JP2780135B2 - フラーレンを製造および分離するための方法および装置 - Google Patents

フラーレンを製造および分離するための方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、フラーレンを形成、回収、および分離する
ための方法および装置に関するものである。
さらに詳細には、本発明は不純フラーレンの混合物を
作り、この混合物を非反応性気体によって熱濾過帯域
（加熱された濾過帯域）に運び、気化したフラーレンか
ら固体の不純物を濾過して除き、蒸気相の該フラーレン
を熱分離し、次いでこのフラーレンを凝縮し、そして回
収する方法および装置に関するものである。
関連技術の記載 フラーレン構造の形成は、蒸発室において黒鉛電極の
蒸発からすすの形成によることが報告されている。すす
は蒸発室の壁からかき集められ、そしてすす中に生成さ
れたフラーレンは、ベンゼンまたはトルエンのような溶
剤にフラーレンを溶解しそして次いで、この溶液を未溶
解すすから分離することにより、すす中の残存炭素形態
から分離される。溶剤はそれからフラーレンを回収する
ために蒸発される。
そのようなフラーレン形成および回収方法は、例えば
クラトシマー等（Kratschmer et al.）によって、
「固体C60:炭素の新しい形態」（“Solid C60:A New
Form of Carbon"）ネーチャー（Nature）,247巻,35
4〜357頁,1990年９月27日発行、において；およびY.K.
ベエ等（Y.K.Bae et al.）によって、「炭素クラスタ
ーの生成、特性決定および蒸着」（Production,Charact
erization,and Deposition of Carbon Cluster
s），クラスターおよびクラスター結合物質についての
シンポジウム、バックミンスターフラーレン（Buckmins
terfullerenes）についての特別会議、ボストン、MA 1
990年11月29日、のために作成され、MRS協会の1990年会
合の会報において発行、において記載されている。
前記したような方法による形成および回収の後、その
ようなフラーレンは、所望するなら、次いで相互に分離
され即ち精製されて各フラーレンが個々に使用し得る。
通常そのような分離は、カラムクロマトグラフィー処理
操作を用いて行われる。
しかしながら、そのような技術は実験的目的のための
少量のフラーレンの製造のためには満足するものである
けれども、それらが例えば超伝導物質、フラーレンを基
材とした化学物質、ポリマー等におけるような商業的目
的に利用し得るように大量のフラーレンが確実に製造で
きる方法の必要が残っている。
発明の要約 従って、本発明の目的は、フラーレンを生成し、集
め、精製しそして回収するための方法および装置を提供
することである。
本発明の他の目的は、個々のフラーレンを生成し、集
め、精製しそして分離および回収するための方法および
装置を提供することである。
本発明の他の目的は、さらに黒鉛の蒸発によってフラ
ーレンの不純混合物を生成し、この混合物を非反応性気
体の熱せられた流れの中に集め、この気体中の連行固体
からフラーレンを分離することによりフラーレンを精製
し、次いで凝縮によって該気体からフラーレンを回収す
るための方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、黒鉛の蒸発によってフラー
レンの不純混合物を生成し、この混合物を非反応性気体
の熱せられた流れの中に集め、この気体中の連行固体か
らフラーレンを該気体中の１種またはそれ以上の凝縮さ
れたフラーレンを気化する能力もある熱濾過手段におい
て分離することにより熱せられた気体中のフラーレンを
精製し、そして次いで凝縮帯域において該気体から個々
のフラーレンを分離および回収するための方法および装
置を提供することである。
本発明のこれらのおよび他の目的は、以下の記載およ
び添付図面から明らかであろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法を説明する工程図である。
図２は、本発明の実施に用いられる装置の垂直断面図
である。
図３は、温度等級凝縮帯域におけるC60フラーレンお
よびC70フラーレンの分離を示すグラフである。
発明の詳細な記載 本発明の方法および装置は精製されたフラーレンの製
造を提供し、即ち非反応性気体を用いて不純フラーレン
を蒸発帯域から集めそして熱濾過帯域まで運び、しかし
て該熱濾過帯域において固体不純物がその混合物から濾
別され得、また気体流中の１種またはそれ以上の凝縮し
たフラーレンは気化され得、そして凝縮帯域に運ばれ
得、しかして凝縮帯域において凝縮されたフラーレンが
