溶剂对富勒烯C_(60)微纳米晶体的影响
纳米技术 富勒烯
富勒烯 (C60)
• 1985年英国Sussex大学化学家Kroto和美国Rice大学化学物理学家 Smalley及Curl等人发表文章，宣布笼形分子C60的发现。 • Smalley和Kroto等分析认为C60分子是个足球的样子，由12个五元环和 20个六元环组成的球状分子，其60个顶点由碳原子占据。为了纪念美 国建筑师Buckminster Fuller设计圆穹屋顶，感谢他在为解开C60分子结 构之谜提供的帮助，他们决定命名C60为Buckminster Fullerene简称 fullerene,俗称Buckyballs。但此后几年，由于不能制备出足够多的C60， 通过实验来确定C60存在的问题还没有解决。
a. 石墨烯通过ABABA的堆积方式行成了六角 柱型石墨结构，被称为a石墨 b. 石墨烯通过ABCABCA的堆积方式形成了 斜方六面体结构，被称为b石墨 o石墨烯内的最近邻原子间距：0.142nm
o石墨片层间距：0.335nm (约为2倍范德华半径 ），所以石墨片层间很容易滑动，被用作固体 润滑剂
石墨的成因和产状
富勒烯（或者巴基球，C60 ， 足球烯的结构） /collectio n/buckyball/chrisb%201.0/bu ckyball.htm
C60的结构
• C60属于碳簇（Carbon Cluster）分子； • 由20个正六边形和12个正五边形组成的球状32面体，直径 0.71nm，其60个顶角各有一个碳原子； • C60分子中碳原子价都是饱和的，每个碳原子与相邻的3个碳 原子形成两个单键和一个双键。五边形的边为单键，键长为 0.1455nm，而六边形所共有的边为双键，键长为0.1391nm。 整个球状分子就是一个三维的大π键，其反应活性相当高。 C60分子对称性很高。每个顶点存在5次对称轴。
富勒烯发展及其应用现状
富勒烯发展及其应用现状摘要：富勒烯(C60)具有较高的化学稳定性、较大的比表面积、良好的导电性和独特的三维结构。
本文综述了富勒烯的研究进展并介绍了富勒烯分子的简单制备原理及过程，基于富勒烯良好的化学性质，简要介绍了其在化妆品、医学等领域的应用现状。
最后，总结了富勒烯的存在的弊端以及未来的研究方向并对富勒烯未来的发展方向做出展望。
关键词：富勒烯；研究现状；应用引言富勒烯是一类由12个五元环和若干个六元环组成的中空笼状全碳分子，最早由Smalley和 Curl于1985年在研究星际空间中碳尘埃的形成过程中、在进行激光蒸发石墨的质谱实验时发现[1]﹐其中由60个碳原子组成的C60“巴基球”具有异常的稳定性，并具有完美的球形对称结构。
C60 的出现使人们了解到了一个全新的碳世界，并立即引起了全世界科学家的广泛关注。
1991年 Huffman等[2]宣布他们找到了一种可以宏量制备巴基球的方法，使得C60再次成为各领域科学家关注的热点，并由此开始了对一系列笼状分子富勒烯的研究热潮。
20多年来，无论是在基础研究还是在实际应用领域都取得了长足的进步。
本文主要结合富勒烯分子的特点，综述富勒烯分子的制备原理以及在各大领域的应用现状。
1.富勒烯结构及其性质富勒烯分子中60个碳原子完全等价.由于球面弯曲效应和五元环的存在，碳原子的杂化方式介于石墨晶体和金刚石晶体杂化之间.分子中共含有30个双键和60个单键，以达稳定结构，单键沿球面方向，而电子云则垂直分布在球面两侧，形成了三维芳香型分子.根据分子杂化轨道理论，碳原子形成杂化轨道与另外三个碳原子成键,形成碳笼结构，剩下的独轨道在笼的内壁和外围形成大Π键，使C60分子具有球形芳香性．因此C60分子中,碳与碳之间形成的键是类似于苯环C 原子间的特殊键。
C60分子的球形中空结构可以推断，它应具有芳香性，能够进行一般的稠环芳烃所进行的反应.如能够发生烷基化，进行还原生成氢化物等,众所周知，芳烃一般表现出富电子反应，易与亲电试剂发生亲电取代反应．但是C60却表现出缺电子化合物的反应性，即倾向于得到电子，它难与亲电试剂发生反应，而易与亲核及金属反应.2.石墨电阻加热法和电弧放电法制备石墨电阻加热法：在0~100torr氦气气氛中，两根相互接触的石墨棒在电阻加热的作用下蒸发为气态的等离子体，等离子体在He气氛中碰撞冷却，最终得到C60和C70。
(完整版)材料概论练习题答案
(—)填空题1、机械设计常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。
2、设计刚度好的零件，应根据刚度指标来选择材料。
3、T K是材料从韧性状态转变为脆性状态时的温度。
4、冲击韧性的单位是J/cm2；延伸率的单位是% ；屈服强度的单位是MPa或N/mm2。
5、屈强比是屈服强度与抗拉强度之比。
6、材料主要的工艺性能有铸造性能、锻造性能、焊接性能、和切屑性能。
7、热敏电阻陶瓷可分为正温度系数（PTC）热敏陶瓷、负温度系数（NTC）热敏陶瓷和临界温度系数（CTR）热敏陶瓷。
8、无机胶凝材料可分为气硬性无机胶凝材料和水硬性无机胶凝材料。
9、石灰硬化包括干燥、结晶和碳化三个过程。
10、石膏可分为二水石膏、半水石膏、可熔石膏和无水石膏四大类。
11、水硬性无机胶凝材料是指既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料。
12、水泥按用途和性能可分为通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。
13、能产生激光的固体材料都是由（基质晶体）和（激活离子）两部分组成。
实际上掺杂离子就是（激活离子）14、铁氧体是作为（高频用磁性材料）而制备的金属氧化物烧结磁性体，它分为（软磁铁氧体）和（硬磁铁氧体）。
15、表征压电材料的参数是（机电耦合系数K）（K=通过压电效应转换的电能/输入的机械能），K值恒小于1，它是压电材料进行（机—电能量转换）的能力反映。
16、在三价稀土氧化物中掺入二价阳离子将产生（O2-空位），若掺入四价阳离子会产生（间隙氧离子），从而改变三价稀土氧化物的导电性。
17、判断材料是否具有超导性，有两个基本特征：一是（超导电性），二是（完全抗磁性）。
18、陶瓷材料的性能：具有（高熔点）、（高硬度）、高化学稳定性、耐高温、耐磨、耐氧化、耐腐蚀、（弹性模量大）等特点，但（塑性）、（韧性）、可加工性、抗热震性、使用可靠性不如金属材料。
19、普通陶瓷的主要原料是（黏土）（石英）（长石）。
20、陶瓷生产工艺过程比较复杂，但基本的工艺可分为（原料配制）、（坯料成型）、（制品烧结）等三大步骤。
富勒烯相关知识.doc
富勒烯制备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、燃烧法和化学气相沉积法等。
电弧法一般将电弧室抽成高真空, 然后通入惰性气体如氦气。
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，阳极材料一般为石墨棒, 通常在阳极电极中添加铁，镍，铜或碳化钨等作为催化剂。
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,在惰性气氛下碳分子经多次碰撞、合并、闭合而形成稳定的C60及高碳富勒烯分子, 它们存在于大量颗粒状烟灰中, 沉积在反应器内壁上, 收集烟灰提取。
电弧法非常耗电，成本高，是实验室中制备空心富勒烯和金属富勒烯常用的方法。
燃烧法将苯、甲苯在氧气作用下不完全燃烧的碳黑中有C60或C70，通过调整压强、气体比例等可以控制C60与C70的比例，该法设备要求低，产率可达到0.3%-9%，是工业中生产富勒烯的主要方法。
化学气相沉积（CVD）主要用于制备碳纳米管，合适实验条件可制备出富勒烯。
反应过程：有机气体和N2压入石英管，用激光、电阻炉或等离子体加热，气体分子裂解后在催化剂表面生长成富勒烯或碳纳米管。
催化剂一般为Fe、Co、Ni、Cu颗粒。
CVD设备简单，原料成本低，产率高；并且反应过程易于控制，可大规模生产。
提纯通常是以C60为主，C70为辅的混合物，还有碳纳米管、无定形碳和碳纳米颗粒。
