富勒烯及其高分子化共36页
富勒烯C60 Fullerene-C60 CAS：99685-96-8
富勒烯C60 Fullerene-C60 CAS：99685-96-8富勒烯C60（Fullerene-C60）是一个全碳笼分子，既具有疏水性又具有疏油性，结构高度对称，是构筑两亲分子的理想基元。
与烷基链之间仅存在范德华力和疏水相互作用不同，C60球体之间还存在较强的p-p相互作用,因此基于C60的两亲分子往往表现出与传统的含烷基链两亲分子迥异的自组装特性。
产品信息：中文名称：富勒烯C60英文名称：Buckminsterfullerene Fullerene-C60别名：足球烯；福勒烯CAS：99685-96-8结构式：性状：固体纯度：95%+分子式：C60分子量：720.6420密度：3.4±0.1 g/cm3沸点：500-600℃ subl.熔点：>280ºC(lit.)储存条件：密封储存，储存于阴凉、干燥稳定性：常温常压下稳定，避免与强氧化剂，金属接触。
用途：仅用于科研，不能用于人体供应商：西安瑞禧生物富勒烯C60是一种由C 100.00%构成的化合物的碳纳米化合物富勒烯(C60)的1种水溶性衍生物[C60(OH)16-18]富勒烯类炭材料单壁纳米炭管和多壁纳米炭管富勒烯衍生物C50X(X=SiH2, PH, S)C60富勒烯-哌啶硫代荒酸酯稠合体聚硅氧烷富勒烯纤维硝基富勒烯衍生物硝基富勒烯吡咯烷衍生物金属富勒烯富勒烯族碳素材料富勒烯[60]有机高分子化合物煤基富勒烯卤化富勒烯空心富勒烯纳米MoS_2和WS_2富勒烯C_(60)、C_(70)富勒烯配合物η2-C60[Ru(NO)(PPh3)]2纳米富勒烯(nC60)异质富勒烯C59Si与C69Si聚硅氧烷负载富勒烯铂配合物富勒烯金属包合物富勒烯衍生物C60(OH)x(O)y2-(2-硝基苯基)吡咯烷[3',4':1,2][60]富勒烯聚硅氧烷富勒烯2',5'-二氢-1'H-吡咯骈[3',4':1,2][60]富勒烯异质富勒烯C_(58)P_2富勒烯C36及其衍生物C36H2n富勒烯C_(60)硫桥键联四硫富瓦烯衍生物基于钆金属富勒烯纳晶有机铬富勒烯衍生物三丙二酸富勒烯富勒烯乙二胺铅盐富勒烯灰苝醌/富勒烯C60超分子C20,C24,C28,C32,C36,C40,C44和C50等小富勒烯。
富勒烯
2)超导性 经过适当的金属搀杂后的C60表现出良好的 导电性和超导性。1991年3月美国贝耳实 验室首先报道搀钾后的K3C60具有超导 性，其临界温度为18K。
* 现已发现M3C60系列化合物（M=K、 Rb、Cs）均具有超导性。 * 另据贝耳实验室最新报道，C60有机超导 体的临界温度已提高到117K。
6、富勒烯的性质 1）一般性质 C60为淡黄色固体，薄膜加厚时转成棕色， 在有机溶剂中呈洋红色。C70为红棕色固 体，厚膜时为灰黑色，溶剂中为红葡萄酒 色。C60密度1.65g/cm3，能在不裂解情况下 升华。 室温下C60的体积可压缩率为： -d(lnv)/dp=7.0x10-12cm2/dyne 最软固体 C60 13C-NMR 143.2ppm出现单峰
C36
C60
C70
C180
2、C60分子的发现及其结构的提出 很早天体物理学家就发现富碳恒星的大气层及慧星 尾中有碳原子簇存在； 1942年，O. Hahn等用MS证实了原子簇Cn（<15）的 存在； 1984年，Exxon Research & Engineering Co.的E. A. Rohlfing等用激光气化/氦气脉冲膨胀法从石墨 产生碳原子簇。 1《n《30，奇数和偶数的碳原子簇均能形成； n》40时，仅偶数n的Cn原子簇能形成，并且C60 的质谱峰明显高于其它原子簇峰； 1985年，Kroto提出球碳假设，在Nature发表 《C60: Buckminsterfullerene》（1985, 318:162）
不同萃取剂的萃取效果 萃取剂系列 1 萃取次序 产物 苯 1 C60:C70=3:1 和少量质量数 1200 的富勒烯 吡啶 2 C60:C70=2:1 和少量 C100 以下的 富勒烯 1，2，3，5-四甲基苯 3 主要是<C200 的富勒烯，C60 和 C70 含量<1% 萃取剂系列 2 萃取次序 乙烷 1 主要是 C60 和 C70，少量 C76 和 C78 庚烷 2 C60:C70:C78:C84=2:1.4:0.5:1 收率 26% 4% 14%
富勒烯的结构性质及用途
富勒烯的结构、性质及用途2009210349焦珂，这一神奇的化学中最常说的一句话便是：结构决定性质，性质决定用途。
富勒烯——C60物质，自从发现以后就受到科学家的密切关注，积极探索它的用途，从而为人类生产生活带来更大的便利.正是由于其特殊的结构和性质，C在超导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面60表现出优异的性能，得到广泛的应用。
