富勒烯的性质。性能以及研究现状
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。
关于富勒烯的介绍与研究进展
液体气化产生 液体粒子
有助于亚稳态物质 的成核和稳定
液体的束缚作用 使各粒子之间更加 容易碰撞重新成核
液体冷却作用有助于 “快速活性淬灭成核”
高分子合成新技术
4.富勒烯的高分子化
C60 1.高分子链上悬挂C60（On-chain型）；
球
体
的 2.C60结合进高分子链中（ In-chain型）；
高
分
光电成像 富勒烯太阳能电池 非线性光学薄膜 光学器件 电致发光电池 光限制器
润滑剂 化妆品 电荷转移复合物 表面涂层 催化剂
高分子合成新技术
3.2脉冲激光法诱导液-固界面法
福建师范大学章文贡教授研究团队 采用脉冲激光诱导液-固界面反应法，以 芳香烃B为流动相，石墨为固体靶，成功 获得了多种富勒烯，其中含富勒烯C98的 量最多。
反应装置示意图
高分子合成新技术
调节流动相以适 宜的流速流经固 体靶，淹没过靶 片的液层高度始 终为1~2mm，准 备时间依需要量 而定
富勒烯 高分子化
的方法
可将二者的优点 真正的结合起来
含活性端基的高分子 前体与富勒烯反应
富勒烯表面的双键 缺电子，可作为阴离子、
自由基等活性中心的 淬灭剂
利用高分子侧基反应 将富勒烯引入高分子
通过1，3偶极加成反应合成中间体N-取代3，4-富勒烯吡咯烷，将此作为 引发剂，在催化剂作用下，引发己内酯开环聚合没生成富勒烯末端封端的 聚己内酯
高分子合成新技术
5.富勒烯高分子衍生物的应用
C60球体分子内外表面有60个π电子， 组成三维π电子共轭体系，具有很强的还 原性、电子亲和力以及三阶非线性光学 性质。倘若能将C60及其衍生物表现出来 的特殊光、电、磁性质与高分子的优异 性能结合起来，对于开发新型富勒烯功 能材料，开拓富勒烯的应用价值将起到 重大作用。
富勒烯在光电子学中的应用
富勒烯在光电子学中的应用富勒烯是一种由碳原子组成的球形分子，其结构类似于足球，因此也常被称为“碳纳米管足球”。
富勒烯在化学、物理等领域有广泛的应用，尤其在光电子学中具有很大的潜力。
一、富勒烯的光电性质富勒烯具有良好的光电性质，它可以吸收紫外光和可见光，产生强烈的电子激发。
这个电子激发过程可以被用来制造太阳能电池，这种电池可以将日光转换为电能。
此外，富勒烯还可以在电场的作用下发生坚挺效应。
这意味着它可以在电流通过它的时候，在其表面产生一定的电压，产生的电流可以用来制造各种器件。
二、富勒烯的光电子学应用1. 富勒烯的光电导性能富勒烯的导电性能比较好，具体来说，它可以通过光子激发来增强光电导率。
这一特性在光电子学领域有很大应用，可以用来制造太阳能电池、发光二极管等器件。
2. 富勒烯的光学性质富勒烯的光学性质十分独特，可以使其被用来制造一些特殊的器件。
例如，近年来，人们利用富勒烯在紫外光区域的吸收带来的独特光学效应，研制出了高效的深紫外光源、紫外光检测器等。
另外，由于富勒烯的吸收谱位于紫外光和可见光之间，因此利用富勒烯可以制备出用于太阳能电池的相对宽谱的正常阳光滤波器。
3. 富勒烯的能带特性富勒烯的能带特性与其他材料相比也有所不同。
研究发现，碳纳米管和其他一些纳米材料的电子结构与富勒烯的类似。
这种相似性使得富勒烯可以作为其他纳米材料的代表，被应用于光电子学领域的相应器件的制造中。
4. 富勒烯的传输性能富勒烯是一种高度分子化合物，分子之间的相互作用特别复杂。
这种相互作用会影响到富勒烯的电子传输性能，使其在器件制造中具有良好的应用潜力。
例如，人们发现，富勒烯可以作为有机场效应晶体管的典型材料，其能带和分子结构的特性，使其具有很好的传输性能。
三、结论综上所述，富勒烯在光电子学领域中的应用具有广泛的前景。
