富勒烯制备的研究进展_吴昊
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1 富勒烯的结构
C60是由 12个 正 五边 形 和 20 个正 六 边形 镶 嵌而成, 具有 32 个 面 和 60 个 连 接 点的 球 形 分 子。在 C60中每个碳 原子都 以两个 单键 和一 个双 键 彼此 相 连, 整 个 分子 具 有 芳香 性, 直 径 约 为 7. 2nm。除了 C60外, 碳富勒烯还有 C24, C36, C70,
CVD 是制备富 勒 烯的 另 一 种典 型 方 法。催 化热分 解 反应 过 程 一 般是 将 有 机 气 体 ( 通 常 为 C2H2 )混以一 定比例 的氮 气作为 压制气 体, 通入 事先除 去氧的石英管 中, 在一 定的温度下, 在催 化剂表面裂 解形成 碳源, 碳 源通 过催 化剂 扩散, 在催化剂后表面长出碳纳米管, 同时推 着小的催 化剂颗粒前移。直到催化剂颗粒全部被石墨层包 覆, 碳纳米管生长结束。
度, 全过程监控污泥的运输、贮存和处置等环节。
参考文献
[ 1 ] 城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防止技术政策 ( 试 行 ) [ Z] . 环境保护部、建设部、科技部. 2009.
[ 2 ] 浙江省污水处理设施污泥处 置工作实施意 见 [ Z]. 浙 江省环保厅、建设厅、科技厅. 2009.
[ 3 ] G B4284 84, 农用污泥中污染物控制标准 [ S] . [ 4 ] 史俊. 城市污水污泥处理处置系统的 技术经济分 析与评
电弧等离子体蒸发法 激光蒸发石墨法 太阳能法
炭黑 石墨, 催化剂为 N ,i Co 石墨
直流电流 80A ~ 100A, 氦气压力为 0. 018~ 0. 020M Pa。 将激光蒸发置于 1200 高温炉内, 可制备直径均匀的碳纳米管和微量的富勒烯。 利用 2kW 立式 O deillo太阳炉在氮气氛下直接蒸发石墨, 温度可达 3000K。
该法是将高纯石墨棒在 氦气稀释过的 苯、氧 混合物中燃烧, 得到 C60和 C70的混合 物。通过改 变温度、压力, 碳和氧原子 的比例及在 火焰上停 留时间, 可控制产率和产物中的 C60、C70的比率。
目前, 电弧法、热蒸 发法、CVD 法和苯 焰燃 烧法是应 用最 为广 泛 的制 备和 生 产富 勒 烯 的方 法, 产率较高。其 中, 电弧 法和热蒸 发法可 以宏 观量的制备出富勒烯, 并且 由于实验装 置和操作 简便, 已为众多 研究者采用, 但是电弧 法难以控 制进程和产 物, 杂 质难分 离; CVD 法和 火焰 法也 可以得到 较 高 产率 的 富 勒烯, 但实 验 条 件难 以 控制。
制备过 程 中 催 化 剂 的 选 择, 反 应 温 度, 时 间, 气流量 等 都会 影响 碳纳 米 管的 质量、产 率, 尤其是碳纳米管的直径很大程度上依赖于催化剂 颗粒的直径 [10, , 11] 因此通过催化剂种类与粒度的 选 择及 工艺 条 件的 控制 , 可获得纯度较高、尺
36
环境与可持续发展 2010年第 4期
除了上述四种产率较高 的制备方法以 外, 还 有一些 其他的方法, 如电子 束辐照法、机械球磨
寸分布较均匀的碳纳米管。 Ivanov V 等 [ 11] 用此方 法长出了长 达 50 m 的 碳纳 米管, 且通 过对 Fe、 C o、N 、i Cu 的催化能力比较, 得出纳米级微粒 C o 催化生成的纳米碳管石墨化程度较好。文献说明 实验理想参数: 温度为 650 ~ 700 , 气 体流量 C2H2 = 10mL /m in、 N2 = 600mL /m in, 反 应 时 间 60m in~ 70m in, 产率高达 90% 以上。
摘要 富勒烯作为一种新型碳材料, 应用日益广泛, 而富勒烯的制备技术是深入研究富 勒烯性质和应用的基础。本文总结了国内外的学者发现的富勒烯的制备方法, 并分析对比了 这些方法存在的优缺点, 以期对未来富勒烯的制备和应用起到指导性的作用。
关键词 富勒烯; 制备; 碳材料 中图分类号: X384 文献标识码: A 文章编号: 1673 288X( 2010) 04 0034 04
