富勒烯的形态和应用
富勒烯发展史
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富勒烯简介
富勒烯诺贝尔博物馆里的富勒烯模型球碳，原名富勒烯（Fullerene，又译作福乐烯），又名巴基球或巴克球（Buckyball），是于1985年发现的继金刚石和石墨之后碳元素的第三种晶体形态，又一类碳的同素异形体。
预言及发现1985年,英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士（Sir Harold Walter Kroto，19 39年10月7日~）和美国科学家理查德·埃里特·史沫莱（Sir Richard Errett Small ey，1943年6月6日~）等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60。
为此，克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖。
结构克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒（Richard Buckminster Fuller，189 5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。
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。
(补充：C60双键数的计算方法由于每个孤立的碳原子周围有三个键（一个双键，两个单键）。
富勒烯的性质及应用
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
• 克罗托受建筑学家理查德·巴克 明斯特·富勒设计的美国万国博 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
• 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。
• C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。 • C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。 • 金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导 材料。 • C60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和药 物等许多领域得到应用 • C60是既有科学价值又有应用前景的化合物，在 生命科学、医学、天体物理等领域也有定的意义。 • 富勒烯的成员还有C78、C82、C84、C90、C96 等，也有管状等其他形状。
富勒烯和碳纳米管
富勒烯和碳纳米管
富勒烯和碳纳米管都是碳的同素异形体，它们的结构由碳原子以共价键形式构成，但它们的形态和性质有显著差异。
富勒烯是一种分子结构，由纯碳原子组成，通常呈现球状或椭球形。
最著名的富勒烯是C60，它的结构类似于一个足球，由60个碳原子构成20个六边形和12个五边形的封闭壳层。
除了C60以外，还有其他类型的富勒烯，比如C70、C78等，它们的形状和大小略有不同，但基本结构都是由碳原子构成的闭合笼状结构。
富勒烯具有独特的电子性质，可以作为超导体、有机半导体和在光伏电池中的活性材料。
碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）则是由单层或多层石墨烯卷成的管状结构。
根据层数的不同，碳纳米管可以分为单壁碳纳米管（Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs）和多壁碳纳米管（Multi-Walled Carbon Nanotubes，MWCNTs）。
碳纳米管具有极高的强度和刚度，其强度是钢铁的100倍以上，同时具有极佳的电导率和热导率。
这些特性使得碳纳米管在复合材料、电子器件、能源存储和转换设备等众多领域有着广泛的应用前景。
在工程应用中，碳纳米管和富勒烯通常用作增强材料来提高复合材料的力学性能、电学性能和热稳定性。
例如，将碳纳米管添加到塑料或金属基体中，可以显著提升复合材料
的强度和导电性。
富勒烯则因其特殊的电子结构，常用于光电材料和有机电子器件中。