结构C60的分子结构为球形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。
球体直径约为710pm，即由12个五边形和20个六边形组成.其中五边形彼此不相联接只与六边形相邻。
与石墨相似,每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻三个碳原子相连,剩余的p轨道在C60分子的外围和内腔形成π键.性质①颜色与性状:C60在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光；②分子大小：C60分子的直径约为7.1埃（1埃= 10的负十次幂米）;③密度：C60的密度为1.68g/cm3；④溶解性：C60不溶于水等强极性溶剂,在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性；⑤导电性：C60常态下不导电。
因为C60大得可以将其他原子放进它内部,并影响其物理性质，因而可导电。
另外，由于C60有大量游离电子,所以若把可作β衰变的放射性元素困在其内部，其半衰期可能会因此受到影响。
⑥化学性质氧化还原反应:在光照的条件下将C60与O2反应生成环氧化物C60O，但这种环氧化物不稳定，用矾土分离时能还原成C60。
加成反应：C60可以与氢或卤素单质进行加成。
把其完全氢化便得绒毛球烷（Fuzzyball），化学式为C60H60（加成进的氢原子有可能C60在笼内也可能在C60外部）。
烷基自由基R可与C60反应生成RC60加和物,RC60可生成C60直接键和哑铃状二聚体RC60-C60R。
与金属的反应：C60与金属的反应分为两种情况：一种是金属被置于C60碳笼的内部；另一种是金属位于C60碳笼的外部：1）C60碳笼内配合物生成反应。
富勒烯及其高分子化-2010
一、富勒烯的概述 二、富勒烯的制备
三、富勒烯的结构 四、富勒烯的性质
五、富勒烯的高分子化
一、富勒烯的概述
富勒烯(Fullerene)是20世纪80年代发现的一类 新型球状分子.它全部由碳原子组成,是继石墨、 金刚石之后,发现的第三种碳元素存在的晶体形态, 其分子式可概括为Cn.目前已知n最大可为540,这 类分子被称之为富勒烯族.在种类繁多的富勒烯族 中,人们对C60研究最为深入,因为它是其中稳定 性最高的一种.由于它的结构特殊,并具有奇特的 物理、化学性质,C60及其化合物的研究已成为当 前世界各国科学家研究的焦点和热点之一.
这类衍生物与聚苯乙烯具有相似的溶解性质， 可以溶解在许多常见的溶剂中。
另一类是以C60封端的聚苯乙烯的制备。 a. 通过活性自由基聚合制备以TEMPO封端的高 分子长链； b.利用TEMPO在加热条件下仍能产生活性自由 基的特点与C60反应，得到以C60封端的高分 子C60衍生物，反应过程如下所示：
四、富勒烯的性质
富勒烯的超导性 C60分子本身是不导电的绝缘体，但当碱金
属嵌人C60分子之间的空隙后，C60与碱金
属的系列化合物将转变为超导体，如K3C60
即为超导体，且具有很高的超导临界温度
18K。与氧化物超导体比较，C60系列超导 体具有完美的三维超导性，电流密度大，稳
定性高，易于展成线材等优点，是一类极具
富勒烯的高分子衍生物既可以克服富勒烯本身的
溶解性 加工性能差的弱点 又可以提高高分子材料 的性能及其稳定性 因而受到了广泛的重视。
五、富勒烯的高分子化
（3）含活性端基的高分子前体与富勒烯反应： 富勒烯表面的双键可成为阴离子、自由基等活 性中心的猝灭剂。人们先设计出带有活性基团的高 分子前体，再以富勒烯为终止剂，得到了以富勒烯 球体为末端基的“On—Chain”型含富勒烯高分子化 衍生物。 （4）利用高分子侧基反应将富勒烯引入高分子： 这种方法是目前制备含富勒烯高分子化衍生物最常 用的方法之一。它的特点是在引入富勒烯的同时保 持了高分子链原来的结构，因此可将两者的优点真 正结合起来。
富勒烯
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. C60是于1985年由Rich ard Buckminster Fuller发现的第一个富勒烯, 又被称为足球烯. 这是因为C60的表面结构与足球完全一致. 富勒烯这个名称也由Fuller 而来, 而我们一般用Buckm inster fullerene 指足球烯.性质密度和溶解性C60的密度为cm。
C60不溶于水，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性。
