氧化C6q水溶液。在静置一个月后，溶液无沉淀出现，稳定性和分散性好。说明C6Q经过氧化后增加了大量的含氧官能团，可以长久溶于水中。从图3可看出，样品在水中具有稳定的分散性。水溶性的C6q可用于医学上的关节炎或或滑膜炎的治疗等。
【主权项】
1.一种氧化C6O的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)先向反应器中加入65%浓硝酸，再加入98%浓硫酸，在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5_10°C; (2)取C6q加入其中，搅拌，温度控制在5-10°C； (3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10°C左右反应； (4)把冰水放掉加热至50°C反应共计10-20小时； (5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40°C以下； (6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液； (7)用适量的5%HC1和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的C6q氧化物在温度为100°C下干燥后保存。2.根据权利要求1所述的氧化C6q的制备方法，其特征在于，步骤(I)中浓硫酸和浓硝酸体积比为1:2。3.根据权利要求1所述的氧化C6q的制备方法，其特征在于，步骤(3)中分6次添加高锰酸钾，反应时间为2-3小时。4.根据权利要求1所述的氧化C6q的制备方法，其特征在于，步骤(6)中双氧水质量浓度为30%，静置24小时。
【专利摘要】本发明公开了一种氧化C60的制备方法。包括(1)先向反应器中加入65％浓硝酸，再加入98％浓硫酸，在冰水浴中搅拌得到混合酸，温度控制在5-10℃；(2)取C60加入其中，搅拌，温度控制在5-10℃；(3)逐步缓慢分批次加入高锰酸钾，每次添加间隔时间为15min，冰水浴保持温度为10℃左右反应；(4)把冰水放掉加热至50℃反应共计10-20小时；(5)反应混合物冷却至室温，缓慢滴加水稀释，溶液温度在40℃以下；(6)加入双氧水至溶液里，并静置，倒掉上清液；(7)用适量的5％HCl和纯水对样品洗涤，去掉金属离子，所制备的C60氧化物在温度为100℃下干燥后保存。利用混合酸和高锰酸钾方法氧化C60，使氧化后的C60含有大量的羧基、羟基等含氧官能团。
【IPC分类】C01B31/02
【公开号】CN105502344
【申请号】CN201610035354
【发明人】张超智, 李婷, 袁阳, 牛孟霄, 苏艳晓
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月19日