一種富勒烯的定量分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種富勒烯的定量分析方法，首先配制不同濃度的富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液；采用紫外可見分光光度計分別測定其吸光度，繪制吸光度-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；測定未知濃度的待測富勒烯溶液的吸光度，根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)曲線得出待測定富勒烯溶液的濃度。采用本發(fā)明的定量分析方法對不同碳數(shù)的空心富勒烯和不同金屬包合物的富勒烯溶液均適用，具有成本低、測試方便快速、操作簡單的優(yōu)點。
【專利說明】一種富勒烯的定量分析方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種富勒烯的定量分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]富勒烯是于1985年發(fā)現(xiàn)的繼金剛石、石墨和線性碳之后碳元素的第四種晶體形態(tài)。任何由碳一種元素組成，以球狀、橢圓狀或管狀結(jié)構(gòu)存在的物質(zhì)都可以被叫做富勒烯。富勒烯與石墨結(jié)構(gòu)類似，但石墨的結(jié)構(gòu)中只有六元環(huán)，而富勒烯則是由非平面的五元環(huán)、六元環(huán)等構(gòu)成的封閉式空心球形或橢球形結(jié)構(gòu)的共軛烯。
[0003]大碳籠空心富勒烯是指含碳數(shù)超過70的空心富勒烯。由于大碳籠空心富勒烯特有的窄帶隙結(jié)構(gòu)，它們更容易吸收太陽光中可見光的部分，預(yù)計將在有機太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用展示良好的前景。金屬富勒烯是指將金屬原子或者金屬原子簇等嵌入富勒烯籠內(nèi)的一類特殊分子。金屬富勒烯不但具有富勒烯碳籠的物理化學(xué)性質(zhì)，還兼具其內(nèi)嵌原子或團(tuán)簇的磁性、光致發(fā)光、量子特性等諸多優(yōu)異特性。更重要的是，內(nèi)嵌包合物與碳籠二者的相互結(jié)合往往使內(nèi)嵌富勒烯分子突破原有的物理化學(xué)行為，從而大大拓寬富勒烯分子的應(yīng)用領(lǐng)域，對于探索新型功能分子材料具有非常重要的意義。
[0004]由于其優(yōu)異的性質(zhì)，關(guān)于大碳籠空心富勒烯和金屬富勒烯的研究成為近年來國內(nèi)外物理、化學(xué)和材料學(xué)家共同關(guān)心的熱門課題之一。在這些研究中，有關(guān)大碳籠空心富勒烯和金屬富勒烯的純度和含量分析，可提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對研究大碳籠空心富勒烯和金屬富勒烯的反應(yīng)性質(zhì)及應(yīng)用具有重要意義。高效液相色譜法(HPLC)法是富勒烯混合物分離與定量分析的有效方法，但該法須用標(biāo)準(zhǔn)品或純樣對各組分進(jìn)行校正，給出的數(shù)據(jù)才是可信的。質(zhì)譜法是最早確認(rèn)富勒烯存在的可靠分析方法，但是用它作為富勒烯和金屬富勒烯的定量分析尚未見報道。而且這兩種方法儀器都存在成本高購置困難的問題。稱量法是對物質(zhì)進(jìn)行定量的一種常用方法，但是一直以來除了 C60和C70等幾個產(chǎn)率較高的富勒烯外，更大碳籠空心富勒烯與金屬富勒烯的電弧放電產(chǎn)率相對較低，稱量定量較為困難。另外將大碳籠空心富勒烯與金屬富勒烯溶液蒸干得到純品后再溶解時，有一部分會不溶，這就導(dǎo)致溶液的濃度極不準(zhǔn)確。因此，目前富勒烯研究領(lǐng)域尚未有一種快速、簡便、準(zhǔn)確的定量分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中富勒烯難以定量進(jìn)行分析的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種富勒烯的定量分析方法，能方便、準(zhǔn)確地對富勒烯進(jìn)行定量分析。
[0006]本發(fā)明提供的富勒烯定量分析方法，包括以下步驟:
[0007]I)配制不同濃度的富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液；
[0008]2)采用紫外可見分光光度計分別測定步驟I)所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制吸光度-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0009]3)按與步驟2)相同的方法測定未知濃度的待測富勒烯溶液的吸光度，根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)曲線得出所述待測富勒烯溶液的濃度。
[0010]優(yōu)選地，所述富勒烯為空心富勒烯或金屬富勒烯。
[0011]更優(yōu)選地，所述空心富勒烯為碳數(shù)超過70的大碳籠空心富勒烯。
[0012]其中，所述富勒烯為大碳籠空心富勒烯時，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在300?540nm波長處的吸光度。
[0013]優(yōu)選地，所述富勒烯為碳數(shù)84的大碳籠空心富勒烯，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在396nm波長處的吸光度。
[0014]其中，所述富勒烯為金屬富勒烯時，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在300?750nm波長處的吸光度。
[0015]優(yōu)選地，所述富勒烯為金屬富勒烯Gd@C82，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在63 Inm波長處的吸光度。
[0016]在上述定量分析方法中，步驟I)中所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液為5?15組濃度呈階梯式分布的溶液。
[0017]優(yōu)選地,步驟I)中所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度在0.001?0.5mg/mL之間。
[0018]在配制不同濃度的富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液時，通常采用先稱量、后配制溶液的方式，即首先稱量用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的質(zhì)量，然后配制溶液并計算其濃度。在富勒烯尤其是金屬富勒烯和大碳籠空心富勒烯中，純品在再次溶解時并不能完全溶解，因此按照常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方式會產(chǎn)生較大誤差，從而影響最終測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0019]本發(fā)明方法的步驟I)中，采用先配制溶液、后稱量的方式，過程如下:取富勒烯標(biāo)準(zhǔn)品首先配制成母液，然后將所述母液按照不同比例進(jìn)行稀釋，連同所述母液在內(nèi)共得到5?15組不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取部分所述母液，蒸干溶劑，稱量所得物質(zhì)質(zhì)量，計算出所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。
