C_(60)的制备及其应用

本文简述了C_(60)的四种制备方法,讨论了C_(60)在光电磁、超导体、生物医学工程、化工等方面的应用。指出C_(60)是很有应用前景的新型功能材料。     

C_(60):一种新型的碳素

C_(60)分子的六十个碳原子,组成一个削顶的二十面体,每个碳原子就分布在其顶点上。C_(60)分子又构成了二种晶格类型即立方面心(FCC)和六方密堆积(HCP)结构,生产C_(60)有二种方法:即激光蒸发石墨和直流电弧接触石墨,它们广泛地被用于材料的制备和天文物理研究。     

一类极有希望的新材料—C60及其化合物

作为一个化学上的化合物,C_(60)在1985年就为H.W.Kroto等人发现了;然而作为一个很有希望的材料,还是1991年4月以后的事.美国贝尔实验室的A.F.Hebard等人此时发现C_(60)和碱金属形成的一些化合物具有超导电性. 当然这也归功于W.Kratschmer等人在1990年发展了新的C_(60)材料制备方法,使人们有可能有足够的样品对C_(60)的物理性能、化学性质,甚至其它方面的性能和应用进行较为系统和深入的研究.     

加成产物C_2H_5C_(60)H结构和光谱的理论研究

用INDD系列方法对C_2H_5C_(60)H的1,2-加成和1,4-加成产物的结构进行了理论研究,表明1,2-C_2H_5C_(60)H具有C_5对称性,1,4-C_2H_5C_(60)H没有对称性,且1,2-C_2H_5C_(60)的总能量低于1,4-C_2H_5C_(60)H。以优化构型为基础计算了两种异构体的电子吸收光谱,讨论了光谱红移的原因,同时讨论了产物的NMR谱。     

C_(60)碳分子及其“家族”

1985年9月以美国得克萨斯州休斯敦赖斯大学的化学家理查德·斯莫利(Richand E.Smalley)为首的一个研究小组在用大功率激光轰击石墨靶作碳的汽化试验时,发现了一些由偶数碳原子组成的碳分子。最早发现的是由6O个碳原子组成的C_(6O),其后又发现了C_(70)。现在已知,碳分子有一个庞大的家族。包括,C_(32)、C_(44)、C_(50)、C_(58)、C_(60)、C_(70)、C_(240)、C_(540)、C_(960)……等。最早发现的C_(60)碳分子的结构类似美国建筑设计师设计的一种圆顶建筑结构(由五角形和六角形拼接而成),该设计师叫巴克明斯特·富勒(Buckminster Fuller),所以斯莫利等化学家把这种碳分子命名为“富勒氏球”(Fullerenes)或“布基球”(Bucryball)。C_(60)还能生成种各种化合物。封2彩图上为“富勒氏球”家族。图中,1为“绒毛球或C_(60)H_(60),是一种完全氢化的C_(60),巴克明斯富勒氏化合物;2为“小兔球”,或C_(60)(OSO_4),由伯克利加利福尼亚大学的乔尔·M·霍金斯(Joel M.Hawkins)领导的小组人工合成的;3为“铂芒刺球”(Platinum-Burr Ball),{〔(C_2H_5)_3P〕_2Pt}_6C_(60),由杜邦公司中心的研究和开发部的保罗·J·费根(Paul J.Fagan)和约瑟夫·C·卡拉布雷西(Joseph C.Calabrese)开发出的,为了简化,图中省去了C_2H_5络化物的结构。     

C_(60)~2-单态Jahn-Teller畸变和电子吸收光谱的量子化学研究

用INDO系列方法,对C_(60)~2单态进行几何构型全优化,得到三种不同对称性的构型,D_(5d)、D_(3d)、D_(2h)。计算表明C_(60)~2-确实发生了Jahn-Teller畸变,D_(5d)有四种原子七种键,D_(3d)有六种原子十种键,D_(2h)有九种原子十五种键,而C_(60)~2-的额外负电荷主要分布在赤道附近。以这三种构型为基础分别计算了C_(60)~2-单态的电子吸收光谱,说明C_(60)~2-的基态不是单态而应该是三态。     

