富勒烯相关知识
富勒烯提取
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富勒烯提取
摘要:
1.富勒烯的简介
2.富勒烯的提取方法
3.我国在富勒烯提取方面的研究进展
4.富勒烯的应用前景
正文:
富勒烯(Fullerene)是一种由碳原子组成的球形分子,具有许多独特的性质,如高强度、高热导率、高抗氧化能力等。
自1985 年被发现以来,富勒烯引起了科学界的广泛关注,被认为在材料科学、能源、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
富勒烯的提取方法主要有两种:一种是热解法,另一种是化学气相沉积法(CVD)。
热解法是通过高温将碳源分解为碳原子,然后这些碳原子聚集成富勒烯分子。
化学气相沉积法则是利用气相中的碳原子在固体表面沉积,形成富勒烯薄膜。
我国在富勒烯提取方面取得了一系列重要进展。
例如,我国科学家成功实现了富勒烯的高效提取,以及通过改进热解法和CVD 法制备出高质量的富勒烯材料。
此外,我国还积极开展富勒烯在材料科学、能源、生物医学等领域的应用研究,取得了一系列具有国际影响力的成果。
富勒烯在许多领域具有广泛的应用前景。
例如,在材料科学领域,富勒烯可以作为高强度、高热导率的结构材料;在能源领域,富勒烯可以作为高能量
密度的超级电容器电极材料;在生物医学领域,富勒烯具有抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性,有望开发成新型药物或生物成像试剂。
总之,富勒烯作为一种具有独特性质的碳分子,引起了全球科学界的关注。
我国在富勒烯提取方面取得了一定的成绩,并在应用研究方面取得了突破。
富勒烯的结构式
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富勒烯的结构式摘要:1.富勒烯的概述2.富勒烯的结构式3.富勒烯的性质与应用正文:【1.富勒烯的概述】富勒烯(Fullerene)是一种由碳原子构成的球状分子,其结构与足球相似,因此也被称为“足球分子”。
富勒烯是碳的同素异形体之一,它的发现者美国化学家理查德·富勒(Richard Fuller)因此获得了1996 年诺贝尔化学奖。
【2.富勒烯的结构式】富勒烯的结构式是由五角形和六角形构成的平面环状结构,这些环状结构通过碳- 碳键相互连接。
根据不同的连接方式,富勒烯可分为多种类型,其中最著名的是C60,它由60 个碳原子组成,并具有一个球状结构。
富勒烯的结构式可以用数学公式来描述,其中最简单的是C60。
C60 的结构式可以表示为:```H H| |H -- C == C -- H| |H H```这里的“H”代表氢原子,“C”代表碳原子,而“==”则表示双键。
通过这种方式,可以形象地描述富勒烯的结构。
【3.富勒烯的性质与应用】富勒烯具有许多独特的性质,如高度的稳定性、高强度的抗氧化性等。
这些性质使富勒烯在许多领域具有广泛的应用前景,如材料科学、生物医学、能源存储等。
富勒烯的高稳定性使其成为一种理想的材料,可用于制造超强材料。
例如,富勒烯可以与金属或非金属元素结合,形成具有高强度、高硬度的复合材料。
此外,富勒烯的高抗氧化性使其在生物医学领域具有广泛的应用,如用于治疗自由基相关的疾病。
在能源存储领域,富勒烯也具有潜在的应用价值。
研究表明,富勒烯可以作为超级电容器的电极材料,具有很高的电容和稳定性。
总之,富勒烯作为一种独特的碳分子,具有很多有趣的性质和广泛的应用前景。
富勒烯用途问题回答
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富勒烯用途一、引言富勒烯是一种具有特殊结构的碳分子,由于其独特的化学和物理性质,在许多领域都有着广泛的应用。
本文将从材料科学、医药学、能源领域等多个方面介绍富勒烯的用途。
二、材料科学领域1. 富勒烯作为纳米材料富勒烯具有球形结构和纳米尺度大小,因此被称为“第三种碳纳米管”。
它不仅可以用于制备新型纳米材料,还可以作为其他纳米材料的添加剂,从而改善其性能。
例如,在聚合物中加入富勒烯可以提高聚合物的导电性和机械强度。
2. 富勒烯作为光电功能材料富勒烯具有良好的光电响应性能,可以用于制备太阳能电池、光电传感器等光电功能材料。