[0020]其中，用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的溶劑可以為甲苯、二硫化碳(CS2 )、三氯苯、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)等。
[0021]其中，富勒烯標(biāo)準(zhǔn)品可以為不含溶劑的物質(zhì)，也可以為富勒烯標(biāo)準(zhǔn)品的溶液。
[0022]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):富勒烯、尤其是空心富勒烯和金屬富勒烯溶液的紫外可見吸收光譜在一定波長處顯示波峰，根據(jù)朗伯-比爾定律，在比色皿相同時，吸光物質(zhì)的濃度與吸光度成正比，利用濃度與吸光度的關(guān)系，則可進(jìn)行定量分析，由此得到本發(fā)明的定量分析方法。
[0023]采用本發(fā)明的定量分析方法對不同碳數(shù)的空心富勒烯和不同金屬包合物的富勒烯溶液均適用，具有成本低、測試方便快速、操作簡單的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例1所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0025]圖2為本發(fā)明實施例2所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將進(jìn)一步描述本發(fā)明的示例性實施例的技術(shù)方案。[0027]實施例1大碳籠空心富勒烯C84的定量分析
[0028]1) C84母液的配制:將色譜分離得到的大約25mg C84濃縮至接近IOOmL (溶劑為甲苯)，用濾紙過濾三次，倒入IOOmL的容量瓶中，定容，以此作為母液。
[0029]2)C84 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制:分別移取 lmL、2mL、3mL、4mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL、4.5mL母液到10mL、10mL、10mT,.10mT,、M,、M,、M,、M,、M,容量瓶中，用甲苯定容，反復(fù)搖勻。所得溶液濃度依次為原來的 1/10、1/5、3/10、2/5、1/2、3/5、7/10、4/5、9/10。
[0030]3)C84母液濃度的確定:分次共移取50mL母液到梨形瓶中，將溶液中的甲苯蒸干。加入CS2，保存過夜。第二天將溶液再蒸干，然后加入一兩滴CS2將樣品溶解。用滴管轉(zhuǎn)移樣品到離心管中，如此反復(fù)直至梨形瓶中的所有樣品都轉(zhuǎn)移到離心管中。將離心管放置在通風(fēng)櫥中，使CS2快速揮發(fā)至無。最后將離心管放入真空干燥器中過夜，第二天取出。梨形瓶中的C84重量為12.56mg，所以母液濃度為12.56/50mL=0.2512mg/mL。
[0031]4)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:將步驟2)配制的C84標(biāo)準(zhǔn)系列溶液加上母液共十個樣品用Agilent的Carry5000型紫外可見分光光度計在396nm波長處分別測定其吸光度,然后根據(jù)其質(zhì)量濃度與吸光度繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，如附圖1所示。
[0032]由附圖1可知，R2=0.9923，該標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系較好。
[0033]5)未知濃度溶液的測量:將未知濃度的C84甲苯溶液用Agilent的Carry5000型紫外可見分光光度計在396nm波長測定其吸光度，再根據(jù)前述所得標(biāo)準(zhǔn)曲線得到C84的濃度。
[0034]另取50mL相同的未知濃度C84甲苯溶液，將其蒸干，稱量其質(zhì)量，再計算出真實濃度。
[0035]取三組未知濃度的C84甲苯溶液按照前述方法進(jìn)行操作，分別得到測量值和稱量值(濃度)，結(jié)果見表1。
[0036]按照以下公式計算所得測量值和稱量值之間的相對誤差，結(jié)果同樣見表1。
[0037]相對誤差=I測量值-稱量值I /稱量值X 100%
[0038]表1
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種富勒烯的定量分析方法，包括以下步驟: 1)配制不同濃度的富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液； 2)采用紫外可見分光光度計分別測定步驟I)所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制吸光度-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線； 3)按與步驟2)相同的方法測定未知濃度的待測富勒烯溶液的吸光度，根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)曲線得出所述待測富勒烯溶液的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的定量分析方法，其中，所述富勒烯為空心富勒烯或金屬富勒烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的定量分析方法，其中，所述空心富勒烯為碳數(shù)超過70的大碳籠空心富勒烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的定量分析方法，其中，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在300?540nm波長處的吸光度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的定量分析方法，其中，所述富勒烯為碳數(shù)84的大碳籠空心富勒烯，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在396nm波長處的吸光度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的定量分析方法，其中，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在300?750nm波長處的吸光度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的定量分析方法，其中，所述富勒烯為金屬富勒烯Gd@C82，所述步驟2)中測定所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液在631nm波長處的吸光度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項的定量分析方法，其中，步驟I)中所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液為5?15組濃度呈階梯式分布的溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的定量分析方法，其中，步驟I)中所述富勒烯標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度在.0.001 ?0.5mg/mL 之間。
【文檔編號】G01N21/31GK103743690SQ201410026246
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】孫寶云, 崔榮麗 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所