水下放电法不需要传统电弧法的抽气泵和高 度密封的水冷真空室等系统, 免除了复 杂昂贵的 费用, 可进一 步降低 反应 温度, 能耗更 小, 并且 产物在水表面收集而不是在整个有较多粉尘的反 应室。与传统电弧法相比, 此 法产率及质 量均较 高。此法可制备出球形洋葱富 勒烯、像富 勒烯似 的碳纳米粒子、类似碳纳米管和富勒烯粉末。
表 1 不同热蒸发法的比较
方法
材料
制备条件
电加热石墨蒸发法
石墨粉 与 N i粉按 摩 尔 比 5: 1 混合均匀
加热至 800 , 保 持 1h, 升 温速 度 25 /m in。冷 却 取 出 后 再 分 别 以 1 800 、1 900 、2 000 二次真空加热, 保温时间 2h, 升温速度 25 /m in, 真空度 1. 0~ 1. 0 10- 3 Pa。
此方法主要用于制备碳纳米管。它和电弧法 比较, 有反应过程 易于控 制, 设 备简 单, 原 料成 本低, 可大规模生产, 产率高等 优点。用此 方法 制备出 来的 碳 纳米 管 有多 种 形貌 ( 直的、弯 的、 螺旋状的 )和 结构, 且可以 控制 得到直 径尺 寸均 匀甚至取 向 一 致的 碳 纳 米管, 这就 为 其 形成 机 制、性能 及应 用 等 方面 的 研 究提 供 了 条 件。但 是, 由于反应 温度 低, 制得 的碳 纳 米管 层 数多, 石墨化 程度较差, 存在较多 的结晶缺陷, 有时管 壁有无定形炭, 这些对碳纳 米管的力学 性能及物 理化学性能会有不良的影响。 2. 4 苯焰燃烧法
水 下放电法 [ 5] 将电 弧 室 中的 介 质 由惰 性 气 体 换为去 离 子水 , 采 用直 流 电 弧 放 电, 以 碳 纯 度 为 99% 、直 径为 6mm 的碳棒 做阳 极, 直径 为 12mm 的 碳棒做 阴极, 放 入 2. 5L 的去 离 子水 中 至 其底部 3mm 的 位 置, 在 电压 为 16 ~ 17V、电 流 为 30A 的条件 下 拉直 流 电弧 , 产物 可 在水 表 面 收集。
用人造或天然石墨或含碳量高的煤及其产物 等作原料通过不同方法在极高 的温度下, 使原料 中的碳原 子 蒸发, 在不 同 惰 性或 非 氧 化 气氛 中 (如 A r, H e, N2 等 ), 在不 同的 环境 气压 以及 有 无不同类型的金属催化剂的存 在下, 使 蒸发后的 碳原子簇合成富勒烯 [6]。热蒸发法根据 热源的不 同可以分为电加热石墨蒸 发法 [ 7]、电弧等离 子体 蒸发 法 [ 8]、激 光蒸 发 石墨 法 [ 2] 和太 阳能 法 [ 9] 等。 不同热蒸发法的比较如表 1 所示。 2. 3 CVD 法
烯 [1] 。经过二十多年的研 究, 富勒 烯已被 广泛应
用于电 子学、生 物医药学、高能材料与 太阳能电
池、激光科学和 催化领域, 同时它还被 应用于大
气和水处理领域。在富勒烯 发现初期, 由于实验
条件限制, 材料设 备落后, 大量 制备 困难, 影响
了这种新型碳材料的应用, 因此宏量制备富勒烯
的方法就成为研究的热点。本文在查阅了大量文 献资料的基础上, 对目前已 经研究成熟 的富勒烯 的制备方法和工艺进行了总结, 并对各 种制备方 法进行了分析对比, 以期对 未来富勒烯 的制备以 及应用研究具有指导性的意义。
传统电弧法制备 C60 /C70时, 一般将电弧室抽 真空, 然后通入氦气。电弧 室中安置有 制备富勒 烯的阴极和阳极, 电极阴极 材料通常为 光谱级石 墨棒, 制备 过 程中 不 损 耗; 阳极 材 料 为 石墨 棒、 冶 金焦 炭 或 沥 青, 通 常在 阳 极 电极 中 添 加 Cu、 B i2 O3、W C 等作为催化剂。当两 根高纯石 墨电极 靠近进行电 弧放 电时, 炭棒 气化 形成 等离 子体, 在惰性 气氛下小碳 分子经多次 碰撞、合并、闭合 而形 成稳 定的 C60及 高炭 富勒烯 分子, 它们 存在 于大量颗粒状烟灰中, 在气 流作用下沉 积在反应 器内壁上, 然后将烟灰收集即可。实验 中电弧的 放 电方 式、放 电 间 距、放 电 电流 和 氦 气压 力 对 C60 /C70混合物产率都有影响。资料 [3] 表明直流近 间距放电 ( 电 极间 约几 毫 米 ) 情况 下, 电流 100A ~ 120A, 有效电压 27 V, 氦气压 1 104 Pa~ 2 104 Pa, 真 空 度 5Pa 时 产 率 较 理 想, 可 达 13 % 。 曹保鹏 [4] 等以掺 W C 的石 墨棒为 阳极, 用 直流电 流法合成富勒 烯, 结果 表明: W C 掺杂 不仅 可以 提高富勒烯的总产率, 也可 以提高大分 子富勒烯 的产率。 2. 1. 2 水下放电法
