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1、富勒烯的研究進展摘要：富勒烯發(fā)現(xiàn)至今只有短短20年時間,由于其獨特的結(jié)構(gòu)和物理、化學性質(zhì),吸引了眾多科學家的目光,因此在這20年中,使得C60化學得到了很大的發(fā)展.文章綜述了富勒烯的幾種合成方法，并闡述了目前常用的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后對其未來的發(fā)展作了展望。關(guān)鍵詞：無機富勒烯碳納米管結(jié)構(gòu)富勒烯C90生物富勒烯硅富勒烯電弧法芳烴分步凝聚相Abstract:thefullerenesfoundsofaronlyashortspanof20years,becauseofitsuniquestructureandphysicalandchemicalp
2、roperties,attractedtheattentionofmanyscientists,sointhese20years,makestheC60chemicalgotgreatdevelopment.Thearticlesummarizestheseveralsyntheticmethodsoffullerenes,andexpoundsthepresentsituationoftheapplicationofcommonlyusedatpresent,finallymadeaprospectforitsfuturedevelop
3、ment.引言：富勒烯的發(fā)現(xiàn)始于1985年Kroto等【1】在高真空環(huán)境下激光濺射石墨的研究。利用這種方法只能產(chǎn)生數(shù)以千計的富勒烯分子,根本無法進行富勒烯詳細的性質(zhì)表征研究,當然更談不上應(yīng)用。1990年,Krastchmer等【2】發(fā)明了低壓氦氣環(huán)境下石墨電極電弧放電法合成富勒烯,能夠得到克量級的C60產(chǎn)物。由于富勒烯特殊的結(jié)構(gòu)和性能,在材料、化學、超導與半導體物理、生物等學科和激光防護、催化劑、燃料、潤滑劑、合成、化妝品、量子計算機等工程領(lǐng)域具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。1991年富勒烯被美國《科學》雜志評為年度分子,富勒烯被列為21世
4、紀的新材料。此后,科學家經(jīng)過不斷的探索和研究,發(fā)明了更多生產(chǎn)富勒烯的方法,例如連續(xù)石墨電極放電法、激光配合高溫石墨棒蒸發(fā)法【3】、引入鐵磁性金屬催化劑法【4、5】、高溫等離子體石墨蒸發(fā)法【6、7】,苯高溫火焰燃燒法【8-10】等。而且富勒烯在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛,因而富勒烯產(chǎn)品在未來社會具有很好的發(fā)展前景。1.富勒烯的結(jié)構(gòu)因為C60是富勒烯家庭[11]中相對最容易得到、最容易提純和最廉價的各類，因此C60及其衍生物是被研究和應(yīng)用最多的富勒烯。通過質(zhì)譜分析、X射線分析后證明，C60的分子結(jié)構(gòu)為球形32面體[12]，它是由60個碳原子通
5、過20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成的具有30個碳碳雙鍵的足球狀空心對稱分子[13]，所以，富勒烯也被稱為足球烯。C60是高度的Ih對稱，高度的離域大π共軛，但不是超芳香體系，它的核磁共振碳譜只有一條譜線，但是它的雙鍵是有兩種，它有30個六元環(huán)與六元環(huán)交界的鍵，叫[6,6]鍵，60個五元環(huán)與六元環(huán)交界的鍵，叫[5,6]鍵。[6,6]鍵相對[5,6]鍵較短，C60的X射線單晶衍射數(shù)據(jù)表明，[6,6]鍵長是135.5皮米，[5,6]長鍵是146.7皮米，因此[6,6]有更多雙鍵的性質(zhì)，也更容易被加成，加成產(chǎn)物也更穩(wěn)定，而且六元環(huán)經(jīng)常被看作是苯
6、環(huán)，五元環(huán)被看作是環(huán)戊二烯或五元軸烯[14-17]。C60有1812種個異構(gòu)體。C60及其相關(guān)C70兩者都滿足這種所謂的孤立五角規(guī)則（IPR）。而C84的異構(gòu)體中有24個滿足孤立五角規(guī)則的，而其他的51568個異構(gòu)體則不滿足孤立五角規(guī)則，這51568為非五角孤立異構(gòu)體，而不滿足孤立五角規(guī)則的富勒烯迄今為止只有幾種富勒烯被分離得到，比如分子中兩個五邊形融合在頂尖的一個蛋形籠狀內(nèi)嵌金屬富勒烯Tb3NaC84?；蚓哂星蛲饣瘜W修飾而穩(wěn)定的富勒烯如C50Cl10，以及C60H8。理論計算表明C60的最低未占據(jù)軌道（LUMO）軌道是一個三重簡并軌道，
7、因此它可以得到至少六個電子，常規(guī)的循環(huán)伏安和差示脈沖伏安法檢測只能得到4個還原電勢，而在真空條件下使用乙腈和甲苯的1:5的混合溶劑可以得到六個還原電勢的譜圖。2.富勒烯的分類（1）無機富勒烯[18]R.Tenne在高溫還原性氣氛(95%NH2)中將WO3與H2S反應(yīng)，制備了類似于C60和碳納米管結(jié)構(gòu)的WS2納米粒子和納米管，宣告了無機富勒烯(1norganic{uller-ene，IF)納米材料的發(fā)現(xiàn)。它們在結(jié)構(gòu)上與C60、碳納米管類似，是同心(軸)圓(管)構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。由于無機富勒烯納米材料的奇特結(jié)構(gòu)、優(yōu)異性質(zhì)和許多潛在應(yīng)用，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)
8、，就引起了全世界科學家的廣泛關(guān)注和研究興趣。目前，各種層狀無機化合物BN、WS2、MoSe2、WSe2、A12O3、CDCl2、TiO2、NbS2、ReS2、TiS2、K4NbO17的納米粒子
