内嵌金属富勒烯Sc2S@C86的结构和性质

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。

摘要富勒烯是近年来研究较多的碳笼结构高分子化合物, 其分离、纯化是影响该研究领域进展的关键因素。

本文概述了富勒烯及内嵌金属富勒烯的性质及应用，同时还介绍了富勒烯、内嵌金属富勒烯的柱色谱分离。

色谱法是目前分离富勒烯的重要手段, 本文概述了该法在富勒烯分离、纯化中的应用。

关键词色谱法富勒烯分离纯化AbstractSignificant increases of fullerenes yields, as well as the additional, selective extractions of higher order fullerenes were achieved. Chromatographic separations of fullerenes from the obtained soot extracts were performed by continue elution, in one phase of each process, under atmospheric pressure, with original, defined gradients of solvents, from pure hexane or 5 % toluene in hexane to pure toluene, on active Al2O3 columns, by the new, improved methods.The advances in chromatographic purification using alumina, as well as in understanding of the unique, main optical absorption properties of these molecules are reported.Keywords: Carbon soot, Basic and higher fullerenes, Solvent第1章绪论1.1富勒烯类物质的简述1.1.1 富勒烯类物质的结构富勒烯(fullerenes)是在1985年由英国Sussex大学的Kroto以及美国Rice大学的smalley和curl教授共同发现的除石墨、金刚石和无定型碳之外碳元素的另一种同素异形体[1]。

c28富勒烯结构C28富勒烯结构富勒烯是由碳原子构成的一种类似于足球形状的分子结构。

其中，C28富勒烯是一种具有28个碳原子的富勒烯分子。

它的结构形状类似于一个正二十面体，由20个六元环和12个五元环组成。

C28富勒烯的发现是在1990年代初期，由于其特殊的形状和结构，引起了科学界的极大关注。

研究人员发现，C28富勒烯具有许多独特的物理和化学性质，因此被认为具有广泛的应用潜力。

C28富勒烯具有良好的电子传导性能。

由于其球形结构和高度对称性，电子在富勒烯分子之间能够自由移动，因此C28富勒烯可以作为一种优良的导电材料。

这使得它在电子器件、导电涂层和光电子学等领域具有潜在的应用前景。

C28富勒烯还具有较高的化学稳定性。

由于其碳原子之间的共价键非常强大，C28富勒烯在高温和强氧化条件下仍能保持结构的完整性。

这使得它在催化剂和电池材料等方面具有广泛的应用前景。

C28富勒烯还表现出良好的药物输送能力。

由于其球形结构和空腔内部的空间结构，C28富勒烯可以作为药物分子的载体，将药物分子包裹在内部，从而增强药物的稳定性和生物利用度。

这使得C28富勒烯在药物输送和生物医学领域具有潜在的应用价值。

除了上述应用外，C28富勒烯还具有其他一些特殊的性质。

例如，C28富勒烯具有较大的表面积和孔隙结构，使其在催化和吸附等方面具有独特的性能。

此外，C28富勒烯也被用作材料增强剂，可以增加材料的硬度和强度。

C28富勒烯作为一种具有特殊结构和性质的碳基材料，具有广泛的应用前景。

目前，科学家们正在继续深入研究C28富勒烯的性质和应用，以进一步发掘其潜力，并推动其在各个领域的应用。

相信随着科技的进步和研究的深入，C28富勒烯将会为我们带来更多的惊喜和突破。

富勒烯的结构、性质及用途2009210349焦珂，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这一神奇的物质，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，在超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，C60导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面表现出优异的性能，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。

内嵌金属富勒烯的研究进展引言富勒烯的碳笼内能够包入各种不同的金属或金属原子簇，形成一类具有特殊结构和性质的化合物，通常被称为内嵌金属富勒烯[1]。

内嵌金属富勒烯有许多优异的物理和化学性质，这使得它们有可能发展成为超导、有机铁磁体、非线性光学材料、功能分子器件、核磁造影剂、生物示踪剂等新型材料，它的研究成果对于电子学、电磁学、光学和药学将产生重大影响[2]。