又要最大限度地降低城镇污水处理厂污泥对环境 的危害。 4. 6 加强污泥处置安全运行监管
要进一步加 强城镇 污水处 理厂 的监督 管理, 督促其落实污泥 稳定处 理、安 全贮存 和污染 防治 的各项措施, 制定 实施污 泥产 生和流 向情况 的定 期上报制度。要加强对城镇污水处理建设项目的 环境管理, 未制定 污泥处 置方 案的城 镇污水 处理 建设项目不能通 过环评 审批; 在建的 城镇污 水处 理项目, 要将污泥处置设施纳入项目的整体工程, 作为环保 三 同时 验收 的前 提 条件。要 加 强污 泥处置过程中污 染防治 的监督 管理, 建立城 镇污 水处理厂 污泥 处置 企 业污 染物 排 放情 况 上 报制
价 [ J] . 给水排水, 2009, ( 8) : 33~ 35.
作者简介: 周佳恒 ( 1984 ), 男, 浙江人, 硕 士, 主 要研 究方向为污水处理。
吴 昊等: 富勒烯制备的研究进展
35
C84,
, C540等。由于 C60是由 60个碳原子所构
成的 球形 32 面体的 空心 笼状结 构, 分 子内 外表
2010 年第 4期
环境与可持续发展
ENV IRONM ENT AND SU STA INA BLE DEVELOPM EN T
N o. 4, 2010
富勒烯制备的研究进展
吴 昊1 钱 卫 2 于秀玲 1 尹 洁 1 ( 1. 中国环境科学研究院环境保护部清洁生产中心 北京 100012;
2. 中国矿业大学 ( 北京 ) 化学与环境工程学院 北京 100083)
长期以来, 人们认为存 在于自然界 中的碳单
质只有三种 性质 不同 的同 素异 形体: 无定 型碳、
金刚石和 石墨。 但是, 1985 年, K roto 和 Smalley
采用大功率激光器激发石墨, 在精确控 制的实验
条件下, 使团簇 发生碰撞, 发现了碳单 质的第四
种同素异形体
C60和 C70, 后 被 命 名 为 富 勒
面有 60个 电子, 具 有很 强的 三 阶非 线性、电 子亲和性与 还原 性 [ 2], 使 C60作 为一 类新 型 功能
材料在诸多领域有广泛应用的前景。
2 富勒烯的制备
制备足够量高纯度的富勒烯是对其性能及应 用研究的基础。自从 K roto发现 C60以来, 人们研 究出许多种富勒烯的制备方法。目前较为成熟的 富勒 烯 的 制 备 方 法 主 要 有 电 弧 法、热 蒸 发 法、 CVD (催化裂解 )法和火焰法等。 2. 1 电弧法 2. 1. 1 传统电弧法
总之, 电弧法是 目前应用 最广泛、有可 能进 一步 扩大生 产规 模的制 备方法, 其 Cபைடு நூலகம்0产率 可达 10% ~ 13% , 为其物理、化学的研究奠定了基础。 电弧法制备碳纳米管产率约为 30% ~ 70% , 在电 弧放电的过 程中能 达 到 4 000K 的高 温, 这样 的 温度下碳纳米管最大程度地石 墨化, 所 以制备的 管缺陷少, 比较能反映碳 纳米管的真 正性能。但 由于电弧放电通常十分剧烈, 难以控制 进程和产 物, 合成的沉积物 中存在有碳 纳米颗粒、无定形 炭或石墨碎片等杂质, 而且 碳管和杂质 融合在一 起, 很难分离。 2. 2 热蒸发法
C60是由 12个 正 五边 形 和 20 个正 六 边形 镶 嵌而成, 具有 32 个 面 和 60 个 连 接 点的 球 形 分 子。在 C60中每个碳 原子都 以两个 单键 和一 个双 键 彼此 相 连, 整 个 分子 具 有 芳香 性, 直 径 约 为 7. 2nm。除了 C60外, 碳富勒烯还有 C24, C36, C70,
CVD 是制备富 勒 烯的 另 一 种典 型 方 法。催 化热分 解 反应 过 程 一 般是 将 有 机 气 体 ( 通 常 为 C2H2 )混以一 定比例 的氮 气作为 压制气 体, 通入 事先除 去氧的石英管 中, 在一 定的温度下, 在催 化剂表面裂 解形成 碳源, 碳 源通 过催 化剂 扩散, 在催化剂后表面长出碳纳米管, 同时推 着小的催 化剂颗粒前移。直到催化剂颗粒全部被石墨层包 覆, 碳纳米管生长结束。
度, 全过程监控污泥的运输、贮存和处置等环节。
参考文献
[ 1 ] 城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防止技术政策 ( 试 行 ) [ Z] . 环境保护部、建设部、科技部. 2009.