回収され得る。１種より多い気化されたフラーレンが濾
過帯域または凝縮帯域のいずれかに入る気体の中に存在
するときは、異なるフラーレンの精製される部分の分離
および回収を可能にするように温度勾配が用いられ得
る。
ここで図２を参照すると、本発明の方法の実施におい
て用いられる本発明の装置は、一般に蒸発手段10、濾過
手段40および凝縮および回収手段70からなることが示さ
れる。
蒸発手段10は、２つの離隔しかつ対向した黒鉛電極20
および22を含む蒸発室12よりなり、しかして黒鉛電極20
および22は約１ミリメートル（mm）ないし約10mm離れた
距離即ち間隙にて保持され得る。電極20および22は蒸発
の間電極20および22の温度を制御するために室12の外部
のそれぞれの電極を囲む外部水冷却手段24によって冷却
され得る。
電極送り手段26が、黒鉛電極棒20および22をこれらの
棒20および22の消費速度にほぼ等しい速度で互に内に向
かってゆっくり動かし即ち送ってこれらの棒間の間隙を
保つように各々の電極に連結して設けられ得る。棒を交
換するための運転の中止を避けるために、新しい棒が黒
鉛棒20および22の外端に、例えばアルミニウム製造のた
めの還元反応において用いられる炭素電極の補充のため
のアルミニウム溶融技術における周知の技術を用いてつ
ながれ得る。
典型的な配置においては、約12″の長さで1/4″の直
径の炭素棒が、約1mm〜約5mmの間隙を与えるように室12
中で離隔されており、そして高電流の20〜30ボルト電源
23を用いて該間隙を横切ってAC（交流）またはDC（直
流）のアークが放電されて約50〜約200アンペアの電流
が該間隙を横切って流れて黒鉛電極を気化即ち蒸発させ
る。このように操作されるとき、各々の電極棒の耐久期
間は通常約60分〜約90分延長される。
蒸発室12は、室12を通って流れる気体流中において発
生されおよび連行され（entrained）／気化される物質
と非反応性である如何なる物質でも構成され得る。好ま
しくは、室12はステンレス鋼で構成される。
蒸発室12には、気体入口14が設けられており、外部気
体源16からの非反応性気体が入口14を通じて室12に入っ
て、黒鉛電極20および22が蒸発するにつれて生成される
すすとフラーレンの炭素質混合物を室12から除去させ
る。
フラーレンの不純混合物を室12から運び去るために用
いられる非反応性気体は、室12で発生される不純なフラ
ーレン混合物中に含まれる物質のいずれに対しても非反
応性である如何なる気体からなっていてもよい。これ
は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノ
ンのような不活性気体および窒素のような他の非反応性
気体を含む。ヘリウムおよびアルゴンのような不活性気
体がこの目的には好ましい。
室12に入る非反応性気体は、室12で電極20および22の
間で生じるアークによって発生される熱によってもっぱ
ら熱せられ得る。しかしながら、好ましくは、フラーレ
ンが形成されつつある室12で起こっている炭素の蒸発お
よび縮合反応によって生成されつつある如何なるフラー
レンをも蒸発即ち気化させるために、室12に入れる前
に、該気体は加熱器17において少なくとも500℃の温度
まで、そして好ましくは約500℃〜約1200℃の範囲内に
予熱される。即ち、予熱された気体は新たに形成しつつ
あるフラーレンをアニール（anneal）するために並びに
凝縮の各形成部位として作用し得るすすのような固体不
純物の上で凝縮したであろうフラーレン（比較的高分子
量フラーレンのような）を気化するために用いられ得
る。
室12を通過する気体の流れの量は、少なくとも部分的
に室12の容積に依る。例えば、１リットルの蒸発室に対
しては、室12を通過する気体流は約1sccm〜約100sccm
（sccm＝１分あたり標準立方センチメートル）の範囲で
あるべきである。
連行固体粒子を含む気体混合物および気化されたフラ
ーレンは、出口18を通じて熱導管30の中に室12から運び
出される。熱導管30は、内管32、（この内管を通じて熱
せられた気体は濾過手段40に流入する）、管32の外面と
熱接触しているヒーターコイル34、および外方熱遮蔽体
36よりなる。内管32は、室12の容積に依り約2cm〜約5cm
の範囲にあり得る内径を有する。
熱導管30の目的は、気化されたフラーレンおよび連行
された固体を含む気体が管32の内面上でのフラーレン蒸
気の如何なる早期凝縮なしに濾過帯域40に送られる通路
を提供することである。
導管30の内管32は、石英のような如何なる非反応性物
質または導管30を通して流れる熱せられた気体と非反応
性である如何なる金属でも構成され得る。好ましくは、