1996年诺贝尔化学奖得主，内嵌金属富勒烯的主要发现者之一，Smalley教授（已故）建议使用M@C2n形式来表示内嵌金属富勒烯的结构，目前这一建议已得到各国科学家的公认[1]。

实际上，早在1988年Smally等就以石墨和镧系金属混合物制成的棒作靶，从激光超声速喷方法中获得的烟灰中发现了La@C60、La@C62等内包配合物的存在。

1991年以后，随着第一个宏观量的La@C82被合成出来，进而得到了富勒烯内包金属配合物的详尽波谱表征，掀起了富勒烯内包金属配合物的研究热潮[3]，内嵌金属富勒烯也成为国际上化学研究的热点课题之一。

1 内嵌金属富勒烯的结构及其性质目前，富勒烯金属内包配合物的通用表达式为M@C2n，这一表达形式一方面代表英文单词“at”，另一方面形象地说明金属原子包含在富勒烯碳笼里[4]。

富勒烯内包金属配合物既具有金属原子的性质，又具有富勒烯的性质[5]，并且内嵌金属富勒烯内部的金属（团簇）和富勒烯碳笼之间的电子转移导致它的化学反应性比空心富勒烯更加活波[6]，其性质的特殊性为其发展提供了动力。

迄今为止报道的富勒烯内包金属配合物的金属主要集中在第二和第三族，如：Ca、Sr、Ba、Sc、Y和La以及镧系金属（Ce~Lu)和部分锕系金属(Th~Am)，包含金属的富勒烯不仅仅限于C60,而更多的是高碳富勒烯，如C82、C80等。

用13C NMR、同步加速X射线衍射、超高真空的扫描隧道显微镜研究发现，金属原子的确被包在了富勒烯的中空碳笼里，同时理论计算也证实了这一点，但是碳笼中的金属并不是位于笼的中心，而是位于靠近笼内壁的一侧，碳笼的结构出现一定程度的变形，从这一点可以看出金属原子和富勒烯碳笼之间存在着较强的作用力[7]。

把普通的富勒烯合成为具有4个氨基的水溶性富勒烯，并将制造绿色荧光蛋白（ GFP）的基因的DNA与水溶性富勒烯结合，注入到小鼠静脉中。随后，研究人员 在小鼠的肺部、肝脏和脾脏中发现了绿色荧光蛋白基因，这证明绿色荧光蛋白被 制造了出来。
生物医学应用
生物医学应用
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
诺贝尔化学奖
诺贝尔物理学奖
碳的存在形式
(a) 金刚石 (sp3) (b) 石墨(烯) (sp2) (c) 富勒烯 (sp2+sp3)
(e)石墨炔(sp2+sp3)
(d) 纳米管(sp2+sp3)
富勒烯的各种形态
Ca@C50
La2@C80
内嵌富勒烯
内嵌富勒烯
Ca@C50
La2@C80
Y@C82
Sc2C2@C82
均相催化与多相催化统一于 富勒烯：高活性；高选择性，理想产物选择 性100%；长寿命，连续5次100小时测试，活性保持；回收方便。
19
农业方面应用
合成氨催化剂
1 + Na2S2O4 + N2 → NH3 (yield in 33%)
Y. Nishibayashi, et al. Nature, 2004, 428, 279
Nature 1998 , 396, 323
富勒烯的各种形态
富勒烯一维聚集体
富勒烯的各种形态
富勒烯二维单分子膜
I 密实纳米线 II 实壁纳米管 III 多孔纳米线 IV 多孔壁纳米管
富勒烯应用举例
富勒烯的广泛应用
化妆品; 磁体; 消毒剂; 纺织物
医药 纳米器件 造影剂
内嵌分子
自由基捕捉