[ 2 ] 浙江省污水处理设施污泥处 置工作实施意 见 [ Z]. 浙 江省环保厅、建设厅、科技厅. 2009.
[ 3 ] G B4284 84, 农用污泥中污染物控制标准 [ S] . [ 4 ] 史俊. 城市污水污泥处理处置系统的 技术经济分 析与评
电弧等离子体蒸发法 激光蒸发石墨法 太阳能法
炭黑 石墨, 催化剂为 N ,i Co 石墨
直流电流 80A ~ 100A, 氦气压力为 0. 018~ 0. 020M Pa。 将激光蒸发置于 1200 高温炉内, 可制备直径均匀的碳纳米管和微量的富勒烯。 利用 2kW 立式 O deillo太阳炉在氮气氛下直接蒸发石墨, 温度可达 3000K。
该法是将高纯石墨棒在 氦气稀释过的 苯、氧 混合物中燃烧, 得到 C60和 C70的混合 物。通过改 变温度、压力, 碳和氧原子 的比例及在 火焰上停 留时间, 可控制产率和产物中的 C60、C70的比率。
目前, 电弧法、热蒸 发法、CVD 法和苯 焰燃 烧法是应 用最 为广 泛 的制 备和 生 产富 勒 烯 的方 法, 产率较高。其 中, 电弧 法和热蒸 发法可 以宏 观量的制备出富勒烯, 并且 由于实验装 置和操作 简便, 已为众多 研究者采用, 但是电弧 法难以控 制进程和产 物, 杂 质难分 离; CVD 法和 火焰 法也 可以得到 较 高 产率 的 富 勒烯, 但实 验 条 件难 以 控制。
制备过 程 中 催 化 剂 的 选 择, 反 应 温 度, 时 间, 气流量 等 都会 影响 碳纳 米 管的 质量、产 率, 尤其是碳纳米管的直径很大程度上依赖于催化剂 颗粒的直径 [10, , 11] 因此通过催化剂种类与粒度的 选 择及 工艺 条 件的 控制 , 可获得纯度较高、尺
36
环境与可持续发展 2010年第 4期
除了上述四种产率较高 的制备方法以 外, 还 有一些 其他的方法, 如电子 束辐照法、机械球磨
寸分布较均匀的碳纳米管。 Ivanov V 等 [ 11] 用此方 法长出了长 达 50 m 的 碳纳 米管, 且通 过对 Fe、 C o、N 、i Cu 的催化能力比较, 得出纳米级微粒 C o 催化生成的纳米碳管石墨化程度较好。文献说明 实验理想参数: 温度为 650 ~ 700 , 气 体流量 C2H2 = 10mL /m in、 N2 = 600mL /m in, 反 应 时 间 60m in~ 70m in, 产率高达 90% 以上。
摘要 富勒烯作为一种新型碳材料, 应用日益广泛, 而富勒烯的制备技术是深入研究富 勒烯性质和应用的基础。本文总结了国内外的学者发现的富勒烯的制备方法, 并分析对比了 这些方法存在的优缺点, 以期对未来富勒烯的制备和应用起到指导性的作用。
关键词 富勒烯; 制备; 碳材料 中图分类号: X384 文献标识码: A 文章编号: 1673 288X( 2010) 04 0034 04
水下放电法不需要传统电弧法的抽气泵和高 度密封的水冷真空室等系统, 免除了复 杂昂贵的 费用, 可进一 步降低 反应 温度, 能耗更 小, 并且 产物在水表面收集而不是在整个有较多粉尘的反 应室。与传统电弧法相比, 此 法产率及质 量均较 高。此法可制备出球形洋葱富 勒烯、像富 勒烯似 的碳纳米粒子、类似碳纳米管和富勒烯粉末。
表 1 不同热蒸发法的比较
方法
材料
制备条件
电加热石墨蒸发法
石墨粉 与 N i粉按 摩 尔 比 5: 1 混合均匀
加热至 800 , 保 持 1h, 升 温速 度 25 /m in。冷 却 取 出 后 再 分 别 以 1 800 、1 900 、2 000 二次真空加热, 保温时间 2h, 升温速度 25 /m in, 真空度 1. 0~ 1. 0 10- 3 Pa。