决定富勒烯的价格和其实际应用的关键就是富勒烯的纯化。
实验室常用的富勒烯提纯步骤是：从富含C60和C70的烟尘中先用甲苯索氏提取,然后纸漏斗过滤。
蒸发溶剂后,剩下的部分(溶于甲苯的物质)用甲苯再溶解，再用氧化铝和活性碳混合的柱色谱粗提纯，第一个流出组分是紫色的C60溶液，第二个是红褐色的C70，此时粗分得到的C60或C70纯度不高，还需要用高效液相色谱（纯度高，设备昂贵，分离量小）来精分。
Nagata发明了一项富勒烯的公斤级纯化技术。
该方法通过添加二氮杂二环到C60, C70等同系物的1、2、3-三甲基苯溶液中。
纳米技术对人体健康的影响
Vol135No12・78・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S第35卷第2期2007年2月纳米科技动向纳米技术对人体健康的影响朱曾惠(编译) 编译者按:上世纪末以来,纳米技术取得十分惊人的发展。
在纳米材料方面,由于纳米粒子具有许多独特的性能,引起了人们广泛的关注。
在应用方面发展尤为迅速,出现了许多冠以纳米的各种材料,呈现出令人眩目的前景,因此有人认为这是一种奇迹,甚至预言将出现“纳米时代”。
但是纳米材料和纳米技术的发展有无负面影响,对人类健康、环境和生态有无潜在危害,在奇妙的光环下,却很少有人关注。
科学技术的成就常常都是双刃剑。
想当年氟氯烃(CFCs)的发明和应用对世界的经济和文明起了多大的影响,但是多少年后却出现了臭氧空洞问题,不得不减少或禁止使用。
又如DD T和666对人类带来多大的利益,但是数十年后却不得不禁止应用。
因此,对发展潜力巨大的科学技术进展,全面地研究它的发展,从各方面考虑它的影响是十分重要的。
最近以来,常看到国外期刊上有关于纳米技术可能带来负面影响的报道,2006年《绿色化学》(Green Chemistry)刊载了3位澳大利亚和新西兰学者的综述文章,从绿色化学的观点分析研究了纳米粒子对人体健康的影响,内容较翔实,全面,现将其主要内容摘报于下,以供参考,并期望在国内的纳米热中引起注意。
1 关于对纳米技术的认识纳米技术的定义有多种方法界定,一般是指在1～100纳米尺度上进行操作、测定、制造和预测的能力。
在纳米尺寸范围内,材料呈现新的性能,与其单个原子或多原子集聚的整块材料都不同,这些性能在很大程度上与其粒子大小有关。
纳米技术不能划入某一科学学科,它与化学、物理、生物和工程学相关,是一门跨专业的学科,最近以来则将毒物学融入,所以人们常常将纳米技术Nanotechnology写成复数Nanotechn2 ologies,表明它包含多种学科。
纳米技术应用可以提高和改善人类生活质量,对世界经济将产生重大影响。
2023年1月浙江省普通高校招生选考科目考试化学模拟试卷B(考试版)
2023年1月浙江省普通高校招生选考科目化学仿真模拟试卷B(考试时间：90分钟满分100分)可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 Si 28 S 32 Cl 35.5K 39 Ca 40 Fe 56 Cu 64 Ge 73 Ag 108 Ba 137选择题部分一、选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分。
每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1．下列关于物质的分类不正确．．．的是( )A．尿素—有机物B．云—气溶胶C．纤维素—纯净物D．硝酸—共价化合物2．下列属于强电解质且熔融状态能导电的是( )A．CH3OH B．CH3COONa C．H2SO4 D．AlCl33．名称为“蒸发皿”的仪器是( )A．B．C．D．4．下列物质对应的化学名称及化学式均正确的是( )A．乙醚：CH3OCH3B．明矾晶体：K2SO4·Al2(SO4)3·12H2OC．熟石膏：2CaSO4·H2O D．甘氨酸：H2NCH2COOH5．下列化学用语或图示表达正确的是( )ClA．中子数为18的氯原子：1817B．BF3的空间结构模型：C．N2的电子式：D．基态氮原子价层电子轨道表示式：6．下列说法正确的是( )A．聚氯乙烯薄膜可以用来包装食品B．天然气是高热值的清洁能源C．可降解餐具用聚乳酸制造，聚乳酸是一种天然高分子材料D．高纤维食物是富含膳食纤维的食物，在人体内都可通过水解反应提供能量7．下列说法不正确．．．的是( )A．与是同系物B．HCOOCH3与CH3OCHO是同种物质C．碳纳米管和石墨烯是同素异形体D．异戊烷和2，2－二甲基丙烷是同分异构体8．位于广东的中国“散裂中子源”科学装置在锂电池、铁基超导、分子研究、超分子研究等领域取得了数百项重大突破，该项目2022年4月被评为“广东科技创新成果特等奖”，下列叙述错误的是A．基态锂原子的核外电子有3种不同的空间运动状态B．基态Fe3+的价电子排布式为3d5C．NH3的立体构型为三角锥形D．分子识别和自组装都是超分子的特征9．下列说法正确的是( )A．氯气有毒，所以可用作纸张的漂白剂B．明矾有杀菌消毒的作用，所以可用来处理污水C．石英坩埚耐高温，所以可用来加热熔化碱石灰等固体D．常温下铁在浓硫酸中会钝化，所以可用铁罐来贮运浓硫酸10．关于反应KI+3H2S+5KIO3=3K2SO4+3I2+3H2O，下列说法正确的是( )A．KIO3发生氧化反应B．还原产物是K2SO4C．消耗3mol H2S时，反应共转移25mol电子D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为3：511．下列有关实验操作的说法正确的是( )A．分液漏斗在使用前要将上口玻璃塞和漏斗颈上的旋塞芯取出，都涂上凡士林、并转动，使它们油膜均匀透明，转动自如B．用pH计测定溶液的pH时，需先用蒸馏水洗净，然后再插入溶液C．蒸馏时蒸馏烧瓶中液体的体积不能超过容积的2/3，液体也不能蒸干D．将金属钠在研体中研成粉末，使钠与水反应的实验更安全12．设N A为阿伏伽德罗常数的值。
超长富勒烯
超长富勒烯（C60）纳米线的晶体结构和生长机理摘要：从C60的1,2,4-三甲苯溶液生长出的超长C60纳米线长宽比为3000。
它们拥有一个非常特殊的形态，每个纳米线由两个纳米带组成，并沿生长方向接合得到V形横截面。
这些纳米线的晶体结构为正交晶系，晶胞尺寸为a=10.2Å，b=20.5Å，c=25.6Å。
结构和组成分析使我们能够解释观察到的一些由各向异性分子堆积而成的几何结构，这些几何结构尚未在先前的C60晶体研究中观察到。
研究表明纳米线能够在后续高温处理变换成碳纳米纤维，但在转变过程中原始的V形的形态可以保持不变。
提出了基于溶剂C60相互作用和优先生长方向的A型纳米线形态，它可能会在生长不同类型的富勒烯纳米线上有应用。
1.简介C60分子的碳骨架是由20六边形和12个五边形组成的32面体，核框架的直径是7.1Å。
对富勒烯（C60）晶体的生长已具有相当的科学和技术的兴趣。
不同的结晶形式中，C60的纳米线因具有其高表面积，低维，量子限制效应，以及在磁性或光子应用中作为一维结构单元等潜在相关联的属性而引起了人们的兴趣。
以前对C60晶体的生长研究可大致分为两大主题。
第一集中在利用固体C60的低升华温度(600 °C) 来生长毫米大小的具有突出的晶面的单晶体。
这种气相生长法具有重要历史意义，因为可以对获得的晶体的本征结构，面心立方（fcc）的晶格进行测定。
这种立方富勒烯通过在低温下斜方晶的失真，得到最佳的结构，其中C 60分子的取向使得每个C60与相邻分子的六边形环有8大实质相互作用。
然而，在接近室温的温度（300-400 K），会发生从一种较好的取向向另一个转换。
在300K时观察到，这种取向变化产生了平均单位晶胞a =14.13埃的面心立方结构和取向无序化。
通过此气相沉积技术没有线状1D单晶产生，大概是因为简单立方晶格允许晶体在它的每个面上生长相对均匀。
在第二区域中，研究集中于使用饱和的有机溶剂为晶体生长。
富勒烯材料——精选推荐
富勒烯富勒烯（Fullerene) 是一种碳的同素异形体。