该材料具有良好的光电性质，可以在电子激发的作用下产生光电导性能，这些特性可以被用来制造各种高科技器件。
与此同时，富勒烯还可以用于制造太阳能电池、发光二极管等器件，同时其光学、能带和传输特性等方面的独特性，为其开发更多的应用场景提供了充足的可能性。
富勒烯的研究应用与进展
富勒烯（C60）研究与应用现状化工与材料学院富勒烯（C60）研究与应用现状（辽宁省大连市甘井子区轻工苑1号大连工业大学化工与材料学院116034）摘要：富勒烯发现至今只有短短20年时间,由于其独特的结构和物理、化学性质,吸引了众多科学家的目光,因此在这20 年中,使得C60化学得到了很大的发展.文章综述了富勒烯的几种合成方法，并阐述了目前常用的应用现状，最后对其未来的发展作了展望。
关键词富勒烯；合成方法；应用引言富勒烯的发现始于1985 年Kroto 等【1】在高真空环境下激光溅射石墨的研究。
利用这种方法只能产生数以千计的富勒烯分子,根本无法进行富勒烯详细的性质表征研究, 当然更谈不上应用。
1990年,Krastchmer 等【2】发明了低压氦气环境下石墨电极电弧放电法合成富勒烯,能够得到克量级的C60 产物。
由于富勒烯特殊的结构和性能,在材料、化学、超导与半导体物理、生物等学科和激光防护、催化剂、燃料、润滑剂、合成、化妆品、量子计算机等工程领域具有重要的研究价值和应用前景。
1991 年富勒烯被美国《科学》杂志评为年度分子,富勒烯被列为21 世纪的新材料。
此后,科学家经过不断的探索和研究,发明了更多生产富勒烯的方法,例如连续石墨电极放电法、激光配合高温石墨棒蒸发法【3】、引入铁磁性金属催化剂法【4、5】、高温等离子体石墨蒸发法【6、7】,苯高温火焰燃烧法【8-10】等。
而且富勒烯在日常生活中的应用越来越广泛, 因而富勒烯产品在未来社会具有很好的发展前景。
2.富勒烯的合成方法2.1水下放电法水下放电法【11】将电弧室中的介质由惰性气体换为去离子水, 采用直流电弧放电, 以碳纯度为99%、直径6mm的碳棒做阳极, 直径为12mm的碳棒做阴极, 放入2. 5L 的去离子水中至其底部3mm的位置, 在电压为16 ～17V、电流为30A的条件下拉直流电弧, 产物可在水表面收集。
水下放电法不需要传统电弧法的抽气泵和高度密封的水冷真空室等系统,免除了复杂昂贵的费用, 可进一步降低反应温度, 能耗更小, 并且产物在水表面收集而不是在整个有较多粉尘的反应室。
具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究
具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告一、引言富勒烯是一种由单层碳原子以五元环或六元环形式堆积而成的球形或椭球形分子。
因其独特的结构和物理化学性质，富勒烯在材料科学、电子学、生物医学等领域具有广泛的应用潜力。
近年来，富勒烯碳纳米材料在生物医药领域的应用研究取得了显著进展，本报告将对其研究成果进行综述和展望。
二、富勒烯碳纳米材料的生物医药应用1.药物载体：富勒烯碳纳米材料具有优良的生物相容性和载药能力，可用于药物输送。
通过对药物分子的包覆和保护，富勒烯碳纳米材料能够增加药物的水溶性和稳定性，降低毒副作用，提高药物的疗效和生物利用度。
2.肿瘤治疗：富勒烯碳纳米材料具有显著的光热转化性能，可在近红外光照射下产生热能，诱导肿瘤细胞凋亡。
通过联合光热疗法和化疗药物，富勒烯碳纳米材料可实现肿瘤的靶向治疗，提高治疗效果。
3.基因治疗：富勒烯碳纳米材料可作为基因载体，高效地将目的基因导入细胞内，实现基因的表达和调控。
这为遗传性疾病、肿瘤和其他疾病的基因治疗提供了新的途径。
4.抗菌消炎：富勒烯碳纳米材料具有广谱抗菌和抗炎作用，可有效抑制细菌的生长和炎症反应。