例如,将富勒烯与聚合物混合后制备成太阳能电池,在实验室中已经达到了较高的转换效率。
3. 富勒烯作为催化剂富勒烯具有高的表面积和丰富的活性位点,因此可以作为催化剂应用于化学反应中。
例如,将富勒烯修饰在金属表面上可以提高其催化活性,同时还可以增加催化剂的稳定性。
三、医药学领域1. 富勒烯作为药物载体富勒烯具有大的内部空腔和良好的生物相容性,因此可以作为药物载体应用于药物输送系统中。
例如,将药物包裹在富勒烯内部可以改善其溶解度和稳定性,从而提高药效。
2. 富勒烯作为抗氧化剂富勒烯具有强的抗氧化能力,可以有效清除自由基并保护细胞免受氧化损伤。
因此,在医学上被广泛应用于治疗心血管疾病、神经退行性疾病等。
3. 富勒烯作为光动力治疗剂富勒烯可以吸收光能并转换成激发态能量,在特定波长下产生活性氧并杀死癌细胞。
因此,富勒烯被视为一种潜在的光动力治疗剂。
四、能源领域1. 富勒烯作为储能材料富勒烯具有良好的电导性和化学稳定性,可以用于制备超级电容器等储能材料。
例如,将富勒烯修饰在电极表面上可以提高超级电容器的能量密度和循环稳定性。
2. 富勒烯作为润滑剂富勒烯具有球形结构和良好的滑动性,可以作为润滑剂应用于机械设备中。
例如,在发动机油中加入富勒烯可以减少摩擦损失并提高发动机效率。
3. 富勒烯作为太阳能电池材料富勒烯具有良好的光电响应性能,可以用于制备太阳能电池中的活性层。
富勒烯是什么
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富勒烯是什么
富勒烯是一种完全由碳组成的中空分子,形状呈球型、椭球型、柱型或管状。
富勒烯在结构上与石墨很相似,石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成,而富勒烯不仅含有六元环还有五元环,偶尔还有七元环。
根据碳原子的总数不同,富勒烯可以分为C₂₂、C₂₂、C₂₂、C₂₂、C₂₂等。
其中,最小的富勒烯是C₂₂。
C₂₂高度对称的笼状结构使其具有较高的稳定性,因此在富勒烯家族中研究最为广泛。
富勒烯因其独特的零维结构,是近年来最重要的含碳纳米材料之一。
同时,富勒烯具有特殊的光学性质、电导性及化学性质,因此富勒烯及其衍生物在电、光、磁、材料学等方面都得到了广泛的应用。
2022年11月,中国矿业大学科研团队发现外径约55纳米的天然洋葱状富勒烯,即“碳洋葱”,这是目前地球上发现的最大的天然“碳洋葱”。
富勒烯
![富勒烯](https://img.taocdn.com/s3/m/78d921c4f5335a8103d2209d.png)
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。
富勒烯材料知识
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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。
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。
富勒烯的中文写法有三种,以C60为例,第一种是标准的写法,即[60]富勒烯,对应英文的[60]fullerene;第二种为碳60,60也不用下标,这是中文专用的写法;第三种为C60,与英文一致。
2历史简介早在1965年,二十面体C60H60被认为是一种可能的拓扑结构。
富勒烯的性质及应用
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富勒烯的性质及应用富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子,其最早由美国化学家Richard Smalley 和Robert Curl等人于1985年发现。
富勒烯最著名的形态是C60富勒烯,也被称为布克明球。
除了C60富勒烯外,还有其他形态的富勒烯,如C70、C84等。
富勒烯具有许多独特的性质,使其被广泛研究和应用。
首先,富勒烯具有高度的化学稳定性和热稳定性,可以在高温和强酸碱条件下保持其结构完整。
其次,富勒烯具有特殊的电子结构和电子传输性质,可以在光学、电子和磁学等领域发挥重要作用。
此外,富勒烯还具有良好的导电性、导热性和机械强度,可以应用于电子器件、催化剂等领域。
