关于富勒烯的介绍和研究进展PPT.ppt

1、1.概述，在20世纪80年代中期，继石墨和金刚石之后，人们发现了碳元素的第三种晶体形式，其分子式为Cn，已知的最大N值为540。这种碳化合物被称为碳笼簇或富勒烯(也称为布基球、富勒烯、足球碳等)。)。石墨烯，12个正五元环，20个正六元环，66个键，0.1388 nm，65个键，0.1432nm，C60结构图，2。富勒烯的性质，2.1富勒烯的物理性质，1。富勒烯的溶解特性，2。富勒烯的超导性质，3。富勒烯的光学性质，2.1.1。富勒烯在脂肪烃中的溶解度取决于溶剂分子。它在苯和甲苯中有很好的溶解度，但在二硫化碳(CS2)中有很大的溶解度。然而，由于CS2毒性大，通常不使用。目前，溶解C60最常用

2、的溶剂是甲苯，2.1.2。超导性。C60是室温下的分子晶体。能谱计算表明，面心立方固态C60是一种能隙为1.5电子伏的半导体，经过适当的金属掺杂后，表现出良好的超导性。2.1.3。富勒烯的光学性质。发现C60和C70的甲苯溶液可以透射相对较低强度的光，但是可以防止光超过一定的临界强度，并且处于激发态的C60分子比处于基态的C60分子具有更好的光吸收。2.2富勒烯的化学性质，1。芳烃，通常是缩合芳烃反应，如烷基化反应和还原反应，产生氢化物。2.亲核试剂如NH3很容易与金属反应，显示出缺电子化合物的反应。3.C60的中空球形结构使其能够在内表面和外表面上进行化学反应，从而获得各种官能化的C60衍生

3、物。富勒烯与金属的反应、富勒烯的氧化反应、富勒烯的光敏化反应、富勒烯的亲核加成反应、富勒烯的还原反应、富勒烯与自由基的反应、富勒烯的聚合反应、富勒烯的亲电加成反应、富勒烯的化学性质、富勒烯与金属的反应、电弧技术和电阻加热技术被广泛用于制备富勒烯包合物。也就是说，将金属或金属氧化物、石墨粉和粘合剂(沥青、细糊状物)装入石墨棒中，并在高温处理后，在标准富勒烯反应器中进行正极放电，从而可以获得大量各种金属的富勒烯夹杂物。C60笼中的金属用MC60表示。富勒烯与自由基反应。3.富勒烯已经准备好了。1990年，克莱施默和霍夫曼首次使用电弧放电法，通过石墨放电蒸发产生C60含量为1%的烟尘。富勒烯合成历史

4、上取得了重大突破。此时，C60的化学反应研究可以迅速而广泛地进行。电弧放电法、激光辐射法、苯火焰燃烧法、太阳能法、高频加热蒸发石墨法、高能感应热等离子体法、电子束辐照法、其他方法、富勒烯的制备，1。使用较大的面积作为阳极，较小的面积作为阴极；2.疏散、气体保护；3.激发强电流以形成电弧并产生等离子体；4.小碳分子碰撞形成稳定的富勒烯；5.福建师范大学张文功教授的研究团队采用脉冲激光诱导液固界面反应法，以芳香烃B为流动相，石墨为固体靶，成功地获得了多种富勒烯，其中富勒烯C98含量最高。，反应装置示意图，脉冲激光诱导液固界面连续制备装置反应过程示意图，调节流动相以合适的流速流过固体靶，浸没在靶上的

5、液层高度始终为12毫米，制备时间取决于所需的量，反应机理分析，脉冲激光与液固界面相互作用，等离子体在周围扩散形成原子簇，脉冲激光进一步与烧蚀物质相互作用，在界面产生烧蚀区域。长大后形成新的亚稳态产物，并形成具有高温、高压和高密度绝热膨胀的等离子体。液体相互作用分析。4.富勒烯的聚合。1.C60(链上型)悬浮在聚合物链上；2.C60结合到聚合物链中(链内型)；3.以C60为节点，形成聚合物网络；4.C60通过化学键结合到基体材料的表面。C60球的高度支化衍生物，链上型，链内型，高度支化型，基质型，富勒烯衍生物模型，富勒烯聚合物方法，直接聚合，表面改性聚合，利用聚合物侧基反应将富勒烯引入聚合物，使

6、含有活性端基的聚合物前体与富勒烯反应，利用富勒烯中的多个双键，用作单体或共聚单体，富勒烯的表面改性引入可聚合基团，如双键，羟基，羧基氨基等。富勒烯表面的双键缺少电子，电子可以作为活性中心如阴离子和自由基的猝灭剂。两者的优点可以真正结合起来，中间体N-取代的3，4-富勒烯吡咯烷通过1，3偶极加成反应合成，在催化剂的作用下作为引发剂。引发己内酯开环聚合不会产生富勒烯封端的聚己内酯。5.应用富勒烯聚合物衍生物，C60球分子内外表面有60个电子，形成三维电子共轭体系，具有很强的还原性、电子亲和性和三阶非线性光学性质。C60及其衍生物的特殊光学、电学和磁学性质如果能与聚合物的优异性能相结合，将在开发新型

7、富勒烯功能材料和开发富勒烯的应用价值方面发挥重要作用。富勒烯及其衍生物的应用，光电成像富勒烯太阳能电池非线性光学薄膜光学器件电致发光电池光限制器，润滑剂化妆品电荷转移化合物表面涂层催化剂，富勒烯涂层和细胞培养药物载体诊断或治疗试剂生物活性材料，碳薄膜电泳显示隧道二极管光敏聚合物导电物质双层电容器和存储物质，新型富勒烯发光材料，超导体，传感器，光学应用，生物医学应用，电学应用，化学应用，6。回顾与展望，1。富勒烯的研究已经渗透到化学、物理、生命科学、材料科学等多个学科。而富勒烯的衍生物是比较熟悉的；2.从发展趋势来看，目前对富勒烯的研究主要集中在：新型富勒烯的制备及其机理，功能性富勒烯衍生物的制备、性能和应用，以及新型富勒烯的反应和机理。C60表面有30个双键，在环加成反应中会产生加聚产物，它们的分离、纯化和选择性合成也是今后需要解决的问题；4.如果从根本上解决了在生物环境即水溶液环境中的溶解性，富勒烯衍生物在生物和制药领域的应用将会更加广泛。新的碳材料：最小的碳纳米管(C90)，直径为0.7纳米，长度为1.1纳米，D5h高度对称。(浙江大学与加州大学合作)C70:(除C60外最稳定的富勒烯)，其12个五元环均分散在碳笼的两级位置，而