这为感染性疾病的治疗提供了新的解决方案。
三、研究展望随着富勒烯碳纳米材料研究的深入，其在生物医药领域的应用前景广阔。
未来研究方向包括：1.提高富勒烯碳纳米材料的制备效率和产量，降低生产成本，推动其在临床试验和实际应用中的广泛应用。
2.深入研究富勒烯碳纳米材料的生物相容性和安全性，评估长期使用的潜在风险和副作用，确保其在临床应用中的安全性。
3.开发新型的富勒烯碳纳米药物载体和药物释放系统，实现药物的精准输送和控释，提高治疗效果和降低毒副作用。
4.拓展富勒烯碳纳米材料在其他领域的应用，如神经保护、组织工程和再生医学等，为生物医药领域提供更多创新的治疗方案。
5.加强富勒烯碳纳米材料的法规监管和研究伦理建设，确保研究工作的规范性和可持续性。
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。
2024年富勒烯市场前景分析
2024年富勒烯市场前景分析简介富勒烯是由碳原子构成的球形分子，具有强大的化学和物理特性。
自从1996年发现以来，富勒烯已经在许多领域展现了巨大的潜力。
本文将对富勒烯市场的前景进行分析，探讨其在未来的发展趋势和应用潜力。
市场现状目前，富勒烯已经被广泛应用于许多领域，包括电子、材料、能源和医药等。
在电子领域，富勒烯可以作为光电器件的材料，用于太阳能电池和光电二极管等。
在材料领域，富勒烯可以增强材料的硬度和导电性，被用于制造高性能的塑料、涂层和纤维。
在能源领域，富勒烯可以作为储能材料，用于制造高性能的电池和超级电容器。
在医药领域，富勒烯可以用作药物载体和抗氧化剂，具有很高的治疗潜力。
发展趋势1. 技术突破富勒烯的合成和应用技术正在不断突破，为其在各个领域的应用提供了更多可能性。
研究人员不断改进富勒烯的制备方法，提高其纯度和稳定性。
同时，新的合成方法和表征技术的出现，使得富勒烯的制备更加高效和可控。
这些技术突破将进一步推动富勒烯市场的发展。
2. 应用拓展随着对富勒烯的研究不断深入，其应用范围将继续扩大。
除了目前已经商业化的领域，富勒烯还有很多新的应用潜力等待开发。
例如，在生物医药领域，富勒烯可用于癌症治疗、药物传递和生物成像等方面。
在环境领域，富勒烯可以用于污水处理和空气净化等。
这些新的应用将进一步推动富勒烯市场的增长。
3. 市场推动因素富勒烯市场的发展受到多个因素的推动。
首先，能源和环境问题的日益突出，促使人们对新型材料的需求增加。
富勒烯作为一种具有独特性能的材料，将在能源和环境领域发挥重要作用。
其次，医药领域对于新型药物和治疗方法的需求不断增加，富勒烯作为一种具有广泛应用潜力的材料，将在医药领域得到更多探索和应用。
此外，政府对于科技创新的支持和鼓励，也将促进富勒烯市场的发展。
风险挑战1. 市场竞争随着富勒烯市场的不断扩大，竞争也将越来越激烈。
目前，全球范围内已经有许多公司和研究机构参与到富勒烯的研发和应用中来。
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富勒烯的性质，性能以及研究现状2009210309 化院0906 陈青英摘要：本文总结了近十几年的文献资料, 对[C60 ]富勒烯的化学修饰及其功能材料性能研究进行综述.