任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状，或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。
富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而富勒烯中可能存在五元环。
1985年Robert Curl等人制备出了C60。
1989年，德国科学家Huffman和Kraetschmer的实验证实了C60的笼型结构，从此物理学家所发现的富勒烯被科学界推向一个崭新的研究阶段。
富勒烯的结构和建筑师Fuller的代表作相似，所以称为富勒烯。
1985年英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士和美国科学家理查德·斯莫利在莱斯大学制备出了第一种富勒烯，即[60]富勒烯分子，因为这个分子与建筑学家巴克明斯特·富勒的建筑作品很相似，为了表达对他的敬意，将其命名为巴克明斯特·富勒烯。
饭岛澄男早在1980年之前就在透射电子显微镜下观察到这样洋葱状的结构。
自然界也是存在富勒烯分子的，2010年科学家们通过史匹哲太空望远镜发现在外太空中也存在富勒烯。
“也许外太空的富勒烯为地球提供了生命的种子”。
在富勒烯的发现之前，碳的同素异形体的只有石墨、钻石、无定形碳（如炭黑和炭），它的发现极大地拓展了碳的同素异形体的数目。
巴基球和巴基管独特的化学和物理性质以及在技术方面潜在的应用，引起了科学家们强烈的兴趣，尤其是在材料科学、电子学和纳米技术方面。
目录1命名2历史▪简介▪早期科学进展年谱▪天然存在的富勒烯3制备与提纯▪制备▪提纯4种类5结构▪C60▪C70▪低对称性富勒烯▪手性6性质▪化学性质▪超分子化学▪安全性和毒性7应用▪护肤品▪多元体研究▪有机太阳能电池8流行文化9基本性质▪密度和溶解性▪导电性▪结构10其他相关11预言发现12用途应用▪工业▪电、光、磁▪物理性质的应用▪化学性质的应用▪在电化学方面的应用13未来展望1命名很像足球的球型富勒烯也叫做足球烯，或音译为巴基球，中国大陆通译为富勒烯，台湾称之为球碳，香港译为布克碳；偶尔也称其为芙等；[1]管状的叫做碳纳米管或巴基管。
化学晶胞的相关计算专项训练知识归纳总结附解析
化学晶胞的相关计算专项训练知识归纳总结附解析一、晶胞的相关计算1．2020年，自修复材料、自适应材料、新型传感材料等智能材料技术将大量涌现，为生物医疗、国防军事以及航空航天等领域发展提供支撑。
（1）我国科研工作者基于丁二酮肟氨酯基团的多重反应性，研制了一种强韧、自愈的超级防护材料，其中的分子机制如图所示。
Cu在元素周期表中位于_____区，M层中核外电子能量最高的电子云在空间有_____个伸展方向。
C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_____________（2）氧化石墨烯基水凝胶是一类新型复合材料，对氧化石墨烯进行还原可得到还原氧化石墨烯，二者的结构如图所示：还原石墨烯中碳原子的杂化形式是______，上图中氧化石墨烯转化为还原石墨烯时，1号C 与其相邻 C原子间键能的变化是_____________（填“变大”、“变小”或“不变”），二者当中在水溶液中溶解度更大的是____________ （填物质名称），原因为__________________（3）砷化硼是近期受到广泛关注一种III—V半导体材料。
砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子的分数坐标为：B：（0，0，0）；（，，0）；（，0，）；（0，，）；……As：（，，）；（，，）；（，，）；（，，）请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图．．．．．．．．．．．___________，已知晶体密度为dg/cm3，As半径为a pm，假设As、B原子相切，则B原子的半径为_________pm（写计算表达式）。
2．近期我国学者研制出低成本的电解“水制氢”催化剂——镍掺杂的磷化钴三元纳米片电催化剂（0.10.9Ni Co P ）。
回答下列问题：(1)Co 在元素周期表中的位置为_________，Co 2+价层电子排布式为______________。
(2)Co 、Ni 可形成()()323366Co NH Cl K Co NO ⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦、、4Ni(CO)、()346Ni NH SO ⎡⎤⎣⎦等多种配合物。
物理学专题研究作业——富勒烯
有机太阳能电池
主条目：有机太阳能电池
自1995年俞刚博士将富勒烯的衍生物PCBM（[6,6]-phenyl-c61-butyric acid methyl ester，简称PC61BM或PCBM）用于本体异质结有机太阳能电池以来，有机太阳能电池得到了长足的发展，其中有三家公司已经将掺杂PCBM的有机太阳能电池商用，迄今大部分有机太阳能电池以富勒烯做为电子受体材料。
C60在甲苯溶液中的紫外-可见吸收谱。浓度:0.052mmol/L。测试仪器：JASCO V由于富勒烯能够地亲和自由基，因此个别商家将水溶性富勒烯分散于化妆品，但是效果一般且价格昂贵。
多元体研究
富勒烯衍生物与卟啉、二茂铁等富电子基团共价或非共价形成多元体，用于研究分子内能量、电荷转移、光致能量和电荷转移。
在富勒烯的发现之前，碳的同素异形体的只有石墨、钻石、无定形碳（如炭黑和炭），它的发现极大地拓展了碳的同素异形体的数目。巴基球和巴基管独特的化学和物理性质以及在技术方面潜在的应用，引起了科学家们强烈的兴趣，尤其是在材料科学、电子学和纳米技术方面。
历史：
早在1965年，二十面体C60H60被认为是一种可能的拓扑结构。[2] 20世纪60年代科学家们对非平面的芳香结构产生了浓厚的兴趣，很快就合成了碗状分子碗烯（Corannulene）。[3]日本科学家大泽映二在与儿子踢足球时想到，也许会有一种分子由sp杂化的碳原子组成，比如将几个碗烯拼起来的共轭球状结构，实现三维芳香性。[4]他开始研究这种球状分子，不久他得出这种结构可以由截去一个二十面体的顶角得到，并称之为截角二十面体，就像足球的拼皮结构那样；他还预言了CnHn分子的存在。大泽虽然在1970年就预言了C60分子的存在，但遗憾的是，由于语言障碍，他的两篇用日文发表的文章并没有引起人们的普遍重视，而大泽本人也没有继续对这种分子的研究，因而使得C60的发现已经是15年以后的事了。
高中化学选修3高考题型专项练习资料
期末总复习——高中化学选修3高考题型专项练习1．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
单位质量的A 和B 单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。
已知A 和B 为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：布图违背了 。
（2）ACl 2分子中A 的杂化类型为 。
（3）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C 60可用作储氢材料。
已知金刚石中的C －C 的键长为154.45pm ，C 60中C －C 键长为145~140pm ，有同学据此认为C 60的熔点高于金刚石，你认为是否正确 ，并阐述理由 。
（4）科学家把C 60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物， 其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。
写出基态钾原子的价电子排布式 ，该物质的K 原子和C 60分子的个数比为 。
（5）继C 60后，科学家又合成了Si 60、N 60，C 、Si 、N 原子电负性由大到小的顺序是 ，NCl 3分子空间构型为 。