C_(60)几种典型化学反应研究进展

本文对C_(60)的化学反应作了较系统的论述,分析表明C_(60)是个超级烯烃,能与多种试剂进行亲电、亲核及自由基类型的加成反应,其л电子还可以与过渡金属形成有机金属络合物,另外C_(60)还具有不同于烯烃的性质,那就是在其笼内外包含或掺杂多种金属及其离子,形成夹心化合物或有机超导体,这是由C_(60)的特殊结构所决定的。     

石墨电弧中C_5环的原位捕获与形成

五元环是富勒烯的重要构筑基元,是形成凸多面体碳笼的关键因素,研究C_5环的形成对理解富勒烯自下而上的生长机理有着重要的意义.该文通过在石墨电弧放电体系中引入氯源,原位捕获到了C_5与C_(60)的[4+2]环加成衍生物C_(60)(C_5Cl_6).对该分子进行质谱和紫外-可见吸收光谱的表征,并利用X-射线单晶衍射明确了C60(C5Cl6)的分子结构.此外,还通过一系列C_(60)衍生物的质谱表征,对C_5环和C_(60)(C_5Cl_6)结构的演进路线进行了分析.     

富勒烯C_(60)的性能及应用研究进展

富勒烯C_(60)材料具有较好的稳定性、催化性能、超导性、生物相容性、抗氧化性,在不同领域中有较为广泛的应用前景.本文综述了富勒烯C_(60)材料的物理、化学性能,以及它在光学、电学、催化和生物医药等方面的应用研究,并展望了富勒烯C_(60)材料的发展趋势和前景.     

石墨电弧法合成新型碳簇C_(53)

C_(60)的形成机理之谜至今仍未破解,介于C_(50)和C_(60)之间的碳簇是理解C_(60)形成机理的关键中间体.本文在填充金属氧化物的石墨电弧放电产物中发现了一种新型的碳簇衍生物,通过N,N-二甲基甲酰胺(DMF)提取后进行高效液相色谱分离,并对纯化的产物进行了质谱、能谱、光谱表征及元素分析,初步确定了分子组成为C_(53)H_(24)O_5的新型碳簇衍生物,通过固体核磁和对氯化反应产物的表征证明该碳簇的碳框架主体具有芳香性.     

硼氮富勒烯的Clar多项式和Sextet多项式

Clar结构因其在比较分子稳定性中的作用而广受关注．Shiu WC等人计算了Q。的Clar结构的数量并给出其Clar多项式和sextet多项式，而对于硼氮富勒烯，相应的问题尚未解决．本考查了Seifert G等人确定的最稳定的3种硼氮富勒烯的结构特征，通过组合原理得到B12N12，B16N16的Clar多项式和Sextet多项式，并给出了详细证明．此外还给出用于一般硼氮富勒烯的计算程序，并作为例子给出B28N28的Clar多项式和Sextet多项式．本的结果解决了一般的硼氮富勒烯分子Clar多项式和Sextet多项式的计算工作。     

激光烧蚀C60衍生物产生奇数碳笼团簇

利用激光烧蚀飞行时间质谱技术研究了Ｃ６０衍生物Ｃ６０ＣＨ２,Ｃ６０Ｒ２的Ｃ６０ＨＲ（Ｒ＝ＣＨ５ＣＯ－）的富勒烯团簇动力学,在负离子通道,对Ｃ６０ＣＨ２及Ｃ６０Ｒ２可清楚地观测到Ｃ５５＾－,Ｃ５７＾－等碳笼团簇离子,而对Ｃ６０ＨＲ虽然其正离子谱与Ｃ６０ＣＨ２和Ｃ６０Ｒ２相似,却观测不奇数碳笼团簇的产生。初步讨论了奇数碳笼团簇的产生及其与衍生物结构的关系。     

