富勒烯-C60的应用研究进展
富勒烯光催化
富勒烯（Fullerene）是一类碳的同素异形体，最著名的富勒烯是C60，它有60个碳原子，呈球形结构。
富勒烯在光催化领域具有一定的潜力，尤其是用于光催化反应。
以下是关于富勒烯在光催化中的一些重要应用和机制：
光敏剂：富勒烯可以吸收可见光和紫外光，并将光能转化为激发态电子。
这些激发态电子可以参与光化学反应，例如水分解或有机底物的光催化转化。
光催化水分解：富勒烯可以用作光催化水分解的催化剂。
在这种反应中，富勒烯吸收光能，生成电子和正孔对。
电子和正孔可以在导电性的材料表面迁移，并在催化剂表面上产生反应，将水分解成氢气和氧气。
有机底物的光催化转化：富勒烯也可用于将有机底物转化为其他有用化合物的光催化反应中。
光能激发富勒烯中的电子，这些电子可以与有机底物发生反应，产生新的分子。
太阳能电池：富勒烯还用作有机太阳能电池中的电子受体。
在有机太阳能电池中，光能激发富勒烯中的电子，然后电子从富勒烯转移到另一个有机分子中，最终产生电流。
尽管富勒烯在光催化领域具有潜力，但它们也存在一些挑战，如寿命较短的激发态、光吸收能力相对较低等。
因此，研究人员正在不断努力改进富勒烯的性能，并将其应用于更广泛的光催化应用中。
与其他光催化剂相比，富勒烯的独特结构和电子性质使其成为一个有趣的研究领域。
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。
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展作者：文丽君来源：《中国新技术新产品》2011年第19期摘要：富勒烯及其衍生物因其独特的结构及物理化学性质，为科学研究带来了许多契机。
本文主要综述它们在抗氧化和神经保护、抑制生物酶活性和抗HIV病毒、光动力学治疗、肿瘤治疗及疾病诊断方面的应用，并对其研究与应用进行展望。
关键词：富勒烯；衍生物；医药领域中图分类号：R913 文献标识码：A富勒烯C60因其独特的三维共轭结构赋予了它独特的物理化学性质，为科学研究带来了许多契机，被誉为21世纪的明星分子。
去年曾有科技新闻报道:日本学者野入英世和中村荣一等成功地向动物体内植入可运载基因的富勒烯(C60),以用于医学治疗。
该研究成果拉开了开发低毒高功能基因植入法的序幕。
对富勒烯及其衍生物的生物活性研究结果表明它们在抗氧化活性和细胞保护作用、抑制HIV 酶和抗病毒作用、药物载带、肿瘤治疗和疾病诊断、抗菌活性等医药领域存在巨大的潜在应用价值。
一、富勒烯及其衍生物的抗氧化与神经保护作用富勒烯表面有大量的共价双键，极易与游离基反应，被喻为"吸收游离基的海绵"。
正是由于这一特性，一些富勒烯衍生物可以作为生物系统中的自由基清除剂和水溶性的抗氧化剂。
Chiang等[1～3]报道了富勒醇对胃癌病人血液中自由基的清除作用；还能清除黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶在水溶液中产生的超氧自由基；证实六磺酸基富勒烯清除自由基抑制血浆中脂质过氧化，可以预防动脉粥样硬化并抑制粥样斑块增生。
Dugan[4]报道用羧基化富勒烯治疗超氧化歧化酶基因编码缺失的肌萎缩侧索硬化症转基因小鼠模型，治疗组不仅症状比对照组晚出现10天以上，而且生存期增加了8天以上；Ali[5]等人指出有些C60富勒烯衍生物在生物医学上的抗自由基作用似乎跟超氧化歧化酵素(SOD)类似，但作用比SOD优越。
Takada[6]等人研究发现C60富勒烯可直接与自由基作用，且捕捉自由基分子的速度明显比β-胡萝卜素快很多。
富勒烯c60的结构及应用
简述富勒烯C60的结构及应用结构：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键应用：一.用于增强金属：在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为2μm～5μm，在增强金属的作用上有较大差别。
二.用作新型催化剂C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。
例如C60与铂、锇可以结合成{[(C2H5)3P]2Pt}C60和C60OsO4·(四特丁基吡啶)等配位化合物，它们有可能成为高效的催化剂。