（6）Si 60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si 60分子中π键的数目为 。
2.下面是C 60、金刚石和二氧化碳的分子模型。
请回答下列问题：（1）硅与碳同主族，写出硅原子基态时的核外电子排布式：_________________ （2）从晶体类型来看，C 60属于_________晶体。
（3）二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O 原子。
观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si 、O原子形成的最小环上O原子的数目是____________________; 晶体硅中硅原子与共价键的个数比为（4）图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个。
实际上一个二氧化碳晶胞中含有_____个二氧化碳分子,二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为。
富勒烯
富勒烯摘要：本文针对富勒烯展开，对其结构性质及应用进行了简单的概括。
关键词：富勒烯 C 60 结构 性质 用途石墨和金刚石是大家所熟悉的、碳元素的两种同素异形体。
20世纪80年代中期，科学家又发现了碳的第三种同素异形体C 60—富勒烯。
这是20世纪90年代，物理学与化学学科领域中最重要的发现之一。
1922年C 60被评为明星分子。
C 60化学是目前有机化学领域的前沿，其应用前景被预测为：可以与苯在历史上的作用相比拟。
为此，瑞典皇家科学院将1996年诺贝尔奖授予罗伯特.科尔、哈罗尔德.克罗托、理查德.斯马利，奖励他们对富勒烯的发现。
一、富勒烯的结构在C 60分子中，每个碳原子均以sp 2杂化轨道与相邻的3个碳原子相连，剩余的p 轨道在C 60分子的外围及內腔形成共轭π键。
60个碳原子构成球形的32面体，12个彼此不相连的五边形和20个六边形形成封闭的笼状结构。
由于其分子结构酷似足球，故又称为足球烯。
如图所示：除了C 60外，具有封闭笼状结构的还可能有：C C C C C C 5409084503228...、、、、。
它们形成封闭的笼状结构系列，通称为“fullerene"。
克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒（Richard Buckminster Fuller ，1895年7月12日~1983年7月1日）设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发，认为C 60可能具有类似球体的结构，因此将其命名为buckminster fullerene （巴克明斯特·富勒烯，简称富勒烯）。
富勒烯是一系列纯碳组成的原子簇的总称。
它们是由非平面的五元环、六元环等构成的封闭式空心球形或椭球形结构的共轭烯。
现已分离得到其中的几种，如C 60和C 70等。
在若干可能的富勒烯结构中C 60，C 240，C 540和直径比为1:2:3。
C 60的分子结构的确为球形32面体，它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键（C=C ）的足球状空心对称分子，所以，富勒烯也被称为足球烯。
溶剂退火和热退火双重优化对P3HT∶PCBM活性层形貌和性能的影响
溶剂退火和热退火双重优化对P3HT∶PCBM活性层形貌和性能的影响阿拉塔;宁君;阿日木申;张天臣;松林【摘要】采用旋涂法制备了聚3-已基噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)的共混薄膜,通过调控制备过程中活性层的旋涂时间及热退火温度,研究了溶剂退火结合热退火的双重优化对活性层形貌和性能的影响.利用紫外-可见光(UV-ViS)吸收光谱、原子力显微镜(AFM轻敲模式)和X射线衍射光谱(XRD)等测试手段,分别对P3HT∶PCBM活性层的形貌和性能进行了表征,结果表明,该制备方法可以有效地改善P3HT∶PCBM活性层的形貌和性能.【期刊名称】《内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）》【年(卷),期】2015(044)006【总页数】5页(P772-775,779)【关键词】P3HT∶PCBM薄膜;光吸收;微观形貌【作者】阿拉塔;宁君;阿日木申;张天臣;松林【作者单位】内蒙古师范大学内蒙古功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学内蒙古功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学内蒙古功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学内蒙古功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学内蒙古功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特010022【正文语种】中文【中图分类】TB332聚合物太阳能电池具有重量轻、制造成本低，可根据应用目的制作成各种形状和大小，可实现大面积柔性太阳能电池等优点，与其相关的研究开发受到广泛的关注.目前，在聚合物太阳能电池研究中普遍采用的结构为体异质结结构，其特点是由给体和受体共混形成的活性层夹在正负电极之间.体异质结聚合物太阳能电池活性层的微纳米结构是决定电池性能的重要因素之一［1－3］，理想的体异质结结构是给体和受体相分离形成互穿网络，相对于面异质结该结构可以有效地扩大给受体界面，从而提高激子的解离效率，有利于分离后的电子和空穴向两电极传输.大量研究表明，聚合物太阳能电池制备过程中的热退火［1－4］和溶剂退火［5－6］处理对控制活性层的形貌和提高光电转换效率有一定影响.热退火是将共混薄膜活性层在加热台上进行加热处理，使活性层内给体和受体得到进一步有序排列.溶剂退火是在活性层制备过程中，通过调控溶剂挥发的速率，有效地控制活性层中给体和受体的有序排列程度.热退火和溶剂退火都是通过调控活性层微观形貌，从而提高其光电性能的重要手段.溶剂退火的一种重要方式就是在不影响活性层厚度的前提下，缩短旋涂活性层薄膜的时间，使旋涂形成的薄膜中保持一定量的残余溶剂，从而使给体和受体在溶剂缓慢挥发的过程中结晶生长形成有序度较高的薄膜［7－8］.本文以聚3－已基噻吩（P3HT）为给体，以富勒烯衍生物【6.6】－苯基－C61－丁酸甲酯（PC61BM）为受体，研究溶剂退火和热退火双重优化对活性层微观形貌及性能的影响.1 实验1.1 原料与试剂聚3－已基噻吩（P3HT）和富勒烯衍生物【6.6】－苯基－C61－丁酸甲酯（PC61BM）均购自Sigma Aldrich公司，没有进一步提纯.图1为P3HT和PCBM的分子结构.1.2 P3HT：PCBM共混薄膜的制备室温下，将P3HT和PCBM按质量比1.0∶0.8溶于有机溶剂邻二氯苯（浓度为30.6mg／mL）中制备成混合溶液.将配好的混合溶液在磁力搅拌机上搅拌24h，以充分溶解.ITO导电玻璃依次用玻璃清洗剂稀释溶液、异丙醇和丙酮各超声清洗20min，再用超纯水超声清洗3－5次.清洗干净的ITO导电玻璃在异丙醇蒸汽上晾干后，放入100℃的烘箱烘干30min，最后将ITO导电玻璃放入UV－03表面清洁仪清洁30min.将制备好的P3HT：PCBM混合溶液用孔径为0.45μm的滤膜过滤后旋涂在ITO导电玻璃上，转速为1000r／min，旋涂时间分别为20，30，40，50，60，70，80，90s，接着在有盖的培养皿里放置20h（室温空气中）.将载有P3HT：PCBM共混薄膜的ITO导电玻璃置于热台上进行热退火处理，退火时间为20min，热台温度分别为100，120，130，140，150，160，170，180℃.1.3 样品的形貌和性能表征P3HT：PCBM共混薄膜的膜厚由ET 3000型表面轮廓仪（日本KOSAKA）测试，紫外－可见吸收光谱用UV－2550型紫外－可见光光谱仪（日本岛津公司）测量.