富勒烯的研究应用与进展

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。

富勒烯的发现与发展(化学化工学院化学 2013年)摘要：介绍了富勒烯的发现，重点分析了富勒烯的空间结构，比较详尽地阐述了富勒烯在有机溶剂中的溶解性、光学性质、磁性等物理性质，以及氧化还原反应、加成反应、配位反应等化学性质。

综述了富勒烯在科学领域的部分应用和研究进展。

关键词：富勒烯、碳原子簇、C60、富勒烯衍生物长期以来，人们只知碳的同素异形体有三种：金刚石、石墨和无定形碳。

早期，科学家们对非平面的芳香结构产生了浓厚的兴趣，这对富勒烯的发现奠定了一定的基础。

直至，20世纪80年代，富勒烯的研究慢慢地在研究领域中活跃起来。

1.富勒烯的发现1985年英国萨塞克斯大学的波谱学家克罗托（H.W.Kroto）和美国科学家理查德·斯莫利（R.E.Smally）合作，他们用高功率激光轰击石墨，使石墨中的碳原子汽化，用氦气流把气态碳原子送入真空室。

迅速冷却后形成碳原子簇，再用质谱仪检测。

他们解析质谱图后发现，该实验产生了含不同碳原子数的原子簇，其中相当于60个碳原子，质量数落在720处的信号最强，其次是相当于70个碳原子，质量数为840处的信号，说明C60和C70是相当稳定的原子簇分子（图1）。

当时用激光蒸发石墨只能得到极微量的C60，难以满足结构分析的需要。

为寻找合成大量C60的方法，1990年，德国马普核物理所的物理学家克列希默（Kratschmer）等用电弧法制得了毫克级的富勒烯，是以石墨作电极，在氦气中通电，石墨电极蒸发为蒸汽，冷却后得到含有5％～10％C60和C70混合物的烟炱，此烟炱可溶于苯或甲苯中，利用重结晶或液相色谱法将它们分离，得到纯C60和C70，克列希默法每天可获得100 mg的C60。

有了足够量的C60就为研究它们的结构提供了条件。

经红外光谱，紫外可见光谱，电镜扫描，粉末和晶体X射线衍射分析等方法对C60进行结构分析，证实了克罗托等人的推理是完全正确的－－C60是球笼状。

建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒设计的加拿大世界博览会球形圆顶薄壳建筑1.1富勒烯的化学结构的探测C60的结构研究表明，C60是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体，它具有精确的五边形和六边形镶嵌结构，每个碳原子以近似于sp2杂化轨道与3个碳原子相连，未参加杂化的p轨道在C60的球面形成大л键，代表了一类特殊的芳香体系。

富勒烯的合成富勒烯是一种由碳原子组成的分子，具有球形或管状结构，是碳纳米材料的一种重要代表。

富勒烯的合成是一项具有重要科学意义和应用价值的研究领域。

本文将介绍富勒烯的合成方法和相关研究进展。

富勒烯的合成方法多种多样，其中最早被发现的是电弧放电法。

该方法是在高温下，通过在惰性气体环境中施加高电压，使两根石墨电极之间发生电弧放电，从而产生富勒烯。

这种方法简单、易操作，但产率较低，且生成的富勒烯分布不均匀。

后来，研究人员发展了许多其他的合成方法，如激光蒸发法、热蒸汽法、高温炭热法等。

激光蒸发法利用激光束照射石墨靶，使其蒸发并在惰性气体环境中快速冷却，形成富勒烯。

热蒸汽法是将石墨加热至高温，使其产生蒸汽，然后在惰性气体环境中冷却，形成富勒烯。

高温炭热法是将石墨或其他碳源加热至高温，使其分解生成富勒烯。

还有一种较为常用的合成方法是溶剂热法。

该方法是将石墨或其他碳源溶于有机溶剂中，在高温高压条件下进行反应生成富勒烯。

溶剂热法具有合成时间短、产率高、富勒烯分布均匀等优点，因此被广泛应用于富勒烯的合成过程。

除了上述方法，还有一些新颖的合成方法被提出。

例如，研究人员利用微波辐射、超声波、离子液体等技术来促进富勒烯的合成。

这些新方法不仅可以提高富勒烯的合成效率，还可以控制富勒烯的形貌和结构，为富勒烯的应用提供了更多的可能性。

富勒烯的合成方法研究不仅有助于了解富勒烯的形成机理，还为富勒烯的应用提供了基础。

富勒烯具有许多独特的性质和潜在的应用价值，如电子传输、催化剂、药物输送等领域。

因此，富勒烯的合成研究对于推动纳米科技和碳材料的发展具有重要意义。

富勒烯的合成是一项具有重要科学意义和应用价值的研究工作。

通过不断改进合成方法，可以实现高效、可控的富勒烯合成。

富勒烯的合成研究为其应用提供了基础，推动了纳米科技和碳材料领域的发展。

希望今后能够进一步探索富勒烯的合成方法，并将其应用于更多领域，造福人类社会。

关于富勒烯类材料太阳能电池的研究进度有机太阳能电池结构有机太阳能电池结构对电池性能的影响至关重要。

按照器件结构分类，有机太阳能电池可分为单质结、染料敏化和异质结等几种。

而异质结电池又包括p-n异质结、体异质结、混合异质结和叠层结构等种类。

倒置结构太阳能电池近年来，研究人员基于本体异质结器件，设计制作了倒置（反型）结构(invertedstructure)器件，使电池的能量转换效率和稳定性能有所提高。

