富勒烯材料课件

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。

第三讲_富勒烯1第三讲富勒烯5⽬录富勒烯概述富勒烯的结构与表征富勒烯的制备、⽣长机理与纯化富勒烯的性质富勒烯化学富勒烯的应⽤6碳的同素异形体⽯墨78富勒烯(Fullerenes)：笼状炭原⼦簇的总称什么是富勒烯9富勒烯的发展历程1983年，物理学家D.R. Huffman 和W. Kratschmer 在氦⽓中使⽯墨电极间放电制备了碳原⼦簇，碳烟的紫外光谱和拉曼光谱显⽰，在近紫外区出现了强烈的吸收带，产⽣了形似驼峰的双峰，他们称这种样品为“骆驼样品”。

1969年David Jones 在New Scientist 上发表论⽂指出在⽯墨⽣产⾼温过程中有可能形成⽯墨空⼼球；1970年⽇本量⼦化学家Osawa 曾经计算过对称性的C 60的笼型结构，并计算出该笼形结构具有芳⾹性，但没有深⼊下去。

富勒烯之前认识的碳：⾦刚⽯和⽯墨1985年，Robert F. Curl，Harold W. Kroto，Richard E.Smalley共同发现了C60和C70，并获得1996年的诺贝尔化学奖。

1984年，E. A. Rotalfing为了解释星际尘埃的组成，采⽤⼤功率短脉冲激光器蒸发⽯墨，在飞⾏时间质谱仪上观察到C60和C70的特征峰，但他们只是简单的将其归结为碳原⼦团簇的线性链结构。

与诺贝尔奖失之交臂。

1984年，R. E. Smalley (Rice U)发明激光⽓化团簇束流发⽣器。

101984年，Kroto经Curl介绍认识了Smalley，参观了Smalley研制的⽤于研究半导体和⾦属原⼦簇的激光⽓化团簇束流发⽣器，观看了在He⽓氛中激光蒸发SiC2的实验。

并建议使⽤这台仪器模拟星际空间由巨碳星产⽣的浓密富碳风中长链碳分⼦的形成机制。

1985年9⽉，Kroto利⽤该仪器与Smalley合作，⽤⽯墨代替SiC2进⾏激光蒸发实验，他们从质谱图中发现相对原⼦量为720和840的⾼丰度分⼦离⼦峰（对应C60和C70)；Curl提议⽴即停⽌所有其它实验，集中精⼒研究这⼀意外发现。

富勒烯结构一、引言富勒烯结构是由碳原子组成的球状分子，具有独特的物理和化学性质。

它是20世纪80年代发现的，因其形状像美国建筑师富勒设计的“杯形球”而得名。

自此以后，富勒烯结构引起了科学家们的广泛关注，并在材料科学、化学、物理等领域得到了广泛应用。

二、结构特点1. 分子结构富勒烯分子由60个碳原子组成，呈球形结构。

每个碳原子都与三个相邻碳原子共价键连接，形成一个六角形和五角形交替排列的球面网格。

2. 碳-碳键长度和键角富勒烯中每个碳原子之间的键长为1.4埃左右，比普通单键（1.54埃）要短；而每个五角形中心处的两个相邻碳原子之间的距离为1.45埃左右，比普通双键（1.34埃）要长。

此外，富勒烯中每个碳原子之间的键角为120度左右。

3. 稳定性由于其球形结构和共价键的稳定性，富勒烯具有较高的稳定性和可靠性。

在常温下，富勒烯可以长时间保持结构不变。

三、制备方法1. 热解法将一定量的芳香族化合物（如苯）放入高温反应器中，加热至1000℃以上，在惰性气氛下进行热解反应，生成富勒烯。

2. 激光脱离法利用激光脉冲将碳纳米管或金刚石等材料表面的碳原子脱离，随后形成富勒烯分子。

3. 化学合成法通过化学反应合成富勒烯。

目前常用的方法包括电化学合成、电子转移反应和环加成反应等。

四、物理和化学性质1. 导电性能富勒烯具有良好的导电性能。

其导电机理是通过共价键和π键来传递电子。

2. 光学性质富勒烯具有很强的吸收紫外线和可见光的能力，因此在太阳能电池、光催化等领域具有广泛应用。

3. 化学反应富勒烯可以与许多物质发生化学反应，如氧化、还原、取代等。

这些反应可以改变富勒烯的物理和化学性质，从而使其具有更广泛的应用。

五、应用领域1. 材料科学领域富勒烯具有很强的力学性能和导电性能，因此被广泛应用于材料科学领域。

例如制备纳米材料、高分子复合材料等。

2. 医药领域富勒烯具有良好的生物相容性和抗氧化性能，因此在医药领域具有广泛应用。