共混薄膜的表面形貌用本原系列原子力显微镜在轻敲模式下表征，用PW 1830型X射线衍射仪（荷兰飞利浦公司）表征薄膜的晶体结构.图1 分子结构示意图Fig.1Chemical structures of P3HT and PC61BM2 结果与讨论表1是P3HT／PCBM薄膜的旋涂时间、溶剂退火时间及薄膜厚度.表1中膜厚测试结果显示，当旋涂时间为20s时，共混薄膜的厚度为142nm，旋涂时间在30～90s时，膜厚没有显著的变化，厚度为（109±5）nm.同时，测量了薄膜的溶剂退火时间，即薄膜的颜色由刚开始的橘黄色（液态）缓慢变成紫色（固态）所需的时间.由表1中薄膜旋涂时间及溶剂退火时间可知，旋涂时间大于30s时，膜厚不再发生显著的变化，而旋涂时间的延长只是在很大程度上加快了溶剂的挥发速率.因此，缩短旋涂时间有利于加长溶剂挥发的时间，使P3HT和PCBM分子能够在溶剂缓慢挥发过程中慢慢结晶.表1 P3HT／PCBM薄膜的旋涂时间、溶剂退火时间及薄膜厚度Tab.1Spin－coating time，solvent annealing time and film thickness of P3HT／PCBM films旋涂时间／s 溶剂退火时间／s 薄膜厚度／nm 旋涂时间／s 溶剂退火时间／s 薄膜厚度／nm 20 1320 142 60 30 107 30 740 113 70 20 109 40 220 113 80 10 110 50 80 109 90 5 1082.1 P3HT：PCBM共混薄膜的X射线衍射为了进一步分析溶剂退火和热退火双重优化对P3HT：PCBM活性层形貌的影响，测量了X射线衍射光谱.图2是旋涂时间分别为30s和90s，以及30s条件下得到的薄膜进一步在120℃和150℃下热退火处理20min后，共混薄膜的X射线衍射光谱图.由图2可见，P3HT：PCBM共混薄膜在2θ＝5.7附近出现了衍射峰，对应P3HT（100）晶面（即沿烷基侧链方向）的衍射［9－10］，此衍射峰主要来源于共混薄膜中P3HT的结晶相.P3HT在（100）方向上的衍射峰强度随着旋涂时间的减小而增大，旋涂时间为30s的薄膜在150℃热退火处理后衍射峰最强.衍射峰的强度能够反映P3HT的结晶程度，而结晶度的增加可提高P3HT的光吸收及电子和空穴的迁移率.可见，结合溶剂退火与热退火的双重优化可以改善P3HT／PCBM聚合物太阳能电池的光电性能.图2 P3HT：PCBM共混薄膜的X射线衍射图Fig.2X－ray diffraction patternsof P3HT：PCBM blend films2.2 P3HT：PCBM共混薄膜的原子力表面图为了进一步分析溶剂退火和热退火双重优化对P3HT：PCBM共混薄膜形貌的影响，测量了原子力表面图.薄膜中P3HT分子的有序结晶将导致活性层表面的粗糙度增加［11］，因而可从活性层表面粗糙度推断内部有序结晶的程度［12］.表面粗糙度可以用均方根（RMS）来表示，薄膜表面的RMS值越大，表明表面粗糙度越大，P3HT的有序结晶度越高.图3是旋涂时间为30s和90s，以及30s的薄膜分别在100℃和150℃下热退火处理20min后，共混薄膜的AFM 表面形貌图.通过测试，得到RMS值分别为8.52，6.3，7.46，10.3nm.AFM测试结果表明，共混薄膜的结晶度随着旋涂时间的增大而减小，退火温度为150℃时共混薄膜的粗糙度最大，说明150℃的热退火处理进一步提高了共混薄膜的结晶度.另外，原子力表面形貌图的测试结果与紫外－可见光吸收光谱和X射线衍射测试结果也很好地相吻合.旋涂时间为30s的条件下，经过150℃热处理后得到的薄膜具有较高的结晶度和良好的相分离结构.图3 P3HT：PCBM共混薄膜的原子力表面图Fig.3AFM topography images of the surface of P3HT：PCBM blend films2.3 P3HT：PCBM共混薄膜的可见光吸收谱图图4 是不同旋涂时间下制备的P3HT／PCBM薄膜的紫外－可见吸收光谱图.从吸收光谱可以看出，P3HT／PCBM薄膜吸收光谱强度随着旋涂时间的减小（即溶剂退火时间的增加）而增大，其中位于518nm、560nm和610nm处吸收峰的增强，这主要是由于P3HT分子的聚集和有序结晶程度的增加所导致［13－15］，说明溶剂退火有效地提高了P3HT分子的结晶度.当旋涂时间为20s时，所制备的薄膜吸收光谱明显强于其他薄膜，这是因为共混薄膜的厚度显著地厚于其他薄膜.在厚度相同的薄膜中，选择吸收光谱最强的旋涂时间为30s时制备的薄膜实施热退火处理，图5为经过不同温度热退火处理后P3HT／PCBM薄膜的吸收光谱.由图5可见，吸收峰的强度随着退火温度的升高先增强后减弱，退火温度为150℃ 时，薄膜的吸收光谱最强.图4 不同旋涂时间时P3HT：PCBM薄膜的吸收光谱Fig.4Absorption spectra of P3HT：PCBM filmswith different spin－coating time图5 不同退火温度时P3HT：PCBM薄膜的吸收光谱Fig.5Absorption spectra of P3HT：PCBM films after thermal annealing at different temperatures3 小结本文研究了P3HT：PCBM共混薄膜制备过程中溶剂退火及热退火对P3HT：PCBM活性层的内部微结构及性能的影响.结果表明，通过调控旋涂时间（即溶剂退火处理）可以有效地提高P3HT：PCBM共混薄膜的结晶度和光吸收.转速为1000r／min时，旋涂时间为30s时制备的共混薄膜性能最佳.对优化的共混薄膜再进行热退火处理，可以进一步改善其性能，当退火温度为150℃ 时，共混薄膜的性能最佳.可见，溶剂退火和热退火双重优化可以有效地改善聚合物太阳能电池活性层的形貌及性能，同时也为提高聚合物太阳能电池的光电转换效率提供了有效的方法.参考文献：［1］ Yong fang Li.Molecular Design of Photovoltaic Materials for Polymer Solar Cells：Towards Suitable Electronic Energy Levels and Broad Absorption［J］.Acc Chem Res，2012，45：723－733.［2］ Vishal Shrotriya，Jianyong Ouyang，et al.Absorption spectra modification inpoly （3－hexylthiophene）：methanofullerene blend thin films［J］.Chem Phys Lett，2005，411：138－143.［3］ Jeffrey Peet，Michelle L，Senatore，et al.The role of processing in the fabrication and optimization of plastic solar cells［J］.Adv Mater，2009，21（14－15）：1521－1527.［4］ Li G，Shrotriya V，Yao Yet al.Investigation of annealing effects and film thickness dependence of polymer solar cells based on poly（3－hexylthiophene）［J］.J Appl Phys，2005，98：043704.［5］ Dhanaiaya Kekuda，Jen－Hsien Huang，et al.Modulation of donor－acceptor interface through thermal treatment for efficient bilayer organic solar cells［J］.Phys Chem C.2010，245：2764－2768.