此外，由于碳纳米管和富勒烯具有独特的化学和物理性质，它们也被用于传感器、催化剂载体、药物输送系统等高科技领域。
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。
富勒烯化学及其应用研究
富勒烯化学及其应用研究富勒烯是一种由碳原子组成的分子结构，具有特殊的球状形态。
它的发现不仅在化学领域引起了巨大的轰动，也在材料科学、医学和能源学等领域展现出了巨大的潜力。
富勒烯化学及其应用研究成为了目前热门的研究领域之一。
富勒烯最早由理论化学家理查德·斯莱尔提出，但直到1985年，科学家们才成功地合成出了第一个富勒烯分子。
这个突破性的发现为富勒烯化学的研究奠定了基础。
富勒烯的结构稳定，具有很高的电子亲和力和离域性，使得它在化学反应和材料制备方面有着广泛的应用潜力。
一方面，富勒烯化学为我们提供了一种全新的材料制备方法。
由于富勒烯的结构独特，它可以被改变和调控，使其具有不同的性质和应用。
通过在富勒烯分子结构中引入不同的官能团或掺杂物，可以得到具有特定性质的富勒烯衍生物。
这些衍生物在纳米材料、光电材料、催化剂和药物等领域都有着广泛的应用。
另一方面，富勒烯化学还为我们提供了一种全新的理论框架和研究方法。
富勒烯的电子结构与传统的有机分子有着很大的不同，电子的共享性较低，具有较高的电子亲和力。
这些特性使得富勒烯衍生物成为了研究电子传输、能量转换和光电效应等现象的理想模型。
通过研究富勒烯和其衍生物的电子结构、能级分布和电子传输规律，可以为材料科学和能源学提供新的理论基础和设计思路。
除了在材料科学领域的应用，富勒烯在医学领域也展现出了巨大的潜力。
研究人员发现，富勒烯具有较低的毒性和良好的生物相容性，可以在药物传输、疾病诊断和治疗等方面发挥重要作用。
通过将药物包裹在富勒烯衍生物中，可以提高药物的稳定性和靶向性，减少副作用并增强疗效。
此外，富勒烯在抗氧化、抗炎和抗肿瘤方面的作用机制也引起了研究人员的兴趣。
富勒烯化学及其应用研究不仅对学术界具有重要意义，也对工业界和经济发展有着重要的影响。
随着对新材料、新能源和新医药的需求不断增加，富勒烯化学为解决这些问题提供了新的思路和研究方向。
研究人员在富勒烯衍生物的合成方法、结构设计和性能调控等方面取得了重要的突破，为相关领域的发展提供了关键支持。
富勒烯
姓名：秦晨学号：201130451119富勒烯材料前言：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。
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；管状的叫做碳纳为例，第一种是标准的写法，米管或巴基管。
富勒烯的中文写法有三种，以C60即[60]富勒烯；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C 60，与英文一致。
历史：早在1965年，二十面体C 60H 60被认为是一种可能的拓扑结构。
实验10富勒烯C60的制备及其在光电体系中的应用
实验10 富勒烯C60的制备及其在光电体系中的应用实验目的1.了解掌握富勒烯的制备过程和原理。
2.了解掌握富勒烯纳米材料如纳米棒的制备过程。
3.测试并了解富勒烯纳米材料如纳米棒的光电性能和原理。
实验原理碳原子簇制备方法概述富勒烯(Fullerenes)是笼状碳原子簇的总称, 包括C60、C70以及多种大尺寸富勒烯，以及内嵌金属或团簇富勒烯等, 它们的不同形态结构如图1所示。
近年来, 由于富勒烯在超导、非线性光学、光伏/光电、催化剂及纳米复合材料等诸多领域显示出潜在应用前景并受到广泛关注。
富勒烯的研究涉及到物理、化学、材料等相关领域, 是一个前沿性的多领域交叉学科。
图1为富勒烯C60(左)和C70(右)的结构示意图。
图1. 富勒烯C60(左)和C70(右)的结构示意图。
自1985年Kro to等发现C60以来,各种富勒烯的制备方法不断出现。
研究者们为了提高富勒烯的产率,不断改进工艺技术,尝试新的生产方法。
到目前为止,制备富勒烯的方法主要有两大类:蒸发石墨法和火焰（加热）法。
（1）蒸发石墨法蒸发石墨法又分激光蒸发石墨法电弧法、等离子体蒸发石墨法等,它们的区别在于加热方式的不同。
蒸发石墨法制备富勒烯的关键在于:反应区域温度足够高,能够蒸发出游离态的碳,供富勒烯形成。
（2）激光蒸发石墨法1985 年，Kro to等用激光蒸发石墨法发现了C60和C70，并预言了它们的结构和性质。
图2是其原始反应装置图。
图2.激光蒸发石墨装置示意图。
