Способ получения молекулярного синглетного кислорода

 

Использование: для накачки химических лазеров, в медицине. Сущность изобретения: l/lK-излучением воздействуют на эндоперекись 9,10-дифенилантрацена, нанесенную в виде пленки толщиной 10 м на диатомитовый сорбент, закрепленный на металлической фольге. Процесс ведут в ва-1 кууме 10 Тор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 01 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841661/26 (22) 16.04.90 (46) 30,10.92. Бюл. N. 40 (71} Ленинградский технологический институт им,Ленсовета (72) Н,В.Шинкаренко. П,Г.Крюков и

Н.H,I0ðûojeB (56) Патент США

N -4436715,,кл. С 01 В 13/00, 1984, (54} СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА

Изобретение относится к области получения молекулярного синглетного кислорода (Ог) и можетт быть использовано для

1 химической накачки в кислородно-иодных . лазерах, а также медицине.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ получения

О2, включающий воздействие ИК-излучения на эндоперекись конденсированного ароматического соединения, нанесенную на носитель. В качестве носителя используют пористые полимеры, керамику, кварцевое стекло, металлы, Недостатком прототипа является невозможность выбора оптимального режима для получения Ор.

Целью настоящего изобретения является увеличение времени жизни молекулярного синглентного кислорода.

Поставленная цель достигается тем, что

02 получают в реакторе в вакууме 10 Тор при термическом разложении пленки толщиной 10 м эндоперекиси 9,10-дифени-7 лантрацена (ЭДФА) (толщина пленки сравнима с длиной свободного пробега молекулы 02), Пленка эндоперекиси наносит1 ся на слой диатомитового сорбента, .. Ы» 1772084 А1 (57) Использование: для накачки химических лазеров, в медицине. Сущность изобретения: ИК-излучением воздействуют на эндоперекись 9,10-дифенилантра цена, нанесенную в виде пленки толщиной 10 м на

-7 диатомитовый сорбент, закрепленный на металлической фольге, Процесс ведут в вакууме 10 Тор. который имеет не только большую удельную поверхность, но и крупные поры для свободного прохождения 02 к поверхности образца. Слой сорбента, в свою очередь, нанесен на металлическую фольгу, которая, благодаря высокой теплопроводности, позволяет осуществлять равномерный нагрев пленки эндоперекиси и, благодаря своей пластичности, позволяет создавать различные конфигурации образца; Термическое разложение эндоперекиси в реакторе для выделения Oz осуществляется путем нагре1 вания ее ИК-излучением мощной лампы, расположенной вблизи реактора. Синтез эндоперекиси производится вне реактора.

В качестве исходных веществ для синтеза эндоперекиси использовали 9,10-дифенилантрацен (ДФА).

В качестве диатомитового сорбента могут быть использованы динохром II, порохром 1, цветохром Ill, Контролирование скорости выделения

02 производили манометром, подсоединенным к реактору, Пример, Способ осуществляют в генераторе Ог, представляющем собой ва1

1772084 куумированный цилиндрический стеклянный реактор (диаметром 80 мм и длиной

250 мм), снабженный фланцем (внутренний диаметр 50 мм) и двумя металлическими кранами для отсоединения от вакуумной системы. Внутрь реактора помещается сменный образец, представляющий собой гофрированный лист металлической фольги с нанесенным на него слоем дитомитового сорбента(динохром И) толщиной 0,5 мм, на который, в свою очередь, нанесена пленка эндоперекиси ДФА, толщиной 0,1 мкм, Образец располагается в реакторе без специального закрепления, благодаря чему по окончании термолиза он легко заменяется другим образцом для продолжения процесса генерации Ог. В процессе термолиза эндоперекиси происходит регенерация исходного вещества, которое можно снова окислить до эндоперекиси и, таким образом, осуществить повторное использование образца.

Подготовку генератора к осуществлению способа проводят в несколько этапов, 1) ЭДФА получают фотохимически вне реактора по следующей методике. 3 r ДФА растворяют в 200 мл хлороформа, перегнанного над хлористым кальцием, прибавляют

10 мг сенсибилизатора метиленового голубого и при интенсивном перемешивании, охлаждении льдом и барботировании кислорода, осушенного пропусканием через пятиокись, облучают лампой ПРК-250.

Окончание реакции определяют с помощью

ТСХ по исчезновению исходного соединения. По окончании реакции(18 — 25 ч) раствор фильтруют через слой силикагеля и упаривают растворитель при пониженном давлении. К смолистому осадку добавляют 50 мл этанола и отфильтровывают осадок, промывая этанолом до исчезновения окрашивания промывных вод. Белый порошок сушат в вакууме. Выход продукта 80-85%.