关键词：富勒烯, 化学修饰, 功能材料, 性能Abstract:Three kinds of ［60 ］fullerene-coumarin compounds were synthesized by esterification with thecoumarin derivatives and characterized by 1H NMR， 13 C NMR， FT-IR and MS. Their fluorescence intensitydrastically reduced owing to the competition of excitation light and the fluorescencere-absorption of the coumarin to fullereneRetro-cycloaddition reaction is one of the most important reactions of fullerene derivatives.Many kinds of organofullerenes are not stable under reductive,oxidative or thermal conditions,where the functional addends are removed from the fullerene sphere and lead to the formation of pristine fullerenes.Such addition-retro-addition reaction has shown promising application in the protection/deprotection strategy for the purification and functionalization of fullerenes..Keywords:Fullerene，Coumarin，Fluorescence，fullerene derivatives; retro-cycloaddition reactions; C-H-X hydrogen bonding石墨和金刚石是大家所熟悉的.碳元素的两种同素异形体。
二十世纪八十年代中期，科学家又发现了碳的第三种同素异形体C60富勒烯。
这是二十世纪九十年代，物理学和化学学科领域中最重要的发现之一，C60化学是目前有机化学领域的前沿，它是是Kro to 等在1985 年发现的碳的第3 种同素异形体, 当时采用激光蒸发石墨法制备, 只能得到微克量级,直到1990 年Krabt schmer2Hu t tman 等采用石墨棒电孤蒸发法获得克量级的C60产品, 从而有力地促进了全碳分子的研究. C60分子是由12 个五边形环与20 个六边形环稠合所构成的笼状32 面体, 其形状很象一个足球, 五边形环为单键(键长约01145 nm ) , 2 个六边形环的公共棱边则为双键(键长约01138 nm ) , 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. 迄今对它的研究已涉及无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、材料科学、高分子科学、生命科学等众多学科及应用领域.1富勒烯的化学修饰C60的化学修饰主要集中在它的化学活性、反应和机理研究以及设计、合成功能性化物, 包括C60的二次衍生物上. 根据修饰方法不同, 可分为: 经典有机化学反应, 金属有机化学反应和电化学合成.1.1富勒烯的有机化学反应C60具有典型的缺电子芳香烃的性质, 容易与供电子的亲核基团反应. 多数情况下, 亲核试剂是进攻C60分子的6, 6 环共用边双键, 有时也会发生重排而得到插入5, 6 环共用边键的衍生物. 可通过不同反应, 用各种试剂对C60进行化学修饰, 得到各种类型的C60的有机基团衍生物, 最简单的单加成产物就有开式结构及形成三元环、四元环、五元环、六元环等不同衍生物.C60的氢化: 理论上C60完全氢化可生成C60H60, 但由于C60H60的表面的60 个氢原子之间的强相互作用, 至今未能制备出C60H60. Hanuf ler 等[1a ]用还原方法得到部分氢化的白色固体产物C60H36. 