1—蒸发用激光,2—氦气,3—旋转的石墨圆盘,4—整合容器。
装置中通入的氦气作为保护气体，压强为1M Pa。
装置处于工作状态时，激光束打在旋转的石墨圆盘上，使石墨圆盘受热蒸发出游离态的碳，游离态的碳与通入的氦气一起进入整合容器中，相互碰撞形成C60和C70,含有C60和C70的碳灰在喷嘴处被收集。
Kroto等用飞行时间质谱仪分析产物, 发现了C60和C70的存在。
但是这种方法的缺点是制备量很小，不能获得足够量的C60和C70进行研究。
C60介绍
C60及其化合物
碳元素的第三种晶体形态－富勒烯
1985年，Kroto等严格控制实验条件，获得了C60为主的质谱图，受建筑学家Fuller的启发，提出了C60。
C60又称富勒烯，由60个碳原子构成球形32面体，其中12个为等边无边形，20个为等边六边形，它是一种封闭的笼状结构（如下图所示）。
经测得直径为0.7nm。
科学家对C60的正多面体形成过程的
认识：从正20面体去顶，可以变形为正
32面体，其中12个为正五边形，20个
为正六边形。
（如右图所示）
C60的应用：极好的润滑剂，其衍生物应用
于超导半导体和催化剂。
富勒烯笼中可包含单个的金属离子K，
Na，Cs，La，Ca，Ba，Sr和U，生成富勒
烯的包含物C60M n+。
（左图为C60K3的结构
式）
C60中有多少个双键？（如右图所示）
C60＋30F2＝C60F60（白色粉末）
因为C60与F2反应最终得C60F60，证明打
开了30个双键。
经X射线衍射法测定，球形C60
也是面心立方密堆积结构，每个立
方面心晶胞中含有4个C60分子。
C60是分子晶体，球体间联系靠的是
范德华力，故熔沸点低，硬度较小，
不导电，是绝缘体。
富勒烯的笼状结构系列研究，如今已获知C70，C240，C540等。
(如下图所示）
C60的化合物
C60H60，尚未问世，然而心急的化学
家已给它起了一个名字叫做Fuzzyball。
（如右图所示）
C60与铂反应合成了新的加合物，如
左图，为它的结构，有6个Pt原子直接
与碳原子相连。
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展
文献 标识 码 ： Ａ
富勒 烯 Ｃ 因其 独 特 的三 维共 轭 结 构 赋 二 、富勒 烯 及其 衍 生物 的抑 制 生物 酶活 酶 。另外 ， 宋高广等ｍ 合成了富勒烯膦酸衍 生物～二加成亚 甲基 富勒烯 二膦酸四乙 予 了它独 特 的物理 化 学性 质 ，为科 学 研 究带 性 和抗 Ｈ Ｖ病 毒作 用 Ｉ 最先发现 ｃ 衍 生 物 的生 物 学 效 应 是 它 酯 （ｉ— ｅ ａｏｈｓｈｎｔ ｆｌｒｎ Ｍ Ｆ ｂｓｍ ｔ ｎｐｏｐ ｏａ ｕｅｅｅ Ｂ Ｐ ） ｈ ｅ ｌ 来 了许 多契 机 ，被誉 为 ２ 世 纪 的 明星 分子 。 １ ｕ ａ ｍ ｕ ｏｅ ａ Ｎ Ｎ 去 年 曾 有科 技 新 闻报 道 ：日本 学者 野 人英 世 对 人免 疫缺 陷病 毒蛋 白酶 ｈ ｍ ｎｉｍ ｎｄ— 纳 米 粒 ，发 现 它 对 Ｔ ｑＤ Ａ聚合 酶 及 Ｄ Ａ ｉ ｅｃ ｉ ｓ ｐｏ ａ Ｈ Ｖ ）的 抑 制 作 用 。 外 切 酶 Ｅ ｏ Ｉ 具 有 抑制 作用 ， 呈 现浓 度梯 ｃ ｒ ｔ ｅ ｘ Ｉ Ｉ 并 和 中村 荣 一等 成功 地 向动 物体 内植入 可 运载 ｆｉｎｙ ｖ ｕ ｒ ｅｓ Ｉ Ｐ ｒ ｄ ａＩ等 ｅ ｔ 的 ２ 氨 基 乙 基 二 苯基 度 依赖 性 ，这种 抑 制作 用是 直 接作 用 于酶 而 一 基 因的 富勒 烯 （ 以用 于 医学 治 疗 。该 研究 Ｆｉ ｍ ｎｑ 报 道 ｃ ｃ ， Ｉ Ｐ有 抑 制 作 用 。 非体 系 中的其 他物 质 ，与 活性 氧 自由基 的产 成果 拉 开 了开发 低毒 高 功能 基 因植 入法 的序 单 琥 珀 酰 亚 胺 衍 生 物 对 ＨＶ — ＭＰ 幕 。对 富勒烯 及其 衍 生 物 的生物 活 性研 究结 Ｈ Ｖ Ｉ Ｐ对 ＨＶ 的存 活 至关 重 要 ，它是 一 种 天 生无直接相关性。ｎ Ｂ Ｆ作为一种特异性 Ｉ 果 表 明它 们 在 抗 氧化 活性 和 细 胞 保护 作 用 、 冬 氨酸 蛋 白酶 ， Ｉ 染 后 ， Ｉ Ｐ裂 解 一 种 酶学 活性 的抑 制剂 有望 在 生物 医学 领域 存 在 Ｈ Ｖ感 ＨＶ 杨新林等【 发现三丙二酸富 ｌ ＆ 抑 制 ＨＶ 酶 和抗 病 毒 作 用 、 Ｉ 药物 载带 、 瘤 多聚蛋 白质 ， 肿 从而激活病毒逆转 录酶 ， 促使病 潜在应用前景。 