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。     

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.     

C_(70)苄基衍生物的合成及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

富勒烯及其衍生物具有高电子传输效率,是倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池器件中优异的电子传输材料(ETMs).其中,富勒烯C_(70)通常存在众多的异构体产物,通过常规手段难以实现有效分离,因此关于结构明确的富勒烯衍生物对钙钛矿太阳能电池的影响,目前尚缺乏系统的研究和理解.该文成功合成并分离了一种结构明确的C_(70)衍生物2,5-(PhCH_2)_2C_(70),并将其作为ETMs构建倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池器件,最终实现了12.77%的光电转换效率,通过对富勒烯衍生物中分子晶体结构堆积的研究,分析了富勒烯衍生物结构对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响.     

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.     

改进中的C60制备方法

碳60(C_(60))是近年来继高温超导材料之后的又一重大科学发现.长期以来,人们一直认为纯碳只有两种晶体形式:层状分子结构的石墨和正四面体结构的金刚石.1985年,美国物理学家克罗托(Kroto)等人发现了一种由60个碳原子组成的球状全碳分子,从而打破了这一传统观念,开辟了一个崭新的研究与应用领域.C_(60)的正式名称是巴克明斯脱富勒烯烃(Buckminsterfullerene),简称富勒烯(Fullerene),也有人把它叫巴基球(Bucyball)或球烯,因为其结构形似足球.C_(60)以其独特的结构与性质,不仅在化学、     

铝掺杂富勒烯储氢研究:氢分子形成双层结构

利用密度泛函理论对铝(Al)掺杂富勒烯(C_(60))体系的储氢性能进行研究.计算结果显示单个Al原子吸附的最佳位置是在C_(60)表面碳五元环的中心位置,并形成稳定的Al-C_(60)团簇结构.当多个Al原子掺杂C_(60)时,12个Al原子吸附在C_(60)的碳五元环正上方具有最低的吸附能,并形成稳定的Al12-C_(60)团簇结构.当氢气与Al掺杂C_(60)的团簇相互作用时,C_(60)上碳原子的吸附使得氢气吸附在Al原子的侧位比吸附在Al原子的顶位更稳定.当多个氢气分子吸附时,102个氢分子形成稳定的双层结构并吸附在Al12-C_(60)上,体系的储氢质量分数能达到16.44%,其中第一层氢分子主要同两个临近的Al原子以及C_(60)相互作用,第二层氢气分子同近邻的Al原子和第一层氢气分子相互作用.     

尿素还原法制备碳量子点

将富勒烯C_(60)和C_(70)分别在空气气氛中350℃下煅烧,然后采用尿素还原法在温和(90℃)条件下制备得到碳量子点;以透射电子显微镜、粉末X-射线衍射、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等对碳量子点的组成和形貌进行表征,通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行研究;并推测碳量子点的形成机制.结果表明,在激发光波长为320nm时,两种碳量子点的荧光最大发射峰波长位于450nm附近,相对荧光量子产率分别为23.24%和27.55%,推测其形成机制为尿素对空气气氛中煅烧过的富勒烯表面氧化位点的还原.该结果为温和条件下合成碳量子点提供了一种新的思路.     

Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B_(40)的功能化应用研究

新型非碳纳米结构的研究一直广受关注。因零维硼元素富勒烯笼状结构B_(40)的实验合成,以及新型的硼富勒烯可能具有类似于碳富勒烯(如C_(60))一样重要的学术价值和应用前景,关于B_(40)更进一步的功能化应用研究变得十分必要。采用第一原理,文章开展了过渡金属元素Ni对硼富勒烯B_(40)进行表面化学吸附及笼内封装的功能化应用研究。计算结果表明,无论Ni原子在B_(40)表面吸附还是笼内封装,均可与B_(40)表面的B原子相结合形成Ni-B键,对应形成不同的稳定的金属富勒烯复合结构。且,Ni原子掺杂B_(40)所形成的金属富勒烯复合产物结合能约5.18～7.12 eV/atom,表明Ni原子与B_(40)的表面吸附和笼内封装属于化学作用过程,所形成的金属富勒烯复合产物具有较高的稳定性。对金属富勒烯复合产物的电子特性和磁性进行计算,发现:Ni原子表面吸附和内嵌的金属富勒烯复合结构,由于Ni原子的掺杂引入,其能隙相对于全硼富勒烯B_(40)均有一定程度的减小;同时,磁性Ni原子与全硼富勒烯作用后,通过轨道电子的转移,Ni原子磁性完全消失而B_(40)富勒烯笼内的B原子不产生自旋极化,因而金属富勒烯的总磁矩均为零。这种通过Ni的掺杂可调整富勒烯分子结构能隙又同时保持整个体系的磁矩为零的电子特点,对于此类金属富勒烯作为半导体分子器件的应用非常有意义。     

中国富勒烯的研究进展

阐述富勒烯的制备和分离、理论计算、化学修饰以及富勒烯在电、磁、光材料和生物中的应用等方面的研究现状，并展望富勒烯及富勒烯衍生物的应用前景。     

碳电弧中~(#24106)C_(78)Cl_6的捕获与结构表征

碳电弧放电法是合成富勒烯及其衍生物的最重要方法之一,但电弧反应过程复杂,涉及的衍生化机制尚不明确.采用电弧法合成含有氯化富勒烯的碳灰,借助高效液相色谱法对其进行分离、纯化,得到了符合独立五元环规则的氯化富勒烯~(#24106)C_(78)Cl_6,结合X-射线单晶衍射、质谱、紫外-可见吸收光谱对其进行结构表征,证明~(#24106)C_(78)Cl_6与已有的氯化物~(#24106)C_(78)Cl_(18)、~(#24106)C_(78)Cl_(30)在六并苯片段具有相同的氯原子加成[5,6,6]位点,同时也证明了在氯参与的碳电弧中,富勒烯在靠近电弧中心的较高温区发生氯化反应,而氯化碳簇的加成反应发生于更低的温区.     