管32はステンレス鋼で構成される。
ヒーターコイル34は、抵抗加熱ヒーターまたは熱した
液体が流れる管状コイルからなり得る。ヒーターコイル
34は、気化されたフラーレンが管32の内面上であのよう
な早期縮合するのを防ぐために、内管32の壁を少なくと
も約700℃、そして好ましくは約750℃〜約1000℃の範囲
内の温度に保持できるべきである。
熱遮蔽体36は管32から輻射される熱を適切に反射し、
そしてそれにより管32内の温度を保持するために要する
電力が減る如何なる物質によっても形成され得る。好ま
しくは、熱遮蔽体36はステンレス鋼で構成される。所望
するなら、断熱材（図示されていない）を、さらに熱を
保存するために、熱遮蔽体36と内管32との間の空間に置
くことができる。適当な非反応性（例えばステンレス
鋼）管を有する管炉を、装置のこの部分に用いることが
できる。
すすのような連行固体不純物および気化されたフラー
レンを含む熱せられた気体は熱導管30を通じて濾過手段
40に送られ、該濾過手段は筒体からなってもよい大きな
熱濾過室42からなりそして上部入口44を有し、熱せられ
た気体は該入口を通じて濾過室42に送られる。濾過室42
は多数のフィルター手段が備えられてあり、例示された
具体例において、該フィルター手段は円形の盤即ち板48
として示されており、気体は該フィルター手段を通過
し、一方すすのような固体不純物は該フィルターの表面
に捕捉される。濾過された気体はそれから濾過室42の底
部の出口46を通って凝縮帯域70に流れる。
フィルター盤48はこのフィルターを通過する気体混合
物中のフラーレンと非反応性である如何なる多孔質の物
質からなり得る。フィルター盤48は、約１ミクロンより
大きい平均直径を有する如何なる固体もフィルター盤48
によって捕捉即ち濾別されることを可能にするために約
0.2ミクロン〜約10ミクロン範囲の平均気孔寸法を有す
べきである。
図２において示されているように、多数のフィルター
盤48が用いられるときは、例えば粗フィルター、次いで
中間フィルターそしてそれから微フィルターを与えるよ
うにフィルターの気孔寸法を類別することが望ましい。
そのような例においては、粗フィルターの多孔度（poor
sity）は約10ミクロン〜約20ミクロンの範囲であっても
よく、中間フィルターの多孔度は約１ミクロン〜約２ミ
クロンの範囲であるできで、そして微フィルターの多孔
度は約0.2ミクロン〜約0.5ミクロンの範囲であるべきで
ある。
本発明によれば、濾過手段40は濾過室42の側面の外面
のまわりおよび図２で示されているように、好ましくは
濾過室42の上部の外面のまわりもまた加熱コイル50の設
置によって高温に保持される。この点について、導管30
を通じて濾過帯域40に入る気体流中のフラーレンの早期
凝縮を防ぐために、内管32およびその上のヒーターコイ
ル34の一部は短い距離濾過室42中に延出していることに
さらに留意されるであろう。
一つの態様では、加熱コイル50はすでに気体状態では
存在していないかも知れない如何なるフラーレンをも気
化するのに充分な熱を濾過室42に供給し、その結果すす
のような固体不純物のみがフィルター盤48によって捕捉
および除去される。この態様で濾過手段40が操作される
とき、加熱コイル50は濾過室42を約700℃〜約1000℃の
範囲の温度に保持する。
別の態様では、特定のフラーレンまたはフラーレンの
群のみを生成することが望まれるとき、温度は望まれる
フラーレンまたはフラーレン群より高い分子量を有する
すべてのフラーレンを凝縮させるように設定され得る。
このようにして、濾過手段40は回収すべきフラーレンま
たはフラーレン群より低い蒸気圧を有するフラーレンに
関して最終生成物を部分的に精製する。次いで、気化さ
れたフラーレンまたはフラーレン群のみがフィルター盤
48を通過しそして凝縮帯域70に行く。したがって、例え
ばC60フラーレンのみの回収を望むならば、濾過帯域40
における温度は、すべての他の（高分子量）フラーレン
が凝縮しそして濾過手段40において捕捉されるように約
425℃〜約475℃に保たれる。
この態様で操作されるとき、最低分子量のフラーレン
のみが蒸気状態にとどまるように充分低い温度で濾過手
段40を最初に操作し、次いで凝縮帯域でこのフラーレン
を集めてそして回収したのち、電極間のアークを遮断す
る一方気体流を維持することにより異った分子量のフラ
ーレンを集めることもまた可能である。次いで、濾過帯
域40における温度がその次に高い分子量のフラーレンを
気化するのに充分に上昇されるならば、そのフラーレン
もまた凝縮帯域において凝縮されそして回収され得る。
この処理操作は、さらに濾過帯域40において当初に凝縮
されたフラーレンのすべてが別個に回収されるまで繰り