ｔｍ ｌ ｉ ａｉ Ｃ ０ ＭＡ Ｃ ０能 ｒ ｏｅ ｄ Ｔ ＩＰ可 以终 止 Ｈ Ｖ Ｉ Ｉ — 的生命 勒 烯 （ ｉａ ｎ ｃ ６ ， ６） 抑 制 治疗和疾病诊 断、抗菌活性等医药领域存在 毒 增 生 。抑 制 Ｈ Ｖ 对 Ｎ 巨 大的潜 在 应用 价值 。 周 期 。 目前认 为 Ｈ Ｖ 是 抗 病毒 的主 要靶点 ， Ｍ Ｍ Ｌ ＩＰ — ｕ Ｖ逆转 录 酶 的活性 ， Ｄ Ａ限制 性 内 ｉｄＩ Ｉ ｃＲ Ｉ ａ Ｎ 富勒 烯 及其 衍 生物 的抗 氧 化 与神 经 ＨＶ ＩＰ抑 制剂 在 临床 上 得 到广 泛 应 用 。Ｈ Ｖ 切酶 Ｈｎ Ｉ和 Ｅｏ 及 Ｔｑ Ｄ Ａ聚 合 酶 ＩＰ 保 护 作 用 的 活性 位 点 是 一 个 半 开 环 的疏 水 椭 圆 体孔 都有抑 制作 用 。 三 、 动 力学治 疗 及肿瘤 治疗 光 富 勒烯 表 面有 大量 的共 价 双键 ，极 易与 穴 ， 其表 面 ２ 位 和 ５ ５ ５ ２ 位有 两 个天 冬氨 酸 残 游 离基 反应 ， 喻为 ” 被 吸收 游离 基 的海绵 ” 正 基 ， 。 起催 化作 用 。空 穴直 径 ｌｍ， ｎ 和富 勒烯 的 血 卟 啉 能敏 化 产 生 Ｏ 具 极 高 反 应 Ｏ 是 由于 这一 特性 ，一些 富勒 烯 衍生 物 可 以作 直径 （．１ｍ） 似 。Ｆｉ ｍ ｎ 测 ， ０ ｎ 相 ７ ｒ ｄ ａｌ等推 ｅ ＂ 由于 活性 ， 以杀死 癌 细胞 。最 近 美 国 、 可 日本 等 国 为生物系统 中的自由基清除剂和水溶性的抗 ｃ 子直 径 同 ＨＶ 分 ＩＰ活性 部位 的椭 圆体孔 穴 家 正式 批 准 卟啉 可 以用 于 临床 。ｃ 生 ： 产 Ｏ 氧 化剂 。Ｃ ｉ ｇ ｈａ 等 ３ 道 了富 勒醇 对 胃癌 病 直径 近 似 ， Ｃ 子 和 Ｈ Ｖ ｎ １ 报 且 分 Ｉ Ｐ活性 部位 的表 的效 率远 比卟啉高 。 受光 激发 后跃 迁 到单 ｃ 人 血液 中 自由基的 清除 作 用 ；还能 清 除黄 嘌 面及孔 穴 内腔 均 为憎 水性 ，它 们 之 间可 能会 线态 ， 即返 回到 三线 态 ， 能 量转 移 给氧 分 随 把 呤 和黄 嘌呤 氧化 酶 在水 溶液 中产生 的超 氧 自 产生 强烈 的疏 水相 互作 用 ， 因此 ｃ 及其 衍 生 子 ， 产生 单 线 态 氧（ ２ 这 种通 过 光诱 导 产 ） ０， Ｃ 由基 ；证 实六 磺 酸 基富 勒烯 清 除 自由基 抑 制 物有 可 能堵 住 Ｈ Ｖ ＩＰ活 性 中 心 的孔 穴 ，切 断 生单 重态 氧 ０ 的效率 高达 １０ 被 喻 为” ０％， 单 血浆 中脂质 过氧 化 ，可 以预 防 动脉 粥样 硬 化 病 毒 赖 以生存 的营 养供 给 ， 而抑 制其 活性 ， 重态 氧 的发生 器 ”可用 于 光动 力学 治疗 。 从 ， 并 抑制 粥样 斑块 增 生 。Ｄ ｇ ｎ 报道 用 羧基 化 阻 止 Ｈ Ｖ病 毒生 长 。他们 利 用 Ｄ Ｃ ３ 序 ｕａ￣ Ｉ ＯＫ 程 陈 滇 宝 等 采 用 ｃ ｌ Ｎ Ｏ 研 磨 法 制 ｒ ａＨ ｄ 富 勒烯 治疗 超 氧化歧 化 酶基 因编码 缺 失 的肌 建 立 了 衍 生物 和 ＨＶ Ｉ Ｐ形 成 的复 合 物 的 备 富 勒 醇 ，应 用 富 勒 醇 进 行 人 后 癌 细 胞 株 萎缩 侧 索硬 化症 转 基 因小 鼠模 型 ，治疗 组 不 模型 ， 型计算 表 明 ， 模 两者 复合 物解 离 常数 为 Ｈ ｐ ２以及 人宫 颈癌 细胞 株 Ｈ ｌ 生 长 抑 ｅ一 ｅ ａ的 仅 症状 比对 照 组 晚 出现 １ 天 以上 ， 生 存 １— ～ ０ ９ ｏＬ 在此 基础 上 Ｓ ｂｓ ａ ０ 而且 ０ ６ １— ｍ ｌ 。 ／ ｉ ｅｍ 等㈣人 制试 验 ， 功 地观 察 到 了光 动力杀 伤 和诱 导 ｊ 成 期 增加 了 ８天 以上 ；ｌ 等 人指 出有 些 Ｃ Ａｉ ［ １ ５ 富 合 成 了一 种 称 之 为 二 酰 胺 基 二 酸二 苯 基 ｃ 癌 细胞 凋亡效 应 ；用 富勒 醇处 理 过 的癌 细胞 勒烯 衍 生物 在生 物 医学 上 的抗 自由基作 用 似 的水 溶 性化 合 物 ，并测 得 它 对 ＨＶ ＩＰ的抑 制 Ｄ Ａ化学 染 色 强度 减 弱 ， 细胞 具 有凋 亡 细 Ｎ 死 乎 跟 超 氧 化 歧 化 酵 素 ｆＯ ） 似 ， 作 用 比 常数 Ｋ为 ５ ｔ ｏＬ Ｓ Ｄ类 但 ．ｘ ｌ 。 ３ｍ ／ 胞 的形态 特点 ， 骨 架严 重受 损 ， 于诱 导 细胞 属 Ｓ Ｄ优 越 。