Поведінка фуллерену С70 у бінарних сумішах органічних розчинників, вивчена за допомогою електронної спектроскопії та динамічного розсіяння світла
Анотація
У даній роботі було вивчене формування колоїдних частинок фуллерену С70 в органічних розчинниках. Вивчення електронних спектрів поглинання супроводжувалося аналізом розміру частинок за допомогою динамічного розсіяння світла, ДРС. Вихідні розчини С70 у неполярних толуолі та н-гексані розводили полярними розчинниками ацетонітрилом та метанолом. Поява колоїдних часток з розмірами у діапазоні ≈50‑500 нм супроводжується зміною спектрів поглинання. У бінарних змішаних розчинниках толуол–ацетонітрил та толол–метанол при 25 oС спектри поглинання С70 (5×10–6 M) мають тенденцію зберігати особливості спектру у чистому ароматичному розчиннику, навіть якщо молекули С70 наявні лише у формі агрегатів. Раніше таке явище спостерігалось для С60 у системах розчинників бензол–ацетонітрил і толуол–метанол. Це підтверджує ідею щодо існування стабільних первинних сольватних оболонок, утворених ароматичними молекулами навколо молекул фуллерену. Поведінка С70 у сумішах толуолу з метанолом порівнювалас з раніше опублікованими результатами цієї лабораторії для фуллерену С60 у тій же системі розчинників.
Вивчення сумішей н-гексан–метанол проводилося при підвищеній температурі через обмежену змішуваність цих розчинників при 25 °С. Відповідно, система С70–толуол–метанол також була досліджена при 40 °С. Було виявлено невелику, але помітну різницю. В той час як у випадку останньої системи типовий для молекулярної форми С70 спектр поглинання все ще спостерігається, коли колоїдні частинки вже присутні у розчині, точка переходу між молекулами та агрегатами співпадає для бінарного змішаного розчинника н‑гексан–метанол за даними як електронної спектроскопії, так і ДРС. Таким чином, сольватні оболонки, утворені аліфатичним розчинником навколо С70, є менш стабільними у порівнянні з оболонками, що утворені толуолом.
Врешті було проаналізовано спектри світлопоглинання С70 у змішаному розчиннику толуол–н-гексан. Ці дані свідчать на користь переважної сольватації молекул С70 ароматичним компонентом бінарного розчинника.
Завантаження
Посилання
Ruoff R.S., Tse D.S., Malhotra R., Lorents D.C. Solubility of C60 in a variety of solvents. J. Phys. Chem. 1993, 97(13), 3379-3383.
Marcus Y. Solubilities of buckminsterfullerene and sulfur hexafluoride in various solvents. J. Phys. Chem. 1997, 101(42) 8617-8623.
Beck M.T. Solubility and molecular state of C60 and C70 solvents and solvent mixtures. Pure Appl. Chem. 1998, 70(10), 1881-1887.
Marcus Y., Smith A.L., Korobov M.V., Mirakyan A. L., Avramenko N. V., Stukalin E.B. Solubility of C60 fullerene. J. Phys. Chem.B 2001, 105(13), 2499-2506.
Kinchin A.N., Kolker A.M., Islamova N.I. Correlations between the thermodynamic parame-ters of solution of fullerene C60 and the properties of nonaqueous solvents. (in Russian). Zhurn. Fiz. Khim. 2002, 76(10), 1772-1776.
Semenov K.N., Charykov N.A., KeskinovV.A., Piartman A.K., Blokhin A.A., Kopyrin A.A. Solubility of light fullerenes in organic solvents. J. Chem. Eng. Data. 2010, 55(1), 13-36.
Avdeev M.V., Aksenov V.L., Tropin T.V. Models of cluster formation in solutions of fullere-nes. Russ. J. Phys. Chem. A 2010, 84(8), 1273-1283.
Mchedlov-Petrossyan N.O. Fullerenes in Liquid Media: An Unsettling Intrusion into the Solu-tion Chemistry. Chem. Rev. 2013, 113(7), 5149-5193.
Aksenov V.L., Avdeev M.V., Tropin T.V., Priezzhev V.B., Schmelzer J.W.P. Cluster growth and dissolution of fullerenes in non-polar solvents. J. Mol. Liquids. 2006, 127, 142-144.
Sun Y.-P., Bunker C.E. C70 in solvent mixtures. Nature, 1993, 365, 398.
Sun Y.-P., Bunker C.E. Formation and Properties of C7O Solidlike Species in Room-Temperature Solutions. Chem. Mater. 1994, 6(5), 578-580.
Sun Y.-P., Ma B., Bunker C.E., Liu B. All-Carbon Polymers (Polyfullerenes) from Photo-chemical Reactions of Fullerene Clusters in Room-Temperature Solvent Mixtures. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117(51), 12705-12711.
Ghosh H.N., Sapre A.V., Mittal J.P. Aggregation of C70 in Solvent Mixtures. J. Phys. Chem. 1996, 100(22), 9439-9443.