富勒烯的应用十分广泛。
首先,富勒烯在材料科学领域具有广阔的应用前景。
由于富勒烯独特的结构和性质,可以用于制备各种材料。
例如,将富勒烯与聚合物复合可以获得高性能的聚合物材料,其具有优异的力学性能和导电性能。
此外,富勒烯还可以与金属或半导体材料复合,获得具有特殊功能的材料,如光伏材料、光电转换器件等。
其次,富勒烯在生物医学领域也具有广泛的应用潜力。
富勒烯可以通过表面修饰和功能化处理,使其具有良好的生物相容性和靶向性。
因此,富勒烯可以作为药物载体用于药物输送系统,将药物精确地送达到疾病部位。
此外,富勒烯还可以作为抗氧化剂和免疫增强剂,用于治疗癌症、炎症等疾病。
富勒烯还可以应用于能源领域。
由于富勒烯具有良好的光电性能和光吸收能力,可以应用于太阳能电池和光电器件。
研究者们正在探索如何利用富勒烯来提高太阳能电池的效率和稳定性,以实现可持续能源的利用。
此外,富勒烯还具有催化剂的独特性质,可以应用于化学合成和环境净化等方面。
例如,富勒烯可以作为催化剂用于有机合成反应中,如氢化反应、氧化反应等。
此外,富勒烯还可以作为吸附剂用于净化水和空气中的有害物质,如重金属离子、有机物等。
总之,富勒烯作为一种独特的碳纳米材料,具有许多独特的性质和应用潜力。
在材料科学、生物医学、能源和环境等领域,富勒烯都有着广泛的应用前景。
富勒烯相关知识.doc
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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。
富勒烯生产
![富勒烯生产](https://img.taocdn.com/s3/m/ac72df7deffdc8d376eeaeaad1f34693daef10ce.png)
富勒烯生产简介富勒烯是一种由碳原子组成的分子,其结构形状酷似一个足球。
由于其独特的结构和性质,富勒烯在领域中有着广泛的应用,包括药物传递系统、充电电池、润滑剂、光电材料等。
本文将重点介绍富勒烯的生产过程。
富勒烯的制备方法热解法热解法是最早被发现的制备富勒烯的方法之一。
该方法通过高温热解碳源材料,使其发生石墨化反应,从而生成富勒烯。
在热解过程中,碳源材料通常是碳黑或甲烷。
热解法制备富勒烯的优点是简单易行,但其产率较低,同时还会产生大量的杂质。
激光蒸汽法激光蒸汽法是一种较新的制备富勒烯的方法。
该方法使用激光脉冲照射碳源材料,使其产生蒸汽,并通过凝聚形成富勒烯。
激光蒸汽法制备富勒烯的优点是可以控制产物的结构和纯度,但其设备成本较高。
电弧放电法电弧放电法是目前应用最广泛的制备富勒烯的方法之一。
该方法通过在惰性气体环境中将两个碳电极电弧通电,产生高温高压的等离子体,使其发生石墨化反应,生成富勒烯。
电弧放电法制备富勒烯的优点是产量较高且产物纯度较高。
化学合成法化学合成法是一种通过有机合成方法制备富勒烯的方法。
该方法通过控制反应条件和催化剂,使碳源材料发生聚合反应,最终形成富勒烯。
化学合成法制备富勒烯的优点是可以控制产物的结构和纯度,同时还可以合成具有特定功能的富勒烯衍生物。
富勒烯生产的关键技术碳源材料选择富勒烯生产的首要步骤是选择合适的碳源材料。
常用的碳源材料有碳黑、甲烷、乙炔等。
不同的碳源材料会对富勒烯的产率和纯度产生影响,因此在选择碳源材料时需要综合考虑各个因素。
温度和压力控制富勒烯的形成与温度和压力密切相关。
温度越高,富勒烯的产率越高,但同时也会增加杂质的生成。
压力的增加可以促进富勒烯的形成,但过高的压力可能会导致杂质的生成。
因此,在生产过程中需要精确控制温度和压力,以获得高产率和高纯度的富勒烯产品。
杂质处理富勒烯生产过程中,常常会伴随着一些杂质的生成。
这些杂质会对富勒烯的性质和应用产生影响。
因此,必须采取适当的方法对杂质进行处理,以提高富勒烯的纯度和质量。
富勒烯的物理化学性质
![富勒烯的物理化学性质](https://img.taocdn.com/s3/m/510e084024c52cc58bd63186bceb19e8b8f6eccc.png)
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。
富勒烯的用途
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富勒烯的用途富勒烯是由碳原子通过共价键连接形成的分子。