导电性碳原子本具有导电性，而C60分子的导电性优于铜，重量只有铜的六分之一，一个巴克球分子相当于一纳米，可谓极微小，它的导电性来自奇特的分子结构并非靠其他原子，可见不久的将来人类世界将诞生非金属电缆、非金属电路板...等富勒烯产品。
结构克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒（RichardBuckminsterFuller，18 95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C60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C60和C70等。
在若干可能的富勒烯结构中C60，C240，C540和直径比为1:2:3。
C60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。
球体直径约为710pm，即由12个五边形和20个六边形组成。
富勒烯的性质。性能以及研究现状
富勒烯的性质，性能以及研究现状2009210309 化院0906 陈青英摘要：本文总结了近十几年的文献资料, 对[C60 ]富勒烯的化学修饰及其功能材料性能研究进行综述.关键词：富勒烯, 化学修饰, 功能材料, 性能Abstract:Three kinds of ［60 ］fullerene-coumarin compounds were synthesized by esterification with thecoumarin derivatives and characterized by 1H NMR， 13 C NMR， FT-IR and MS. Their fluorescence intensitydrastically reduced owing to the competition of excitation light and the fluorescencere-absorption of the coumarin to fullereneRetro-cycloaddition reaction is one of the most important reactions of fullerene derivatives.Many kinds of organofullerenes are not stable under reductive,oxidative or thermal conditions,where the functional addends are removed from the fullerene sphere and lead to the formation of pristine fullerenes.Such addition-retro-addition reaction has shown promising application in the protection/deprotection strategy for the purification and functionalization of fullerenes..Keywords:Fullerene，Coumarin，Fluorescence，fullerene derivatives; retro-cycloaddition reactions; C-H-X hydrogen bonding石墨和金刚石是大家所熟悉的.碳元素的两种同素异形体。
富勒烯介绍(新材料资料2)
生物医学应用
生物医学应用
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
诺贝尔化学奖
诺贝尔物理学奖
碳的存在形式
(a) 金刚石 (sp3) (b) 石墨(烯) (sp2) (c) 富勒烯 (sp2+sp3)
(e)石墨炔(sp2+sp3)
(d) 纳米管(sp2+sp3)
富勒烯的各种形态
Ca@C50
La2@C80
内嵌富勒烯
内嵌富勒烯
Ca@C50
La2@C80
Y@C82
Sc2C2@C82
均相催化与多相催化统一于 富勒烯：高活性；高选择性，理想产物选择 性100%；长寿命，连续5次100小时测试，活性保持；回收方便。
19
农业方面应用
合成氨催化剂
1 + Na2S2O4 + N2 → NH3 (yield in 33%)
Y. Nishibayashi, et al. Nature, 2004, 428, 279
Nature 1998 , 396, 323
富勒烯的各种形态
富勒烯一维聚集体
富勒烯的各种形态
富勒烯二维单分子膜
I 密实纳米线 II 实壁纳米管 III 多孔纳米线 IV 多孔壁纳米管