三.用于气体的贮存：利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。
每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。
与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。
C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。
与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9×106Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低压贮氧法。
利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。
四.用于制造光学材料：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非线性光学性能。
C60衍生物研究进展
C60衍生物研究进展及应用摘要：富勒烯C60自发现以来，以其独特的类似足球的结构引起了人们的普遍关注，尤其是1990年Kratschemer等制备出常规量的富勒烯，极大的推动了对富勒烯的性质和用途的研究及相关领域的发展。
富勒烯衍生物的合成以及其性质的研究也成为了富勒烯化学的热门课题。
本论文对富勒烯及其衍生物的结构性质进行了详细的说明，介绍了生成富勒烯衍生物的一些重要反应，以及富勒烯衍生物在纳米材料、生物医学材料、光学材料、磁性材料等方面的应用。
关键词：富勒烯C60衍生物；研究；结构；性能；应用1 前言纳米科技[1, 2]是上世纪80年代开始逐步兴起的一门多学科交叉的综合性前沿科技，其研究领域涉及物理学、化学、材料学、生物学、电子学等。
而纳米材料正是纳米科技的基础和先导，也是纳米科技领域富有活力、内涵丰富的学科分支。
广义的讲，纳米材料是指材料的三维空间中，至少有一维处于1-100 nm尺寸范围内，或者是由它们作为成分的基本单元所构成的材料，包括纳米微粒(零维材料)，直径为纳米量级的纳米纤维、纳米线、纳米须、纳米带、纳米管、纳米棒(一维材料)，厚度为纳米量级的薄膜、多层膜和片(二维材料)，直径为纳米量级的花和球(三维材料)，以及基于上述低维材料所构成的致密或非致密固体。
自从1985年Kroto、Curl和Smalley等人[3]发现富勒烯以来，富勒烯以其独特的类似足球的结构引起了人们的普遍关注，尤其是1990年Kratschemer等制备出常规量的富勒烯，极大的推动了对富勒烯的性质和用途的研究及相关领域的发展。
短短二十年来，几乎世界上所有著名大学和研究所都有科学家进行了与富勒烯有关的研究，这些研究几乎涉及物理学、化学以及材料科学的各个领域，同时对生物、医学、天文学以及地质学等也产生了巨大冲击，富勒烯及富勒烯族化合物的研究已经成为当前国际上异常活跃的研究领域之一。
富勒烯(Fullerene)是一类新型球状分子，它是以碳原子组成的笼状分子，高度对称。
基于[60]富勒烯的功能衍生物的合成及性质研究
![基于[60]富勒烯的功能衍生物的合成及性质研究](https://img.taocdn.com/s3/m/981028dcf71fb7360b4c2e3f5727a5e9846a2751.png)
基于[60]富勒烯的功能衍生物的合成及性质研究本文旨在研究基于60富勒烯（FullereneC60）的功能衍生物的合成方法及其性质，从而为60富勒烯本身及其衍生物在生物医学材料，太阳能电池，纳米技术和光电器件等领域的应用提供服务。
60富勒烯（C 60是一种二维和三维六边形碳结构的含量最高的碳奥氏体，也是当今最为研究的碳基材料之一。
它具有优秀的光电性能，可以有效地吸收可见光和紫外光，具有极高的机械强度，耐热性和耐氧化性，是一种非常重要的材料。
60富勒烯衍生物具有优异的性能，广泛应用于生物传感，药物控释，光学记录和智能膜等领域，是研究人员的热门研究课题。
60富勒烯的衍生物合成方法主要有合成脱氢，烯基氢化，水化，氧化，交联，酯化和硝基化等。