这是迄今为止C60笼上结合氢最多的氢化物; 而对于最简单氢化物C60H2 的制备, 现已有多种方法. 1993 年Sm ith等[1b ]先将重氮甲烷与C60生成吡唑啉衍生物, 再将其热解得到了开环的1, 62C60H2; 如果进行光解, 则得到1, 22C60H2 和1, 62C60H2.用BH3·THF 还原C60, 再用醋酸分解, 或用金属锌2酸还原也可得到C60H2; 用PdöC 催化氢化, 锆氢化反应, Cr (OA c) 2 与连二亚胺等都可制备C60的氢化物.C60的卤化反应[2 ]: 1993 年Kn iaz 系统研究了C60碳笼的氟化, 认为氟化C60的反应, 主要生成C60F36, 全氟化合物C60F60仅占主要产物的十万分之一; 此外, 用六氟铂酸钾与C60反应, 合成了低氟化合物C60F18, 并通过19F NMR 谱表征; 在流动反应器中, 通过加热至625 K, 将F2 与C60反应制得C60F48, 同时还有少量C60F46及痕量的C60F48O 生成; 将Cl2 在250 ℃下通入装有C60的封管中, 反应5 h 后, 可生成C60Cl24; 用液氯与C60作用生成C60Cl12, 氯化产物加热到550 ℃或用三苯基膦处理, 均可以脱去氯而重新得到C60. 室温纯溴与C60反应, 可以得到C60B r2, C60B r4, C60B r6, C60B r8, C60B r24等多种溴化产物, 其中C60B r6, C60B r8, C60B r24的单晶结构已被测定.C60的经典有机化学反应中, 研究最多的是环加成反应, 其中[ 4+ 2 ]环加成反应报道的最多[3a～ 3d ] ,主要有: 与环戊二烯的加成反应, 与茚类的加成反应, 与蒽类的加成反应以及与苯并异呋喃类的加成反应等.对[ 3+ 2 ]环加成反应报道亦不少, 其中以1, 32偶极子形式与C60反应制备五元环最多, 如将氨基酸与醛脱羰后得到的1, 32偶极子与C60进行[ 3+ 2 ]环加成反应, 生成C60的吡咯烷衍生物[4 ]:亚胺类1, 32偶极子也可与C60发生[ 3+ 2 ]环加成反应. 如脯氨酸酯与C60在甲苯中回流反应[5 ]:Rh (Ê ) 对重氮类化合物的催化反应制得相应羰基叶立德, 再与C60发生[ 3+ 2 ]环加成反应, 如Rh (Ê ) 催化12重氮252苯基22, 52戊二酮, 得到羰基叶立德与C60发生环加成反应[6 ].C60还可进行[ 2+ 1 ][7a ] , [ 2+ 2 ]等[7b ]环加成反应, 但相对比较少.C60易与亲核的自由基反应, 但生成物相对复杂, 报道较多的是C60与卡宾如∶CCl2, ∶CB r2 等加成反应生成C60 (CCl2) [8a ]、C60 (CB r2) n[8b ] , 与苄基自由基反应, 生成C60 (CH2Ph) n1. 2 金属有机化学反应通过金属有机反应合成C60金属衍生物, 是一种比较新的思路, 是合成[ 60 ]富勒烯金属有机衍生物和金属[ 60 ]富勒烯盐的有效方法.合成C60金属衍生物的方法中, 除电化学方法外, 主要有: 1)C60与过渡金属有机配合物反应, 使C60笼6∶6 边的C C 键以G22键形式与金属原子配位, 形成金属的C60配合物;2) 富勒烯被金属还原形成富勒烯盐, 如C60被活泼的碱金属还原生成相应的C60碱金属盐; 3) 配合物中的金属原子连结到C60笼上的加成反应; 4) 富勒烯和金属化合物反应生成共晶化合物.