富勒烯高分子课件

富勒烯高分子范斌清华大学化学01班2002年6月3日富勒烯高分子范斌1一个很肤浅的问题：C元素有几种单质？一个很肤浅的问题：C元素有几种单质？2富勒烯的发现1985年，Kroto，Curl,Smalley1996年诺贝尔化学奖上世纪后半叶的重大科学发现之一意义：一种全新的，具有复杂分子结构的单质Prof.SirH.W.Kroto富勒烯的发现1985年，Kroto，Curl,Small3BuckminsterfullereneBuckminsterFuller'sDomeBuckminsterfullereneBuckminste4C60的结构特点

60个顶点，32个面（20个正六边形，12个正五边形）;sp2

杂化，整个表面形成一个大的共轭体系。所以可以这样描绘C60的表面结构：C60的结构特点60个顶点，32个面（20个正六边5富勒烯的特殊性质电阴性(electronegativity)导电性（共轭体系，超导）非线性光学性质（对称结构）分子容器富勒烯的特殊性质电阴性(electronegativity)6富勒烯应用上的缺点一、不溶于水，只溶于少数有机溶剂。二、结晶的机械强度不足，难以直接应用解决的方法：把富勒烯官能团固化到高分子中富勒烯应用上的缺点一、不溶于水，只溶于少数有机溶剂。二、结晶7一、含有富勒烯组分的高分子的基本类型

Basictypesoffullerene-containedpolymer按照结构，主要分为以下六种：一、含有富勒烯组分的高分子的基本类型

Basict81富勒烯处于主链上的高分子(in-chain)，也称“珍珠项链型(pearlnecklace)”。富勒烯单元直接结合到高分子的主链中Fullereneinthebackboneofthepolymer.1富勒烯处于主链上的高分子(in-chain)，也称“珍92垂吊型(pendanttype)高分子的侧链上挂有富勒烯。Polymersbearingpendantfullerenes.2垂吊型(pendanttype)高分子的侧链上挂有富103星射线型(starbursttype)富勒烯作为高分子的“联结枢纽”，从而组成带有交联结构的高分子。Randompolymersirradiatingfromafullerenespheroid.3星射线型(starbursttype)富勒烯作为高分114富勒烯终止链型

(fullereneend-cappedtype)富勒烯挂在高分子的链端上。Polymersterminatedbyafullereneunit.4富勒烯终止链型

(fullereneend-cappe125树枝型(dendrimer)富勒烯作为联结点将两个相似的高分子联结在一起，状如树枝与树根。5树枝型(dendrimer)富勒烯作为联结点将两个相似13六C60键合到基质表面的高分子衍生物(matrix-bound)主要有以下两种结构：A.Matrix-boundB.Coating六C60键合到基质表面的高分子衍生物(matrix-b14富勒烯高分子的聚合

Polymerizationoffullerenepolymers由富勒烯分子直接参加的聚合反应polymerizationprocesscarriedoutinthepresenceoffullerene由带有富勒烯的单体在对富勒烯惰性的条件下进行聚合反应usingafullerenecontainingmonomerandpolymerizationconditionsthatareinerttothefullerenereactivity富勒烯和带有活性基团的高分子的反应reactionoffullerenewithpolymerthatcontainreacitvegroupsC60键合到基质表面的反应matrix-bound富勒烯高分子的聚合

Polymerizationoffu151由富勒烯直接参加的聚合反应(thepolymerizationprocesscarriedoutinthepresenceoffullerenes)（1）对二甲苯和富勒烯的聚合反应是此类反应的典型。[2],[3],[4](b)(x:y=1.0:3.4)1由富勒烯直接参加的聚合反应(thepol16全碳富勒烯高分子(allcarbonfullerenepolymers)的聚合反应由C60的无氧薄膜或溶液直接聚合[5]~[8]通过加热AC60(A=K,Rb,Cs)实现聚合[9](c)全碳富勒烯高分子(allcarbonfullerene172由带有富勒烯的单体在对富勒烯惰性的条件下进行聚合反应usingafullerenecontainingmonomerandpolymerizationconditionsthatareinerttothefullerenereactivity

两个典型的缩聚反应[10](d)2由带有富勒烯的单体在对富勒烯惰性的条件下进行聚合反应183富勒烯和带有活性基团的高分子的反应reactionoffullerenewithpolymerthatcontainreacitvegroups典型反应：[11](e)3富勒烯和带有活性基团的高分子的反应reactiono19富勒烯高分子课件204matrix-bound反应典型反应：先将C60进行硅烷化反应，然后得到最终产物。[12](f)Matrix:Indium-tinoxideQuartzorGe-SimultilayerSpacergroup:TrimethyleneUndecaneBindinggroup:NHPyridyl-OsO4complex4matrix-bound反应典型反应：先将C60进行21在聚苯膜上掺杂C60我的工作：思路：在聚苯膜上掺杂C60我的工作：思路：22电化学方法制聚苯已有成功的方法：三氟化硼乙醚溶液（BFEE）苯不锈钢电极恒电压1.7V—机械强度、导电性能良好的聚苯膜(PPP)电化学方法制聚苯已有成功的方法：23用聚苯练手循环伏安法（CyclicVoltammogram)用聚苯练手循环伏安法（CyclicVoltammogram24联想：可否加入C60一试？加入C60以前加入C60以后联想：可否加入C60一试？加入C60以前加入C60以后25合并两图合并两图26所得的高分子薄膜所得的高分子薄膜27IRSpectrum（薄膜先用苯反复洗涤）IRSpectrum（薄膜先用苯反复洗涤）28C60的IR特征峰C60的IR特征峰29ReferencesRuoffRS,TseDS,MalhotraR,LorentsDC(1993)JPhysChem97:3379CaoT,WebberSE.Macromolecules,1995,28:3741BunkerCE,LawsonGE,SunYP.Macromolecules,1995,28:3743SunYP,LawsonGE,BunkerCE,etal.Macromolecules,1996,29:8441RaoAM,ZhouP,WangK-A,HagerGT,HoldenJM,WangY,LeeW-T,BiX-X,EcklundPC,CornettDS,DuncanMA,AmsterIJ(1993)Science295:955StephensPW,BortelG,FaigelG,TegzeM,JanossyA,PekkerS,OszlanyiG,ForroL(1994)Nature370:636FischerJE(1994)Science264:1548SunY-P,MaB,BunkerCE,LiuB(1995)JAmChemSoc117:12,705RosseinskyMJ(1995)MaterChem5:1497ShiS,KhemaniKC,LiQC,WudlF.AmChemSoc,1993,115:3850WangC,HeJ,FuS,JiangK,ChengH,WangM.Polymer