富勒烯C60衍生物的结构、性质、-----制备及其应用综述有机化学课程小论文课题名称：富勒烯C60衍生物的结构、性质、制备及其应用综述学生姓名：学号：指导教师：2011年1月13日目录摘要： (I)关键词： (I)Abstract: ....................................................... I IKey world:.................................................... I I 1.前言 (1)1.1概述 (1)1.2选题的意义 (1)2.富勒烯C60衍生物的结构、性质、制备及其应用 (2)2.1富勒烯C60衍生物的结构 (2)2.1.1金属富勒烯的结构 (2)2.1.2 C60吲哚衍生物的结构 (3)2.1.3 C60杂环衍生物的结构 (3)2.1.4 C60含氮衍生物的结构 (4)2.1.5 C60-TTF衍生物结构 (4)2.2富勒烯C60衍生物的性质 (4)2.2.1 金属富勒烯的性质 (4)2.2.2 C60吲哚衍生物的性质 (5)2.2.3 C60杂环衍生物的性质 (5)2.2.4 C60含氮衍生物的性质 (5)2.2.5 C60-TTF衍生物的性质 (5)2.3富勒烯C60衍生物的制备 (5)2.3.1 C60吲哚衍生物的制备 (5)2.3.2 C60杂环衍生物的制备 (6)2.3.3 C60含氮衍生物的制备 (8)2.3.4 多受阻酚富勒烯衍生物的合成.. 82.3.5 布基球烯衍生物C60Br24和La@C60的高效制备 (8)2.3.6亚甲基[6,6]-Fullerene[C60]单羧酸衍生物的合成 (9)2.4富勒烯C60衍生物的表征、分离、自组装 (9)2.4.1 C60衍生物的表征 (9)2.4.2 C60衍生物的分离 (10)2.4.3 C60衍生物的自主装 (10)2.5富勒烯C60衍生物的应用 (11)2.5.1 C60衍生物在生物领域的应用.. 112.5.2 C60衍生物在光、电、磁方面的开发应用 (11)2.5.3 C60高分子衍生物在摩擦学方面的应用 (12)2.5.4 新型C60衍生物/Ag复合纳米材料 (12)2.5.5C60衍生物在其它方面的应用 (12)3.结语与展望 (13)[参考文献] (14)富勒烯C60衍生物的结构、性质，制备及其应用综述摘要：本文根据C60所加成的官能团不同而形成的各种不同衍生物进行了分类。

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•富勒烯的应用前景3富勒烯的应用前景•电子学领域•生物医药领域•超导领域•大气与水处理领域•高能材料与太阳能电池领域•催化剂领域•激光科学领域•润滑领域451、分子电子学领域分子电子学：目标是用单个分子、超分子或分子簇代替硅基半导体晶体管等固体电子学元件组装逻辑电路，乃至组装完整的分子计算机。

集成电路的发展微纳电子学分子电子学两个方向集成电路的例子：CPU 芯片、主板芯片、显卡芯片…微纳电子学，集成电路的生产（Integrated Circuit）生产过程：6完成集成电路制作的晶元7生产流程图：89First IC Device1958, Texas Instrument, Jack Kilby第一块单片集成电路1959, Noyce 在Ge 衬底用键合的方法制备了12个器件获得2000年Nobel 物理学奖在Si 衬底制备了真正的集成电路--摩尔定律：集成电路的集成度每三年增长四倍，特征尺寸每三年缩小√2 倍摩尔定律还能实现多久？10决定集成电路集成度—线宽奔腾III、奔腾IV的、酷睿2核芯片的线宽：130nm、65nm、45nm预计现行的微电子加工工艺10年后将接近发展极限两个问题：a、线宽缩小到一定程度将使固体电子器件不再遵从传统运行规律。

b、线宽缩小使成本大大增加。

11分子电子学的优势：a、自下而上（Bottom-Up）组装，元件通过化学反应大量合成，生产成本可望得到降低。

b、集成度高，可提高运算速度酷睿2核：核心面积107mm2，集成晶体管数4.1亿1cm2集成电子元件数的量级：109分子电子学：1014分子电子学的发展水平：处于基础阶段。

12A、C及其衍生物用在分子导线上60分子导线: (1)导电；(2)有确定的长度；(3)含有能够连接到系统单元的连接点；(4)允许在其端点进行氧化还原反应；(5)与周围绝缘以阻止电子的任意传输。