返すことができ、その後生成が再開され得る。
さらに別の態様では、加熱コイル50は濾過室42におけ
る温度勾配を確立するように用いることができ、例えば
濾過室42の上部は700℃に保たれ、底部は500℃に保たれ
そして中間部は約600℃に保たれて濾過室42の壁に沿っ
て温度勾配が確立され、しかして例えばC70フラーレン
が濾過室42の上部付近の濾過室42の壁上で凝縮し、一方
C60フラーレンは濾過室42の底部付近の濾過室42の壁上
で凝縮する。
前記の態様のいずれにおいても、濾過された気体およ
び凝縮されなかったフラーレンは出口46を経て濾過手段
40を去り、次いで管60を経て凝縮帯域70に入る。管60は
好ましくはまた、図２に示されているように、そこでの
早期凝縮を避けるために、少なくとも管60の上部にヒー
ターコイル62を備えることによって加熱される。
凝縮帯域70は管状凝縮管72からなり、管60が凝縮器72
の長さの約半分ないし３分の２凝縮器72の中に延出して
いる。従って、所望するなら、ヒーターコイル62は、管
60内での凝縮をさらに防ぐために、凝縮器72内の管60の
部分の周囲にもさらに延在され得る。
凝縮器72の外面と接触している冷却コイル74は流入し
てくる気体を冷却して、該気体中に残存しているフラー
レンまたはフラーレン群を気化する。図２に示されてい
るように、冷却コイル74は凝縮器72の上部、側部および
底部の外面の周囲に延在し得る。冷却コイル74は凝縮器
72の温度を約30℃〜約100℃の範囲内に保つ。
図２に示されているように、フィルター盤78が、凝縮
器72においてフィルター盤78を通って出口76に流れ戻る
気体が如何なる凝縮されたフラーレンをも含まないよう
に管60の端部に隣接して置かれ得る。出口76を通って凝
縮器72を去る気体は次いでポンプ80中に進み、該ポンプ
から該ガスは大気中に次いでガス抜きされるかまたは図
２に点線で示されている管82を通って熱気体源16に有利
に再循環して戻されるかのいずれでもよい。
凝縮器72はまた、フィルター盤78より下の凝縮器72の
部分を延長しそして凝縮器の壁のこの部分に沿って例え
ばフィルター盤78のすぐ下の100℃から凝縮器72の底部
付近の−50℃にわたる温度勾配を設定することにより、
凝縮器72における温度勾配でもって操作され得る。
本発明の方法および装置の連続操作を行うために一つ
より多い凝縮器72が並列して設けられ得、しかして各々
が管60のような管を経て濾過手段40に連結されるが遮断
弁を備えその結果一つの凝縮器はオフライン（運転停
止）にされそしてそこから生成物が除去され得る一方他
の凝縮器は運転状態のままになる。
さらに本発明の方法および装置を説明するために、C
60およびC70フラーレンが生成、収集、精製、凝縮およ
び回収された。即ち、20リットル蒸発室において２つの
直径1/4″の黒鉛棒の間の1mmの間隙でアークを生じせし
める一方、10sccmヘリウム気体を該室に流してC60およ
びC70フラーレンを含むすすを該室から運び出させて１
ミクロンフィルターの上に沈着させた。凝縮されたフラ
ーレンを含むすすが該フィルターから取り出されそして
ガラスラツシヒリングを満たした石英管の第１の端に置
かれ、しかしてこの第１の端は約700℃の温度に保たれ
ていた。この端における約700℃から該管の他端付近の
約450℃にわたる温度勾配が維持された。
すす中のフラーレンは該石英管の中で気化されそして
熱いヘリウム気体のゆっくりした流れによって該管の冷
たい方の端に運ばれ、そこでフラーレンは該管の壁上で
凝縮した。該管の低い温度の端において凝縮されそして
集められたフラーレンの検査は、実質的に純粋なC60が
回収されたことを示した。図３のグラフは該管における
温度勾配に沿った凝縮されたフラーレンの組成を示す。
C60およびC70フラーレンの混合物がより高い温度に保た
れた該管の壁上に凝縮しそして集まり、一方より低い温
度に保たれた該管のより下方の部分付近で凝縮したフラ
ーレンは実質的にC60フラーレンのみからなっていたこ
とに気付くであろう。
従って、本発明はフラーレンの不純混合物が黒鉛の蒸
発によって生成され、気体中に集められ、濾過により固
体を除去して精製され、そして気化されたフラーレンは
それから気体から凝縮されそして回収される方法および
装置を提供する。異なる分子量のフラーレンを別々に回
収しようと望むときは、異なるフラーレンの精製された
部分の分離および回収を可能にするように温度勾配が用
いられ得る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−116923（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116921（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01B 31/02 ＣＡ