它的分子结构类似于一个由12个五角形和20个六角形构成的空心球体。
富勒烯的发现为纳米科技领域带来了巨大的潜力,具有广泛的应用前景。
首先,富勒烯在医药领域有重要的应用。
富勒烯具有良好的生物相容性和抗氧化性能,可以用于制备药物递送系统,帮助药物精确释放到靶向部位,降低药物副作用和毒性。
例如,将药物包裹在富勒烯结构中,可以延长药物的血液循环时间,提高药物稳定性,从而增强治疗效果。
此外,富勒烯还可以作为抗氧化剂,具有清除自由基、保护细胞免受氧化损伤的作用,有望用于治疗多种疾病,如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等。
其次,富勒烯在能源领域也有着广泛的应用前景。
由于其特殊的结构和电子性质,富勒烯具有良好的导电性和光敏性,可用于制备高效的太阳能电池和光电器件。
将富勒烯纳米晶体作为电池材料,可以增加光电转换效率和电池稳定性,提高太阳能利用率。
此外,富勒烯还可以用于制备超级电容器、锂离子电池和燃料电池等能源存储和转换设备,以实现可持续能源的开发和利用。
此外,富勒烯还有很多其他的应用。
例如,在材料科学领域,富勒烯具有较高的力学强度和耐热性,可以用于制备高强度的复合材料和纳米材料,如富勒烯纳米管和富勒烯纳米纤维,用于增强材料力学性能和导电性能。
在电子学领域,富勒烯可以作为有机半导体材料,制备高性能的有机场效应晶体管和有机光电器件。
在环境领域,富勒烯具有吸附和催化活性,可用于治理水和大气污染,如去除重金属离子、有机污染物和空气中的有害气体等。
在传感器领域,富勒烯可以作为敏感层材料,制备高灵敏度和选择性的化学和生物传感器,应用于食品安全检测、生物医学诊断和环境监测等方面。
总之,富勒烯具有广泛的应用前景,在医药、能源、材料科学、电子学、环境和传感器等领域发挥着重要作用。
随着对富勒烯研究的深入和应用技术的进步,相信富勒烯将为人类带来更多的创新和发展机遇。
富勒烯结构
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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。
富勒烯原理
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富勒烯原理富勒烯是由碳原子构成的一种特殊结构的分子,其结构类似于一个由20个六边形和12个五边形组成的足球。
富勒烯的发现为纳米科技领域带来了新的突破,也引起了广泛的研究兴趣。
本文将探讨富勒烯的原理和一些相关的应用。
富勒烯的原理主要涉及碳原子的排列方式和化学键的形成。
富勒烯中的碳原子以sp2杂化形式存在,形成了碳原子之间的共价键。
这种特殊的结构使得富勒烯具有许多独特的性质。
富勒烯具有高度的稳定性。
由于碳原子之间的共价键结构,富勒烯能够抵抗外部环境的影响,并保持其形状和结构的完整性。
这种稳定性使得富勒烯在许多领域具有广泛的应用前景。
富勒烯具有良好的导电性。
由于富勒烯中的碳原子之间形成了共轭体系,电子能够在富勒烯分子中自由传导。
这使得富勒烯成为一种优良的电子传输材料,可以用于制备高效的电子器件。
富勒烯还具有良好的化学反应活性。
富勒烯分子表面上的碳原子具有较高的化学活性,可以与其他物质发生反应。
这为富勒烯的功能化改性提供了可能,使其在药物传递、材料合成等领域有着广泛的应用。
富勒烯还具有良好的光学性能。
由于富勒烯分子中的共轭体系,它能够吸收和发射可见光。
这使得富勒烯成为一种优良的光学材料,可用于制备太阳能电池、光电器件等。
在实际应用中,富勒烯已经在许多领域得到了应用。
例如,在能源领域,富勒烯被用作太阳能电池的材料,可以将太阳能有效地转化为电能。
在医学领域,富勒烯被用作药物传递的载体,可以将药物有效地输送到靶组织,提高疗效并减少副作用。
此外,富勒烯还可以用于材料合成、催化剂等领域。
然而,尽管富勒烯具有许多优良的性质和潜在的应用,但其应用仍面临一些挑战。
首先,富勒烯的制备成本较高,限制了其大规模应用的发展。
其次,富勒烯在环境中的稳定性较差,容易发生聚集和降解。
此外,富勒烯的毒性和生物相容性也需要进一步研究。
富勒烯是一种具有特殊结构和优良性质的分子,其原理涉及碳原子的排列和化学键的形成。
