富勒烯介绍
富勒烯提取
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。
富勒烯的结构式
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
富勒烯用途
富勒烯是一种由碳原子构成的分子，通常呈现为球状、管状或者球状结构。
它具有许多独特的物理和化学性质，因此在各个领域都有着广泛的应用。
富勒烯在医学领域有着重要的应用。
由于其特殊的结构和生物相容性，富勒烯被广泛用于药物传递系统中。
研究表明，将药物包裹在富勒烯分子内可以提高药物的稳定性和生物利用度，从而减少药物的副作用和毒性。
此外，富勒烯还可以作为抗氧化剂，帮助清除自由基，预防疾病的发生。
富勒烯在材料科学领域也有着重要的应用。
由于其强度高、导电性好、耐热性强等特点，富勒烯被广泛用于制备高性能材料。
例如，将富勒烯添加到聚合物中可以提高材料的机械性能和导电性能；将富勒烯用作涂层材料可以提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
此外，富勒烯还可以用于制备纳米材料、光电器件等领域。
富勒烯在能源领域也有着重要的应用。
由于其独特的导电性和光学性质，富勒烯被广泛用于太阳能电池、锂离子电池等能源器件中。
研究表明，将富勒烯添加到太阳能电池中可以提高电池的光电转换效率；将富勒烯作为锂离子电池的电极材料可以提高电池的循环稳定性和充放电性能。
富勒烯还在环境保护、生物技术、纳米技术等领域有着广泛的应用。
例如，富勒烯可以用于净化水源、吸附有害气体，保护环境；可以用于生物成像、药物研发，推动生物技术的发展；可以用于纳米传感器、纳米材料制备，促进纳米技术的应用。
总的来说，富勒烯作为一种具有独特性质的碳材料，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，相信富勒烯在各个领域的应用将会越来越广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
富勒烯是什么
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
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）。
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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）。
碳纳米管也是典型的富勒烯，可以有单层和多层之分，多层管则由几个或几十个单层管回轴套叠而成．想另管距为0。
34nm与石墨层检举0。
335nm相近．饭岛发现，如果巴基管全由方边形碳环组成，该管是不封闭的，可以向两端伸长;如果在管子两端有五边形，会将巴基管末端封闭。
(图4)
1992年瑞士联邦大学的D.vgarte年人用高强度电子来对碳棒长时间照射，发现了多层相套的巴基球，结构像洋葱(Buckyonlons)。
巴基葱的层面可达70多层。
(图5)
二．结构及特性
(一)结构
C60和C70具有怎么样的结构呢？金刚石和石墨是具有三锥结构的巨型分子，C60和C70是有过顶碳原子数的有限分子，他们应该具有不同的结构。
富勒烯曾对克罗托等人? 说:C60分子可能是球形多面体结构。
由此克罗托，斯莫利和科尔用硬纸板剪了许多五边形和六边形，终于用了12个五边形，20个边形组成了一个中空的32面体，五边型互不连接，而是与五个六边型想接，每个六边形又与3个六边形和3个五边形间隔相接，共有60个顶角，碳原子位于顶角上，。
是一个完美对称的分子。
三人由此推出C60的球形结构。
由此1985年他们在《自然》杂志发表文章时，特意为C60取名为Buckmin-stevfullevence即巴克密斯特富勒烯，简称Fullevence即富勒烯，或用富勒的名字称Buckball为巴基球，因C60酷似英式足球，所以又称为Sovcevence 即足球烯。
可是C60的结构真的是他们推测的样子吗？当时用激光的方法去蒸发石墨只能得到极微量的C60，难以满足结构分析的需要。
为寻找合成大量C60的方法，1990年，德国马普核物理所的物理学家克利希默（Kratschma）等用电弧法制得了毫克级的富勒烯，是以石墨做电极，在氦气中通电，石墨电极蒸发为蒸汽，冷却后得到含有5%——1%C60和C70混合物的烟炱，此烟炱可溶于苯或甲苯中，利用重结晶或液相色谱法将他们分离，得到纯C60和C70，克利希默法每天可获得100微克C60，有了足够的C60和C70就是为研究它们的结构提供了条件。
经红外光谱，紫外可见光谱，电镜扫描，粉末和晶体X射线衍射分析等方法对C60和C70进行结构分析，证实了克罗托等人的推理是正确的——C60是球笼状，C70是橄榄状。