Claims (30)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）第１帯域において１種またはそれ以上
    のフラーレンを含む不純混合物を生成し、 ｂ）該第１帯域に非反応性気体の熱した流れを流して、
    工程ａ）で生成され、気化されていないフラーレンを気
    化することにより、該第１帯域からフラーレンの該不純
    混合物を集め、 ｃ）該フラーレンから固体不純物を分離することによ
    り、フラーレンの該不純混合物を精製し、そして ｄ）凝縮帯域において該気体から該フラーレンを回収す
    る、 ことからなるフラーレンを製造する方法。
  2. 【請求項２】個々のフラーレンを該気体から分離しそし
    て回収するさらなる工程を含む、請求の範囲第１項記載
    の方法。
  3. 【請求項３】該第１帯域において１種またはそれ以上の
    フラーレンを含む該不純混合物を生成する該工程が、該
    第１帯域において炭素を蒸発させることをさらに含む、
    請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】該第１帯域に気体を流すことにより該第１
    帯域からフラーレンの該不純混合物を集める該工程が、
    該気体中でフラーレンの該不純混合物を気化および／ま
    たは連行することをさらに含む、請求の範囲第１項記載
    の方法。
  5. 【請求項５】該気体を該第１帯域に導入する前に、該第
    １帯域において凝縮した形態の如何なるフラーレンをも
    気化するのに充分な温度に予熱する、請求の範囲第４項
    記載の方法。
  6. 【請求項６】該フラーレンから不純物を分離することに
    よりフラーレンの該不純物を精製する該工程が、すでに
    気化されていない如何なるフラーレンをも気化するのに
    充分に高い温度に保たれている濾過手段に該混合物を通
    過させ、それによって該不純気体混合物の非気化部分を
    濾別することにより該混合物を精製することをさらに含
    む、請求の範囲第４項記載の方法。
  7. 【請求項７】該フラーレンから不純物を分離することに
    よりフラーレンの該不純混合物を精製する該工程が、１
    種またはそれ以上の高い分子量のフラーレンを凝縮する
    のに充分に低い温度に保たれている濾過手段に該混合物
    を通過させ、一方１種またはそれ以上のより低い分子量
    の気化されたフラーレンを後続の凝縮帯域における凝縮
    および回収のために該濾過手段を通過させることをさら
    に含む、請求の範囲第４項記載の方法。
  8. 【請求項８】該フラーレンから不純物を分離することに
    よりフラーレンの該不純混合物を精製する該工程が、１
    種またはそれ以上のフラーレンを該濾過手段において凝
    縮するような温度勾配に保たれている濾過手段に該混合
    物を通過させることをさらに含む、請求の範囲第４項記
    載の方法。
  9. 【請求項９】個々のフラーレンを該気体から分離しそし
    て回収する該工程が、該気化されたフラーレンを含む該
    気体を温度勾配のある凝縮帯域に通過させることをさら
    に含む、請求の範囲第２項記載の方法。
  10. 【請求項１０】ａ）第１帯域において炭素質源を蒸発さ
    せることによりすすとフラーレンの混合物を形成し、 ｂ）該第１帯域に非反応性気体の熱した流れを流して該
    気体中で該混合物を気化および／または連行することに
    より該混合物を集め、 ｃ）該混合物中の如何なる凝縮されたフラーレンをも気
    化するのに充分に高い温度に保たれている濾過帯域にお
    いて、該熱した気体中の連行すすから該フラーレンを分
    離することにより該熱した気体中の該フラーレンを精製
    し、そして ｄ）次いで、該フラーレンを該気体から凝縮によって回
    収する、 ことからなるフラーレンを製造する方法。
  11. 【請求項１１】温度勾配のある帯域において１種または
    それ以上のフラーレンを凝縮させることにより、該気体
    から個々のフラーレンを分離しそして回収するさらなる
    工程により個々のフラーレンを生成させる、請求の範囲
    第10項記載の方法。
  12. 【請求項１２】該非反応性気体が、ヘリウム、ネオン、
    アルゴン、クリプトン、キセノンおよび窒素からなる群
    から選ばれる、請求の範囲第11項記載の方法。
