КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 69, № 2, с. 284-285
КРАТКОЕ СООБЩЕНИЕ =
УДК 541.18.057
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ФУЛЛЕРЕНА С60
© 2007 г. В. Н. Целуйкин, И. Ф. Гунькин, А. Ю. Панкстьянов
Саратовский государственный технический университет Энгелъсский технологический институт 413100 Энгелъс, Саратовская обл., пл. Свободы, 17 Поступила в редакцию 9.06.2006 г.
Получены устойчивые коллоидные дисперсии фуллерена Сб0 в воде. Обнаружен сольватохромный эффект при добавлении раствора С60 в хлорбензоле к смеси вода-ацетон.
Фуллерен С60, благодаря своей химической активности, давно является объектом пристального внимания исследователей. Но, как известно [1], С60 не растворяется в воде, и это затрудняет его практическое использование. Химическая модификация ядра фуллерена значительно изменяет электронную структуру последнего [2]. Поэтому более эффективным подходом к решению данной проблемы является получение коллоидных водных дисперсий бакминстерфуллерена [3-5]. В работе [6] был предложен метод приготовления коллоидного раствора С60 в воде без примесей органических растворителей. В качестве исходного был использован раствор С60 в толуоле, а в качестве стабилизатора - додецилсульфат натрия. Целью настоящей работы является приготовление водных дисперсий из раствора С60 в другом растворителе и использование стабилизатора другой природы.
Готовили смеси вода-ацетон (1 : 3) с добавками стабилизатора - поливинилпирролидона (ПВП)
концентрации 0.25 мас. %. К каждой смеси медленно добавляли по каплям раствор фуллерена С60 в хлорбензоле (2.2 мг/мл). При интенсивном перемешивании на магнитной мешалке получается гомогенный раствор желтого цвета. Затем под слабым вакуумом при интенсивном перемешивании из раствора отгоняли растворители. Первая фракция содержит преимущественно ацетон. Азеотропная смесь хлорбензола и воды образует вторую фракцию. Постепенно в процессе отгонки азеотропа фуллерен диспергируется в воде. При дальнейшей перегонке отделяется вода (показатель преломления 1.3330 при 20°С). Таким способом были получены дисперсии с содержанием С60 0.01-0.20 г/л, цвет которых при увеличении концентрации фуллерена изменяется от желтоватого до темно-коричневого. При разбавлении до 5 х 10-3 г/л и меньше дисперсии становятся светлыми и прозрачными. Отсутствие характерного для хлорбензола [7] пика в УФ-спектрах (X = 264 нм) дисперсий С60 в воде (рис. 1), вероятно, указывает на его полное удаление из раствора. Отметим, что устойчивость полу-
D 0.7
0.3
220 240 260 280 300 X, нм
Рис. 1. УФ-спектр водной дисперсии фуллерена С60 (концентрация 3 х 10-3 г/л).
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИИ ФУЛЛЕРЕНА С,
60
ченных дисперсий достаточно высока, коагуляция не наблюдается, по меньшей мере, в течение месяца.
Если к смеси вода-ацетон (1 : 3) без добавки стабилизатора медленно добавлять по каплям раствор фуллерена С60 в хлорбензоле при интенсивном перемешивании, также образуется гомогенный раствор желтого цвета (исходный раствор С60 в хлорбензоле имеет фиолетовую окраску). При указанном изменении состава растворителя резко изменяется характер оптического спектра, т.е. проявляется сольватохромный эффект. В электронных спектрах раствора С60 в хлорбензоле наблюдаются особенности в областях 380-410 и 510570 нм, тогда как в системе хлорбензол-вода-ацетон возникает сильная полоса во всем изученном диапазоне длин волн (рис. 2). Причиной сольвато-хромизма является, по-видимому, агрегация фул-леренов: изменение состава растворителя ведет к укрупнению кластеров [1]. В процессе отгонки растворителей из раствора, приготовленного без добавки стабилизатора, коллоидная дисперсия не образуется, происходит коагуляция фуллерена. Стабилизирующее действие молекул ПВП проявляется, очевидно, в том, что пирролидиновые циклы адсорбируют кластеры фуллерена С60 и препятствуют их коагуляции.
Таким образом, получены устойчивые коллоидные растворы фуллерена С60 в воде.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Электронные спектры растворов и коллоидных дисперсий фуллерена С60 регистрировали на спектрофотометре СФ-26 с использованием кварцевых кювет (l = 1 см). В кювету сравнения помещали растворитель. Показатель преломления определяли с помощью рефрактометра УРЛ (модель 1). Все измерения проводили при температуре 20 ± 2°С.
В работе использовали фуллерен С60 - продукт компании Merck (99.5%) и поливинилпирро-
285
X, нм
Рис. 2. Электронные спектры Cgo, растворенного в хлорбензоле (1) и в смеси хлорбензол-вода-ацетон (2) (концентрация фуллерена 1.15 х 10-2 г/л).
лидон квалификации "хч" с молекулярной массой 12600. Хлорбензол осушали над Р205 и перегоняли, ацетон обезвоживали над CaCl2 и очищали посредством ректификационной перегонки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безмелъницын ВН., Елецкий A.B., Окунь М.В. // Успехи физ. наук. 1998. Т. 168. C. 1195.
2. Сидоров Л.Н, Юровская MA, Борщевский А.Я. и др. Фуллерены. М.: Экзамен, 2005.
3. Wei X., Wu M, Qi L., Xu Zh. // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. 1997. P. 1389.
4. Andrievsky GA, Klochkov V.K., Bordyuh A.B., Dovbeshko G.I. // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 364. P. 8.
5. Белоусов В.П., Белоусова И.М., Крисъко A.B. и др. // Журн. общей химии. 2006. Т. 76. C. 265.
6. Целуйкин ВН., Толстова ИВ, Гунъкин И.Ф., Панкстъянов А.Ю. // Коллоид. журн. 2005. Т. 67. C. 575.
7. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Л.: Химия, 1985.
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ том 69 < 2 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.