富勒烯应用举例
富勒烯的广泛应用
化妆品; 磁体; 消毒剂; 纺织物
医药 纳米器件 造影剂
内嵌分子
自由基捕捉
富勒烯
高分子合成新技术
3.2脉冲激光法诱导液-固界面法
福建师范大学章文贡教授研究团队 采用脉冲激光诱导液-固界面反应法，以 芳香烃B为流动相，石墨为固体靶，成功 获得了多种富勒烯，其中含富勒烯C98的 量最多。
高分子合成新技术
反应装置示意图
调节流动相以适 宜的流速流经固 体靶，淹没过靶 片的液层高度始 终为1~2mm，准 备时间依需要量 而定
1.富勒烯的溶解性质 2.富勒烯的超导性质 3.富勒烯的光学性质
高分子合成新技术
2.1.1.溶解性
富勒烯在脂肪烃中的溶解性随溶剂 分子的碳原子数增大而增大，但一般溶 解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解 性，而在二硫化碳（CS2）中的溶解度很 大。但是由于CS2的毒性较大，因此一般 不使用。目前用于溶解C60最常用的溶剂 为甲苯
高分子合成新技术
第6章 富勒烯及其高分子化 章
高分子合成新技术
目录
概述 富勒烯的性质 富勒烯的制备 富勒烯的高分子化 富勒烯高分子衍生物的应用 回顾与展望
高分子合成新技术
1. 概述
20世纪80年代中期，继石墨、金刚 石之后，人们发现了碳元素存在的第三 种晶体形式，其分子式为Cn ，目前已知 的n值最大为540。这类碳化合物被称为 碳笼原子簇或富勒烯（又称巴基球、球 烯、足球碳等）。
液体作用剖析
流动相液体的作用
液体气化产生 液体粒子 有助于亚稳态物质 的成核和稳定
液体的束缚作用 使各粒子之间更加 容易碰撞重新成核
液体冷却作用有助于 快速活性淬灭成核” “快速活性淬灭成核”
高分子合成新技术
4.富勒烯的高分子化
C60 球 体 的 高 分 子 化 衍 生 物
1.高分子链上悬挂C60（On-chain型）； 2.C60结合进高分子链中（ In-chain型）； 3.以C60为节点形成高分子网络； 4.C60通过化学键连接在基质材料表面。
富勒烯的物理化学性质
富勒烯的物理化学性质
富勒烯(Fullerene)是一种三维结构的碳元素形成的纳米结构，它有着非常独特而完美的结构和性质。
1996年，在研究富勒烯的物理化学性质的基础上，理查德·拉宾和格伦·布林被授予诺贝尔物理学奖，他们的研究奠定了对对原子纳米电子结构的进一步研究。
当前，富勒烯已成为一项重要的研究领域，在物理化学性质方面有着广泛的应用前景。
它有着出色的自旋电子性质，它可以轻松地进入有机分子结构中，形成稠密的双重氢键键合。
对于有机分子的光学和电化学性质的特殊改变，这种富勒烯型对有机分子的影响是无与伦比的。
此外，富勒烯可以作为光子探针，具有良好的平衡性和调控性，可以直接和细胞的金属离子结合调控细胞的信号传递，为细胞生物学研究提供了新思路。
同时，应用于抗癌药物载体，在物理耐药性和安全性方面，富勒烯也非常具有优势，是近年来新型药物载体材料研究的焦点。
最重要的是，富勒烯有着良好的机械性质，根据“ Carbon Nanotube and Diamond”的论文，研究发现了基于富勒烯的高强度和高弹性材料，可以直接应用于航空航天和医学生物学等，提升材料的结构特性，耐磨性，强度，抗紫外线和耐热性能等，从而更好地把握材料的多方面性能。
总之，富勒烯具有独具特色的物理化学性质，可以完美地应用于有机分子的光学和电化学性质，电子和生物医学实验，以及传感器、抗癌药物载体等，未来，在富勒烯研究的步伐加快的情况下，它的应用前景更为广阔。
富勒烯化学反应
富勒烯化学反应富勒烯是由碳原子构成的球状分子结构，具有许多独特的化学和物理性质。
富勒烯化学反应是指富勒烯分子在化学反应中发生的变化和转化。
这些反应不仅对富勒烯的结构和性质具有重要影响，还为富勒烯的应用提供了丰富的化学基础。
1. 富勒烯的官能化反应富勒烯可以通过与化学试剂发生官能化反应，引入不同的官能团。
这些官能团的引入可以改变富勒烯的溶解性、电荷传输性质以及在材料中的分散性。
常见的官能化反应包括烷基化、醇化、酯化、磺化等。
通过这些反应，可以制备出具有特定功能的富勒烯衍生物，例如富勒烯酸、富勒烯酯等。
2. 富勒烯的环加成反应富勒烯可以通过环加成反应在分子内部形成新的碳碳键，进而形成环状富勒烯衍生物。
这些环加成反应通常是在高温或高压条件下进行的。
其中最著名的是富勒烯的环加成反应，可以得到富勒烯的不同同分异构体。
此外，还可以通过环加成反应制备出具有特定结构和性质的富勒烯衍生物，如碳纳米管等。
3. 富勒烯的光化学反应富勒烯具有良好的光学性质，可以吸收可见光和紫外光。
在光照条件下，富勒烯可以发生光化学反应，如光氧化反应、光还原反应等。
