2.1.5. Отримання фулеренів.

Ріст фулеренів можна представити як послідовне приєднання до вуглецевих сіток фрагментів вуглецевої пари.

Найефективніший спосіб отримання фулеренів базується на термічному випаровуванні графіту або в результаті омічного нагріву графітного електроду, або лазерного опромінювання.

1. При нагріві графіту руйнуються зв'язки між окремими шарами і з фрагментів, що включають шестикутні конфігурації, утворюються фулерени. Отриманий вугільний конденсат разом з кластерами С₆₀ і С₇₀ містить велику кількість більш легких кластерів, значна частина яких переходить в С₆₀ і С₇₀ при витримці протягом декількох годин при 800...900 К, або при більш низькій температурі в неполярному розчиннику. Графіт випаровується в пульсуючому струмені інертного газу, в якості якого звичайно використовують гелій або аргон. Атоми газу охолоджують фрагменти графіту і виносять енергію що виділяється при їх об'єднанні. Утворення фулеренів найбільш ймовірне при тиску гелію 7... 13 кПа. Енергія, необхідна для утворення молекули С₆₀ з графіту складає 2,27...2,42 МДж/моль.

2. Велика кількість методик отримання фулеренів шляхом випаровування графітного електроду.

3. Як сировину, окрім графіту, можна використовувати і рідкокристалічну мезофазу, отриману в результаті піролізу багатьох вуглевмісних сполук при температурах 643...773 К.

4. Фулерени утворюються в продуктах піролізу нафталіну при 1300 К. Перераховані способи отримання фулеренів є термічними процесами розкладання вуглевмісних речовин.

5. Розроблено також каталітичний метод синтезу фулеренів з кам'яновугільної смоли. Основною ознакою даного методу є низька температура процесу, що становить 500...700 К.

6. Також цікавими є кінетика і механізм утворення фулеренів в дуговому розряді у присутності водню і кисню. Передбачається, що в каналі дуги водень і вуглець знаходяться в атомарному стані. У міру віддалення від каналу при зменшенні температури газу спочатку відбувається утворення малих (до 10 атомів) чисто вуглецевих комплексів. Вуглецеві комплекси, що надалі ростуть, служать ядрами частинок сажі. На відміну від гелію і водню, кисень, присутній в камері установки, швидко реагує з парами вуглецю. В результаті цієї реакції утворюється оксид вуглецю СО, який, ймовірно, міняє розподіл температури газу в камері, що позначається на процесі утворення фулеренів і зменшує їх вихід. Ефективність утворення фулеренів визначається концентрацією вуглецю, температурою газу і швидкістю потоку, що витікає з міжелектродного проміжку. Підвищення виходу фулеренів можливе в системах з подачею дрібнодисперсного вуглецю, при регулюванні параметрами дугового розряду.

7. Ефективним методом отримання фулеренів у великих кількостях є їх синтез в полум'ї при оптимальних співвідношеннях С/О, Ar (He, N₂), відповідних температурі і швидкості газу над пальником.