富勒烯具有高度的稳定性、良好的导电性、化学反应活性和光学性能。
富勒烯材料的制备及其应用
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富勒烯材料的制备及其应用富勒烯材料是一种独特的碳基材料,也称为碳纳米环。
它是由碳原子经过特定的化学结构组成的,形状呈球形或者半球形,其特殊的物理和化学性质使得它在许多领域有着广泛应用。
一、富勒烯的制备制备富勒烯的方法主要有两种:热解法和电化学法。
热解法通过高温处理某种具有碳原子的物质,例如石墨和芳香类化合物等,使其发生断裂并生成富勒烯。
这种方法具有简单、易操作、产率高等优点。
但同时也存在一些缺点,例如不能保证全部产物为富勒烯,同时需要高温环境,容易造成能源浪费等等。
电化学法则通过在电解质溶液中加入富勒烯的前体材料,利用电场对其进行氧化还原反应,从而生成富勒烯。
这种方法能够得到纯度高、化学稳定性好的富勒烯。
但这种方法成本较高,需要经过多次提纯等操作才能得到纯品。
二、富勒烯的应用1. 生命科学领域富勒烯具有良好的生物相容性,能够被生物体很好地接受,因此在生物医学领域有着广泛的应用。
例如富勒烯及其衍生物能够用于制备生物传感器、药物控释系统、疫苗等等。
此外,在生命科学领域,富勒烯材料还可以用于细胞成像、癌症治疗、基因递送等领域。
例如,研究人员利用富勒烯衍生物制备出了一种高分辨率的荧光探针,可以用于细胞成像和动态监测细胞的代谢活动。
2. 电子学领域富勒烯具有良好的导电性和光学性质,在电子学领域有着广泛的应用。
例如,富勒烯可以用于制备柔性显示屏、有机光电等领域。
同时,富勒烯及其导电性高分子复合材料还可以用于制备高分子锂离子电池,具有较高的比能量和长循环寿命。
3. 材料工程领域富勒烯具有理想的力学性能和稳定性质,在材料工程领域有着广泛的应用。
例如,研究人员利用富勒烯制备出了一种轻型的高强度材料,可以用于航空航天、汽车等领域。
同时,富勒烯还可以用于制备高性能复合材料、金属催化剂等领域。
总之,富勒烯作为一种具有特殊结构、物理和化学性质的碳基材料,具有广泛的应用前景。
在未来,人们将更加深入地研究富勒烯材料的物理和化学特性,探索更多的应用领域,为人类创造更多实用的、高性能的材料。
science 富勒烯 催化‘
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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。
富勒烯提取
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富勒烯提取一、富勒烯概述富勒烯(Fullerene)是一种碳的同素异形体,因其结构类似于足球的外壳而得名。
富勒烯分子由碳原子组成,形成一个具有闭合结构的球形或空心球壳。
富勒烯具有许多优异的性能,如高强度、高导电性、超导性、半导体性能等,因此在材料科学、能源、环保等领域具有广泛的应用前景。
二、富勒烯的应用领域1.纳米材料:富勒烯作为一种纳米材料,具有极高的比表面积和独特的物理化学性质,可用于制备高性能的纳米复合材料。
2.能源存储:富勒烯可用于锂离子电池、超级电容器等能源存储设备的电极材料,提高储能性能。
3.催化剂:富勒烯具有较高的活性,可用作催化剂或催化剂载体,提高催化反应的效率。
4.生物医学:富勒烯具有很强的抗氧化性能,可作为药物载体或抗衰老保健品。
5.环境保护:富勒烯可用于吸附和处理有害物质,净化水体和空气。
三、富勒烯提取方法目前,富勒烯的提取方法主要有以下几种:1.真空升华法:将炭材料加热至高温,使其升华并收集富勒烯。
2.化学气相沉积法:通过气相反应生成富勒烯,并收集产物。
3.激光烧蚀法:利用激光烧蚀碳靶材,生成富勒烯。
4.电弧放电法:在放电过程中产生高温高压力环境,促使碳材料转化为富勒烯。
四、我国富勒烯产业发展现状及前景近年来,我国富勒烯产业取得了显著的发展成果。
在富勒烯生产技术方面,我国已经掌握了多种提取方法,并实现了规模化生产。
然而,与国际先进水平相比,我国在富勒烯应用研究和技术转化方面仍有较大差距。
展望未来,随着富勒烯生产技术的不断优化和应用领域的拓展,我国富勒烯产业具有广阔的发展前景。
五、富勒烯提取技术的创新与挑战1.创新:提高富勒烯产率、降低生产成本、简化提取工艺等方面的研究。