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。

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。

4.富勒烯的种类
• 巴基球团簇：最小的是C20 （二十烷的 不饱和衍生物）和最常见的C60；
• 碳纳米管：非常小的中空管，有单壁和 多壁之分;在电子工业有潜在的应用；
• 巨碳管：比纳米管大，管壁可制备成不 同厚度，在运送大小不同的分子方面有 潜在价值；
• 聚合物：在高温高压下形成的 链状、二 维或三维聚合物。
5.富勒烯的结构和性质
• 富勒烯晶体（如C60固体）由于是由一个个分子堆砌形 成的，分子本身的化学键已达到饱和和封闭，不需要 其他原子来满足其表面化学键的要求.因此从这种意义 上说，富勒烯是今天已知有限大小的唯一稳定形式的 纯碳.
• 超导性： 经过适当的金属搀杂后的C60表现出良好的导电
1.富勒烯的命名
1985年， Kroto等采用质谱仪研究激光蒸发 石墨电
极粉末，发现在不同数量碳原子形成的碳 簇结构中
包含六十个和七十个碳原子的团簇具有更 高的稳定
性，于是提出由六十个碳原子构成的稳定 结构：由
12个五元环和20个六元环组成的类似足球
富勒烯的命名
C36
C60
C180
C70
2.富勒烯材料的历史
富勒烯材料的简介
富勒烯外包 装
富勒烯 在生活中 无处不在
宇宙中发现的碳 的同素异形体-石墨烯与富勒烯
富勒烯诱导
你
体作N型半导 体
知 道
吗
？
富勒烯材料
• 目录 • 1.富勒烯的命名 • 2.富勒烯的历史 • 3.富勒烯的制备与提纯 • 4.富勒烯的种类 • 5.富勒烯的结构和性质 • 6.富勒烯的其他相关 • 7.富勒烯的应用与发展前景
3.富勒烯材料的制备与提纯
富勒烯的制备： 大量低成本地制备高纯度的富勒烯是

第 31 卷 第 3 期 2021 年 6 月
北华航天工业学院学报 Journal of North China Institute of Aerospace Engineering
Vol .31 No.3 Jun. 2021
过渡金属（TM=Ti，Sc）掺杂富勒烯 C36团簇性质 的研究
艾凌艳 董春颖 孙光兰
优 化 前 结 构
（a） 优 化 后 结 构
Ti@C36
（b）
S@C36分子优化前后的结构，小球代表碳原 子，大球分别代表钛和钪原子
表 1 优化后的 Ti@C36和 Sc@C36的平均每原子结合能（Eb）， 磁矩，HOMO-LUMO 能隙（Eg），以及原子的电荷转移（QT）i
C36 团簇分子是由 12 个五边形和 8 个六边形组 成。位于中间环上分布的六个六边形，分别通过 6 个五边形和上下底的六边形相连接。接下来，分别 在 C36 的 顶 端 六 边 形 中 间 掺 杂 过 渡 金 属 原 子 Ti 和 Sc，初始结构如图 1（a）所示，随后进行结构优化。 在优化过程中，我们可以发现 Ti@C36 中 Ti 原子由中 心位置逐渐远离 C36，并且移动到 C-C 键的正上方， 其中每个碳原子和 Ti 之间的距离都是 2.116Å。而 Sc@C36 结构中 Sc 原子由中心位置最后移动到六边 形的上方，同时靠近 C-C 键，其中每个碳原子和 Sc 之间的距离都是 2.045 Å，如图 1（b）所示。优化前， 上底六边形碳—碳键的平均键长是 1.498Å，优化后 Sc@C36 中六边形上底六边形碳—碳键的平均键长是 1.470 Å，并且和 Sc 原子相连接的两个碳原子之间 的键长由 1.485 Å变为 1.626 Å，其余五个碳碳键长 都缩短了。而对于优化后 Ti@C36中六边形上底六边 形碳—碳键的平均键长为 1.452 Å，和 Ti 原子相连 接 的 两 个 碳 原 子 之 间 的 键 长 由 1.485 Å 变 长 为 1.565 Å，其余五个碳碳键长同样缩短。表 1 中给出 了优化后的基态结构参数。

富勒烯内包及外接金属配合物的研究进展周蕾鲁晓明*(首都师范大学化学系北京 100037)摘要富勒烯内包及外接金属配合物的研究是近几年来配位化学研究的一个热点，本文综述了近几年来这类配合物的研究进展，并着重介绍了其合成、结构、性能及应用前景。