这些反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷分布，进而影响其光学性质和光电转换性能。
光化学反应为富勒烯在光电器件、光催化和光敏化学反应中的应用提供了重要的基础。
4. 富勒烯的还原反应富勒烯可以与还原剂反应，发生还原反应。
在还原反应中，富勒烯失去电子，形成富勒烯的负离子或富勒烯的还原衍生物。
这些还原反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷传输性质，进而影响其在电子器件和能源存储中的应用。
常见的还原反应包括金属还原、还原剂还原等。
5. 富勒烯的氧化反应富勒烯可以与氧化剂反应，发生氧化反应。
在氧化反应中，富勒烯获得电子，形成富勒烯的氧化衍生物。
这些氧化反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷传输性质，进而影响其在电子器件和催化反应中的应用。
常见的氧化反应包括酸性氧化、过氧化等。
总结起来，富勒烯化学反应是指富勒烯分子在化学反应中发生的变化和转化。
富勒烯结构
富勒烯结构一、引言富勒烯结构是由碳原子组成的球状分子，具有独特的物理和化学性质。
它是20世纪80年代发现的，因其形状像美国建筑师富勒设计的“杯形球”而得名。
自此以后，富勒烯结构引起了科学家们的广泛关注，并在材料科学、化学、物理等领域得到了广泛应用。
二、结构特点1. 分子结构富勒烯分子由60个碳原子组成，呈球形结构。
每个碳原子都与三个相邻碳原子共价键连接，形成一个六角形和五角形交替排列的球面网格。
2. 碳-碳键长度和键角富勒烯中每个碳原子之间的键长为1.4埃左右，比普通单键（1.54埃）要短；而每个五角形中心处的两个相邻碳原子之间的距离为1.45埃左右，比普通双键（1.34埃）要长。
此外，富勒烯中每个碳原子之间的键角为120度左右。
3. 稳定性由于其球形结构和共价键的稳定性，富勒烯具有较高的稳定性和可靠性。
在常温下，富勒烯可以长时间保持结构不变。
三、制备方法1. 热解法将一定量的芳香族化合物（如苯）放入高温反应器中，加热至1000℃以上，在惰性气氛下进行热解反应，生成富勒烯。
2. 激光脱离法利用激光脉冲将碳纳米管或金刚石等材料表面的碳原子脱离，随后形成富勒烯分子。
3. 化学合成法通过化学反应合成富勒烯。
目前常用的方法包括电化学合成、电子转移反应和环加成反应等。
四、物理和化学性质1. 导电性能富勒烯具有良好的导电性能。
其导电机理是通过共价键和π键来传递电子。
2. 光学性质富勒烯具有很强的吸收紫外线和可见光的能力，因此在太阳能电池、光催化等领域具有广泛应用。
3. 化学反应富勒烯可以与许多物质发生化学反应，如氧化、还原、取代等。
这些反应可以改变富勒烯的物理和化学性质，从而使其具有更广泛的应用。
五、应用领域1. 材料科学领域富勒烯具有很强的力学性能和导电性能，因此被广泛应用于材料科学领域。
例如制备纳米材料、高分子复合材料等。
2. 医药领域富勒烯具有良好的生物相容性和抗氧化性能，因此在医药领域具有广泛应用。
富勒烯详细性能参数
富勒烯性能参数富勒烯性能参数一直是大家想了解的内容，富勒烯C60发现至今已有30多年，奇异的结构，开拓了碳原子新的时代。
富勒烯在溶解性、磁性、非线性光学性质、光导电性等表现出优异性能的应用范围也越来越广泛，它对材料科学、物理学、化学等领域将会产生更加重要的影响。
下面就由先丰纳米简单的介绍一些富勒烯性能参数。
一、物理性质1.溶解性：非极性分子C60具有高度对称性，在不同有机溶剂中的溶解性是不同的，C60脂肪族溶剂中的溶解度明显低于在芳香族溶剂中的溶解度。
2.磁性： C60分子球体中的磁流是中性的，但是它的五元环有很强的顺磁性，而六元环具有较为缓和的介磁性。
单一的C60有关磁性材料的研究主要是电荷转移复合物C60 ( TDAE)0.86的合成，在有机磁体中是居里温度最高的一种化合物。
3.光电导性：C60具有吸电子性，易与供电子的有机物结合，生成电荷转移型材料，光的吸收增大会得到更多的电子、空穴载流子，电导率因而增大.这样的材料可以用于光敏器件、静电复印等方面。
二、化学性质1.与金属反应： C60具有缺电子化合物的性质，倾向于得到电子，易与亲核试剂(如金属)反应。
C60在与金属反应有两种方式：其一，金属位于C60碳笼的内部，碳笼内配合物反应；其二，金属位于C60碳笼的外部，即碳笼外键合反应。
2.聚合反应：在光辐射照的条件下，C60分子可以发生聚合反应。
C60聚合反应有两种珍球链式和一种链悬挂式。
链悬挂式聚合物具有二维和三维的空间结构。
3.加成反应：C60具有不饱和性，加成反应主要有C60亲核加成反应和C60亲电加成反应。