2.挑战:环保要求、生产设备投入、技术创新和人才培养等方面的挑战。
六、富勒烯提取工艺的优化策略1.优化提取条件:提高温度、压力、气体流量等参数,以提高富勒烯产率。
2.改进分离纯化技术:采用高效分离纯化方法,提高富勒烯纯度。
富勒烯用途问题的解答
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富勒烯用途问题的解答富勒烯是一种由碳原子构成的特殊形状的分子结构,它的发现为材料科学带来了许多潜在的应用。
在本文中,我将深入探讨富勒烯的用途问题,并分享我的观点和理解。
一、材料科学领域的应用1. 富勒烯作为材料添加剂:富勒烯可以被用作许多材料的添加剂,例如塑料、橡胶和涂料。
由于富勒烯具有优异的机械性能和稳定性,添加富勒烯可以改善材料的强度、硬度和耐磨性。
2. 富勒烯作为电子材料:富勒烯具有良好的导电性和半导体性质,可以被用于制造高性能的电子器件,例如场效应晶体管和光电探测器。
富勒烯还可以被用作柔性电子材料,用于制造可弯曲的显示屏和电子纸等产品。
3. 富勒烯作为催化剂:富勒烯可以被用作催化剂,用于促进化学反应的进行。
由于富勒烯具有大的表面积和活性位点,可以提高反应的速率和选择性。
目前已经有一些研究表明,富勒烯可以应用于催化剂领域,例如催化剂的合成和有机反应的催化。
二、生物医学应用1. 富勒烯作为药物载体:富勒烯可以通过修饰表面来固定药物,形成稳定的复合物,然后将药物释放到目标组织或细胞中。
这种药物释放系统可以提高药物的稳定性和生物利用度,从而增强药物的治疗效果。
2. 富勒烯在癌症治疗中的应用:由于富勒烯具有良好的光学性质和生物相容性,可以被用于肿瘤的光动力疗法。
在这种治疗中,富勒烯可以吸收光能并转化为热能,从而破坏癌细胞。
富勒烯还可以被用于癌症的诊断,通过将富勒烯修饰为荧光探针来标记癌细胞。
三、能源应用1. 富勒烯在光伏领域的应用:富勒烯可以作为光伏材料的组分,用于捕获和转化太阳能。
由于富勒烯具有宽谱的吸光性能和良好的电子输运性质,可以通过在太阳能电池中的应用来增强光电转换效率。
2. 富勒烯在储能领域的应用:富勒烯可以被用作储能材料的电极材料,用于制造高性能的锂离子电池和超级电容器。
由于富勒烯具有高的电导率和电化学稳定性,可以提高储能材料的能量密度和循环寿命。
总结回顾:通过对富勒烯的用途进行探讨,我们可以看到富勒烯在材料科学、生物医学和能源领域具有广泛的应用前景。
富勒烯材料
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3.富勒烯材料的制备与提纯
制备富勒烯所用直流电弧炉
3.富勒烯材料的制备与提纯
• 燃烧法 苯、甲苯在氧气作用下不完全燃烧的碳 黑中有C60和C70,通过调整压强、气体比 例等可以控制C60与C70的比例,这是工业 中生产富勒烯的主要方法。
3.富勒烯材料的制备与提纯
富勒烯的提纯: 是获得无杂质富勒烯化合物的过程。制 造富勒烯的粗产品,即烟灰中通常是以C60 为主,C70为辅的混合物。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
7.富勒烯材料的应用与发展前景
• 由于特殊的结构和性质,C60在超导、磁性、 光学、催化、材料及生物等方面表现出优 异的性能,得到广泛的应用。特别是1990 年以来制备出克量级的C60,使C60的应用研 究更加全面、活跃。像在电子学领域,生 物医药领域,超导领域,大气与水处理领
域,高能材料与太阳能电池领域,催化剂
•
C—C键长 (nm)
层内: 0.1415 层间距:0.3354
0.1545
晶型
混合型
原子型
导电性
能导电 稳定,高温下可以 与强氧化性酸和活 泼金属起反应
不导电,可以成 为半导体材料
稳定,高温下可 以被氧化
不导电,掺金属入内腔 后有可能成为超导体
活泼,可在球面上起多 种反应。腔内可包容金 属原子
化学性质
7.富勒烯材料的应用与发展前景
• 超导领域 C60分子本身不导电。 但当碱金属嵌入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。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, 是一类极具价值的新型超 导材料。