关键词富勒烯金属配合物内包外接衍生Progress on the Research of Endohedral-fullerene andExohedral-fullerene Derivatives ComplexZhou Lei, Lu Xiaoming*(Department of Chemistry, Capital Normal University, Beijing 100037)Abstract In the past years, a lot of scientists are interested in the field of metallofullerene complex. This paper introduces the synthesis of the metallofullerene complex, and its structure, properties, as well as the potential application.Key words Fullerene, Metallic-complex, Intercalation富勒烯是由碳原子组成的一系列笼形分子的总称，它是除金刚石，石墨外碳元素的另一种同素异形体，人们最早所认识的富勒烯是C60[1]。

富勒烯的发现，使我们了解到一个全新的碳世界。

在C60被发现的短短20年来，它已广泛影响到化学、电子学、光学、磁学及材料科学等各个领域。

在配位化学中，以富勒烯及其衍生物为配体的配合物，其结构新奇美观、性质奇特，并且在医学、电磁、激光、信息和能源等各个领域具有广泛的潜在应用前景，更是受到广大化学家的关注。

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。

目录1命名2历史▪简介▪早期科学进展年谱▪天然存在的富勒烯3制备与提纯▪制备▪提纯4种类5结构▪C60▪C70▪低对称性富勒烯▪手性6性质▪化学性质▪超分子化学▪安全性和毒性7应用▪护肤品▪多元体研究▪有机太阳能电池8流行文化9基本性质▪密度和溶解性▪导电性▪结构10其他相关11预言发现12用途应用▪工业▪电、光、磁▪物理性质的应用▪化学性质的应用▪在电化学方面的应用13未来展望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。

内嵌富勒烯相关总结一、内嵌富勒烯种类内嵌富勒烯种类种类很多，一般按内嵌物种类来分，有：单金属内嵌富勒烯（La@C60、Sc@C82）、双金属内嵌富勒烯（La2@C80、Ce2@C72）、三金属内嵌富勒烯（Y3@C80）、金属氮化物内嵌富勒烯（Sc3N@C80）、金属碳化物内嵌富勒烯（Sc2C2@C84）、金属氧化物内嵌富勒烯（Sc4O2@C80）等。

二、内嵌富勒烯和富勒烯反应活性对比内嵌富勒烯和富勒烯都可以发生很多反应，如：氧化还原反应、亲核亲电加成、周环反应等，他们的反应活性差异来自于内嵌富勒烯的内嵌物，内嵌物的不同对反应的影响也不同，要看内嵌物对富勒烯电子云密度会产生什么影响。

三、Fe和Co的内嵌富勒烯产物①Fe的内嵌富勒烯产物合成并研究了M@C60（M=Na，Fe，Al）和C60的压缩力学性能，发现Na@C60，Fe@C60，Al@C60和C60的能量增量ΔE有Na @ C60> Fe @ C60> Al @ C60> C60的顺序。

当M @ C60分子以小应变压缩时，Na@C60，Fe@C60和Al@C60分子的刚度具有Na@C60> Fe@C60>Al@C60的顺序，这表明三者的贡献嵌入的金属原子对C60的分子刚度符合Na> Fe> Al的顺序；然而，当M@C60分子被压缩而变形很大（l> 30％）时，Na@C60，Fe@C60和Al@C60分子的刚度具有不同的顺序Na @C60 <Fe@C60 <Al@C60。

②Co的内嵌富勒烯产物：作者合成并运用DFT理论研究了Co5@Cn（n=60，70，80）的磁矩，结果表明，在具有D5d点群对称性的富勒烯的情况下，Co5@Cn配合物的磁矩取决于富勒烯的尺寸和形状，以及碳笼中Co5簇的取向。