它可以和胺类、磷化物等发生亲核加成反应，还可以与CH3I在格氏试剂作用下反应，生成烷基化物。
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富勒烯材料的应用
富勒烯材料的应用富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子，由于其独特的结构和特性，具有广泛的应用前景。
以下是富勒烯材料的几个重要应用领域：1.材料科学领域：富勒烯具有优秀的电子传输、机械强度和热稳定性，使其成为一种重要的材料。
它可以用于制备高效率的太阳能电池、显示屏、半导体材料、超导材料、传感器等。
富勒烯可以增强聚合物的导电性和机械性能，用于制备高强度、高导电性的复合材料。
此外，富勒烯也可以用于制备高分子材料的光电功能薄膜，如透明导电薄膜。
2.药物领域：富勒烯具有良好的生物相容性和低毒性，对人体无害。
研究表明，富勒烯可以作为药物载体用于传递和释放药物。
由于富勒烯具有较大的表面积和空腔结构，可以在内部和外部吸附药物，形成稳定的复合物。
此外，富勒烯还具有抗氧化性能，可以用于制备抗氧化剂和抗癌药物。
目前，富勒烯已经在癌症治疗、抗病毒和抗菌领域得到广泛应用。
3.环境保护领域：富勒烯可以作为一种高效的吸附剂，用于净化水源和空气。
富勒烯分子的球形结构和大的表面积使其能够与各种污染物发生相互作用，吸附和去除有害物质。
富勒烯可以吸附重金属离子、有机物和毒性化学物质，如汞、铅、苯并芘等。
此外，富勒烯还可以用于制备高效的催化剂，用来降解和去除环境中的污染物。
4.能源领域：富勒烯具有良好的电子传输性能和光学性能，可以用于制备高效的光电器件。
富勒烯可以作为光敏材料，制备太阳能电池或光电转换器件。
富勒烯作为电子传输材料，在光伏器件中具有良好的电荷传输能力和较高的电子迁移率，可以提高光电器件的效率。
此外，富勒烯还可以作为催化剂用于制备氢能源和其他可再生能源。
总的来说，富勒烯材料具有广泛的应用领域，包括材料科学、药物领域、环境保护和能源领域。
随着对富勒烯性质和制备方法的进一步研究，相信富勒烯的应用前景会更加广阔。
富勒烯介绍
富勒烯介绍富勒烯的发现、特性、结构极其应用化学与材料科学学院化学专业0501班吴铭摘要：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。
自1985年发现了巴基球，1991年1992年又相继发现了巴基管（碳纳米管）和巴基葱，碳有了第四种同素异形体富勒烯，于是人们便开始了对其结构与特性的研究，并广泛应用。
本文综述了富勒烯的发现、特性、结构极其应用。
关键词：富勒烯结构特性应用目前为止，碳的同素异形体已被发现四种：金刚石，石墨，不定形碳和富勒烯。
其中，人们对前三种应该早就熟知了，而对于最后一种恐怕大多人知知甚少。
巴基球，巴基管和巴基丛统称富勒烯。
以下则介绍富勒烯的发现特性，结构极其应用。
一．发现(一) 巴基球的发现英国萨塞克斯大学的波谱学家克罗托(h.w.kvoto)在研究星际空间暗云中含碳的尘埃时，发现此尘埃中有氰基聚分子，克罗托很想研究该分子形成的机制，但没有相应的设备.1984年克罗托赴美参加陂得萨斯州奥斯汀举行的学术会议，并到莱斯大学参观，现该校化学系系主任科生(R.F.cuv.jv)教授介绍，认识了研究原子簇化学的斯莫利教授，观看了斯莫利和他的研究生用他们设计的激光超团簇发生器，在氦气中用激光使碳化硅变成蒸汽的实验，克罗托对这台仪器非常感兴趣，这正是所渴求的仪器。
三位科学家优异合作并安排在1985年8月到9月间进行合作研究。
是时，他们用功率激光轰击石墨，使石墨中的碳原子汽化，用氮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处的信号最强。
说明C60是相对稳定的原子簇分子。
(图1)(二) 巴基管和巴基丛的发现1991年日本NFC公司的电镜专家饭岛博士，在氮气直流电弧放电后的阴极棒上发现了管状的结构的碳原子簇，直径约几纳米，成为碳纳米管（Cerbonnanofubes），又称巴基管（Buckytabes）。
富勒烯材料ppt课件
4.富勒烯的种类
• 巴基球团簇：最小的是C20 （二十烷的 不饱和衍生物）和最常见的C60；
• 碳纳米管：非常小的中空管，有单壁和 多壁之分;在电子工业有潜在的应用；
• 巨碳管：比纳米管大，管壁可制备成不 同厚度，在运送大小不同的分子方面有 潜在价值；
• 聚合物：在高温高压下形成的 链状、二 维或三维聚合物。
5.富勒烯的结构和性质
• 富勒烯晶体（如C60固体）由于是由一个个分子堆砌形 成的，分子本身的化学键已达到饱和和封闭，不需要 其他原子来满足其表面化学键的要求.因此从这种意义 上说，富勒烯是今天已知有限大小的唯一稳定形式的 纯碳.
