(57)【要約】【課題】  低コストで高収率に内包炭素クラスタを製造する方法を提供する。【解決手段】  電解溶液である塩化ナトリウム溶液３に、炭素クラスタの一つであるＣ６０フラーレンの膜８を蒸着した電極６を浸す。塩化ナトリウム溶液３中では、ナトリウムイオンＮａ＋と塩素イオンＣｌ−に電離している。電極６に負の電圧を印加することにより、フラーレン膜８に電子が供給されて負電位に帯電する。このフラーレン膜８が溶液３中のナトリウムイオンＮａ＋を引き寄せて内包し、ナトリウム原子内包フラーレンが生成される。その後、化学的方法などを用いてフラーレン膜８からナトリウム原子内包フラーレンを抽出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解溶液に炭素クラスタを浸し該炭素クラスタに電圧を印加することにより電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包する工程と、生成物から内包炭素クラスタを抽出する工程とを有することを特徴とする内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項２】
前記炭素クラスタを電極に蒸着して前記電解溶液に浸し該電極に電圧を印加することにより、電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包することを特徴とする請求項１記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項３】
前記電解溶液中の内包対象物を前記炭素クラスタに内包する工程を、不活性気体を充填した密閉容器内で行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項４】
前記電解溶液中の内包対象物を前記炭素クラスタに内包する工程中、該電解溶液を超音波撹拌することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項５】
前記電解溶液は塩化ナトリウムであり、前記炭素クラスタに負の電圧を印加することにより炭素クラスタにイオン化されたナトリウムを内包することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項６】
前記電解溶液は塩化カリウムであり、前記炭素クラスタに負の電圧を印加することにより炭素クラスタにイオン化されたカリウムを内包することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項７】
前記電解溶液は塩化ナトリウム又は塩化カリウムであり、炭素クラスタに電圧印加後の生成物をピリジン又はアニリンに溶解し、溶解液を乾燥させることにより内包炭素クラスタを抽出することを特徴とする請求項５又は６記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項８】
前記電解溶液は塩化ナトリウム又は塩化カリウムであり、炭素クラスタに電圧印加後の生成物をトルエン又は二硫化炭素に浸すことにより内包炭素クラスタを抽出することを特徴とする請求項５又は６記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【請求項９】
前記炭素クラスタはフラーレン又はカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の内包炭素クラスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内包炭素クラスタの製造方法に関し、特にイオン化される内包対象物を含む電解溶液中で製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中で内包対象原子とフラーレンのプラズマを発生し、それらのプラズマを制御することにより内包フラーレンを製造する方法がある。この方法では、製造装置の真空引きなどの操作が必要なために時間がかかる、得られる内包フラーレンの収率が低いなどの問題を抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、低コストで高収率に内包炭素クラスタを製造する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の内包炭素クラスタの製造方法は、電解溶液に炭素クラスタを浸し該炭素クラスタに電圧を印加することにより電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包する工程と、生成物から内包炭素クラスタを抽出する工程とを有することを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項１において、炭素クラスタを電極に蒸着して電解溶液に浸し該電極に電圧を印加することにより、電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包することを特徴とする
【０００６】
請求項３記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項１又は２の電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包する工程を、不活性気体を充填した密閉容器内で行なうことを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１項の電解溶液中の内包対象物を炭素クラスタに内包する工程中、該電解溶液を超音波撹拌することを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項１乃至４のいずれか１項において、電解溶液を塩化ナトリウムとし、炭素クラスタに負の電圧を印加することにより炭素クラスタにイオン化されたナトリウムを内包することを特徴とする。
【０００９】
請求項６記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項１乃至４のいずれか１項において、電解溶液を塩化カリウムとし、炭素クラスタに負の電圧を印加することにより炭素クラスタにイオン化されたカリウムを内包することを特徴とする。
【００１０】