迄今所合成的富勒烯金属有机衍生物, 几乎都是通过C60分子直接与相应金属有机配合物在有机溶剂中反应制备的, 使用的溶剂一般为苯、甲苯或邻二氯苯等, 反应条件包括回流、光照等, 对已合成的典型[ 60 ]富勒烯金属有机衍生物, 测定了部分过渡金属的衍生物的晶体的分子结构[9a～ 9f ].C60金属有机衍生物, 尽管制备方法相对简单, 但由于C60与金属的配位能力较弱, 所以选择适宜的反应条件, 特别对溶剂的选择非常重要.在用金属有机试剂合成C60的有机基团衍生物的工作中, 较多的是用有机锂试剂、格氏试剂等亲核试剂, 特别是用有机锆试剂(Schw artz reagen t) [10 ]与C60的反应：(G52C5H5) 2Zr (H)Cl+ C60 [ (G52C5H5) 2ZrCl ]nC60HnHClöH2OC60H2nHPLCC60H2及羰基铁配阴离子(Co llman reagen t) [11 ]与C60的反应:C60+ Fe (CO ) 2-4 [C60Fe (CO ) 3 ]2- PhCH2Br-[C60Fe (CO ) 3 (CH2Ph) ]- (C60CH2Ph)碱金属[ 60 ]富勒烯盐合成一般采用固相反应, 但需要高温、高压, 且反应时间长, 产率低. 我们在国际上较早采用液相反应法合成了C60碱金属盐, 并将其与亲电试剂反应, 高选择性地合成了C60的有机衍生物[12 ]. 已合成的过渡金属[ 60 ]富勒烯盐有Pd、P t、Ru、N i、Co 等的盐, 其合成方法有两种: 一是将C60直接在溶液中与金属配合物反应, 另一种是通过C60负离子与金属卤化物等发生亲核反应制备. 已合成的稀土金属[ 60 ]富勒烯盐有Eu、Yb、Sm 等, 其制备方法分固相反应和溶液反应2 种, 后者是通过C60负离子途径制备.1. 3 电化学合成方法1993 年Caron 等[13 ] 在苄腈ö甲苯混合液中电解C60 与CH3 I, 选择性地得到了(CH3 ) 2C60, 产物经1H NMR与13C NMR 表征. 在这个过程中C60首先被电解为负离子, 再与CH3 I 发生亲核加成.1998 年Balch 等[14 ]以高氯酸四正丁基铵为支持电解质, 电解C60与Ir (CO ) 2Cl (p 2to lu idine) 的乙腈ö甲苯混合溶液, 在电极上得一黑色薄层, 经能量分散X 射线谱、IR 谱、激光吸收质谱及化学方法分析,认为是C60{ Ir (CO ) 2}n; 同样, 电解C60与(CF3CO 2) 4Rh2 的混合物, 得黑色薄层, 经IR 谱、激光解析质谱,19F (1H) NMR等表征, 确认为C60{ (CF3CO 2) 4Rh2}n.电化学合成在一定条件下是合成C60衍生物及其薄膜材料的一种有效方法, 但反应的机理有待进一步研究.2 富勒烯及其衍生物功能材料的性能C60及其衍生物在催化、超导、磁性、发光等诸多方面表现出一些独特的性能和潜在的应用前景. 目前合成出越来越多的C60衍生物, 为C60功能材料研究提供了基础.2. 1 催化性能除了[ 60 ]富勒烯本身由于电子亲和力较高, 能够催化氧化硫化氢成单质硫外, 许多富勒烯的金属衍生物也表现出独特的催化性能:N agash ima 等[15a, 15b ]发现C60Pdn、C60P tn 对烯烃和炔烃氢化的催化活性;O sbaidiston 等[16 ]合成的[Rh (PPh3) 2 (CO ) (G22C60)H ]对乙烯、丙烯的羰基化具有很高催化活性; 此外,C60 P t (PPh3) 2、C60Pd (PPh3)2、C60的手性瞵配合物、N dnC60A lmCls、Ru32C602Cs+ öS iO 2、C60M 6 (M = Cs、K、Na) 等也具有独特的催化性能. 催化性质研究已成为富勒烯科学发展的一个重要方向, 具有潜在的工业应用前景.2. 