• 超导性： 经过适当的金属搀杂后的C60表现出良好的导电
1.富勒烯的命名
1985年， Kroto等采用质谱仪研究激光蒸发 石墨电
极粉末，发现在不同数量碳原子形成的碳 簇结构中
包含六十个和七十个碳原子的团簇具有更 高的稳定
性，于是提出由六十个碳原子构成的稳定 结构：由
12个五元环和20个六元环组成的类似足球
富勒烯的命名
C36
C60
C180
C70
2.富勒烯材料的历史
富勒烯材料的简介
富勒烯外包 装
富勒烯 在生活中 无处不在
宇宙中发现的碳 的同素异形体-石墨烯与富勒烯
富勒烯诱导
你
体作N型半导 体
知 道
吗
？
富勒烯材料
• 目录 • 1.富勒烯的命名 • 2.富勒烯的历史 • 3.富勒烯的制备与提纯 • 4.富勒烯的种类 • 5.富勒烯的结构和性质 • 6.富勒烯的其他相关 • 7.富勒烯的应用与发展前景
3.富勒烯材料的制备与提纯
富勒烯的制备： 大量低成本地制备高纯度的富勒烯是
第三讲_富勒烯1
第三讲富勒烯5目录•富勒烯概述•富勒烯的结构与表征•富勒烯的制备、生长机理与纯化•富勒烯的性质•富勒烯化学•富勒烯的应用6碳的同素异形体石墨78富勒烯(Fullerenes)：笼状炭原子簇的总称什么是富勒烯9富勒烯的发展历程1983年，物理学家D.R. Huffman 和W. Kratschmer 在氦气中使石墨电极间放电制备了碳原子簇，碳烟的紫外光谱和拉曼光谱显示，在近紫外区出现了强烈的吸收带，产生了形似驼峰的双峰，他们称这种样品为“骆驼样品”。
1969年David Jones 在New Scientist 上发表论文指出在石墨生产高温过程中有可能形成石墨空心球；1970年日本量子化学家Osawa 曾经计算过对称性的C 60的笼型结构，并计算出该笼形结构具有芳香性，但没有深入下去。
富勒烯之前认识的碳：金刚石和石墨1985年，Robert F. Curl，Harold W. Kroto，Richard E.Smalley共同发现了C60和C70，并获得1996年的诺贝尔化学奖。
1984年，E. A. Rotalfing为了解释星际尘埃的组成，采用大功率短脉冲激光器蒸发石墨，在飞行时间质谱仪上观察到C60和C70的特征峰，但他们只是简单的将其归结为碳原子团簇的线性链结构。
与诺贝尔奖失之交臂。
1984年，R. E. Smalley (Rice U)发明激光气化团簇束流发生器。
101984年，Kroto经Curl介绍认识了Smalley，参观了Smalley研制的用于研究半导体和金属原子簇的激光气化团簇束流发生器，观看了在He气氛中激光蒸发SiC2的实验。
并建议使用这台仪器模拟星际空间由巨碳星产生的浓密富碳风中长链碳分子的形成机制。
1985年9月，Kroto利用该仪器与Smalley合作，用石墨代替SiC2进行激光蒸发实验，他们从质谱图中发现相对原子量为720和840的高丰度分子离子峰（对应C60和C70)；Curl提议立即停止所有其它实验，集中精力研究这一意外发现。
science 富勒烯 催化‘
science 富勒烯催化‘Science Daily: 富勒烯催化富勒烯是一种由碳原子组成的分子，具有球形或近球形的结构。
由于其独特的形状和化学性质，富勒烯在许多领域，包括纳米材料、催化和电子学方面展示出了巨大的潜力。
近年来，科学家们对富勒烯的催化性质产生了浓厚的兴趣，正在努力探索其在化学合成和能源领域的应用。
一、富勒烯的结构和特性富勒烯是由60个碳原子组成的球状分子，被称为富勒烯C60，是最著名和最普遍研究的富勒烯形式之一。
富勒烯具有高度对称的结构，表面上由20个六元环和12个五元环组成。
富勒烯的碳碳键长度比典型的烯烃或环状烷烃要长，表明富勒烯具有较高的反应性。
二、富勒烯催化反应的基本原理富勒烯作为催化剂的应用主要通过促进反应过程中的活性中间体的生成和转化来实现。
富勒烯能够捕获反应物和催化剂之间的中间体，从而加速反应速率。
此外，富勒烯还能够与反应物发生氢化和脱氢反应，增强或减少反应的选择性。
三、富勒烯催化的化学合成反应1. C-C键的形成富勒烯可以催化碳碳键的形成反应。
它能够在较低温度下促进烯烃和烷基卤化物之间的加成反应，形成新的碳碳键。
这种催化反应在有机合成中具有广泛的应用，可以合成各类重要的有机化合物。