  13. 【請求項１３】該非反応性気体を、該第１帯域を通過す
    る前に、少なくとも約500℃の温度に予熱する請求の範
    囲第10項記載の方法。
  14. 【請求項１４】該濾過帯域を、該非反応性気体中の如何
    なる凝縮したフラーレンをも気化するように少なくとも
    約700℃の温度に保つ、請求の範囲第10項記載の方法。
  15. 【請求項１５】該気体から個々のフラーレンを分離しそ
    して回収するさらなる工程を含む、請求の範囲第10項記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】該気体から個々のフラーレンを分離しそ
    して回収する該工程が、該気化されたフラーレンを含む
    該気体を温度勾配のある凝縮器に通過させることをさら
    に含む、請求の範囲第15項記載の方法。
  17. 【請求項１７】C60フラーレン以外の該気体中のすべて
    のフラーレンを凝縮する温度に該濾過帯域を保ち、そし
    て次いで該C60フラーレンの気化温度より低い温度に保
    たれた凝縮帯域において凝縮することにより該気体から
    該C60フラーレンを回収することをさらに含む、請求の
    範囲第10項記載の方法。
  18. 【請求項１８】ａ）該第１帯域における該炭素源の該蒸
    発を停止し、 ｂ）熱した気体を該濾過帯域に流し続け、 ｃ）該濾過帯域における温度を、該濾過帯域における１
    種またはそれ以上の凝縮したフラーレンが気化するまで
    上昇させ、そして ｄ）該気化されたフラーレンを含む該気体を該凝縮帯域
    に通過させることにより、該気体から該１種またはそれ
    以上の気化されたフラーレンを回収する、 工程により該混合物から他のフラーレンを回収すること
    をさらに含む、請求の範囲第17項記載の方法。
  19. 【請求項１９】該気化されたフラーレンを含む該気体
    を、該気体が該凝縮帯域に達する前に、温度勾配のある
    濾過器に通過させて１種またはそれ以上のフラーレンを
    凝縮させることにより、該気体から個々のフラーレンを
    分離しそして回収する工程をさらに含む、請求の範囲第
    18項記載の方法。
  20. 【請求項２０】該気化されたフラーレンを含む該気体を
    該凝縮帯域において温度勾配のある凝縮器に通過させる
    ことにより、該気体から個々のフラーレンを分離しそし
    て回収する工程をさらに含む、請求の範囲第18項記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】ａ）第１帯域において黒鉛を蒸発させる
    ことによりすすと１種またはそれ以上のフラーレンとの
    混合物を形成し、 ｂ）該第１帯域にヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプ
    トン、キセノンおよび窒素からなる群から選ばれた非反
    応性気体の熱した流れを流して、該気体中で該混合物を
    気化および／または連行することにより該混合物を集
    め、 ｃ）該混合物中の如何なる凝縮されたフラーレンをも気
    化するのに充分に高い温度に保たれている濾過帯域にお
    いて、該熱した気体中の該連行すすから該１種またはそ
    れ以上のフラーレンを分離することにより該熱した気体
    中の該１種またはそれ以上のフラーレンを精製し、そし
    て ｄ）該１種またはそれ以上の気化されたフラーレンを含
    む該気体を温度勾配のある凝縮帯域に通過させることに
    より該気体から該１種またはそれ以上の気化されたフラ
    ーレンを回収する、 ことからなるフラーレンを製造する方法。
  22. 【請求項２２】ａ）第１帯域において１種またはそれ以
    上のフラーレンを含む不純混合物を生成する手段、 ｂ）該第１帯域に非反応性気体の熱した流れを流して、
    工程ａ）で生成され、気化されていないフラーレンを気
    化することにより該第１帯域からフラーレンの該不純混
    合物を集める手段、 ｃ）該フラーレンから固体不純物を分離することにより
    フラーレンの該不純混合物を精製する手段および ｄ）該気体から該フラーレンを回収する手段、 からなる、フラーレンを生成および回収するための装
    置。
  23. 【請求項２３】第１帯域において１種またはそれ以上の
    フラーレンを含む不純混合物を生成する該手段が、蒸発
    室において離隔された炭素質棒よりなる請求の範囲第22
    項記載の装置。
  24. 【請求項２４】該第１帯域からフラーレンの該不純混合
    物を集める該手段が、該蒸発室に該非反応性気体が流れ