Ｔ ｋｄＩ 人研 究 发 现 ｃ Ｏ ａａａ等 ￣ 富勒 烯 Ｒ ２０／０２ ８ 发 明 一 种 在 治 疗 膜 病 凋亡 机制 。 Ｕ ０４０００ ｔ 可 直接 与 自由基 作 用 ，且捕 捉 自由基分 子 的 毒 导致 的疾 病 中用 于抑 制这 些 病毒 活性 的基 Ｄ Ａ链 的 完 整 性 和 连 续 性 是 细 胞 正 常 Ｎ 速 度 明显 比 Ｂ 胡 萝 卜 一 素快很 多 。 于 富勒烯 羧基 阴 离子 的药 物 ，该 药物 具 有不 生 长 的 物质 基 础 。Ｃ 可 以 和 ｓ Ｎ ｄ Ｄ Ａ ｓ Ａ、ｓ Ｎ Ｄ 由于富 勒烯 及其 衍 生物 能 够有 效 清除 生 受 限的水 溶性 、 所需 生 物利 用 度 、 对感 染 细胞 或带 发 夹结 构 的 ｄＤ Ａ发 生作 用 ， 光 照条 ｓＮ 在 物体 内氧 自 由基 ，而 同时很 多 疾病 包括 许 多 的高效 作用 和 低毒 性 ，开 发 了用 于治 疗人 免 件 下 ，Ｎ Ｄ Ａ链 上 的 鸟 嘌 呤 （ ） 可 发 生 选 择 Ｇ处 神 经退 行性 病 变如 帕金 森病 、阿尔 茨海 默 病 疫 缺 陷病 毒 （ Ｉ ）单 纯 疱 疹 病 毒 （ｓ ） 丙 性 断裂 ， 衍 生物 的这 种 作 用 给肿 瘤 治疗 带 ＨＶ 、 Ｈ ｃ和 ｃ 和 肌营 养不 良性侧 索 硬化 症 （ｍ ｏ ｏｈｅ ｔ 型肝 炎病 毒 （ Ｃ 导致 的感 染 性疾 病 的药 物 来 了新 的途 １ ａ ｙｔ ｐｉ ａ ｒ ｒ ｌｅ Ｈ Ｖ） 。 ａ ｃｅｏ ｉ， 名 Ｌ ｕ Ｇ ｈ ｇ Ｄｉ ａｅ 的病 组 合物 和方 法 。 ｌｓｌｒｓｓ亦 ｏ ｅｆ ％ ｓ ｓ） ｉ ｅ 中科 院纳 米生 物效 应与 安 全性 重点 实 验 因与自由基有关 ，这为我们开发新型的药物 Ｒ ２ ９ ６２ 提 出 了在基 于 氨 基 酸 和 富 室 ２０ 年 首 次 发现 金 属 钆 内 包 富勒 烯 Ｇ ＠ Ｕ １６ ０［ ０４ ｄ 提供 了很 好 的思 路 。实验 证 明 富勒 烯及 其衍 勒 烯 二 肽 衍 生 物 的化 合 物 帮 助 下 抑 制 Ｈ Ｖ Ｃ （Ｈ２ 以有 效 地抑 制 恶 性肿 瘤 在 小 鼠 Ｉ�
富勒烯化学修饰与生物医学应用研究进展_焦芳
生态毒理学报 Asian Journal of Ecotoxicology
Vol. 5, 2010 No. 4, 469-480
富勒烯化学修饰与生物医学应用研究进展
焦芳，周国强，陈春英 *
中 国 科 学 院 高 能 物 理 研 究 所 和 国 家 纳 米 科 学 中 心 中 国 科 学 院 纳 米 生 物 效 应 与 安 全 性 重 点 实 验 室 ，北 京 100049
JIAO Fang，ZHOU Guo-qiang，CHEN Chun-ying*
Key Lab for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety , Institute of High Energy Physics and National Center for Nanoscience
富 勒 醇 具 有 良 好 的 水 溶 性 ，保 存 了 富 勒 烯 的 球
状结构和部分物理性质，在生物医学方面的应用 报道很 多 . Naim 和 Shevlin（1992）报 道 了 在 真 空 条 件 下 加 热 混 有 过 量 KOH 固 体 的 C60/C70 甲 苯 溶 液 生 成 了 富 勒 醇 C6（0 OH）n 沉 淀 物 ，这 是 首 次 关 于 富 勒 烯 羟 基 加 成 的 报 道 . Chiang 等（1993）采 用 芳 酸 RCOOH 作 介 质 使 亲 电 子 物 质 NO2BF4 与 C60 反 应 得 到 C6（0 —OCOR）（x OH）y，然 后 水 解 即 可 得 到 C60 （OH）x+y. Li 等（1993）采 用 高 效 相 转 移 催 化 剂 四 丁 基 氢 氧 化 铵（TBAH）催 化 C60 甲 苯 溶 液 与 浓 NaOH 水溶液之间的相转移反应，直接将甲苯溶液中的 C60 转化为 C6（0 OH）n 的水溶液. 李添宝等（1998）在 用 TBAH 催 化 C60 甲 苯 溶 液 与 浓 NaOH 水 溶 液 之 间 的 相 转 移 反 应 时 加 入 过 氧 化 氢（H2O2）作 氧 化 剂 得到了一种反应速度快、条件温和并且产率高的 合成 C6（0 OH）n 的新方法.
