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富勒烯衍生物的合成和应用富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子，具有独特的结构和性质。
自从1985年发现以来，富勒烯一直受到科学家们的广泛关注。
富勒烯衍生物是通过在富勒烯分子上引入不同的官能团而形成的化合物，这些化合物在材料科学、生物医学和能源领域等方面展示出了巨大的应用潜力。
富勒烯衍生物的合成方法多种多样，其中最常用的方法之一是通过化学修饰来引入官能团。
通过在富勒烯分子上引入不同的官能团，可以改变其溶解性、光学性质和化学反应性等特性，从而拓宽其应用范围。
例如，通过在富勒烯分子上引入疏水官能团，可以提高其在有机溶剂中的溶解性，从而方便其在溶液中的处理和应用。
除了化学修饰，还可以通过物理方法来合成富勒烯衍生物。
例如，利用激光脉冲照射富勒烯分子，可以在其表面形成不同的官能团。
这种方法具有简单、高效的优点，可以实现对富勒烯分子的定向修饰。
富勒烯衍生物在材料科学领域展示出了广泛的应用前景。
由于其独特的结构和性质，富勒烯衍生物可以用于制备高性能的电子器件和光电材料。
例如，将富勒烯衍生物应用于有机太阳能电池中，可以提高其光电转换效率和稳定性，从而实现更高效的太阳能利用。
此外，富勒烯衍生物还可以用于制备高效的荧光材料和传感器，用于生物医学成像和分析等领域。
在生物医学领域，富勒烯衍生物也展示出了巨大的潜力。
由于其良好的生物相容性和低毒性，富勒烯衍生物可以用作药物传递系统，将药物载体精确地输送到病变部位。
此外，富勒烯衍生物还可以用于抗氧化剂和抗肿瘤剂的开发，具有很高的应用价值。
在能源领域，富勒烯衍生物也被广泛应用于光伏器件和储能材料的研究中。
例如，将富勒烯衍生物应用于染料敏化太阳能电池中，可以提高其光电转换效率和稳定性。
此外，富勒烯衍生物还可以用于制备高性能的锂离子电池和超级电容器，提高能源存储和释放的效率。
总之，富勒烯衍生物的合成和应用是一个非常活跃和有前景的研究领域。
通过合理设计和调控富勒烯衍生物的结构和性质，可以实现对其应用性能的优化和提高。
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。
世界十大学发现或成就评选参考目录1.氯气的发现瑞典化学家卡尔•威廉•舍勒在1774年使用浓盐酸与软锰矿（主要成分为二氧化锰）反应制得氯气，不过很遗憾，他并没有正确认识自己的新发现。
而他之后的很多科学家也都在错误理论的影响下对这种新物质进行了错误的解释。
直到1808年，英国科学家戴维终于认识到这是一种新元素的单质，并且修正了人们对酸和燃烧的认识。
因为使用浓盐酸与二氧化锰制氯气的这个反应安全可靠，操作简便，价格实惠量又足，所以两百多年来我们一直都在用舍勒的方法在实验室制备氯气。
所谓经典，就是历史的传承。
2.炸药的改进1867年，被认为是“科学疯子”的诺贝尔使用硅藻土吸附硝化甘油，并用装有雷酸汞的雷管引爆，从而使硝化甘油成为安全使用的高效炸药。
1875年，他又制得硝化棉，可以作为枪炮子弹的发射药。
1880年，他合成了三硝基甲苯，也就是传说中的TNT。
炸药的发明创造对人类的历史产生了各种各样的影响，这当然也包括诺贝尔奖的产生。
3.酸碱指示剂这个事说来话长，而且还充满了浪漫的色彩。
土地的酸碱度对农作物的生长影响很大，几百年前，欧洲的农民是用嘴品尝泥土来判断土地的酸碱情况。
这个方法使得农民兄弟经常染上疾病。
就在这时，波义耳的女朋友希望贵族出身并兼科学家的男朋友能帮帮这些可怜的农民。
于是，爱情的伟大力量使波义耳开始寻找一种可以指示酸碱的物质。
一个偶然的机会，他发现紫罗兰遇到酸可以变成红色，于是他开始研究各种植物色素。
最终，他发现了遇酸变红遇碱变蓝的石蕊。
今天，我们依然在用石蕊试纸作为酸碱指示剂。
4.镭的发现1898年，居里夫妇预言了新的放射性物质的存在，并且成功找到了放射性新元素——镭和钋。
这一发现使他们获得了1903年诺贝尔物理学奖。
1911年，居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得了诺贝尔化学奖。
5.氧气的发现1773年，舍勒用至少五种方法制得了氧气。
1774年，英国科学家普利斯特里用加热氧化汞的方法制得氧气。
富勒烯及其衍生物的制备和应用富勒烯是一种由碳原子构成的分子，它的结构类似于足球球面，由60个原子组成。
富勒烯是由雷·富勒（Richard Buckminster Fuller）发现的，因此得名。