2) Нанесение пленки эндоперекиси на сорбент (динохром Il) проводят по следующей методике. К 12 г сорбента прибавляют раствор 3 r ЭДФА в 50 мл перегнанного хлороформа и хорошо перемешивают, Избыток раствора отсасывают на вакуумфильтре, При этом в фильтрате после испарения хлороформа остается 1,35 г ЭДФА. Сорбент, пропитанный раствором ЭДФА (1,65 г), сушат на вакуум-фильтре в течение 2 час. Получают сухой сыпучий препарат. Толщину d пленки ЭДФА рассчитывают по уравнению:

/ЪдФА mc So где гпэдоА - 1,65 — масса ЭДФА, г; рэдэд = 10 — плотность ЭДФА, г/мз;

mc = 12 — масса сорбента, г;

So = 1,5 — уд. поверхность сорбента, 5 м/г, Таким образом, толщина пленки составляет

-10 м.

3) Создание закрепленного слоя полученного препарата(сорбент+ пленка эндо10 перекиси) на фольге. Для этого приготовляют раствор 0.4 г амилозы в 15 мл дистиллированной воды нагреванием при

80ОС в течение 10 мин, К горячему раствору прибавляют при интенсивном перемешива15 нии20см препарата, интенсивнорперемез шивают 5 мин и выливают на пластину алюминиевой фольги (200 мм х 200 мм). Полученный слой закрепляют высушиванием в термостате при 70-80 С.

4} Для введения полученного образца в реактор закрепленный слой на пластине надрезают на полосы шириной 33 мм (диаметр горловины реактора 35 мм) и перегибают фольгу в виде гармошки по листам

25 надрезов. После введения образца в реактор "гармошку" расправляют.

5) Затем реактор подключают к вакуумной системе и дегазируют образец при остаточном давлении 0,1 Тор в течение 8 ч.

Термолиз ЭДФА проводят путем нагревания образца ИК-излучением галогенной лампы КГ 1000-220, расположенной вовне реактора. Изменение давления в системе контролируют с помощью ртутного мано35 метра, температуру определяют по термометру, введенному в реактор.

Генератор Oz, содержащий 4 ммоль

ЭДФА, обеспечивает выделение 02 в ваку1 ум 10 Тор в процессе термолиза ЭДФА в

40 течение 11 минут с максимальной скоростью 0,02 ммоль/с на 4-й минуте работы при температуре 160 С.

Доказательством увеличения в ремени жизни 02 в предлагаемом генераторе

45 является, во-первых, то. что с целью минимизации степени столкновительной дезактивации 02 при диффузии его к

1 макроповерхности образца в процессе разложения эндоперекиси выбран оптимальный сорбент, обладающий крупными порами (например, динохром И). (Учтено также и то, что тонкие поры могли бы привести к капиллярному заполнению рабочим веществом при нанесении пленки эндоперекиси, что привело бы к снижению эффективности генератора), В прототипе же используется широкий и беспорядочный набор материалов, служащих подложкой для

1772084

Составитель Н. Шинкаренко

Техред M.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 3811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 эндоперекиси без анализа и каких-либо обоснований.

Во-вторых. выбранный нами сорбент используется в виде тонкого слоя, распределенного на большой площади, что суще- 5 ственно снижает число столкновений молекулы 02 с твердым носителем, т.к. при

1 этом путь прохождения 02 к поверхности макрообразца уменьшается на несколько порядков величины. В прототипе же это не 10 предусмотрено. В-третьих, в предлагаемом нами генераторе зндоперекись используется в виде пленки, толщина которой сравнима с длиной свободного пробега молекулы

0g, что исключает столкноЬительную дезак- 15 тивацию Ог рабочей пленкой, В прототипе же это обстоятельство также не контролируется.

Используемый в генераторе вакуум

10 Тор позволяет увеличить время жизни 20

1

Ог на несколько порядков(по сравнению с атмосферным вариантом в прототипе) за счет уменьшения числа столкновений молекулы 02 с молекулами газовой фазы.

Формула изобретения

Способ получения молекулярного синглетного кислорода, включающий воздействие инфракрасного излучения на эндоперекись конденсированного ароматического соединения, нанесенную на носитель. отличающийся тем, что, с целью увеличения времени жизни молекулярного синглетного кислорода. в качестве эндоперекиси конденсированного ароматического соединения используют эндоперекись 9,10ди енилантрацена в виде пленки толщиной

10 м, в качестве носителя используют слой диатомитового сорбента толщиной 10 м, закрепленный на металлической фольге, а процесс ведут в вакууме 10 1 Тор.