为传统的电池器件，为倒置结构器件。

倒置结构器件是通过对换传统电池阴阳两极极性制作的半导体器件，电池的阴极由高功函数金属充当，但是电极必须进行修饰。

通常利用半导体氧化物（例如ZnO）和碱金属碳酸盐(Cs2CO3)等材料修饰阴极，利用新材料V2O和MoO3修饰阳极，制作的电池在空气中的稳定性有了很大的提高。

同时，考虑到电荷的有效传输和抽取，在靠近阳极区域的活性层形成聚合物组分的富集区，靠近阴极区域的活性层形成富勒烯组分的富集区将是较为理想的状态。

倒置结构的推出很好地利用了这种相分离的现象，其性能达到了可以和传统结构器件相媲美的水平。

近年来，研究人员通过采用倒置结构并对阴极修饰层作各种纳米形态处理提高了器件的稳定性、使用寿命以及能量转换效率。

基于倒置结构的叠层结构器件通过各子单元不同材料对太阳光谱的差别吸收，可以增加器件对光的吸收效率，使电池的光电转换效率得到提升。

采用倒置结构可以很好地提高器件稳定性，很大程度上延长器件使用寿命。

Chu等利用ZnO纳米晶作为器件的电子传输层，制作出了结构为的倒置器件，电池光电转换效率达到了6.7%，同时具有很好的稳定性，未封装电池在空气中存放32天后，能量转换效率还保持在初始值的85%左右。

除此之外，研究者还通过制备ZnO纳米粒子、纳米线、纳米棒、纳米阵列、纳米管以及在纳米管中掺杂等方法，不同程度地提高了倒置结构电池器件的转换效率。

例如，Sekine等通过制备纳米脊结构的ZnO作为倒置器件的电子传输层，有效地阻挡了空穴传输，并且增大了电子传输的有效接触面积，与平面薄膜相比，该器件的能量转换效率提高了25%。

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。

富勒烯单分子导电第一章引言1.1 研究背景与意义随着纳米科技的迅猛发展，单分子电子学已成为科学研究的前沿领域之一。

单分子电子学的核心在于理解和操控单个分子的电导行为，这对于实现超高密度的数据存储、超快速的电子器件以及新型传感器的开发具有重要意义。

富勒烯作为一种独特的碳基分子，由于其特殊的几何结构和电子性质，被认为是构建下一代分子电子器件的理想材料。

富勒烯单分子的导电性研究不仅对于基础科学的探索具有重要价值，同时也为开发新型电子器件提供了可能性。

1.2 文献综述自富勒烯被发现以来，关于其电子性质的研究就未曾停歇。

早期的研究主要集中在宏观尺度的富勒烯固体或薄膜上，而近年来，随着实验技术的进步，科学家们开始关注单个富勒烯分子的导电性能。

一系列的实验和理论研究揭示了富勒烯分子在电极间电子传输的复杂机制，包括分子与电极之间的接触电阻、分子内部的电荷传输以及外部环境对导电性的影响等。

这些研究不仅增进了我们对富勒烯电子性质的理解，也为设计基于富勒烯的分子电子器件提供了理论基础。

1.3 研究目的与内容概述本文的目的在于系统地阐述富勒烯单分子导电性的理论基础、实验进展和应用前景。

第二章将介绍富勒烯的基本概念、分类、制备方法以及其物理和化学性质。

第三章将深入探讨富勒烯分子的电子结构、导电机理以及影响其导电性能的主要因素。

第四章将总结现有的关于富勒烯单分子导电性的实验研究成果，包括实验设计和测量技术。

第五章将探讨富勒烯单分子导电性在分子电子学领域的应用潜力。

第六章将讨论目前研究中的挑战和未来的研究方向。

通过这些内容的详细描述，本文旨在为读者提供一个全面的富勒烯单分子导电性研究视角。

第二章富勒烯基本概念与性质2.1 富勒烯的定义与分类富勒烯是一类全碳分子，由五边形和六边形的碳原子环组成的封闭多面体结构。

它们是碳的第三种同素异形体，继石墨和金刚石之后被发现。

富勒烯得名于建筑学家巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller），以表彰其结构的相似性。

富勒烯光催化（实用版）目录一、引言二、富勒烯的概念和特性三、富勒烯光催化的原理四、富勒烯光催化的应用五、富勒烯光催化的发展前景六、结论正文【引言】随着环境问题日益严重，光催化技术作为一种利用光能进行环境治理和能源转换的方法，受到越来越多的关注。