四、分析内嵌富勒烯和富勒烯结构差异富勒烯：富勒烯的结构都是以五边形和六边形面组成的凸多面体，形状呈球型、椭球型、柱型或管状。

富勒烯笼状结构富勒烯是一种特殊的碳分子结构，具有笼状形状的特点。

它的发现引起了科学界的轰动，被认为是纳米科技领域的重大突破。

本文将从富勒烯的发现历程、结构特点以及应用领域等方面进行介绍。

富勒烯的发现可以追溯到1985年，由英国化学家哈罗德·克罗托和理查德·斯莱森以及美国化学家罗伯特·柯里、詹姆斯·希ース顿等人共同发现。

他们通过激光照射石墨产生的黑色沉淀物中发现了一种新型的碳分子，这就是富勒烯。

富勒烯的命名来自于美国建筑设计师理查德·富勒，因为它的形状与他设计的一种穹顶结构非常相似。

富勒烯的结构特点是由碳原子构成的六角形和五角形构成，形成了一种球状的笼状结构。

它的分子式通常表示为C60，表示富勒烯分子由60个碳原子组成。

除了C60之外，还有其他形状的富勒烯分子，如C70、C84等。

这些不同形状的富勒烯分子具有不同的物理和化学性质。

富勒烯具有许多独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用前景。

首先，富勒烯具有良好的电子传输性能，可以用于制造具有高导电性能的材料，例如导电塑料和导电纤维。

其次，富勒烯具有很强的抗氧化性能，可以用作抗氧化剂，有助于预防细胞氧化损伤和老化。

此外，富勒烯还可以用于制备药物传递系统，将药物包裹在富勒烯中，以增强药物的稳定性和生物利用度。

除了上述应用领域，富勒烯还具有其他一些潜在的应用价值。

例如，富勒烯可以用于制备高效的太阳能电池，利用其优异的电子传输性能将光能转化为电能。

此外，富勒烯还可以用于制备高强度的材料，如纳米复合材料和纳米涂层，用于增强材料的力学性能。

另外，富勒烯还可以用于制备高效的催化剂，用于促进化学反应的进行。

富勒烯作为一种特殊的碳分子结构，具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于材料科学、药物传递、能源等领域。

随着对富勒烯性质的深入研究和技术的进步，相信富勒烯将在未来发展出更多的应用，为人类社会带来更多的科技创新和发展机遇。

Sm金属富勒烯的合成、分离、结构和衍生的开题报告1. 研究背景富勒烯是一种新型的碳纳米材料，其分子结构呈为球形或近球形，具有小直径、大比表面积和良好的电子结构等特点。

其中，SM（Sc@C2n）金属富勒烯由一层石墨烯包覆一个小的、固定的金属原子簇，是一种高稳定性的金属富勒烯。

SM金属富勒烯在化学、电子学、磁学、光学等领域具有广泛的应用前景，例如在传感器、催化剂、纳米电池等方面都具有重要的应用价值。

因此，SM金属富勒烯的合成、分离、结构和衍生的研究具有重要的科学意义和应用价值。

2. 研究目的和意义本研究旨在系统研究SM金属富勒烯的合成、分离、结构和衍生的过程，基于其结构特征探究其力学、电学、热学等物理化学性质，为其在各个领域的应用提供理论和实验依据，从而推动该领域的深入发展。

3. 研究内容和方法本研究的具体内容包括：（1）SM金属富勒烯的合成方法研究，包括热解法、化学气相沉积法、电化学制备法等。

（2）SM金属富勒烯的分离方法研究，包括柱层析法、逆流法、梯度分离法等，探究各种分离方法的分离效率和分离纯度。

（3）SM金属富勒烯的结构分析研究，包括X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、Raman光谱等方法，对SM金属富勒烯的结构进行表征。

（4）SM金属富勒烯的衍生研究，包括化学修饰、加载其他功能材料等方法，探究其衍生后的性质变化和应用前景。

研究方法主要包括实验研究和理论计算两种方法相结合，从实验和理论两个方面探究其结构和性质，提高研究的准确性和可靠性。

4. 预期结果和创新点通过对SM金属富勒烯的合成、分离、结构和衍生的综合研究，本研究预期取得以下成果：（1）成功合成高稳定性的SM金属富勒烯，并确定其最适宜的合成方法。

（2）对SM金属富勒烯的分离方法进行比较研究，优化分离方法，实现高分离效率和分离纯度。

（3）利用多种表征手段确定SM金属富勒烯的结构特征，并建立其结构模型。

（4）通过化学修饰等手段，探究SM金属富勒烯衍生后的性质变化和应用前景。