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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%-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。
DBU只会和C70以及更高级的同系物反应,并通过过滤分离反应产物,而富勒烯C60与DBU不反应,因此最后得到C60的纯净物;其它的胺化合物,如DABCO,不具备这种选择性。
C60可以与环糊精以 1:2的比例形成配合物,而C70则不行,一种分离富勒烯的方法就是基于这个原理,通过S-S桥固定环糊精到金颗粒胶体,这种水溶性的金/环糊精的复合物[Au/CD]很稳定,与不水溶的烟灰在水中回流几天可以选择性地提取C60,而C70组分可以通过简单的过滤得到。
将C60从[Au/CD] 复合物中分离是通过向环糊精水溶液加入对环糊精内腔具有高亲和力的金刚烷醇使得C60与[Au/CD] 复合物分离而实现C60的提纯,分离后通过向[Au/CD/ADA]的复合物中添加乙醇,再蒸馏,实现试剂的循环利用。
50毫克[Au/CD]可以提取5毫克富勒烯C60。
后两种方法都只停留在实验室阶段,并不常用。
Coustel重结晶法 Coustel等利用C60和C70在甲苯溶液中溶解度的不同,通过简单的重结晶法得到纯度为95-99%的C60 。
本方法第一次重结晶得到C60的纯度约为95%,通过二次重结晶得到的C60 ,纯度达到98%-99%。
Prakash法由于C70等高富勒烯对AlCl3的亲和力大于C60 ,据此,Prakash将C60与C70的混合物溶入CS2中,加入适量AlCl3 ,由于C70等高富勒烯与AlCl3形成络合物,因而从溶液中析出, C60仍留在溶液99.9%.Atwood法用环芳烃(n=8)来处理含C60 / C70混合物的甲苯溶液,由于环芳烃对C60独特的识别能力,形成1:1包结物结晶,该结晶在氯仿中迅速解离,可以得到纯度大于%的C60 ,从母液中得到富C70的组分富勒烯的种类•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;•纳米“洋葱”:多壁碳层包裹在巴基球外部形成球状颗粒,可能用于润滑剂;[26]•球棒相连二聚体:两个巴基球被碳链相连;•富勒烯环。
[20]富勒烯(十二面图)[26]富勒烯C60(截断二十面体图)C70硼巴基球2007年科学家们预测了一种的新的硼巴基球,它用硼取代了碳形成巴基球,B80的结其它巴基球另外一种常见的富勒烯是C70, 72, 76, 84,甚至100个碳组成的巴基球也是很容易得到的。
碳纳米芽纳米芽是通过共价键将富勒烯吸附在碳纳米管外形成纳米“芽”结构。
富勒体富勒体(Fullerites)是富勒烯及其衍生物的固态形态的称呼,中文一般不特别称呼这个形态。
超硬富勒体这个词一般被用来表述使用高压高温得到的富勒体,这种条件下普通的富勒烯固体会形成钻石形式的纳米晶体,它有相当高的机械强度和硬度。
内嵌富勒烯内嵌富勒烯是将一些原子嵌入富勒烯碳笼而形成的一类新型内嵌富勒烯,如氢、碳、钪、氮等,大部分是在电弧法制造富勒烯的过程中形成的,也可以通过化学方法将富勒烯打开孔后装入一些原子或分子。
主条目:金属富勒烯结构在数学上,富勒烯的结构都是以五边形和六边形面组成的凸多面体。
最小的富勒烯是C20,有正十二面体的构造。
没有22个顶点的富勒烯,之后都存在C2n的富勒烯,n=12、13、14......暂时有1812种富勒烯。
所有富勒烯结构的五边形个数为12个,六边形个数为n-10。
C60的分子结构为球形32面体,它是由60个碳原子通过20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键的足球状空心对称分子,所以,富勒烯也被称为足球烯。
C60是高度的I h对称,高度的离域大π共轭,但不是超芳香体系,他的核磁共振叫[6,6]键,60个五元环与六元环交界的键,叫[5,6]键。
[6,6]键相对[5,6]键较短,C60的X 射线单晶衍射数据表明,[6,6]键长是皮米,[5,6]长键是皮米,因此[6,6]有更多双键的性质,也更容易被加成,加成产物也更稳定,而且六元环经常被看作是苯环,五元环被看作是环戊二烯或五元轴烯。