［6］ G Li，Y Yao，H Yang，V Shrotriya，et al.“Solvent annealing”，effect in polymer solar cells based on poly（3－hexylthiophene）and methanofullerenes［J］.Adv Funct Mater，2007，17（10）：1636－1644. ［7］ Chen X，Yang J，et al.Towards high efficiency solution processable inverted bulk heterojunction polymer solar cells using modified indium tin oxide cathode［J］.Organic Electronics，2010，11（12）：518－521. ［8］ Chen X，Yang J，et al.Lonic liquid－functionalized carbon nanoparticles－modified cathode for efficiency enhancement in polymer solar cells Applied［J］.Physics Letters，2009，95：133305.［9］ Erb T，Zhokhavets U，Gobsch G，et al.Correlation between structural and optical properties of composite polymer／fullerene films for organic solar cells［J］.Adv Funct Mater，2005，15（7）：1193－1196. ［10］ Kittchungchit V，Hori T，et al.Effect of solvent vapor treatment on photovoltaic properties of conducting poly－mer／C60 interpenetrating hererojunction structured organic solar cell［J］.Thin Siold Films，2009，518（2）：518－521.［11］ Shrotriya V，Yao Y Li G，et al.Effect of self－organization in polymer／fullerene bulk heterojunctions on solar cell performance［J］.Appl Phys Lett.2006，89：063505.［12］ Xu M，Peng J B，et al.Effect of casting process of polymer active layer on performances of polymer cells［J］.Acta Physica Sinica，2010，59：2131.［13］ Gang Li，Vishal Shrotriya，et al.High－efficiency solution processable polymer photovoltaic cells by self－organization of polymer blends［J］.Nat Mater，2005（4）：864－868.［14］ Yan Yao，Jianhui Hou，et al.Effects of solvent mixtures on the naaoscale phase separation in polymer solar cells［J］.Adv Funct Mater，2008，18（12）：1783－1789.［15］ Feng Z H，Hou Y B，Shi Q M，et al.Effect of slow－solvent－vapour treatment on performance of polymer photovoltaic devices［J］.Chin Phys B，2010，19：098601.。
吡咯烷酮体系中富勒烯C60微纳米管的合成
文 章 编 号 ：６ ２ ６ ８ （ ０ １ ０ — ４ ８ ０ １ ７ — ９ ７ ２ １ ） ５０ ６ —４
吡 咯烷 酮体 系 中富 勒 烯 Ｃｏ 纳 米 管 的合 成 ６微
梁少岑 。瞿永 涛 。朴光 哲
（ 岛 科 技 大 学 橡 塑 材 料 与 工 程 教 育 部 重 点 实验 室 ；高 分 子科 学 与 工程 学 院 ，山东 青 岛 ２ ６４ ） 青 ６０ ２
第 ５期
梁 少岑 等 ： 咯烷 酮 体 系 中 富 勒 烯 Ｃ。 纳 米 管 的合 成 毗 微
４９ ６
功 地 制 备 了 具 有 单 晶 结 构 管 壁 的 Ｃ。 纳 米 管 微 （ Ｓ ｓ 。Ｊ 等［ 叩利 用 溶 剂 诱 导 和表 面 活性 剂 Ｆ ＭＴ ） ｉ ｇ 辅助 自组装 技术得 到 了尺寸 高度 一致 、 貌 可控 的 形 Ｆ ＭＴ 。Ｗａ ｇ等ｌ Ｈ 利 用 Ｃ。 Ｓ ｓ ｎ ＿ １ ６间二 甲苯溶 液 挥发 的方法 ， 功地制备 出分散性好 、 寸可调 的 Ｃ。 成 尺 ６ 单 晶纳 米 棒／ 。Ｌ 等口］ Ｌ Ｉ 的 基 础 上 ， 用 线 ｉ 在 ＬＰ 利
对 环 境造 成 污染 ， 不适 于大 规 模 工 业 化生 产 。鉴
取 ０ ５ｍＬ 上 述 恒 温 箱 中 已培 养 出 Ｆ ＭＴ ． Ｓ ｓ 的溶 液 ， 于 洁 净 的 小 瓶 中， 异 丙 醇 稀 释 至 ３ 置 用 ｍＬ， 用超 声波 振 荡 １ｒｉ 。用 镊 子 夹单 晶小 硅 再 ｎ ａ
ａ ｔ ｒ ａ ｏｕ ．５ｂｍ ，ｉ ｎｅ ｉｍ ｅ ｅ ｆａ ｏ ｍ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｗａ ｌｔ ｃ ｅ ｓｏ ｂｏ ５ ｍｅ ｅ ｂ ｔ１ Ｌ ｎ ｒ ｄ ａ ｔ ｒｏ ｂ ｕｔ１ ｕ ｎ ｈ ｌ ｈｉｋｎ ｓ ｆａ ｕｔ２ ０ ｎｍ． Ｔｈｅ ｅ ｔ ｏ ｔ ＦＳＭ Ｔｓ ｌｎｇ ｈ ｆ ｈｅ ｗａ ｕｐ ｏ ０ ｕｍ ｌ ｇ ｎ ｔ ｓ ｈｅｒ ｓ ｅ ｔ ａ ｉ ｓ ｔ １ ０ ｏｎ ａ ｄ ｈｕ ｔ ｉ ａ ｐ ｃ ｒ ｔｏ
溶致富勒烯C_(60)片状晶体向晶须的转变
第42卷第1期青岛科技大学学报(自然科学版)2021年2月Journal of Qingdao University of Science and Tcchnology(Natural Science Edition)Vol..2No.1 Fcb.2021文章编号:1672-6987(2021)01-0059-06；DOI：10.16351/j.1672-6987.2021.01.009溶致富勒烯C60片状晶体向晶须的转变徐清涛a b朱光旭a b张文君a b康宁ab，朴光哲ab*(青岛科技大学a.橡塑材料与工程教育部重点实验室；b.高分子科学与工程学院，山东青岛266042)摘要：将采用液-液界面析出法在甲苯/叔丁醇体系中培养的二维(2D)富勒烯C60片状晶体置于含2%(体积分数)间二甲苯的异丙醇中24h,则该2D片状晶体转变成一维(1D)晶须。
通过光学显微镜，扫描电子显微镜，红外光谱，拉曼光谱，X-射线衍射法对其形貌及组成、晶型进行了表征。
结果表明：1D富勒烯Cm晶须与2D C)片状晶体具有相同的分子组成和晶型。