2 超导性能C60分子本身是不导电的绝缘体, 但当C60分子与碱金属键合或碱金属嵌入C60分子之间的空隙后,由于碱金属与C60的相互作用, 会使碱金属的最外层电子形成一个导电带, 从而使其具有导电性能.碱金属[ 60 ]富勒烯盐的超导性能研究是早期富勒烯研究的热门方向之一[17a～ 17g ] , 因其T c 还在液氮温度下, 离实际应用还有相当距离2000 年Schobn 等[18 ]报道了在52 K 时空穴掺杂C60获得的场效应晶体管呈超导态, 这是迄今报道的非氧化铜超导体中超导温度最高的.2. 3 光学特性由于C60及其衍生物分子中存在三维的高度非定域P电子共轭结构, 因而具有优良的光学及非线性光学性能, 有望在光转换器、信号转换和数据存储等光电子领域获得应用, 已从四方面开展了研究: 从反饱和吸收的角度, 研究其光限幅性能; 从三阶非线性系数角度, 研究超快非线性光学特性; 从稳态和瞬态角度, 研究光电效应; 制备LB 膜(单层、多层) , 研究其光谱特性.Tu t t 等[19 ]最早研究了C60的光限幅性质, 发现C60在532 nm 波长处具有良好的光限幅性能, 开展了实用光限幅器件的研究, 如将C60分散于有机高分子制成膜[20a ]以及通过溶胶2凝胶( so l2gel) 方法将C60嵌埋于玻璃介质中等. 我们合成的一系列C60的D iels2A lder 加成物中, 已发现其中的[ 60 ]富勒烯1, 1’2联茚加合物[20b ] , 在THF 中溶解度较大, 热稳定性好, 其光限幅性能也稍优于C60本身. 可以认为, 通过化学修饰, 改善C60的溶解性和提高它的光限幅性质是可行的.C60的非线性光学性质也引起关注, 测定了它的三阶非线性系数. 因为三阶非线性系数V (3) 是光电子应用一个重要特性参数. 它的三阶非线性光学极化率在红外和可见区约1×10- 13～ 1×10- 12esu. 我们合成的铂、钯的[ 60 ]富勒烯盐, 采用物理喷束法(PJD) 在熔融的石英片上制成薄膜, 它们的V (3) 值都比C60的大, 有的可提高1 个数量级[21 ].许多实验证明C60是具有较大光生伏效应的一种新材料, 用C60和M EH2PPV 制成的M EH2PPVöC60双层结构其界面具有类似半导体PN 结的性质.近年来, 人们对C60及其衍生物薄膜的特性日益感兴趣. 在制膜技术上除了使用PJD 法外, 还有使用L angmu ir2B lodget t 技术的. 前者特别适用于不溶物以及衍生物无对称中心的制膜, 后者主要适用于可溶物质在空气和水的界面上形成稳定的C60衍生物的单分子膜转移到基板上成膜. 虽然对高度有序C60薄膜的研制做了大量工作, 但由于C60固有的特性, 制成的LB 膜易形成多层膜, 只有少数C60的化学修饰衍生物可制成单层LB 膜. 我们曾用所合成的[ 60 ]富勒烯1, 1’2 联茚衍生物制备了LB 膜(单层、多层) 并研究了它们的光谱特性.2. 4 功能高分子材料C60作为一种特殊的功能基团可以引入高分子的主链, 侧链又可以与高分子材料共混. 如多羟基C60衍生物可作为具有三维空间伸长的聚合材料的中间体, 把不同聚合物与C60上的羟基相接合, 可制成具有不同物理化学性质的叶脉状高分子材料. Ch iang 等[22 ]通过富勒醇与脲烷聚醚反应合成一种可溶性的棕红色胶状固体, 经GPC 表征, 每个C60分子上平均键合6 条支链, 多分散系数为1145; 将其进一步改性可得到高度交联的高分子衍生物, 它的抗张强度, 伸缩性及热和机械稳定性等都获得很大改进.Barbou r 等[23 ]将C60与p 2碘化杯242芳苄基醚共结晶, 得到一种C60分子很好地有序排列的层状结构体.我们曾将金属有机试剂与高分子材料作用, 现场制备高分子负碳离子与C60反应合成了不同键型(链状、星状、枝状) 的高分子材料。