（图3）
（二）特性
C60的结构研究表明，C60是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体，它的外形酷似足球，六元环的每个碳原子均以双键与其他碳原子结合，形成类似苯环的结构，它的б键不同于石墨中sp2杂化轨道形成的б键，也不同于金刚石中sp3杂化轨道形成的б键，是以sp2。
28（s成分为30%，p成分为70%）形成б键。
C60的π键垂直于球面，含有10%的s成分，90%的p成分，即s0。
1p0。
9。
C60中两个б键间夹角为106°。
б键于π键夹角为101。
64°。
由于C60的共轭π键是非平面的，环电流较小，芳香性也较差，显示不饱和双键的性质。
易发生加成、氧化等反映。
现已合成大量C60衍生物。
三应用
（一) 超导体
C60分子本身是不导电的绝缘体，但当碱金属嵌入C60分子之间的空隙后，C60分子于碱金属的系列化合物将转变为超导体。
如K3C60，即为超导体，具有很高的超导临界温度。
于氧化物比较，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，易于展成线材等特点，是一类极具价值的新型超导材料。
（二）有机软铁磁体
与超导性一样，铁磁性是物质世界的另一种奇特性质。
Allemand等人才C60的甲苯溶液中加入过量的强供电子有机物（二甲氨基）乙烯（TDAE），得到了C60（TDAE）0。
86的黑色微量沉淀，经磁性研究后表明是一种不含金属的软磁性材料。
层里温度为16。
1K。
高于迄今报道的其他有机分子铁磁体的层里温度。
由于有机磁体在磁性记忆材料中有重要应用价值，因此研究和开发C60有机铁磁体。
特别是以廉价的碳材料制成磁铁替代价格昂贵的金属而具有非常重要的意义。
由于C60分子中存在的三维高度非定域（电子共轭结构使得它具有良好的光学及线性光学性能）。
如它的光学限制胜在实际应用中做为光学限幅器。
C60还具有较大的非线性光学系
数和高稳定性等特点。
使其做为新型非线性光学材料具有重要研究价值，有望在光计算，光记忆，光信号处理及控制等方面有所应用。
还有人研究了C60化合物的? 响应及荧光现象，基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功。
C60与花生酸混合制的C60——花生酸多灯vb膜具有光累积和记录效应。
（三）功能高分子材料
由于C60特殊笼形结构及功能，将C60作为新型功能基团引入高分子体系，得到具有优异导电，光学性质的新型功能高分子材料。
从原则上讲，C60可以引入高分子的主链，侧链或与其他高分子材料进行共混，Nagashima等人报导了首例C60的有机高分子C60Pdn并从实验和理论上研究了它具有催化二苯乙炔加氢的性能，Y.Wang报道C60/C70的混合物渗入发光高分子材料聚乙烯咔唑中得到新型高分子和光电导体，其光导性能与某些最好的光导材料相媲美。
这种光电导材料在静电复印，静电成像以及测等技术中有广泛应用。
C60掺入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）可成为很有前途的光学限幅材料。
另外，C60掺杂的聚苯乙烯的光学双稳态行为也有报道。
生物活性材料
Nelson等人报道C60对田鼠表皮具有潜在的肿瘤毒性，Bciew等人以为C60与超氧阴离子之间存在相互作用，1993年Friedman等人从理论上预测某些C60衍生物将具有抑制人免疫铁蛋白酶HIVP活性的供销，而爱滋病研究的关键是有效抑制HIVP的活性。
日本科学家报道一种水溶性C60羧衍生物在可见光照射下具有抑制毒性细胞生长和使DNA开裂的可能。
为C60衍生物应用于光动力疗法开辟了广阔的前景。
1994年Toniolio等人报道一种水溶性C60多肽衍生物，可能在人类单核白血球超球性和抑制HIV-1蛋白酶两方面具有潜在的应用，黄文栋等人制得水溶性C60-脂质体发现其对源细胞具有很强的杀伤效应。
台湾科学家报道多羟基C60衍生物；富勒烯具有吞噬黄膘呤/黄膘呤氧化酶产生的超氧阴离子自由基的功效。
这对破坏能力很强的羟基自由基具有优良的清除作用。
利用C60的抗辐射性能，将放射性元素置于碳笼内注射到密度位能提高放射治疗的效力并减少副作用。
（四）其他应用
C60的衍生物C60FCo俗称“特氧隆”，可做为“分子滚球”和“分子润滑剂”，在高技术发展中起重要作用。
将锂离子嵌入碳笼内有望制成高效能锂电池。
碳笼内嵌入稀土元素可制成新型稀土发光材料，水溶性钇的C60衍生物有忘做为新型核磁选影剂，高压下C60可转变为金刚石，开辟了金刚石的新来源。
C60及其衍生物可能成为新型催化剂和新型纳米级的分子导体线、分子吸管和晶质增强复合材料。
C60与环糊精、环芳烃形成的水溶性主容体复合物在超分子化学、仿生学领域发挥重要作用。