Rudalevige T., Francis A.H., Zand R. Spectroscopic studies of fullerene aggregates. J. Phys. Chem. A. 1998, 102(48), 9797-9802.
Alargova R.G., Deguchi S., Tsujii K. Stable Colloidal Dispersions of Fullerenes in Polar Or-ganic Solvents. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123(43), 10460-10467.
Alfe M. Alfe, B. Apicella, R. Barbella, A. Bruno, A. Ciajolo. Aggregation and interactions of C60 and C70 fullerenes in neat N-methylpyrrolidinone and in N-methylpyrrolidinone/toluene mixtures. Chem. Phys. Lett. 2005, 405, 193-197.
Nagorna T.V., Kuzmenko M.O., Kyzyma O.A., Chudoba D., Nagornyi A.V., Tropin T.V., Garamus V.M., Jazdzewska M., Bulavin L.A. Structural reorganization of fullerene C70 in N methyl-2-pyrrolidone / toluene mixtures. J. Mol. Liquids. 2018, 272, 948-952.
Nath S., Pal H., Nath A.V.S., Pal H., Sapre A.V. Effect of solvent polarity on the aggregation of C60. Chem. Phys. Lett. 2000, 327, 143-148.
Nath S., Pal H., Sapre A.V., Effect of solvent polarity on the aggregation of fullerenes: a com-parison between C60 and C70. Chem. Phys. Lett. 2002, 360, 422-428.
Mchedlov-Petrossyan N.O., Kamneva N.N., Al-Shuuchi Y.T.M., Marynin A.I., Shekhovtsov S.V. The peculiar behavior of fullerene C60 in mixtures of ‘good’ and polar solvents: Colloidal particles in the toluene–methanol mixtures and some other systems. Colloids Surfaces A. 2016, 509, 631-637.
Mchedlov-Petrossyan N.O., Kamneva N.N., Al-Shuuchi Y.T.M., Marynin A.I., Zozulia O.S. Formation and ageing of the fullerene C60 colloids in polar organic solvents. J. Mol. Liquids. 2017, 235, 98-103.
Chamberlain T.W., Popov A.M., Knizhnik A.A., Samoilov G.E., Khlobystov A.N. The role of molecular clusters in the filling of carbon nanotubes. ACS NANO 2010, 4(9), 5203-5210.
Ginzburg B.M., Tuĭchiev Sh. Variations in the structure of aromatic solvents under the influ-ence of dissolved fullerene C70. Crystallogr. Rep. 2008, 53(4), 645-650.
Ginzburg B.M., Tuĭchiev Sh., Shukhiev S. Permittivity of Low_Concentration C60 Fullerene Solutions in p_Xylene. Tech. Phys. Lett. 2009, 35(6), 491-493.
Ginzburg, B. M.; Tuĭchiev, Sh.; Tabarov, S. Kh. Effect of C60 Fullerene on the Boiling Point of Its Solutions in Some Aromatic SolventsRuss. J. Appl. Chem. 2009, 82(3), 387–390.
Ginzburg B.M., Tuichiev Sh., Yakimanskii A.V. Supramolecular Benzene Structure and Its Changes under the Action of Dissolved Fullerenes. Crystallogr. Rep. 2011, 56(2), 238-241.
Ginzburg B.M., Tuichiev Sh., Rashidov D., Sodikov F.H., Tabarov S.H., Shepelevskii A.A. Step-Wise Concentration Influence of Fullerenes C60 and C70 on the Various Parameters of Condensed Systems. Part 1: The Concept of Step-Wise Behavior and its Manifestation in Fullerene Solutions. J. Macromol. Sci., Part B: Physics. 2015, 54, 533-543.
Cataldo F., Iglesias-Groth S., Hafez Y. On the molar extinction coefficients of the electronic absorption spectra of C60 and C70 fullerenes radical cation. Eur. Chem. Bull. 2013, 2(12), 1013 1018.
Mchedlov-Petrossyan N.O., Kamneva N.N., Al-Shuuchi Y.T.M., Marynin A.I. , Zozulia O.S., Kryshtal A.P., Klochkov V.K., Shekhovtsov S.V. Towards better understanding of C60 or-ganosols. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 2517-2526.
Volmer M. Kinetik der Phasenbildung (Russian translation), Nauka, Moscow, 1986, Ch. 5.
Semenov I.A., Sitnikov D.N., Romanovskiy A.A., Ulyanov B.A. Solubility and equuiliria in bimary mixtures of methanol with n-pentane, n-hexane, and n-heptane. (in Russian). Izvestiya Vusov. Khim. I Khim. Technol. 2012, 55(8), 39-42.
Цитування
Formation, Stability, and Coagulation of Fullerene Organosols: C70 in Acetonitrile–Toluene Solutions and Related Systems
Mchedlov-Petrossyan Nikolay O. & Marfunin Mykyta O. (2021) Langmuir
Crossref