    るようにして該蒸発室に連結された非反応性気体源をさ
    らに含む、請求の範囲第23項記載の装置。
  25. 【請求項２５】該フラーレンから固体不純物を分離する
    ことによりフラーレンの該不純混合物を精製する手段
    が、熱濾過手段をさらに含む、請求の範囲第24項記載の
    装置。
  26. 【請求項２６】該熱濾過手段が、該濾過手段において温
    度勾配を保つための手段をさらに含む、請求の範囲第25
    項記載の装置。
  27. 【請求項２７】該蒸発室が熱導管手段により該熱濾過手
    段に連結されている、請求の範囲第25項記載の装置。
  28. 【請求項２８】該気体から該フラーレンを回収する手段
    が凝縮器手段をさらに含む、請求の範囲第22項記載の装
    置。
  29. 【請求項２９】該凝縮器手段が、該凝縮器手段において
    温度勾配を保つための手段をさらに含む、請求の範囲第
    28項記載の装置。
  30. 【請求項３０】該濾過手段が熱導管手段により、該気体
    から該フラーレンを回収するための凝縮器手段と連絡さ
    れている、請求の範囲第25項記載の装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101251635B1 (ko) * 2003-10-27 2013-04-05 아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이지스 엘엘씨 풀러렌 기반 이차 전지 전극들

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5639429A (en) * 1992-02-24 1997-06-17 Consejo Superior Investigaciones Cientificas Reactor for the production of short ceramic fibers from gas
EP0568918B1 (de) * 1992-05-06 1995-12-13 Hoechst Aktiengesellschaft Abtrennung von Fullerenen
DE4243566A1 (de) * 1992-12-22 1994-06-23 Hoechst Ag Verfahren zur Direkt-Gewinnung von kristallinen Fullerenen aus Fullerengas-Ruß-Gemischen
CN1064777C (zh) * 1993-06-24 2001-04-18 ***米龙大学 金属、合金或金属碳化物的纳米颗粒及其制备方法
US5456986A (en) * 1993-06-30 1995-10-10 Carnegie Mellon University Magnetic metal or metal carbide nanoparticles and a process for forming same
US5811460A (en) 1994-01-24 1998-09-22 The Regents Of The University Of California Water soluble fullerenes with antiviral activity
JP2611179B2 (ja) * 1994-02-25 1997-05-21 工業技術院長 フラーレンの製造方法及び装置
DE4412361A1 (de) * 1994-04-11 1995-10-12 Hoechst Ag Verfahren zur Reinigung von Fullerenen
AU3109697A (en) * 1997-02-03 1998-08-25 Viktor Ivanovich Petrik Industrial production of fullerenes
FR2764280B1 (fr) * 1997-06-06 1999-07-16 Yvan Alfred Schwob Procede pour la fabrication de carbone 60
US6645438B1 (en) 2000-05-05 2003-11-11 New Jersey Institute Of Technology Methods and apparatus for producing fullerenes in large quantities from liquid hydrocarbons
JP4724930B2 (ja) 2001-03-01 2011-07-13 ソニー株式会社 炭素質材料の製造方法及び製造装置