关键词：液-液界面析出法；富勒烯C6();形貌转变；结晶中图分类号：O56文献标志码：A引用格式：徐清涛，朱光旭，张文君，等.溶致富勒烯Cm片状晶体向晶须的转变青岛科技大学学报(自然科学版)，2021,42(1)：5964.XU Qingtao,ZHU Guangxu,ZHANG Wenjun,et al.Transformation of a fullerene C60 flake crystal into whiskers by solvent,engineering］」］.Journal of Qingdao University of Science and Technology(Nat.ural Science Edition),2021,42(1)：59-64.Transformation of a Fullerene C60Flake Crystal intoWhiskers by Solvent EngineeringXU Qingtao”，,ZHU Guangxu a，,ZHANG Wenjun a，,KANG Ning a，,PIAO Guangzhe a，(aKeyLaboratoryofRubber-Plastics,MinistryofEducation；bCo l egeofPolymerScienceandEngineering,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao266042,China)Abstract:The two-dimensional(2D)C flake crystals were synthesized by liquid-liquid interfacial precipitation(LLIP).The C60crystal was placed in isopropanol containing2%(volume fraction)加-xylene for24h,and then the2D crystal was transformed into one-dimensional(ID)whiskers.The morphology,component,and structure were characterized by optical microscopy(OM),scanning electron microscopy(SEM),infrared spectrometry(IR), Raman spectroscopy and X-ray diffraction(XRD),respectively.The results showed that,the 1D C60whiskers have the same component,and crystal structure with2D C6)crystals.Key words:liquid-liquid interfacial precipitation；fullerene C)morphology transformation；crystallization富勒烯分子是由碳原子组成的封闭碳笼所形成，在1985年由KROTO等［］发现的C6()是最著名的一种富勒烯，0,0分子形似由12个五边形和20个六边形组成的足球，碳原子位于其中的60个顶点上。
新型碳素材料研究进展考核试卷
B.压缩测试
C.弯曲测试
D.硬度测试
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.石墨烯是由单层碳原子以_______的形式排列而成的二维材料。
2.碳纳米管的导电性能受到其_______和_______的影响。
3.富勒烯的化学式为C#__，其中#__代表球体的碳原子数量。
D.碳纤维的热稳定性与石墨烯相近
19.以下哪个领域不是碳纳米管的主要应用方向？（）
A.航空航天
B.新能源
C.生物医学
D.电子信息
20.以下哪种方法可以用于表征碳素材料的化学结构？（）
A.拉曼光谱
B.红外光谱
C. X射线光电子能谱
D.以上都对
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
3.碳纤维的密度大于钢。（）
4.富勒烯C60在常温常压下是液态。（）
5.碳素材料在超级电容器中主要用作电极材料。（）
6.碳纳米管的结构可以同时具有金属性和半导体性。（）
7.石墨烯的带隙宽度可以通过化学掺杂来调节。（）
8.碳素材料在航空航天领域的应用主要是由于它们的轻质和高强度。（）
9.碳纳米管的生产过程中不会产生任何类型的缺陷。（）
9.碳素材料在环境治理中的主要作用是_______和_______。
10.通过_______方法可以有效地将石墨烯从石墨中剥离出来。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.碳纳米管的导电性能优于铜和银。（）
2.石墨烯的制备过程中，机械剥离法是最常用的方法。（）
富勒烯的热重曲线-概述说明以及解释
富勒烯的热重曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述富勒烯是一种由碳原子组成的分子，具有球形的结构，被广泛认为是纳米科技领域的重要材料之一。
热重曲线是一种用来研究材料热性质的重要方法，通过对物质在不同温度下的质量变化进行监测，可以得到材料的热稳定性、热分解温度等关键信息。
本文将深入探讨富勒烯的热重曲线特性，探讨其在材料科学中的重要作用以及未来发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将对富勒烯的热重曲线进行简单概述，并介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将首先介绍富勒烯的基本概念，然后详细探讨热重曲线的定义和作用，最后对富勒烯的热重曲线进行分析。
在结论部分，将总结富勒烯热重曲线的重要性，展望热重曲线分析的未来发展方向，并提出结论和建议。
通过这样的结构安排，读者将能够全面了解富勒烯热重曲线的意义和应用价值。
1.3 目的本文的目的在于探讨富勒烯的热重曲线，并分析其在材料科学和化学领域中的重要性。
通过对富勒烯的基本概念和热重曲线的定义进行介绍，以及对热重曲线分析的实例展示，希望读者能深入了解富勒烯的热重曲线，以及其在材料性能和热稳定性方面的应用。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解和应用热重曲线分析，从而为富勒烯的研究和应用提供有益的参考和指导。
2.正文2.1 富勒烯的基本概念富勒烯是一种碳分子的同素异形体，由60个碳原子组成一个球状的空心结构。
它的发现是由于对碳分子在实验室条件下形成的几何学结构的研究，于1985年由哈罗尔德·克罗托奇和理查德·斯莱特发现。
富勒烯的结构类似于一个由12个正五边形和20个正六边形组成的球体，被称为“富勒球”或“富勒烯分子”。
这种特殊的结构使得富勒烯具有许多独特的化学和物理性质，如高度不饱和度、高电导率、高热稳定性等。
富勒烯可以通过“切割”碳纳米管或通过化学合成的方法来制备。
它在材料科学、化学、生物学等领域都有广泛的应用，如用作药物载体、光电器件、纳米传感器等。
富勒烯相关知识.doc
富勒烯相关知识.doc富勒烯制备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、燃烧法和化学⽓相沉积法等。
电弧法⼀般将电弧室抽成⾼真空, 然后通⼊惰性⽓体如氦⽓。
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，阳极材料⼀般为⽯墨棒, 通常在阳极电极中添加铁，镍，铜或碳化钨等作为催化剂。
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,在惰性⽓氛下碳分⼦经多次碰撞、合并、闭合⽽形成稳定的C60及⾼碳富勒烯分⼦, 它们存在于⼤量颗粒状烟灰中, 沉积在反应器内壁上, 收集烟灰提取。
电弧法⾮常耗电，成本⾼，是实验室中制备空⼼富勒烯和⾦属富勒烯常⽤的⽅法。
燃烧法将苯、甲苯在氧⽓作⽤下不完全燃烧的碳⿊中有C60或C70，通过调整压强、⽓体⽐例等可以控制C60与C70的⽐例，该法设备要求低，产率可达到0.3%-9%，是⼯业中⽣产富勒烯的主要⽅法。
化学⽓相沉积（CVD）主要⽤于制备碳纳⽶管，合适实验条件可制备出富勒烯。
反应过程：有机⽓体和N2压⼊⽯英管，⽤激光、电阻炉或等离⼦体加热，⽓体分⼦裂解后在催化剂表⾯⽣长成富勒烯或碳纳⽶管。
催化剂⼀般为Fe、Co、Ni、Cu颗粒。