富勒烯光催化作为一种新型光催化技术，具有很高的研究价值和应用前景。

本文将对富勒烯光催化的概念、原理、应用和发展前景进行介绍。

【富勒烯的概念和特性】富勒烯（Fullerene）是一种由碳原子组成的球状分子，其结构类似于足球。

富勒烯具有很多独特的性质，如高稳定性、高电子密度、大比表面积等，使其在材料科学、生物医学和环境科学等领域具有广泛的应用潜力。

【富勒烯光催化的原理】富勒烯光催化是指富勒烯在光照条件下，通过吸收光能，产生电子 - 空穴对，进而激发光生电子和空穴的氧化还原能力，实现环境治理和能源转换的过程。

与传统的光催化剂相比，富勒烯光催化剂具有更高的光催化活性，可以有效地提高光催化效率。

【富勒烯光催化的应用】富勒烯光催化技术在环境治理和能源转换领域具有广泛的应用。

例如，在光解水制氢、光降解有机污染物、光催化二氧化碳还原等方面，富勒烯光催化剂表现出较高的活性和稳定性。

此外，富勒烯光催化技术还可以应用于光催化抗菌、光催化降解空气中的有害气体等环境问题。

【富勒烯光催化的发展前景】虽然富勒烯光催化技术在近年来取得了显著的研究进展，但仍存在一些挑战，如提高光催化剂的制备方法、优化光催化反应体系、降低光催化成本等。

随着科学技术的不断发展，相信富勒烯光催化技术将在环境保护和可持续发展领域发挥更大的作用。

【结论】富勒烯光催化技术作为一种新型光催化技术，具有很高的研究价值和应用前景。

2020年第3期分析仪器Analytical Instrumentation No.3May.20201、纟［综述73轧富勒烯在纳米生物医学领域中的应用邵磊厚刘珊珊黄雯雯张梅$刘伟丽马博凯（北京市理化分析测试中心，有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室"匕京100089）摘要：富勒烯作为碳纳米材料家族中第一个对称纳米结构，在纳米材料领域引起了广泛关注％富勒烯具有抗氧化活性、抗菌活性、光动力活性和细胞保护作用等多种生物学效应，在纳米生物医学领域具有巨大的应用前景％本文综述了国内外研究学者对富勒烯在纳米生物医学领域中的研究进展，简要介绍了富勒烯在药物载体、光动力、抗氧化和抗菌等方面的应用研究，并对其未来发展进行了展望％关键词：富勒烯药物载体光动力活性抗氧化活性抗菌活性DOI：10.3969/j.issn.1001—232?2020.03.001Application of fullerene in nanobiomedicine.Shao Leihou,Liu Shanshan,Huang Wenxven,Zhang Mei$,Liu Weiii,Ma Bokai(Beijing Key Laboratory of Organic MateriaSs Testing Technology&Qual­ity Evaluation,Beijing Center for Physical and Chemical Analysis,Beijing100089,China) Abstract:Fullerenes are the first to have symmetric nanostructure in the carbon nanomaterial family. Fullerenes have many biological effects such as antioxidant activity,antibacterial activity,photodynamic activity and cytoprotection,and h ave great application prospects in the field of nanobiomedicine.In this paper,the research progress of fullerenes in the field of nanobiomedicine is summarized,the applications of fullerenes in drug carrier,photodynamic activity,antioxidant activity and antibacterial activity are intro­duced,the further development is also prospected.The problems existing in current research are listed.Key words:Fullerene；Drug carrier；Photodynamic activity；Antioxidant activity；Antibacterial activity富勒烯是由Kroto等人于1985年首次发现，二位科学家也因此荣获1996年诺贝尔化学奖，它的发现也极大地促进了纳米技术的发展富勒烯的结构特点赋予其独特的物理化学性能，使其在催化、环境、能源和生物医药等领域展现出巨大的应用潜力％富勒烯作为碳纳米材料家族的同素异形体之一，是由sp2杂化的碳原子构成，具有高度的对称性、独特的表面特性和不同的尺寸特征（G0、G6等）2%其中，C<0是合成和研究最多的富勒烯材料，具有球形32面体结构，由包含C-C单键（12个五边形）和C-C双键（20个六边形）的60个碳原子组成富勒烯具有抗氧化活性、抗菌活性、光动力活性和细胞保护作用等多种生物学效应，可以作为药物载体用于药物递送，作为良好的光敏剂用于光动力治疗，在纳米生物医学领域发挥了重要作用%本文着重综述了近年来富勒烯在纳米生物医学领域中的应用进展,并对其未来发展进行了展望％1药物载体恶性肿瘤是人类健康的主要威胁之一，是由体内变异细胞无限增值导致的一种疾病6%恶性肿瘤的治疗方式主要有：外科手术、放射治疗和化学治疗％其中，化学治疗主要是通过口服或者注射给药的方式利用化学药物治疗恶性肿瘤一种治疗手段%化学治疗面临的一大挑战就是缺乏特异性，容易造成明显的毒副作用％其次，肿瘤细胞的耐药性，需要更大剂量的药物或者更多种类的药物，这进一步增加了化学治疗的毒副作用％纳米技术的发展为2No.3May.2020分析仪器Analytical Instrumentation2020年第3期克服化学药物治疗的局限性提供了新的思路，可以显著提高药物的递送效率，减小毒副作用「门。