Исследование концентрационного изменения плотности растворов С60 в бензоле и его производных

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН __________________2008, том 51, №2_____________

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОТНОСТИ РАСТВОРОВ С60 В БЕНЗОЛЕ И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

В работах [1-3] методами большеугловой и малоугловой рентгенографии была исследована структура растворов фуллерена С60 в бензоле и его производных. На основании полученных данных был сделан вывод, что внедрение фуллерена С60 в эти растворители сопровождается немотонными изменениями в структуре: вначале, при малых концентрациях С60

чек пониженной плотности, а затем преобладают процессы упорядочения (структуризации) растворителя. Наблюдавшееся улучшение упорядоченности согласовывалось с выделением тепла при растворении С60 в ряде ароматических растворителей [4]. Кроме того, ароматические растворители широко используются в производстве фуллеренов С60 и С70 [5] для получения общих фуллеренсодержащих растворов полимеров и формования пленок из них. Следовательно, изучение поведения фуллеренов в ароматических растворителях представляет научный и практический интерес.

Цель настоящей работы заключалась в определении и сравнении концентрационных изменений плотности растворов фуллерена С60 в бензоле, толуоле и п-ксилоле.

Объектами исследования служили фуллерен С60 с химической чистотой 99.7% и растворители - бензол, толуол, п-ксилол марок «х.ч.». Готовили растворы с массовой концентрацией от С=10-4% до концентраций, близких к концентрации насыщенного раствора. Плотность растворителей и растворов определяли пикнометрическим методом при 10°С и атмосферном давлении 697 мм рт.ст. (Душанбе). На рисунке приведены результаты исследований концентрационной зависимости плотности растворов фуллерена С60 в бензоле, толуоле и п-ксилоле.

2

(<10- %), доминирует процесс образования вокруг молекул фуллерена сольвофобных оболо-

?,2/смъ

Рис. Концентрационные зависимости плотности р растворов С60 в бензоле (1), толуоле (2) и п-ксилоле (3).

0,85

0,08 0.І6 С,%

О

Как видно из рисунка, для всех исследованных растворителей с увеличением концентрации фуллерена наблюдается сначала снижение плотности, она доходит до минимума и затем снова возрастает. При этом следует обратить внимание на начальное положение плотности, несмотря на то, что плотность фуллерена примерно вдвое превышает плотности растворителей. Согласно рентгенографическим данным для исследованных растворителей, начальное уменьшение плотности можно связать с образованием сольвофобных оболочек пониженной плотности вокруг молекул фуллерена или его агрегатов, а последующее повышение плотности - со структурированием растворителя [1-3].

Количественные оценки с использованием результатов малоугловых рентгенографических исследований [1,2] показывают, что размер оболочек пониженной плотности составляет ~1.0 нм, то есть на уровне межмолекулярных расстояний или размера одной молекулы Сбо в кристаллической решетке. Из рисунка также видно, что минимальное значение плотности смещается в сторону больших концентраций в ряду бензола, толуола и п-ксилола, что в свою очередь согласуется со смещением критических концентраций максимального структурирования растворителей по малоугловым рентгенографическим результатам [1,2], а также с растворяющей способностью растворителя, увеличивающейся в том же порядке (бензол-толуол-п-ксилол) [5-7]. Очевидно, что характер изменений надмолекулярной структуры растворов фуллерена Сб0, а именно образование оболочек пониженной плотности и структурирование растворителя, может определенным образом влиять на различные физические свойства растворов и сформованных из них фуллеренсодержащих полимерных композиций.

Работа выполнена в рамках плана НИР ТГНУ и проекта МНТЦ Т-1145.

Таджикский государственный национальный университет, Поступило 23.01.2008

Н«

Институт проблем машиноведения Российской академии наук, СПб,

Институт нанокарбоновых исследований, Нагано, Япония

ЛИТЕРАТУРА

1. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш. и др. - Кристаллография, 2005, т.50, №4, с.597-600.

2. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш. и др. - Журн.прикладной химии. 2005, т.78, №6, с.1047-1049.

3. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш. - Кристаллография, 2007, т.52, №1, с.109-112.

4. Herbst M.H. and et all. - J.Molec.- Liquids. 2005, v.118, № 1-3, p.9-13.

5. Безмельницин В.Н., Елецкий А.В., Окунь М.В. - УФН, 1988, т.168, №11, с.1195-1220.

6. Ш.Туйчиев и др. - ДАН РТ, 2005, т.48, №7, с.75-86.

7. Ш.Туйчиев и др. - Тез. 3-й междунар. конф. NEDO/ISTC Nanicarbon/Nanodiamond Workshop-2007. Израиль, 2007, с.30.

Ш.Туйчиев, С.Табаров, Б.М.Гинзбург, Е.Осава, А.Аловиддинов, Ф.Содиков ТАДЖИКИ ТАГЙИРИ КОНСЕНТРАТСИОНИИ ЗИЧИИ МА^ЛУЛ^ОИ ФУЛЛЕРЕНИ Сбо ДАР БЕНЗОЛ ВА ^ОСИЛА^ОИ ОН

Дар ин мак;ола масъалаи таъсири консентратсияи фуллерени Сбо ба зичии мах,лулх,ои фуллеренй омухта шудааст. Нишон дода шудааст, ки тагйири гайримонотонии зичии мах,лулх,о ба чараёни равандх,ои пайдоиши пардах,ои зичиашон пасти атрофи молекулах,ои фуллеренй ва эх,ёи сохтории х,алкунандах,о мегузарад.

Sh.Tuichiev, S.Tabarov, B.M.Ginzburg, E.Osawa, A.Alowiddinov, F.Sodikov INVESTIGATION OF CONCENTRATION CHANGES OF С60 DENSITY’S SOLUTIONS IN BENZENE AND ITS DERIVATIVES

In the present work we investigated influence of concentration of fullerene С60 on the density of fullerene-containing solutions. We showed, that non-monotonous of solutions’ densities are accompanied with development of the origination processes of reduced density areas around the molecules of fullerenes and structuring of solvents.