此方法主要用于制备碳纳米管。它和电弧法 比较, 有反应过程 易于控 制, 设 备简 单, 原 料成 本低, 可大规模生产, 产率高等 优点。用此 方法 制备出 来的 碳 纳米 管 有多 种 形貌 ( 直的、弯 的、 螺旋状的 )和 结构, 且可以 控制 得到直 径尺 寸均 匀甚至取 向 一 致的 碳 纳 米管, 这就 为 其 形成 机 制、性能 及应 用 等 方面 的 研 究提 供 了 条 件。但 是, 由于反应 温度 低, 制得 的碳 纳 米管 层 数多, 石墨化 程度较差, 存在较多 的结晶缺陷, 有时管 壁有无定形炭, 这些对碳纳 米管的力学 性能及物 理化学性能会有不良的影响。 2. 4 苯焰燃烧法
水 下放电法 [ 5] 将电 弧 室 中的 介 质 由惰 性 气 体 换为去 离 子水 , 采 用直 流 电 弧 放 电, 以 碳 纯 度 为 99% 、直 径为 6mm 的碳棒 做阳 极, 直径 为 12mm 的 碳棒做 阴极, 放 入 2. 5L 的去 离 子水 中 至 其底部 3mm 的 位 置, 在 电压 为 16 ~ 17V、电 流 为 30A 的条件 下 拉直 流 电弧 , 产物 可 在水 表 面 收集。
用人造或天然石墨或含碳量高的煤及其产物 等作原料通过不同方法在极高 的温度下, 使原料 中的碳原 子 蒸发, 在不 同 惰 性或 非 氧 化 气氛 中 (如 A r, H e, N2 等 ), 在不 同的 环境 气压 以及 有 无不同类型的金属催化剂的存 在下, 使 蒸发后的 碳原子簇合成富勒烯 [6]。热蒸发法根据 热源的不 同可以分为电加热石墨蒸 发法 [ 7]、电弧等离 子体 蒸发 法 [ 8]、激 光蒸 发 石墨 法 [ 2] 和太 阳能 法 [ 9] 等。 不同热蒸发法的比较如表 1 所示。 2. 3 CVD 法
烯 [1] 。经过二十多年的研 究, 富勒 烯已被 广泛应
用于电 子学、生 物医药学、高能材料与 太阳能电
池、激光科学和 催化领域, 同时它还被 应用于大
气和水处理领域。在富勒烯 发现初期, 由于实验
条件限制, 材料设 备落后, 大量 制备 困难, 影响
了这种新型碳材料的应用, 因此宏量制备富勒烯
的方法就成为研究的热点。本文在查阅了大量文 献资料的基础上, 对目前已 经研究成熟 的富勒烯 的制备方法和工艺进行了总结, 并对各 种制备方 法进行了分析对比, 以期对 未来富勒烯 的制备以 及应用研究具有指导性的意义。
传统电弧法制备 C60 /C70时, 一般将电弧室抽 真空, 然后通入氦气。电弧 室中安置有 制备富勒 烯的阴极和阳极, 电极阴极 材料通常为 光谱级石 墨棒, 制备 过 程中 不 损 耗; 阳极 材 料 为 石墨 棒、 冶 金焦 炭 或 沥 青, 通 常在 阳 极 电极 中 添 加 Cu、 B i2 O3、W C 等作为催化剂。当两 根高纯石 墨电极 靠近进行电 弧放 电时, 炭棒 气化 形成 等离 子体, 在惰性 气氛下小碳 分子经多次 碰撞、合并、闭合 而形 成稳 定的 C60及 高炭 富勒烯 分子, 它们 存在 于大量颗粒状烟灰中, 在气 流作用下沉 积在反应 器内壁上, 然后将烟灰收集即可。实验 中电弧的 放 电方 式、放 电 间 距、放 电 电流 和 氦 气压 力 对 C60 /C70混合物产率都有影响。资料 [3] 表明直流近 间距放电 ( 电 极间 约几 毫 米 ) 情况 下, 电流 100A ~ 120A, 有效电压 27 V, 氦气压 1 104 Pa~ 2 104 Pa, 真 空 度 5Pa 时 产 率 较 理 想, 可 达 13 % 。 曹保鹏 [4] 等以掺 W C 的石 墨棒为 阳极, 用 直流电 流法合成富勒 烯, 结果 表明: W C 掺杂 不仅 可以 提高富勒烯的总产率, 也可 以提高大分 子富勒烯 的产率。 2. 1. 2 水下放电法