这些反应中的最重要的一种是酯化反应，可以将各种有机醇，醛，酸，酯等转化为60富勒烯衍生物，可以得到具有全新特性的C 60生物。
60富勒烯衍生物具有多种特性，包括良好的光学性能，高分子量，优异的机械性能和良好的光催化活性。
它们在生物传感应用中展现出极强的分子识别能力，可以用来检测和分析特定的有机分子，这在医学检查和临床治疗中有很大的价值。
此外，60富勒烯衍生物也可以用于太阳能电池的制作，可以提高电池的光伏性能，为实现更高的能效提供支持。
同时，60富勒烯衍生物也可以用作高效的纳米技术材料，它们具有极佳的机械强度，热稳定性和耐腐蚀性，可用于制作纳米电子设备。
此外，它们还可用于光学记录和智能膜，可以调节光照强度，防止过度曝光，减少光照损伤，提高照明性能和节能效果。
当今，60富勒烯及其衍生物在生物医学材料，太阳能电池，纳米技术和光电器件等领域的应用正在逐步拓展。
因此，对60富勒烯衍生物的合成及其性质的研究非常重要，可以为更多的新型材料和新型设备提供理论和实验支持。
通过对60富勒烯衍生物合成及其性质的研究，我们可以加强对这些材料和设备的认识，研究其在某些特定领域中的应用，可以为今后更多新型材料和新型设备的研发奠定牢固的基础。
C60及其衍生物生物活性研究进展
用， 它的这一特点很有可能成为石墨合成金刚石的有效催化
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓｄｏ ｎｒｄ ｃｎ ｈ ｓ ｏｈ ｍｉａ ｒｐ ｒｅ ｆＣ ａ ｄｗ ｙ ｏｍａ ｅｔｅＣ６ｗ ｔｒ ｏｕ ｌ ｅｉａｉ ｔｅｒｓａｃ ｒｇｅｓｓ ｓｒｃ ａｅ ｎｉｔ ｕ ｉｇｐ ｙｉ ｃｅ ｃ ｌ ｏｅｔ ｓｏ ｎ ａｓｔ ｋ ｈ ０ ａｅ ｌｂｅｄ ｒ ｔ ｅ， ｈ ｅｅ ｒｈｐｏｒｓｅ ｏ ｃ ｐ ｉ ｓ ｖ ｖ
摘 要 在介 绍 Ｃ 的理化 性质和 Ｃ 水溶性 衍生物 制备方 法的基础上 ， 述 了 Ｃｏ 其衍 生物 生物活性 的研 究进展 。 ６ ｏ 综 ６ 及 关键词 Ｃ 水溶性 ； ； 生物活性 中圈分类号 Ｔ ４４ Ｑ６ 文献标识码 Ａ 文章编 号 ０ １ — ６ ｌ２０ ）１ ０８６ ０ ５７ ６ ｌ（０９ １ — ４４ — ２
安 徽 农 业 科 学 。 ｕ ａ ｏ Ａ ｈ ｉ ．Ｓ ｉ ０ ９ ３ （ １ ：８６— ８ ７４ ５ Ｊ ｒ ｌ ｆ ｎｕ ｏｎ Ａ ｃ． ０ 。７ １ ） ４４ ４ ４ ，８０ ２
责任编辑
陈红 红
责 任 校对
卢瑶
Ｃ 砷及 其 衍 生 物 生 物 活 性 研 究 进 展
孙涛， 巢骏， 周冬香， 芳， 毛 翁文荣 上 海 大 食 学 ， ２３） （海 洋 学 品 院上 ００ 海 １６
等非极性有机 溶剂 ； 在脂 肪烃 中 ， 的溶解 度 随溶剂碳 原 子 ｃ 数 的增加 而增 大 ； 不裂 解 情况 下 生 成热 △ （ ） ２８０ 在 Ｃ ＝ ０ ｋ； Ｊ电离势为 ２６ ± ．２ｅ ， ．１ ００ Ｖ 电子亲合 势为 ２６～ ． Ｖ 其 ． ２ ８ｅ ；
高 压相 转变 可 直接 形 成 金刚 石 ， 可促 进 金 刚石 成 核的 作 也
富勒烯C60 C70的制备化学
富勒烯 C60 C70 的制备化学自 1985 年 Kroto 等在激光汽化石墨实验中偶然发现C60/C70 以来[1]，为寻找高产率大量 C60 的制备方法，人们进行了广泛的探索，直到 1990 年 Kratschmer 等使用电弧放电装置生产出 mg 量的产品，才有了突破性的进展。
目前， g 量级的富勒烯已被制备出来。
富勒烯制备方法的进展促进了其物理、化学性质的深入研究及应用研究的广泛开展。
目前世界上不少著名科学家和一流研究机构正致力于 C60/C70 制备技术的研究，预计这一技术在不远的将来会有重大突破。
本文旨在对过去 10 年中富勒烯的制备技术的演进作一回顾，对各种方法加以归纳和评述，并探讨了较大规模生产的可能性。
1 石墨激光汽化法最初于室温下 He 气流中用脉冲激光技术蒸发石墨导致了 C60 的发现，碳蒸气的快速冷却导致了 C60 分子的形成。
由时间飞行质谱检测到的 C60 存在[1]。
但它只在气相中产生极微量的富勒烯，经研究发现 C60 可溶于甲苯。
随后的研究表明其中还包含着分子量更大的富勒烯。