C60CH2和C60HR(R＝C6H5CO--)的光限幅特性

应用倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光研究了２种新合成的Ｃ６０衍生物Ｃ６０ＣＨ２和Ｃ６０ＨＲ（Ｒ＝Ｃ６Ｈ５ＣＯ－）甲苯溶液的光限幅性质。Ｃ６０ＨＲ的光限幅效应与Ｃ６０相比稍则Ｃ６０ＣＨ２的光限幅效应与Ｃ６０相近,并具有更低的限幅幅值。     

纳米洋葱状富勒烯的制备方法及生长机理

评述了近几年来富勒烯的发现过程，论述了纳米洋葱状富勒烯的几种制备方法，并对其生长机理进行了探讨性研究。同时指出了每种方法的优缺点，为富勒烯的宏量制备和应用研究指明了方向。简述了本课题组采用真空热处理方法，石墨在催化剂的作用下转变为洋葱状富勒烯的工作。     

C60-PMMA复合膜的红外光谱研究

用溶胶-凝胶法制备了C60-PMMA复合膜,研究了该膜的红外吸收谱,发现复合膜的红外吸收光谱在C60特征峰(1 182 cm-1和1 428 cm-1)附近,相对PMMA有明显的"红移"宽化.理论上,采用Gaussian98计算方法,得到了C60分子和带有电荷的C60的红外振动频率.研究表明:复合膜的红外谱 "红移"宽化是C60与PMMA之间的电荷转移导致C60红外特征峰红移引起的.     

CdS/C60纳米微粒的制备及光谱性质研究

采用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作为稳定剂,在水溶液中制备了具有光电性质的CdS与C60纳米杂化材料,并通过TEM、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对合成的复合纳米粒子的结构和性质进行了表征,提出了杂化材料的结合方式.复合纳米粒子中,CdS光致发光的带-带发射强烈猝灭,表明从CdS到C60发生了光电荷转移.     

C60的结构和制备及衍生的研究领域

介绍了Ｃ６０的结构，分析了Ｃ６０不同制备方法的特点，并指出了由Ｃ６０衍生的物理学，化学，材料科学方面的研究领域。     

研究C60—金属相互作用的一种新方法

通过在超薄金属层上蒸镀Ｃ６０时的电阻原位测量，我们发现在平均厚度的一个Ｃ６０单层范围内样品电阻有明显可观测的变化，电阻变化的方向和幅度与金属层厚度以及金属材料的种类有关。这一新的现象揭示出有可能利用宏观物理性质测量来间接研究Ｃ６０－金属界面相互作用，从而对常规微观谱测量的结果给出旁证和补充。     

C60基纳米结构膜的制备及其催化氧化甲醇的研究

采用光透电极(OTE)为基底,首次通过滴加涂覆C60溶胶的方法制备了纳米结构的C60／OTE薄膜,再电沉积Pt制得修饰电极Pt／C60／OTE,并经扫描电镜表征。该修饰电极对甲醇氧化表现出显著的催化作用。催化效果随Pt和C60量的增加而增加,并存在最佳值。表明C60纳米簇可作为一种新型的碳基材料并在直接甲醇燃料电池中有潜在的应用前景。     

富勒烯(C60/C70)与 N,N,N′,N′-四-(对甲基苯)-4,4′-二胺-1,1′-二苯碲醚电荷转移复合物的特征

用激光光解方法研究了富勒烯(C60 / C70)与N,N,N′,N′-四-(对甲基苯)-4,4′-二胺-1,1′-二苯碲醚电荷转移复合物的特征. 通过观察在近红外区瞬间吸收带,富勒烯(C60 / C70)激发三线态,富勒烯(C60 / C70)阴离子自由基和N,N,N′,N′-四-(对甲基苯)-4,4′-二胺-1,1′-二苯碲醚阳离子自由基的出现,测定了在苯腈溶液中从N,N,N′,N′-四-(对甲基苯)-4,4′-二胺-1,1′-二苯碲醚到富勒烯(C60 / C70)激发三线态的量子转化产率和电子转移常数.