可见光响应氧化物光催化材料制备和性能研究

半导体光催化技术因其能够在清洁能源制备和环境净化方面有很好的应用前景而倍受关注.开发可见光响应光催化材料是半导体光催化领域的研究热点之一.本文围绕可见光响应金属氧化物光催化材料体系的光物理和光催化性能展开论述,主要包括:(1)Ag盐氧化物光催化材料体系;(2)复合光催化材料体系;(3)锑酸光催化材料体系.主要通过改善制备方法、形成复合材料以及氮掺杂等手段提高光催化材料的光催化性能.     

前景广阔的C_(60)开发应用

化学家对于C_(60)材料的应用前景寄予很大希望,认为以只有6个碳原子的苯环为基体,尚能合成出包括染料、油漆、塑料、炸药、医药和农药在内的上百万种有机化工产品。而市基球(即C_(60))分子含有的碳原子数比苯环多10倍。所合成出来的化工产品肯定不会少于苯。当然     

碳纳米材料的无铜点击功能化

碳纳米管、富勒烯、石墨烯等碳纳米材料在水和有机溶剂中的溶解性不理想,导致在一定程度上限制了进一步的应用.文中综述了近几年无铜催化的点击反应,如 Diels-Alder 反应、巯基-烯点击反应等对碳纳米材料的化学修饰, 并对其发展和应用前景进行了展望.     

富勒烯及其改性衍生物在催化燃料电池领域的研究进展

富勒烯因其独有的结构,优异的光学、电学等性能而被作为催化剂载体,应用于燃料电池等诸多方面.文章综述了以C60为代表的富勒烯的结构、理化性质,并阐述了富勒烯及其衍生物作为贵金属催化剂载体的应用,最后对富勒烯的未来发展进行了展望.     

富勒烯C_(60)的物理、化学性质及其应用研究进展

介绍了富勒烯C60的结构,富勒烯C60的溶解性、磁性、非线性光学性质、超导、光电导性等物理性质以及富勒烯C60与金属反应、加成反应、聚合反应等化学性质.综述了富勒烯C60在催化剂、光学材料、半导体、太阳能电池、润滑剂、化妆品、生物医药等方面应用研究,并展望了富勒烯C60的发展前景和趋势.     

尖晶石铁氧体催化还原CO_2的研究进展

尖晶石型铁氧体是一类性能优良的磁性材料,其在实际中被广泛用作为微波吸收剂、磁记录材料和其它功能材料;同时在催化、电子信息和生物技术等领域具有良好的应用前景.由于温室效应日益严重,如何使温室效应的主要成分CO2气体固定化已成为当今世界各国研究关注的主要课题.本文重点概述了尖晶石型铁氧体(MFe2O4)的制备方法以及催化CO2还原为C和CH4的研究进展.     

高价碘介导的[60]富勒烯咪唑啉酮类衍生物的合成

提出了一种以脲类化合物为底物,在Ph I(OAc)2/I2催化体系下与富勒烯[60]反应制备出富勒烯咪唑啉酮类衍生物的方法。考察了反应时间、反应温度、催化剂种类以及反应物计量比等因素对反应的影响,确定了适宜的反应条件,并提出了催化反应的机理,同时研究了所合成富勒烯咪唑啉酮衍生物的电化学性质。该方法具有操作简单、原料易得、条件温和、非过渡金属催化等特点。     

新型二元相变材料结晶与储热性能的研究

将十二水磷酸氢二钠(Na_2HPO_4·12H_2O)与二水柠檬酸钠(Na_3C_6H_5O_7·2H_2O)以不同质量比例混合,制备一系列配比的新型二元相变材料.通过步冷曲线和DSC测试等手段,探索了其结晶及储热性能.实验表明,这些体系的结晶性能均优于Na_2HPO_4·12H_2O单一体系,且有着较好的储热性能.其中,Na_2HPO_4·12H_2O与Na_3C_6H_5O_7·2H_2O质量比为10∶1和10∶2的复合相变材料过冷度均较低,且能维持较高的相变焓,是应用前景良好的低温相变材料.     

富勒醇的合成及其光谱特性

以C60为原料,选用三种方法制备了富勒烯多羟基衍生物——富勒醇,发现四丁基氢氧化铵(TBAH)催化碱法的产率最高,所制备的产物在水中的溶解度最大(15.3 mg/mL).同时,考察了产物的红外、紫外可见、荧光和磷光光谱的特性.     

几种不同结构富勒烯衍生物对HeLa细胞的光诱导毒性

采用二加成亚甲基富勒烯[60]二膦酸四乙酯(2P)、二加成富勒烯[60]丙二酸(2e)、亚甲基富勒烯[60]二膦酸(1PA)和富勒醇(fullerol)4种富勒烯衍生物研究富勒烯衍生物的结构与光诱导细胞毒性的关系. 通过MTT法测定它们对人体HeLa细胞生长的影响. 研究发现,未光照条件下4种化合物(10 μmol/L)对HeLa细胞的生长均不起抑制作用,光照条件下2P,2e,1PA均有明显的抑制作用,fullerol没有明显作用. 实验结果表明,富勒烯衍生物对细胞的光诱导毒性与加成基团结构和数目相关,其机理可能与细胞摄取和活性氧产生有关.