請求項７記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項５又は６の生成物から内包炭素クラスタを抽出する工程において、生成物をピリジン又はアニリンに溶解し、溶解液を乾燥させることにより内包炭素クラスタを抽出することを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の内包炭素クラスタの製造方法は、請求項５又は６の生成物から内包炭素クラスタを抽出する工程において、生成物をトルエン又は二硫化炭素に浸すことにより内包炭素クラスタを抽出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１、２記載の内包炭素クラスタの製造方法によれば、電解溶液と炭素クラスタとの間に電気的刺激を与えることにより内包炭素クラスタを生成している。電解溶液中のイオン化している内包対象物の電位と逆の電位を炭素クラスタに印加することにより、内包対象物がクーロン力により炭素クラスタに引き寄せられて内包化が進む。すなわち、簡単な方法でコストをかけずに内包炭素クラスタを製造することができる。
【００１３】
内包対象物であるナトリウム、カリウムなどは酸素、水分などと様々な化学反応を起こしやすい。そこで請求項３記載のように不活性気体を充填した密閉容器内で行なうことにより、前記の化学反応を防いで、内包炭素クラスタの収率を向上させることができる。
【００１４】
請求項４記載のように超音波撹拌することにより、電解溶液と内包炭素クラスタとの接触面に一様に電気的刺激を与えることができ、内包炭素クラスタの収率を向上させることができる。
【００１５】
ピリジン、アニリンにアルカリ金属原子内包炭素クラスタは溶解するが、非内包炭素クラスタは溶解しない性質がある。そこで請求項７記載のようにピリジン又はアニリンを用いることにより、電圧印加後の生成物から内包炭素クラスタを抽出することができる。
【００１６】
逆にトルエン、二硫化炭素にアルカリ金属原子内包炭素クラスタは溶解しないが、非内包炭素クラスタは溶解する性質がある。請求項８記載のようにトルエン、二硫化炭素を用いても、電圧印加後の生成物から内包炭素クラスタを抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
電解溶液である塩化ナトリウム溶液に、炭素クラスタの一つであるＣ６０フラーレンの膜を蒸着した電極を浸す。塩化ナトリウム溶液中では、ナトリウムイオンＮａ＋と塩素イオンＣｌ−に電離している。電極に負の電圧を印加することにより、フラーレン膜に電子が供給されて負電位に帯電する。このフラーレン膜が溶液中のナトリウムイオンＮａ＋を引き寄せて内包し、ナトリウム原子内包フラーレンが生成される。その後、化学的方法などを用いてフラーレン膜からナトリウム原子内包フラーレンを抽出する。
【００１８】
（実施例）
以下、詳細に本発明について説明する。アルカリ金属原子をＣ６０フラーレンに内包させる方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
電解溶液である塩化ナトリウム、塩化カリウムなどに、炭素クラスタ、例えばＣ６０フラーレンを入れ、不活性気体を充填して密閉状態にする。そしてフラーレンに負の電圧を供給することにより、電解溶液中で電離して正イオンになっているナトリウムイオン、カリウムイオンなどを引き寄せて内包フラーレンを生成する。
【実施例１】
【００２０】
図１に本発明の一実施例である内包フラーレンの製造方法の概念図を示す。
【００２１】
容器1の内部に仕切り１０が設けられている。容器1に塩化ナトリウム溶液３を入れると共に、仕切り１０で区切られた部分にフラーレン４を入れて塩化ナトリウム溶液３に浸す。またフラーレン４に接触するように電極６を挿入する。溶液３中では、ナトリウムイオンＮａ＋と塩素イオンＣｌ−に電離している。ナトリウムは他の物質と化学反応を起こしやすいので、不活性気体導入口９から例えば窒素５を充填して、容器1を密閉する。その後、電圧源７から電極６に負の電圧を印加する。このとき、電極６に接触しているフラーレン４は電子を供給されて負電位に帯電し、正電位に帯電しているナトリウムイオンＮａ＋をクーロン力により引き寄せてナトリウム原子内包フラーレンを生成する。
【００２２】
ナトリウムイオンＮａ＋がフラーレン４に衝突するときのエネルギーは７０ｅＶ以上になることが好ましい。すなわち、電極６には−７０Ｖ以下の負の電圧を印加することが好ましい。
また超音波振動子２を振動させて撹拌をかけることにより、溶液３とフラーレン４との接触面が一様に刺激を受けて、内包フラーレンの収率を向上させることができる。
【００２３】
ナトリウム原子内包フラーレンはピリジン、アニリンに溶解するが、非内包フラーレンは溶解しない性質がある。そこでしばらく電極６に電圧を印加した後、固形物を塩化ナトリウム溶液３から取り出してピリジン又はアニリンに浸してナトリウム原子内包フラーレンを溶かす。その溶解液を乾燥させることにより、ナトリウム原子内包フラーレンを抽出する。
【００２４】
またナトリウム原子内包フラーレンはトルエン、二硫化炭素には溶解しないが、非内包フラーレンは溶解する性質がある。すなわち、固形物を塩化ナトリウム溶液３から取り出してからトルエン又は二硫化炭素に浸すことにより、ナトリウム原子内包フラーレンを抽出するようにしてもよい。
【００２５】
充填する気体は窒素に限定されない。ヘリウム、アルゴンなど他の不活性気体を用いてもよい。
【実施例２】
【００２６】
図２に本発明の他の実施例である内包フラーレンの製造方法を示す。
【００２７】
これは塩化ナトリウム溶液３にフラーレン４の塊を浸す代わりに、フラーレン膜８を蒸着した電極６を浸すようにしたものである。そして電圧源７から電極６に負の電圧を印加することによりフラーレン膜８を負電位に帯電させ、正電位に帯電している溶液３中のナトリウムイオンＮａ＋を引き寄せて、ナトリウム原子内包フラーレンを生成する。
【００２８】
この場合には電極がフラーレンに接触する面積が大きくなるので、イオン化されるフラーレンの量が多くなり、内包フラーレンの収率向上につながる。また超音波振動子２を振動させて撹拌をかけることにより、内包フラーレンの収率を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例である内包フラーレンの製造方法を示す概念図である。
【図２】本発明の他の実施例である内包フラーレンの製造方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：容器
２：超音波振動子
３：塩化ナトリウム溶液
４：フラーレン
５：窒素
６：電極
７：電圧源
８：フラーレン膜
９：不活性気体導入口
１０：仕切り
【図１】
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【図２】
2005272176.tif 000004