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
富勒烯
富勒烯班级：学号：姓名：富勒烯材料前言：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。
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；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C 60为例，第一种是标准的写法，即[60]富勒烯；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C 60，与英文一致。
历史：早在1965年，二十面体C 60H 60被认为是一种可能的拓扑结构。
富勒烯及其高分子化
四、富勒烯的性质
C60的物理性质：
C60为黑色粉末,密度1.65±0.5g/cm3, 熔点>700℃.
C60分子是非极性、含有大π键的球形分子,易溶于 含有大π键的芳香性溶剂中,如苯、甲苯或非芳香溶 剂CS2中。纯富勒烯的溶液通常是紫色，浓度大则 是紫红色 。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。
五、富勒烯的高分子化
“On—Chain”型含富勒烯高分子化衍生物的制备 例2 复旦大学府寿宽研究组以聚苯乙烯为母体 制备了两类“On—Chain”型C60高分子化衍生物。 一类是在聚苯乙烯侧基上连有C60的衍生物。
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。
这些化学反应构成了C60的高分子化的基础。
四、富勒烯的化学性质
（1）C60与自由基反应：
C60同许多烯烃一样,也具有很强的和自由 基反应的能力。它可和1~15个苄基，1~34个 甲基生成自由基和非自由基的加合物，C60的 这种性质使它获得了“自由基海绵”的美誉。
四、富勒烯的化学性质
（2）C60的加成反应：
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。
将 C60 键合于高分子链的官能团上 或用特定 的单体 通过一定的聚合反应合成含 C60 的高分子 衍生物，所用的化学反应可有下列类型：
阴离子或阳离子聚合反应、自由基反应 、 缩合反应、氨氢化反应 、叠氮化反应 等等
93年Hawker通过用树枝状叠 氮化合物与C60发生环加成反 应制得单加成的树枝状富勒烯 高分子衍生物(a)。
【VIP专享】内嵌金属富勒烯
摘要富勒烯是近年来研究较多的碳笼结构高分子化合物, 其分离、纯化是影响该研究领域进展的关键因素。
本文概述了富勒烯及内嵌金属富勒烯的性质及应用，同时还介绍了富勒烯、内嵌金属富勒烯的柱色谱分离。
色谱法是目前分离富勒烯的重要手段, 本文概述了该法在富勒烯分离、纯化中的应用。
关键词 色谱法 富勒烯 分离纯化AbstractSignificant increases of fullerenes yields, as well as the additional, selective extractions of higher order fullerenes were achieved. Chromatographic separations of fullerenes from the obtained soot extracts were performed by continue elution, in one phase of each process, under atmospheric pressure, with original, defined gradients of solvents, from pure hexane or 5 % toluene in hexane to pure toluene, on active Al2O3 columns, by the new, improved methods.The advances in chromatographic purification using alumina, as well as in understanding of the unique, main optical absorption properties of these molecules are reported.Keywords: Carbon soot, Basic and higher fullerenes, Solvent第1章绪论1.1富勒烯类物质的简述1.1.1 富勒烯类物质的结构富勒烯(fullerenes)是在1985年由英国Sussex大学的Kroto以及美国Rice大学的smalley和curl教授共同发现的除石墨、金刚石和无定型碳之外碳元素的另一种同素异形体[1]。
富勒烯用途问题的解答
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。
纳米材料,富勒烯,碳纳米管材料详解
导电性能
• 碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键 ，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的 电学性质。 • 碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米 管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好 的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径 和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导 电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看 成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说 Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具 有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K ，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。
富勒烯是于1985年发现的继金刚石、石墨和线性碳(carbyne)之后碳元素的第四种晶体形态 。其中柱状或管状的分子又叫做碳纳米管或巴基管。C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色 。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑 剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C660分子可以和金属结合，也可以和非金属负离子 结合。当碱金属原子和C60结合时，电子从金属原子转到C60分子上，可形成具有超导性能 的MxC60，其中M为K，Rb,Cs；x为掺进碱金属原子的数目。K3C60在18K以下是超导体， 在18K以上是导体，掺进原子数可达6个，K6C60是绝缘体。C60是既有科学价值又有应用 前景的化合物，在生命科学、医学、天体物理等领域也有定的意义。碳60(C60)和碳70(C70 )是最常见的，也是能够量产的富勒烯,富勒烯的
