内嵌钇金属富勒烯的合成、分离、晶体结构和化学性质研究

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1、学马Ｄ２０１３７７２０５分类号１Ｑ４８７学校代码密级專ｆ科农Ａｆ博士学位论文＿＿内嵌钇金属富勒烯的合成、分离、晶体结构和化学性麵究＿＿誦嫌旺ＰＰ学科专业：材料学指导教师：卢兴教授答辩日期：２０１８年５月１３日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｑｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＰｈｉｌｏｓｏｐｈｙｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，Ｃｒｙ

2、ｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍａｒｏ－ＣｈｅｉｃｌＰｐｅｒｔｉｅｓｏｆＹｔｔｒｉｕｍｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＭｅｔａｌｌｏｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓＰｈ．Ｄ．Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＣｈａｎｗａｎＰａｎｇｇＭａｏｒ：ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｊＳｕｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆ．ＸｉｎＬｕｐｇＨｕａｚｈｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｙＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７４Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ．，，，Ｍａ１３２０１８ｙ，独创性声明本人

3、声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年ｒ月日＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

4、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于／不保密“（请在以上方框内打）学位论文作者签名：指导教师签名：曰期：年ｒ月曰曰期：年ｒ月曰？华中科技大学博士学位论文摘要一一富勒烯是唯类可以准确确定其分子结构的碳单质，研究富勒烯的结构和化一学性质将有助于更深入的认识碳材料。富勒烯内部存在定的空腔，可以容纳金属原子或团簇从而形成新型金属碳基杂化材料－内嵌金属富勒烯。金属富勒烯由于内嵌金属和碳笼之间的相互作用使其比空心富勒烯有着更多特

5、殊的性质，而结构的确定是研宄金属和碳笼之间相互作用的基础一，是进步探索其性质的前提。但是，相对于空心富勒烯而言，金属富勒烯由于内部金属原子的存在导致结构确定更加困难。一目前最有效的结构表征手段是单晶Ｘ射线晶体学，，通过这方法许多金属富勒烯的分子结构被准确测定，其中，单晶结构报道最多的是含钪金属富勒烯和含镧金属富勒烯，，而中等尺寸的金属如钇等其相应金属富勒烯的结构却缺少深入地研宂。在此背景下一，我们合成和分离了系列含钇金属富勒烯，其内嵌单元包括单金属、双金属和碳化物团簇，并对它们的晶体结构和化学性质进行了详细的研宄。主要内容和

6、结果概述如下：Ｎ－（１）通过直流电弧放电法制备，Ｎ二甲基甲酰胺或二硫化碳做为溶剂提取含，ＮＮ－二甲基甲，有钇金属富勒烯的原灰粗提取液的分析结果显示极性的，酰胺溶剂可以选择性提取Ｙ＠Ｃ８２，而二硫化碳对大富勒烯ｙ２ｃ９２＿５〇等有着较好的提取效果。随１后，￥（：和￥＠（：成功分离纯化了＠７的两个异构体，以及１１个含双钇的金属富勒６８２烯，分别为Ｙ２Ｃ８２（两个异构体）、Ｙ２Ｃ８４、Ｙ２Ｃ８８、Ｙ２Ｃ９Ｑ（两个异构体）、Ｙ２Ｃ９２（两个异构体）和Ｙ２Ｃ９４（三个异构体）。所有这些组分都通过激光电离飞行时间质谱、－近红外吸收

7、光谱表征来确定它们的纯度以及分子结构高效液相色谱和可见。结果表明ｙ＠ｃ－ｉｙｃ－Ｙｃ－－ｎｙｃ－Ｙｃ－－ｍ８２ｉｎ、Ｙｃｉｎ和Ｙｃ的、２８２、２８２２８４、２９０、２９２２９４碳－－－－－－笼结构分另｜Ｃ９ＣＣ６ＣＣ８ＣＣ６ＣＤ３５ＣＣ４１ＣＪ为２ｖ（）８２、ｓ（）８２、３ｖ（）８２、ｓ（）８２、２（）８８、２（）９０８５－ＣＣ－ｎ－－－和Ｄ３９２。同时ＹＹＣＩＹＣｎ、ｙｃＩ（），利用循环伏安法测定了＠８２、２８２、２８２２９２和ＹＣ－ｍ四个金属富勒烯的电化学性质２９４。此外，分离过程中采用的ＳｎＣｌ４路易斯酸处理，可

8、以快速将各组分中的金属富勒烯与空心富勒烯分离来，从而大大提高后续