C60及其相关C70两者都满足这种所谓的孤立五角规则(IPR)。
而C84的异构体中有24个满足孤立五角规则的,而其它的51568个异构体则不满足孤立五角规则,这51568 为非五角孤立异构体,而不满足孤立五角规则的富勒烯迄今为止只有几种富勒烯被分离得到,比如分子中两个五边形融合在顶尖的一个蛋形笼状内嵌金属富勒烯Tb3NaC84。
或具有球外化学修饰而稳定的富勒烯如C50C l10,以及C60H8。
理论计算表明C60的最低未占据轨道(LUMO)轨道是一个三重简并轨道,因此它可以得到至少六个电子,常规的循环伏安和差示脉冲伏安法检测只能得到4个还原电势,而在真空条件下使用乙腈和甲苯的1:5的混合溶剂可以得到六个还原电势的谱图。
C70理论计算表明C70的LUMO轨道是一个二重简并轨道,不过它的LUMO+1轨道与LUMO轨道的能级差很小,因此它可以得到至少六个电子,常规的循环伏安和差示脉冲伏安法检测只能得到4个还原电势,而在真空条件下使用乙腈和甲苯的1:5的混合溶剂可以得到六个还原电势的谱图。
低对称性富勒烯低对称性富勒烯的键长是不一样的,虽然也是离域π键,从核磁共振碳谱可以清楚看出来有很多条碳信号。
手性一些富勒烯是D2对称性的,因此他们是有固有手性的,如 C76、C78、C80和C84等,科性质物理性质物化性质C60的密度为燃烧热: ·mol-1折射率: (600nm) 沸点: 800K升华六方晶系蒸汽压:室温5×10-6torr,800K时8×10-4torr溶解性富勒烯在大部分溶剂中溶得很差,通常用芳香性溶剂如甲苯、氯苯或非芳香性溶剂二硫化碳溶解。
纯富勒烯的溶液通常是紫色,浓度大则是紫红色,C70的溶液比C60的稍微红一些,因为其它在500nm处有吸收;其它的富勒烯如C76、C80等则有不同的紫色。
富勒烯是迄今发现的唯一在室温下溶于常规溶剂的碳的同素异性体。
有些富勒烯是不可溶的,因为他们的基态与激发态的带宽很窄,如C28,C36和C50。
C72也是几乎不溶的,但是C72的内嵌富勒烯,如La2@C72是可溶的,这是因为金属元素与富勒烯的相互作用。
早期的科学科学家对于没有发现C72很是疑惑,但是却有C72的内嵌富勒烯。
窄带宽的富勒烯活性很高,经常与其它富勒烯结合。
化学修饰后的富勒烯衍生物的溶解性增强很多,如PC61BM室温下在氯苯中的溶解度是50mg/mL。
C60和C70在一些溶剂的溶解度列于左表,这里的溶解度通常是饱和浓度的估算值。
导电性超导C60固体超导性的BCS理论认为,超导转变温度随着晶胞体积的增加而升高,因为C60分子间的间隔与费米能级N(εF)的态密度的升高相关,因此科学家们做了大量的工作试图增加富勒烯分子间的距离,尤其是将中性分子插入A3C60晶格中来增加间距同时保别的性质:Mott-Hubbard转变以及C60分子的取向/轨道有序和磁结构的关系。
C60固体是由弱相互作用力组成的,因此是分子固体,并且保留了分子的性质。
一个自由的C60分子的分立能级在固体中只是很弱的弥散,导致固体中非重叠的带间隙很窄,只有。
未掺杂的 C60固体,5倍 h u带是其HOMO能级,3倍的t1u带是其空的LUMO能级,这个系统是带禁阻的。
但是当C60固体被金属原子掺杂时,金属原子会给t1u带电子或是3倍的t1g带的部分电子占据有时会呈现金属性质。
虽然它的t1u带是部分占据的,按照BCS理论A4C60的t1u带是部分占据的应该有金属性质,但是它是一个绝缘体,这个矛盾可能用Jahn-Teller效应来解释,高对称分子的自发变形导致了它的兼并轨道的分裂从而得到了电子能量。
这种Jahn-Teller型的电子-声子作用在C60固体中非常强以致于可以破坏了特定价态的价带图案。
窄带隙或强电子相互作用以及简并的基态对于理解并解释富勒烯固体的超导性非常重要。
电子相互斥力比带宽大时,简单的Mott-Hubbard模型会产生绝缘的局域电子基态,这就解释了常压时铯掺杂的C60固体是没有超导性的。
电子相互作用驱动的t1u电子的局域超过了临界点会生成Mott 绝缘体,而使用高压能减小富勒烯相互间的间距,此时铯掺杂的C60固体呈现出金属性和超导性。
关于C60固体的超导性还没有完备的理论,但是BCS理论是一个被广泛接受的理论,因为强电子相互作用和Jahn-Teller电子-声子偶合能产生电子对,从而得到较高的绝缘体-金属转变温度。