2富勒烯
百科名片
富勒烯结构 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。
富勒烯五边形与六边形计算
富勒烯五边形与六边形计算富勒烯是由碳原子构成的一种特殊结构的分子，以其独特的形状和性质而备受关注。
在富勒烯中，最常见的两种形态是五边形和六边形。
本文将从五边形和六边形的构成、性质和应用等方面进行探讨。
一、富勒烯中的五边形和六边形构成富勒烯的结构由碳原子构成，通过共享电子形成共价键。
而五边形和六边形则是富勒烯中最基本的构成单元。
在富勒烯中，五边形和六边形以特定的方式相互连接，形成不同形状的分子。
五边形是由五个碳原子构成的多边形，每个碳原子都与相邻的两个碳原子形成共价键。
六边形是由六个碳原子构成的多边形，每个碳原子也与相邻的两个碳原子形成共价键。
在富勒烯中，五边形和六边形以交替的方式排列，形成不同的富勒烯结构。
二、富勒烯五边形与六边形的性质1. 富勒烯的五边形和六边形构成使其具有良好的稳定性和结构强度，能够抵抗外部压力和变形。
2. 富勒烯的五边形和六边形构成决定了其空间结构的曲率，使其具有特殊的几何形状，如球形、管状等。
3. 富勒烯的五边形和六边形构成使其具有良好的导电性和热导性，广泛应用于电子器件和材料科学领域。
4. 富勒烯的五边形和六边形构成还赋予其特殊的化学反应性，可进行各种有机合成和功能化改性。
三、富勒烯五边形与六边形的应用1. 富勒烯球形结构由五边形和六边形构成，具有高度对称性和稳定性，被广泛应用于材料科学研究和纳米技术领域。
2. 富勒烯管状结构由五边形和六边形构成，具有优异的导电性和力学性能，可用于制备高强度纳米材料和纳米电子器件。
3. 富勒烯的五边形和六边形构成还使其在生物医学领域有广泛的应用，如药物传递、生物成像和癌症治疗等方面。
4. 富勒烯的五边形和六边形构成还可用于合成新型的有机材料和功能性聚合物，具有潜在的应用前景。
富勒烯中的五边形和六边形作为基本的构成单元，决定了富勒烯的结构和性质。
富勒烯以其独特的形状和性能在材料科学、纳米技术和生物医学等领域展示出巨大的应用潜力。
随着对富勒烯的进一步研究和应用，相信富勒烯将为人类社会带来更多的科技创新和发展机遇。
富勒烯带隙
富勒烯带隙
富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子，具有特殊的结构
和性质。
富勒烯的带隙是指在其能带结构中，价带和导带
之间的能量差异。
富勒烯的带隙大小与其分子结构和形态有关。
一般来说，
带隙较小的富勒烯分子通常是具有更大的分子尺寸和更复
杂的结构，而带隙较大的富勒烯分子则通常是较小的分子
或具有较简单结构的分子。
对于C60富勒烯，其带隙大小约为1.5电子伏特（eV）。
这意味着在C60富勒烯的能带结构中，价带和导带之间的
能量差异为1.5eV。
这个带隙大小使得C60富勒烯具有半导
体的特性，即在室温下具有一定的电导性，但需要通过外
部激发才能实现导电。
需要注意的是，富勒烯的带隙大小可以通过不同的方法进
行测量和计算，因此具体数值可能会有一定的误差。
此外，由于富勒烯材料的复杂性和多样性，不同的富勒烯分子可
能具有不同的带隙大小。
因此，在具体研究和应用中，需
要根据具体的富勒烯分子进行实验和计算来确定其带隙大小。
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2015-5-7
Adv. Mater. 18, 2884–2889 (2006)
Fig.2 Absorbance spectra of fullerenes Nature Materials 6，497，(2007)
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
高温超导
Compound Tc
K3C60 K2RbC60 KRb2C60 Rb3C60 Cs3C60
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
具有生物活性的水溶性富勒烯类物质
O OH HN O O HN OH O
2015-5-7
对HIVP的抑制
J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6506 ， J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6510 ， J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7918 Bull. Soc. Chem. Jpn. 1996, 69, 2143-2151
Hope
2015-5-7
碳的存在形态
富勒烯和内嵌富勒烯简介
2015-5-7
富勒烯的大小
富勒烯和内嵌富勒烯简介
Fullerenes C60 C70 C76 C78 C80 C60 H.W. Kroto et al., Endohedral fullerenes N@C60 La@C72 Sc2@C74
C82
C84 ………
2015-5-7
Nature 318 (1985) 162
W. Krä tschmer et al., Nature 347 (1990) 354
Sc2@C76
La2@C80 Tm@C82
富勒烯同分
Ca@C82, Sr@C82, Ba@C82, Sc@C82, Y@C82, La@C82, Ce@C82, Ho@C82, Pr@C82, Nd@C82, Sm@C82, Eu@C82,
19K 22K 25K 29K 47K
Room temperature
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滤光片
100.0
Transmittance (%)
10.0
A B C D E F G H
1.0
I
J
K
0.1 200 300 400 500 600 700 800 900
Wavelength (nm)
2015-5-7 Light transmission spectra of ethanol solutions of HxC60[NH(CH2)6OH]x (1). Path length: 1.0 cm. Concentration (mg/mL): (A) 0.090, (B) 0.179, (C) 0.358, (D) 0.716, (E) 1.432, (F) 2.864, (G) 5.728, (H) 11.456, (I) 22.913, (J) 45.825, (K) 91.650
纳米电子 (开关）
S
Sc
Sc2C2@C84
e e
Sc
N
Sc3N@C80
2015-5-7
谱
学
研
究
2015-5-7
