富勒烯与碳纳米管ppt课件.ppt

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1、富勒烯及碳纳米管负责人：张文明一、C60－一颗璀灿的“明星分子”1985年C60的发现是人类对碳认识的新阶段，是科学上的重要发现。C60的发现使我们了解到一个全新的碳化学世界。从平面低对称性分子对全对称的球形分子，从简单分子到富勒烯笼内包原子的超分子，从一维超导到三维超导，从平面的石墨到一维管状的碳纳米管等方面。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，得到广泛的应用物理，化学，材料科学，生命及医药科学。特别是1990年以来Kratschmer和Huffman等人制备出克量级的C60，使C60的应用研究更加全面、活跃。富勒烯（C60)是

2、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。第一个预言C60分子存在的是日本人大泽，在前人工作的基础上并结合自己的理论研究于1970年和1971年用日文发表了两篇关于超芳香碳氢化合物的文章.在他1970年的论文中，大泽描述了二十面体和截角二十面体分子，但他并没有特别指出是C60。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

3、现已经是15年以后的事了C60的发现与命名由物理学家们在研究星际尘埃工作中意外得到。60年代末至70年代初，日本和前苏联的科学家就各自独立的从理论上发现了C60合适的结构——一个由12个正五边形和20个正六边形组成的完美的球形结构。1985，一位来自英国，满脑子充斥着星际间飘忽尘埃的天文学家克罗托，和两位对半导体团簇感兴趣的美国物理学家斯莫利，科尔走到一起，希望能探讨宇宙中长链碳分子的形成和光谱。在他们短短几个星期的合作过程中意外的发现：在强烈的激光脉冲辐照下产生的碳团簇中，C60具有超常的稳定性。美国罗伯特·F.·科尔英国哈罗德·W.·克罗托理查德·E·斯莫利TheNobelPr

4、izeinChemistry19961967年加拿大蒙特利尔万国博览会，美国展览馆是由五边形和六边形组成拼接构成的圆顶建筑-----启发，提出了C60的分子结构。因此，他们决定以该展览馆建筑师的名字BuckminsterFuller命名，定为“Buckmisterfullerene”,词尾ene为英文“烯烃”的后缀，表示C60的不饱和性，简称“Fullerene”1967年加拿大蒙特利尔世博会美国馆著名建筑学家巴基敏斯特.富勒的作品由于C60分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有C28、C32、C50、C70、C84、…

5、…C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名为富勒烯。一、以空间结构分球形富勒烯管状富勒烯洋葱状富勒烯富勒烯的分类C60的键结构五边形环为单键(键长约01145nm),2个六边形环的公共棱边则为双键(键长约01138nm),共有12根双键,因而C60分子具有缺电子芳香烃的一些性质.它能发生环加成反应,亲核、亲电加成,自由基加成,包合反应,聚合反应,光化学反应,氧化还原反应等.富勒烯的性质超导电性C60，C70本身都是半导体，在1K左右的低温下，C60，C70都没有向超导体转变，C60K3在18K的温度下发生了超导转变光聚合特性由于双键的存在，富勒烯在一定的光照条件下

6、双键被打开，与相邻的C60分子形成更加稳定的共价键而发生了聚合反应发光性质处于真空中的C60是没有发光性能的当C60晶体吸附了一些气体，或者向C60晶体中参杂某种成分，甚至在C60笼上嫁接一些基团或者有机分子时，使原来不能发光的C60分子具备了发光性质生物活性：水溶性富勒烯衍生物在生物化学、生物医药和药物学方面取得了巨大的成功，有些富勒烯衍生物可有望应用于临床。分别从理论和实验上预测和证明了一些水溶性富勒烯衍生物能够抑制人体免疫缺陷病毒酶。人类的许多疾病是由于细菌而引起的，已有许多研究表明富勒烯衍生物具有抗菌作用。C60的应用掺杂C60的超导体：将碱金属（K、Rb等）掺入C60中形

7、成的M3C60化合物具有超导电性，其M+处于C60的晶格间隙中。C60F60：C60打开30个双键与氟发生加成反应生成C60F60，这是一种白色的粉末，耐高温（约700℃），可以用作超级固体润滑剂。因此，C60F60被称为“分子滚珠"。合成顶端含C60的星型聚乙烯大分子，用作为多电子存储系统。C60Li：将金属锂植入C60内部形成的Li@C60化合物，可作为高能锂电池。有机软铁磁体：在C60的甲苯溶液中加入过量的强供电子有机物四(二甲氨基)乙烯TDAE)，得到了C60