此后发现在一个炉中预加热石墨靶到 12019C 可大大提高 C60 的产率[3]，但用此方法无法收集到常量的样品。
2 石墨电弧放电法1990 个由Kratschmer 和 Huffman 等人报道[2]的电阻热放电技术是第一个产生出常量富勒烯的方法，这一技术仍然是目前知道的较高产率制造方法之一。
许多研究小组对此方法加以改进，获得了可溶性富勒烯通常可占蒸发石墨的 20%，有时可达 30%以上[4~6]。
对该方法主要的改进包括精确控制电极的缝间距，调节电源种类和强度、稀释气体种类和压力、装置的最佳热对流、碳棒尺寸、反应器大小及萃取剂的抽提效率等因素。
踞遗憾的是由于内在原因，根本上限制了所使用碳棒的直径必须在 3mm 以内，因此只能小量生产。
主要的困难是碳棒中部温度最高，碳的蒸发速度也最快，很快变细直到断裂，运行中断。
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引言 C60的结构与性质 C60的应用举例 展望
The Nobel Prize in Chemistry 1996
"for their discovery of fullerenes"
Prof.Robert F. Curl,Jr Rice University,Houston
TX, USA
The golden Mean !
பைடு நூலகம்
As a Being of the Sun ,
That you have seen .
主要内容
引言 C60的结构与性质 C60的应用举例 展望
碳的单质
C60
主要内容
引言 C60的结构与性质 C60的应用举例 展望
例 1 掺杂C60固体的超导电性
K3C60 Rb3C60 Cs3C60
Tc 18~19 30
33
C60: 18K 掺杂CHCl3：80K 掺杂CHBr3：117K
C60 , twinkle star !
Tell me now who you are .
I am sailing at the Sun ,
I love thee ；
I am goddess of the New Moon ,
I love thee ；
I am a calm lightning point ,
Prof Sir Harold W. Kroto University of Sussex Brighton, England
Prof.Richard E. Smalley Rice University,Houston
TX, USA
Reference : http://www.nobel.se/chemistry/laureates/1996
2. 碳60是防治动脉硬化的良好抗氧化剂，且 水溶性碳60衍生物的药效极强，所需剂量仅 需维生素C、维生素E等的十分之一即可达 到相同的效果。
例 4 材料
C60F60
Li@C60
主要内容
引言 C60的结构与性质 C60的应用举例 展望
C60的可能应用领域
润滑剂，高强度 光纤，分子薄膜， 金刚石，研磨剂 Libricants, High Strength, Molecula Membranes, Diamonds, Abrasives
例2
单分子开关
损耗仅为10-18焦耳，比现有最 小固体开关能耗小10000倍。
例 3 医疗
1.带氨基酸、肽和核苷酸侧链的C60的衍生 物，可用于癌症的光动力治疗 （Photodynamic Therapy）。此类化合物能 有效催化产生单重态氧1O2，它可杀死肿瘤 细胞（tumour cells）
High Energy Batteries, Chemical Sensors
高能电池，化学传感器
Fuels Caltysts, Organic Solvents, Medical Imaging,
Agents, Ethical
燃料催化剂，有 机溶剂，医用成
像剂，药剂
结束诗
What is C60？ －Koruga－
声传感器
氢储存
半导体，非 线性光学器 件，超导体， 电子分光装
置
Acoustical Sensors
Hydrogen Storage
Semiconductors, NonLinear Optical Devices, Superductors, Elcetro-
optical molecular devices