US7531273B2 (en) * 2001-05-29 2009-05-12 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Fullerene-based secondary cell electrodes
US7150863B2 (en) * 2001-08-30 2006-12-19 Tda Research, Inc. Polynuclear aromatic hydrocarbons for fullerene synthesis in flames
JP3984957B2 (ja) * 2001-08-30 2007-10-03 ティーディーエイ リサーチ インコーポレイテッド 燃焼フラーレンから不純物を除去する方法
US7279137B2 (en) * 2001-08-30 2007-10-09 Tda Research, Inc. Burners and combustion apparatus for carbon nanomaterial production
US6887291B2 (en) * 2001-08-30 2005-05-03 Tda Research, Inc. Filter devices and methods for carbon nanomaterial collection
JP4208714B2 (ja) * 2001-08-31 2009-01-14 ナノ−シー，インク． フラーレンの燃焼合成のための方法
AU2003301691B2 (en) * 2002-07-03 2009-01-22 Nano-C, Inc. Separation and purification of fullerenes
US20040124093A1 (en) * 2002-10-16 2004-07-01 Dal-Young Jung Continuous production and separation of carbon-based materials
US20050129607A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Hiroaki Takehara Method for producing fullerenes
US20050230240A1 (en) * 2004-03-09 2005-10-20 Roman Dubrovsky Method and apparatus for carbon allotropes synthesis
JP2006169002A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Nikkiso Co Ltd 分別捕集装置、および分別捕集方法
DE102005029155B4 (de) * 2005-06-17 2014-11-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von Partikeln

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542007A (en) * 1984-07-23 1985-09-17 Phillips Petroleum Company Method for production of carbon black and start-up thereof
US7494638B1 (en) * 1990-08-30 2009-02-24 Mitsubishi Corporation Form of carbon
US5273729A (en) * 1991-05-24 1993-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Combustion method for producing fullerenes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101251635B1 (ko) * 2003-10-27 2013-04-05 아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이지스 엘엘씨 풀러렌 기반 이차 전지 전극들

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Publication number Publication date
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WO1993013014A1 (en) 1993-07-08

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