1.3　提取方法及优化

1.3.1　提取方法

电弧放电反应完毕后，冷却炉体，收集反应得到的烟灰。将电弧反应得到的烟灰放置到烧杯中，加入二硫化碳（CS₂），超声20min，静置10h，过滤得到滤液，取出少量滤液直接进行质谱测试；在证明合成的烟灰中含有目标产物后，将滤液蒸干，加入甲苯到烧瓶之中得到富勒烯、内嵌金属富勒烯的甲苯溶液，对得到的甲苯溶液进行过滤、离心处理，取离心管的上层液体作为高效液相色谱（high performance liquid chromatogram，HPLC）分离的样品。

实验中发现，二硫化碳不但能够有效地提取金属富勒烯，而且能非常充分地提取空心富勒烯，这导致分离工作量甚至大于整个制备与提取的工作量。为了减小分离工作量，最好采用对单金属富勒烯具有选择性提取能力的二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，在170℃的高温条件下提取原烟灰共计三次，每次12h。当提取罐冷却后，旋开并对含烟灰的DMF溶液进行过滤，将过滤得到的溶液蒸干并向瓶中加入甲苯溶剂，超声、离心后取离心管中的上层溶液作为HPLC分离的样品。图1-3是制备、提取以及分离的整个流程图。

图1-3　内嵌金属富勒烯Y@C₈₂的制备、提取以及分离流程图

1.3.2　提取方法优化

在富勒烯和金属富勒烯的提取和分离过程中，常用的溶剂有甲苯、二硫化碳和N，N′-二甲基甲酰胺等。不同溶剂有各自的特色和优势，在溶剂选择时，需要根据提取和分离的目标物进行选择。下面介绍三种常用溶剂的特点。

（1）甲苯

由于甲苯是分离富勒烯、内嵌金属富勒烯时的流动相，利用甲苯作为提取溶剂时，不需要将提取溶液气化干后再溶解，因此减少了工作量。但是甲苯对单金属富勒烯的提取效率不是很理想；对空心富勒烯的提取效率较高，不过仍然不如二硫化碳。

（2）二硫化碳

二硫化碳（CS₂）对空心富勒烯以及内嵌金属富勒烯的提取效率都很高，实际上在提取过程中，根本就不需要索式提取，只需要将溶解有烟灰的二硫化碳溶液超声20～30min，静置数小时就可以了。然而这一溶剂也有两个不利的因素：一是由于对富勒烯以及内嵌富勒烯的提取无选择性，分离时工作量自然加大；二是二硫化碳是剧毒而且容易燃烧的物质，使用过程中需要非常小心。

（3）二甲基甲酰胺

二甲基甲酰胺（DMF）的毒性比二硫化碳小，沸点也高，因此使用中的危险性相对小；同时，利用这一溶剂对原烟灰进行提取时，它能够高选择性地提取出单金属富勒烯，而对于直流放电条件下产生的大量空心富勒烯如C₆₀、C₇₀以及C₈₄等的提取效率很低，在实验中，甚至发现提取溶液中，金属富勒烯与C₇₀的含量相当而远远大于C₈₄（如果用甲苯或二硫化碳进行提取的话，C₈₄的量比Y@C₈₂的大得多）。

经验规律是，如果拟提取的是富勒烯，优选溶剂是二硫化碳；如果拟提取金属富勒烯，优选溶剂是DMF。