[发明专利]一种利用笼状AgNO3

说明书

本发明公开了一种利用笼状AgNO₃螯合结构分离与纯化C₇₀的方法，以提高C₇₀产品的纯度。本发明的技术方案包括：采用原位合成的AgNO₃络合物分子笼，通液‑液界面沉淀法从富勒烯混合物中选择性提取C₆₀，将C₆₀杂质萃取在固相晶体中；再用甲苯溶液把晶体上没有与AgNO₃螯合的C₇₀洗出，保证了溶液中C₇₀的含量。本发明可将C₇₀纯度提高到99％，节约了大量的成本且不需要繁琐的合成过程，有利于富勒烯工业生产级别的分离与提纯。

技术领域

本发明涉及富勒烯C₇₀的分离与纯化方法，特别是利用笼状AgNO₃螯合结构对C₆₀/C₇₀的工业级分离与纯化的方法。

背景技术

自1985年科学家发现富勒烯以来，由于其独特的球状结构和在材料化学中的广泛应用，引起了广泛的关注。单个巴克敏斯特富勒烯分子的可压缩性为700～900GPa，而金刚石的可压缩性只有400GPa。在富勒烯家族中， C₇₀是含量第二丰富的富勒烯，并且它有许多性能优于C₆₀。例如：电导率、光电导率和光限幅性能。为了进行C₇₀及其衍生物的研究与应用，首先要获得大量高纯的C₇₀。

目前在富勒烯合成与工业生产中。特别是C₇₀的制备过程中，由于结构上和C₆₀的极度相似性，造成C₇₀合成纯度低，难以利用普通重结晶的办法提纯。因而，目前主要采用的技术包括：化学反应法、重结晶法、柱色谱法、梯度升温升华法、高压液相色谱法等。在上述方法中，C₇₀的分离效率低、产量低、纯度低且成本较高。

近年来，随着超分子化学的出现，这标志着化学家们从对共价键的关注转向了对弱分子间相互作用的理解，富勒烯受体在非共价键相互作用基础上的研究成为了一个活跃的研究领域。迄今为止，已经设计了许多共价键和超分子组装受体被设计成富勒烯的宿主，包括螯/碗型、盒/环型和笼型等。由于这些全碳分子与三维空腔的几何匹配增强，使特定的富勒烯分子从同系物中分离出来。为了实现这一目标，Shinokub等人公布的论文“Self-Assembled Carcerand-like Cage with a Thermoregulated Selective BindingPreference for Purification of High-Purity C₆₀ and C₇₀[J].chemistry J.Org.Chem.2018；83,14667-75”设计了灵敏的分子镊子来形成夹层结构，通过调整两个镊子夹角之间的角度和距离，有机会选择性地捕捉到合适尺寸的富勒烯(C₆₀)单元。Stoddart和他的同事在论文“Quantitative Evaluation of Fullerene Separation by LiquidChromatography[J].J.Phys.Chem.C.2019，123， 16747-56.”中公布了四方棱柱状卟啉笼结构，利用电子供体-受体相互作用机理选择性地提取C₇₀。Jiang和他的同事在论文“Selective Extraction of C70 by a Tetragonal Prismatic Porphyrin Cage[J].J.Am.Chem.Soc.2018，140， 13835-42.”中报道了自组装的分子笼可以通过调节温度来选择性的结合C₆₀与C₇₀，使得不需要在结晶的情况下纯化特定的富勒烯。然而这些过程涉及复杂的分子设计和劳动密集型的合成和纯化过程，还需要较高的成本，这些都会阻碍进一步大规模工业级应用，甚至是常规的实验室实践。

发明内容