CVD设备简单，原料成本低，产率⾼；并且反应过程易于控制，可⼤规模⽣产。
提纯通常是以C60为主，C70为辅的混合物，还有碳纳⽶管、⽆定形碳和碳纳⽶颗粒。
决定富勒烯的价格和其实际应⽤的关键就是富勒烯的纯化。
实验室常⽤的富勒烯提纯步骤是：从富含C60和C70的烟尘中先⽤甲苯索⽒提取,然后纸漏⽃过滤。
蒸发溶剂后,剩下的部分(溶于甲苯的物质)⽤甲苯再溶解，再⽤氧化铝和活性碳混合的柱⾊谱粗提纯，第⼀个流出组分是紫⾊的C60溶液，第⼆个是红褐⾊的C70，此时粗分得到的C60或C70纯度不⾼，还需要⽤⾼效液相⾊谱（纯度⾼，设备昂贵，分离量⼩）来精分。
Nagata发明了⼀项富勒烯的公⽄级纯化技术。
该⽅法通过添加⼆氮杂⼆环到C60, C70等同系物的1、2、3-三甲基苯溶液中。
富勒烯的发现与发展1
富勒烯的发现与发展(化学化工学院化学 2013年)摘要：介绍了富勒烯的发现，重点分析了富勒烯的空间结构，比较详尽地阐述了富勒烯在有机溶剂中的溶解性、光学性质、磁性等物理性质，以及氧化还原反应、加成反应、配位反应等化学性质。
综述了富勒烯在科学领域的部分应用和研究进展。
关键词：富勒烯、碳原子簇、C60、富勒烯衍生物长期以来，人们只知碳的同素异形体有三种：金刚石、石墨和无定形碳。
早期，科学家们对非平面的芳香结构产生了浓厚的兴趣，这对富勒烯的发现奠定了一定的基础。
直至，20世纪80年代，富勒烯的研究慢慢地在研究领域中活跃起来。
1.富勒烯的发现1985年英国萨塞克斯大学的波谱学家克罗托（H.W.Kroto）和美国科学家理查德·斯莫利（R.E.Smally）合作，他们用高功率激光轰击石墨，使石墨中的碳原子汽化，用氦气流把气态碳原子送入真空室。
迅速冷却后形成碳原子簇，再用质谱仪检测。
他们解析质谱图后发现，该实验产生了含不同碳原子数的原子簇，其中相当于60个碳原子，质量数落在720处的信号最强，其次是相当于70个碳原子，质量数为840处的信号，说明C60和C70是相当稳定的原子簇分子（图1）。
当时用激光蒸发石墨只能得到极微量的C60，难以满足结构分析的需要。
为寻找合成大量C60的方法，1990年，德国马普核物理所的物理学家克列希默（Kratschmer）等用电弧法制得了毫克级的富勒烯，是以石墨作电极，在氦气中通电，石墨电极蒸发为蒸汽，冷却后得到含有5％～10％C60和C70混合物的烟炱，此烟炱可溶于苯或甲苯中，利用重结晶或液相色谱法将它们分离，得到纯C60和C70，克列希默法每天可获得100 mg的C60。
有了足够量的C60就为研究它们的结构提供了条件。
经红外光谱，紫外可见光谱，电镜扫描，粉末和晶体X射线衍射分析等方法对C60进行结构分析，证实了克罗托等人的推理是完全正确的－－C60是球笼状。
建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒设计的加拿大世界博览会球形圆顶薄壳建筑1.1富勒烯的化学结构的探测C60的结构研究表明，C60是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体，它具有精确的五边形和六边形镶嵌结构，每个碳原子以近似于sp2杂化轨道与3个碳原子相连，未参加杂化的p轨道在C60的球面形成大л键，代表了一类特殊的芳香体系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
溶剂对富勒烯C_(60)微纳米晶体的影响
富勒烯C<sub>60</sub>因其笼状对称结构和高度离域的共轭π电子体系所赋予的特殊电子结构和化学反应活性受到了研究者的广泛关注。
但是,其零维形貌导致C<sub>60</sub>分子在光、电、磁等物理性能上呈现各向同性,因此应用受到限制。
目前,可通过分子自组装法构筑具有一定形貌的富勒烯微纳米晶体（fullerene micro/nanocrystals,FMNCs）即纤维状一维富勒烯微纳米晶体（one-dimensional FMNCs,1D FMNCs）,片状二维富勒烯微纳米晶体
（two-dimensional FMNCs,2D FMNCs）及块状三维富勒烯微纳米晶体
（three-dimensional FMNCs,3D FMNCs）,可使材料兼具富勒烯单体的特殊性质和独特的维度、尺寸效应。
因此,FMNCs的可控制备具有十分重要的意义。
本学位论文系统地研究了良溶剂和不良溶剂对C<sub>60</sub> FMNCs的形貌和晶体结构的调控作用和规律,并且进一步提出了溶剂对其生长影响的可能机理。
其具体内容如下:1.首次利用对C<sub>60</sub>溶解度不同的三种二甲苯溶液作为良溶剂通过溶剂蒸发法实现了对FMNCs的生长调控。
利用光学显微技术（optical microscopy,OM）、扫描电子显微技术（scanning electron microscopy,SEM）、X射线衍射图谱（X-ray diffraction pattern,XRD）分析发现制备晶体的形貌和结构依赖于体系所用的良溶剂对C<sub>60</sub>的饱和溶解度。
当选用溶解度较大的邻二甲苯时,可制备具有六方密堆积（hexagonal close-packed,HCP）和面心立方（face-centered cubic,FCC）混合结构的3D FMNCs,若采用中等溶解度的对二甲苯,产物为具有FCC结构的2D FMNCs,而使用溶解度最小的间二甲苯时,可以制备具有HCP结构的1D FMNCs,并
且采用不同的制备方法结果均类似。
此外,利用红外光谱（Fourier transform infrared spectra,FT-IR）、拉曼光谱、热重分析（thermogravimetric analysis,TGA）、差示扫描量热法（differential scanning calorimetry,DSC）对制备的FMNCs进行组分分析,
同时使用软件Material Studio对上述三个体系进行结构优化和能量模拟,从而对FMNCs的生长机理提供合理的解释。
结果表明,C<sub>60</sub>良溶剂的饱和溶解度对晶体在各个方向上的生长程度和形成稳定HCP溶剂化结构的能量大小
有所影响,这为富勒烯C<sub>60</sub>微纳米材料的可控制备提供了实验和理
论依据。
2.首次采用极性参数依次减小的不良溶剂与C<sub>60</sub>的甲苯饱和溶
液通过液液界面析出法（liquid-liquid interface precipitation method,LLIP）制备FMNCs,通过偏光显微技术（polarizing optical microscopy,POM）和XRD 对培养的FMNCs的光学各向异性的持久性和晶体结构的稳定性进行研究,发现当选用甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇作为不良溶剂时,随着所用溶剂极性的减小,
产物的光学各向异性和溶剂化结构的稳定性会随之延长。
而当使用极性更小的正戊醇、正己醇和正辛醇时,这些溶剂化物的结构却只能保持2 d。
其中C<sub>60</sub>/甲苯/正丁醇体系制备的1D FMNCs的光学各向异性持久性可以提高到5 d,其溶剂化正交和六方混合的晶系结构也可稳定存在7 d以上,成为目前通过LLIP法制备的C<sub>60</sub>/甲苯体系的光学各向异性保持最久的1D FMNCs。
3.作为对照实验,利用与上述相同的醇类和难挥发的间二甲苯分别作为不良溶剂和良溶剂制备C<sub>60</sub> FMNCs并对其产物进行同样的分析测试,所得结果基本和甲苯体系一致,即选用极性递减的不良溶剂,产物的光
学各向异性持久性和溶剂化结构稳定性均是先增大后减小。
尤其是对于C<sub>60</sub>/间二甲苯/正丁醇体系制备的1D FMNCs,其产物的光学各向异性和HCP的溶剂化结构可保持半个月以上,比已知文献报道的相同方法制备的间二甲苯体系溶剂化物的光学各向异性保持时间都久,这对于获得具有持久光学各向异性的1D FMNCs,拓展其在光学偏振片和直线偏振发光器件等光电设备领域的发展具有重要意义。