2. 氧化反应富勒烯可以被氧化剂氧化为富勒烯酮。
这种氧化反应可以通过调控富勒烯与氧化剂的反应条件，如温度、反应时间和氧化剂浓度等，来实现选择性氧化。
此外，富勒烯酮也可以被还原成富勒烯，并进一步参与其他反应。
3. 环化和开环反应富勒烯可以催化烃类化合物的环化和开环反应。
在环化反应中，富勒烯作为催化剂能够降低反应的活化能，加速反应速率。
而在开环反应中，富勒烯作为催化剂可以促进烃类化合物的裂解，生成更简单和活性的化合物。
四、富勒烯催化在能源领域的应用1. 电池技术富勒烯可以作为电池材料的催化剂，提高电池的能量密度和循环寿命。
通过富勒烯的催化作用，电池反应的活性中间体可以更快地形成和转化，提高电池的反应速率和能量转化效率。
富勒烯高分子
Prof. Sir H.W.Kroto
Buckminsterfullerene
Buckminster Fuller's Dome
C60
C60的结构特点
60个顶点，32个面（20个正六边形，12个 正五边形）; sp2 杂化，整个表面形成一个大的共轭体系。 所以可以这样描绘C60的表面结构：
富勒烯的特殊性质
3 星射线型(starburst type)
富勒烯作为高分子的“联结枢纽”，从而组成带有 交联结构的高分子。 Random polymers irradiating from a fullerene spheroid.
4 富勒烯终止链型 (fullerene end-capped type)
富勒烯挂在高分子的链端上。 Polymers terminated by a fullerene unit.
2
由带有富勒烯的单体在对富勒烯惰性的条件下进 行聚合反应 using a fullerene containing monomer and polymerization conditions that are inert to the fullerene reactivity
• 两个典型的缩聚反应 [10](d)
5 树枝型(dendrimer)
富勒烯作为联结点将 两个相似的高分子联 结在一起，状如树枝 与树根。
六 C60键合到基质表面的高分子衍 生物 (matrix-bound)
主要有以下两种结构：
A. Matrix-bound
B. Coating
富勒烯高分子的聚合 Polymerization of fullerene polymers
3 富勒烯和带有活性基团的高分子的反应 reaction of fullerene with polymer that contain reacitve groups
富勒烯的发现课件
储能电池
富勒烯可以作为储能电池 的电极材料，具有高能量 密度和长循环寿命。
富勒烯在生物医学领域的应用
生物成像
富勒烯具有荧光性能，可 以用于生物成像技术，如 荧光探针、荧光显微镜等 。
药物输送
富勒烯可以与药物结合， 形成纳米药物载体，用于 药物的定向输送和治疗。
生物传感器
富勒烯可以作为生物传感 器材料，用于检测生物分 子和细胞活性。
1970年代，科学家开始探索在 实验室条件下合成富勒烯的方 法。
富勒烯的合成与确认
1985年，英国科学家克罗托、斯莫利和柯尔在惰性气体氛围中，通过激光蒸发石 墨的方法首次合成了具有封闭笼状结构的碳60分子。
通过X射线晶体学分析，科学家证实了碳60分子的存在，并发现其具有球形对称 的三维结构。
富勒烯的命名与分类
富勒烯的性能优化与应用拓展
总结词
富勒烯具有许多优异的性能，如高导电性、高导热性、高化学稳定性等。通过性能优化，可以进一步 拓宽富勒烯的应用领域。
详细描述
目前富勒烯已经在电子、能源、医学等领域展现出巨大的应用潜力。未来可以通过分子设计、掺杂、 复合等手段进一步优化富勒烯的性能，如提高导电率、优化热稳定性等。这将有助于开发出更多基于 富勒烯的新型材料和器件。
富勒烯的发现
目录
CONTENTS
• 富勒烯的发现历史 • 富勒烯的结构与性质 • 富勒烯的应用领域 • 富勒烯的未来发展前景
01 富勒烯的发现历史
富勒烯的早期研究
1866年，德国化学家开姆尼提 出了一种碳的同素异形体—— 卡拜（一种由单层碳原子构成 的环状结构）。
1913年，德国化学家科尔贝提 出，在高温高压下，碳可以形 成球形或椭球形聚合结构。