富勒烯研究文献报告

• 2010 年, Dunsch 等人[79]首次报道了一系列 金属硫化物富勒烯M2S@C82-C3v(M = Sc, Y, Dy, Lu)(图16),
图16 Sc2S@C82-C3v 的理论计算结构[79]
非金属原子内嵌富勒烯
• 1993 年, Saunders 等[80]首先在电弧放电法 生成的碳灰里发现了惰性气体内嵌富勒烯， 随后合成He@C60 和Ne@C60[81], • 1998 年, Khong 等人[86]报道了3He2@C70. • 2001 年, Waiblinger 等人[88]合成制备了 N@C60、N@C70、P@C60
图14 与Ni(OEP)混合培养的Sc3CN@C80-Ih 单晶结构[75]
• 2008 年, Stevenson 等人[76]首次发现了金 属氧化物内嵌富勒烯Sc4O2@C80, • 2010 年,Merkado 等报道了Sc4O3@C80 [78]（图15）.
图15 Sc4O2@C80·Ni(OEP)(左)和Sc4O3@C80·Ni(OEP)(右)[76]的单晶结构
• 2005 年,Komatsu 等人[98]采用有机化学的 开环和闭环手段, 成功将H2分子放入C60笼 中合成了H2@C60（图18）
结论
• 在短短的二十年时间里取得了极大的研 究进展. 人们对于碳笼内的不断探索使内嵌 富勒烯的分子类型极大丰富。
参考文献
• 1、蒋礼, 王太山, 舒春英, 王春儒*内嵌富勒 烯的研究进展，2011年第 41 卷第 4 期: 629 ~ 644
文献报告
报 告 人： 指导老师：教授 教授
内嵌富勒烯的研究进展
文献报道主要内容
本文就近年来研究报道的种类繁多的内 嵌富勒按其内嵌物类型进行归纳阐述, 为 今后开发更多新型的内嵌富勒烯提供一定 的参考.
本文献对内嵌富勒烯的归类
一、金属内嵌富勒烯 金属内嵌富勒烯
1、单金属内嵌富勒烯 2、双金属内嵌富勒烯 3、金属氮化物内嵌富勒烯 4、碳氮金属团簇内嵌富勒烯 5、金属氧化物和金属硫化物内嵌富勒烯
• 2002 年, Harneit[90]提出可以给N@C60 和P@C60 分子施加脉冲的电子自旋共振来写入和读出信息, 从而预言其应用到量子计算机上的理论可能性(图 17).
图17 (a) N@C60 结构示意图; (b) N@C60 和P@C60 的ESR 信号; (c) 以N@C60 和P@C60 为比特的量子计 算机概念模型[90]
• 最近, Wang 等人[74]报道了一种Sc4C2@C80 分子是C2@Sc4@C80-Ih 结构(图13).
图13 Sc4C2@C80-Ih的DFT理论计算最优构型(左)和内嵌团簇的键长(右)[74]
碳氮金属团簇内嵌富勒烯
• 最近, Wang等[75]报道了Sc3CN@C80-Ih（图14）.
二、非金属原子内嵌富勒烯 非金属原子内嵌富勒烯
金属内嵌富勒烯
1、单金属内嵌富勒烯 、
• Kroto 和Rice 大学研究小组[11]分别合成La@C60， La@C82 • 随后Nishibori 等人先后对Sc@C82 分子[25]和La@C82 分 子MEM 电子密度分布如下图
• 2004 年,Reich 等人[31] 发 现Ba@C74并通过混合培 养其与八乙基卟啉钴 Co(OEP)得到了Ba@C74 的单晶（图2）。
• 2008 年, Yang 等人[70]合成了一个迄今最大 碳笼的Gd2C2@C92-D3(85). • 2005年，Iiduka 等人[71]纠正Sc3@C82 为 Sc3C2@C80 结构(图12).
图12 n-Bu4N+[Sc3C2@C80]−的13C NMR 谱(左)和Sc3C2@C80-Ih 分子结构图(右)[71]
图2 Ba@C74 与八乙基卟啉钴的单晶结构示意图(黄色原 子为晶体中两种不同占有率的Ba)
• 2009 年, Che 等人[32]报道 了Ca@C94 和Tm@C94分 子，他们还发现 Ca 位于 碳笼中一个[6,6]键的上方, 而尺寸较大的Tm 则位于 一个六元环的上方(图3)
图3 Ca@C94 (左)和Tm@C94 (右)与卟啉的单晶结构 单元
金属氮化物内嵌富勒烯
• 1999 年, Stevenson 等[8]首先分离出Sc3N@C80 （图7）；2000 年, 他们[50]合成Sc3N@C68（图8） 2004 年发现Gd3N@C80-Ih
图7 C80-Ih (a)及Sc3N@C80-Ih (b)的分 子结构图[8]
图8 Sc3N@C68 结构示意图[50]
2、双金属内嵌富勒烯 、 • 1991 年, Alvarez 等人[33]用KräschmerHuffman法合成了第一个双金属内嵌金属富 勒烯La2@C80 • Akasaka 等人[35]又发现La2@C80-Ih分子内 的两个La 在笼内做三维自由转动, 如图4.
• Yamada 等人[38]又分离出了Ce2@C80-Ih 的 异构体Ce2@C80-D5h (图5)
• Stevenson 等人[52]在2004 年发现 Gd3N@C80-Ih中Gd3N呈三角锥（图9） • Yang 等人[53]发现Dy3N@C80-Ih 如图9
图9 Gd3N@C80-Ih(左)[52]和Dy3N@C80-Ih(右)的结构图[53]
• 2008 年, Zuo 等人[55]发现Tm3N@C84 (图10) • Beavers 等人[56]又合成了Gd3N@C78, C78 （图10）
图10 Gd3N@C84(左)[55]与Gd3N@C78(右)与Ni(OEP)的单晶结构单元[56]
金属碳化物内嵌来自百度文库勒烯
• 2001 年, Wang 等人[7]发现了第一例金属碳 化物内嵌富勒烯Sc2C2@C84 的存在(图11).
图11 Sc2C2@C84结构图(左)和MEM电荷密度分布图(右)[7]
图4 La2@C80-Ih 分子内嵌团簇的运动模式[35]
图5 Ce2@C80-Ih 和Ce2@C80-D5h 的最优构型[38]
• 2000 年, Wang 等 人[39]报道了双金属 内嵌富勒烯 Sc2@C66 分子（图 6）。
图6 Sc2@C66 的电子分布(左)和理论计算结构(右)[39]