又要最大限度地降低城镇污水处理厂污泥对环境 的危害。 4. 6 加强污泥处置安全运行监管
要进一步加 强城镇 污水处 理厂 的监督 管理, 督促其落实污泥 稳定处 理、安 全贮存 和污染 防治 的各项措施, 制定 实施污 泥产 生和流 向情况 的定 期上报制度。要加强对城镇污水处理建设项目的 环境管理, 未制定 污泥处 置方 案的城 镇污水 处理 建设项目不能通 过环评 审批; 在建的 城镇污 水处 理项目, 要将污泥处置设施纳入项目的整体工程, 作为环保 三 同时 验收 的前 提 条件。要 加 强污 泥处置过程中污 染防治 的监督 管理, 建立城 镇污 水处理厂 污泥 处置 企 业污 染物 排 放情 况 上 报制
价 [ J] . 给水排水, 2009, ( 8) : 33~ 35.
作者简介: 周佳恒 ( 1984 ), 男, 浙江人, 硕 士, 主 要研 究方向为污水处理。
吴 昊等: 富勒烯制备的研究进展
35
C84,
, C540等。由于 C60是由 60个碳原子所构
成的 球形 32 面体的 空心 笼状结 构, 分 子内 外表
2010 年第 4期
环境与可持续发展
ENV IRONM ENT AND SU STA INA BLE DEVELOPM EN T
N o. 4, 2010
富勒烯制备的研究进展
吴 昊1 钱 卫 2 于秀玲 1 尹 洁 1 ( 1. 中国环境科学研究院环境保护部清洁生产中心 北京 100012;
2. 中国矿业大学 ( 北京 ) 化学与环境工程学院 北京 100083)
长期以来, 人们认为存 在于自然界 中的碳单
质只有三种 性质 不同 的同 素异 形体: 无定 型碳、
金刚石和 石墨。 但是, 1985 年, K roto 和 Smalley
采用大功率激光器激发石墨, 在精确控 制的实验
条件下, 使团簇 发生碰撞, 发现了碳单 质的第四
种同素异形体
C60和 C70, 后 被 命 名 为 富 勒
面有 60个 电子, 具 有很 强的 三 阶非 线性、电 子亲和性与 还原 性 [ 2], 使 C60作 为一 类新 型 功能
材料在诸多领域有广泛应用的前景。
2 富勒烯的制备
制备足够量高纯度的富勒烯是对其性能及应 用研究的基础。自从 K roto发现 C60以来, 人们研 究出许多种富勒烯的制备方法。目前较为成熟的 富勒 烯 的 制 备 方 法 主 要 有 电 弧 法、热 蒸 发 法、 CVD (催化裂解 )法和火焰法等。 2. 1 电弧法 2. 1. 1 传统电弧法
总之, 电弧法是 目前应用 最广泛、有可 能进 一步 扩大生 产规 模的制 备方法, 其 Cபைடு நூலகம்0产率 可达 10% ~ 13% , 为其物理、化学的研究奠定了基础。 电弧法制备碳纳米管产率约为 30% ~ 70% , 在电 弧放电的过 程中能 达 到 4 000K 的高 温, 这样 的 温度下碳纳米管最大程度地石 墨化, 所 以制备的 管缺陷少, 比较能反映碳 纳米管的真 正性能。但 由于电弧放电通常十分剧烈, 难以控制 进程和产 物, 合成的沉积物 中存在有碳 纳米颗粒、无定形 炭或石墨碎片等杂质, 而且 碳管和杂质 融合在一 起, 很难分离。 2. 2 热蒸发法