富勒烯修饰的STM针尖
谱
学
研
究
2015-5-7
有机太阳能电池
地球每天接受165,000 TW的太阳光！是最清洁 的能源。
地球与太阳
2015-5-7
有机太阳能电池
2007: 6.5% 2006: 4.4% 2005: 3.8% 2001: 2.5%
化学所开放日，2007年9月23日
富勒烯的形态和应用
Chun-Ru Wang （王 春 儒）
中国科学院化学研究所 分子纳米结构与纳米技术重点实验室
2015-5-7
报告提纲
• 富勒烯和内嵌富勒烯简介
• 富勒烯和内嵌富勒烯的合成分离
• 富勒烯和内嵌富勒烯的应用
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富勒烯和内嵌富勒烯简介
Cullinan
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
纳米电子 (二极管）
diode Klingler et al., JCP 115, 7215, 2001
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
纳米电子 (三极管）
Park etห้องสมุดไป่ตู้al., Nature,
2015-5-7
407, 57, 2000
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯的各种形态
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯一维聚集体
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯二维单分子膜
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯二维分子复合膜
OBOCMC8 (Calixarene)
C60
C60/OBOCMC8
Molecular structures
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Angew. Chem. Int. Ed. （2003, 42, 2747-2751）
异构体
IPR Isolated
C60
C70 C76 C78 C80
1
1 2 5 7
1
1 1 3 2
Gd@C82, Tb@C82, Dy@C82,
……….. Sc2@C82, Y2@C82, HoTm@C82, ……….. Er3@C82
C82
C84
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9
24
1
9
………..
Sc4C2@C80, Sc3N@C80, Sc2ErN@C80 ………..
C60与催化固氮
1 + NaY. Nishibayashi, O4 + N2 → NH et3al. Nature, 2004, 428, 279 2S2 2015-5-7 (yield in 33%)
中科院化学所富勒烯实验室
累计投入约300万元
2015-5-7
是国内最大的金属富勒烯生产与分离实验室！
富勒烯的发现
The diameter of this C60 molecule is ~7Å, providing an inner cavity which appears to be capable of holding a variety of atoms.
2015-5-7
Kroto, H. W. et al. Nature, 1985, 65, 162.
富勒烯的各种形态
a)
c)
e)
b)
d)
f)
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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
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯纳米复合材料
2015-5-7
富勒烯纳米复合材料
润滑油添加剂
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富勒烯和内嵌富勒烯的应用
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
X射线对比剂
2015-5-7
Dorn, H. C., Nano Lett., 2002, 2, 1187-1190
生物医学应用
2015-5-7
生物医学应用
C60-压电晶体葡萄糖传感器可以探测水溶 液中3.9X10-5M的葡萄糖，使用寿命长达3 个月
葡萄糖传感器
2015-5-7
MRI in a hospital
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The magnet
What can we see?
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
磁共振造影剂 Gd@C82(OH)x
a. 低毒
b. 高效 可早期检测肿瘤
2cm 0.5cm
c. 生物器官靶向造影
166Ho@C -抗癌抗体 82
高效化疗
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磁共振造影剂的研究
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯-肽对DNA的光催化选择性裂解
J. Med. Chem. 1994, 37,4558
Triple-helix-forming fullerene-DNA conjugate 4 (coded with purple color), its 3D binding model with target DNA (coded with blue, green, and orange), and site-selective 2015-5-7 photocleavage of DNA (as indicated by arrows and coded with orange).
富勒烯的各种形态
Ca@C50
La2@C80
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富勒烯的各种形态
内嵌富勒烯
Ca@C50
La2@C80
Y· C82
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Sc3N· C80 Sc2C2· C82
富勒烯的各种形态
杂富勒烯
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯衍生物
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯晶体
2015-5-7
谢谢在座的老师和同学们！ 欢迎同学们将来加盟化学所！
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