富勒烯的发现引起了科学界的巨大关注，它有着广泛的应用前景，被誉为“材料科学的奇迹”。
一、富勒烯的制备方法富勒烯的制备方法主要有两种：电弧法和化学气相沉积法。
电弧法是最早发现的富勒烯制备方法之一，它的原理是在高温高压的条件下，在碳电极上施加高电压，通过电弧放电使得碳原子聚集形成富勒烯。
这种方法操作简单，产量较高，但是产品中的杂质较多，纯度较低。
化学气相沉积法是目前最常用的富勒烯制备方法之一。
该方法是将碳源和辅助气体混合，通过高温下的裂解反应生成富勒烯。
这种方法产物纯度高，但是产量较低，成本较高。
二、富勒烯的应用1. 富勒烯材料富勒烯材料具有优异的力学、电学、热学及光学性能，因此在材料科学领域有着广泛的应用前景。
例如：富勒烯纳米管、富勒烯聚合物等。
富勒烯纳米管是由富勒烯左右卷曲而成的纳米管，具有极强的力学性能和导电性能，被广泛应用于电子、传感、储能等领域。
富勒烯聚合物是将富勒烯与聚合物结合而成的复合材料，具有优异的光电性能，应用于太阳能电池、荧光材料等领域。
2. 富勒烯医学富勒烯具有良好的生物相容性和低毒性，因此在医学领域有着广泛的应用前景。
例如：富勒烯药物、富勒烯纳米粒子等。
富勒烯药物是利用富勒烯的特殊物理化学性质制备的新型药物，具有多重作用机制和高效性，应用于肿瘤、心血管、神经等疾病的治疗。
富勒烯纳米粒子是由富勒烯衍生物制备而成，具有良好的生物相容性和靶向性，应用于靶向药物输送、生物成像等领域。
3. 富勒烯电子富勒烯具有超导性和半导体性质，也被广泛应用于电子领域。
例如：富勒烯场效应晶体管、富勒烯电极等。
富勒烯场效应晶体管是由富勒烯制备的晶体管，具有优异的电学性能和可制备性，被广泛研究和应用于电子器件中。
凯库勒苯环结构凯库勒苯环结构是有机化学中的一种结构，它由六个苯环通过共享碳-碳键连接而成。
它的分子式为C60，也被称为富勒烯。
富勒烯是由理论学家托布-格兰泽(Tobias Graenzer)和惠勒(John WHeeler)于1970年预言的，并在1985年由克罗姆(Kroto)等人的实验中第一次合成成功。
富勒烯结构的发现可以说是有机化学史上的一项重要突破。
凯库勒苯环结构的形成是由于互相连接的六个苯环堆叠起来，胶着成一个单个的分子。
它是由二十个六元环和十二个五元环组成。
富勒烯的结构与碳原子的各种形态密切相关。
零维富勒烯中的60个碳原子彼此连接形成一个空心球体结构，是由五边形和六边形构成的球体型分子，类似于一颗足球，是一种集大成体。
凯库勒苯环结构除了在有机化学中有重要的应用外，还在物理学、化学、材料学等多个领域有应用。
它的分子结构可以为人们提供丰富的研究可能，由于富勒烯分子内部的空心结构，使得其质量极轻，密度很小，综合物理化学性质十分特殊和复杂，催生富勒烯材料科学的诞生和繁荣。
其应用已远远超过了一般有机化合物，作为新型材料的独特性能让人们在各个领域中广泛应用。
通过对凯库勒苯环结构的扫描隧道显微镜(STM)实验研究，科学家发现富勒烯分子在电子激发下发生自发退激发现象，这种现象被称为自发荧光现象。
自发荧光现象在材料化学领域中极为重要，因为自发荧光是客观地反映分子内部结构和相互作用的物理过程，能够提供重要信息，为材料的设计和创新提供了新的思路。
凯库勒苯环结构不仅广泛用于聚合物材料、纳米材料、有机发光材料、光催化材料等领域，在生物医药领域中也有广泛的应用。
富勒烯作为天然物质，其对人体并无危害，而且具有良好的生物相容性和生物可降解性。
因此，富勒烯材料成为一种非常理想的药物运载材料。
目前已经有不少的研究表明，富勒烯及其衍生物可以用于改善药物的溶解性、延长药物的生物半衰期以及提高药物的生物利用度等。
实验10 富勒烯C60的制备及其在光电体系中的应用实验目的1.了解掌握富勒烯的制备过程和原理。
2.了解掌握富勒烯纳米材料如纳米棒的制备过程。
3.测试并了解富勒烯纳米材料如纳米棒的光电性能和原理。
实验原理碳原子簇制备方法概述富勒烯(Fullerenes)是笼状碳原子簇的总称, 包括C60、C70以及多种大尺寸富勒烯，以及内嵌金属或团簇富勒烯等, 它们的不同形态结构如图1所示。
近年来, 由于富勒烯在超导、非线性光学、光伏/光电、催化剂及纳米复合材料等诸多领域显示出潜在应用前景并受到广泛关注。
富勒烯的研究涉及到物理、化学、材料等相关领域, 是一个前沿性的多领域交叉学科。
图1为富勒烯C60(左)和C70(右)的结构示意图。
图1. 富勒烯C60(左)和C70(右)的结构示意图。
自1985年Kro to等发现C60以来,各种富勒烯的制备方法不断出现。
研究者们为了提高富勒烯的产率,不断改进工艺技术,尝试新的生产方法。
到目前为止,制备富勒烯的方法主要有两大类:蒸发石墨法和火焰（加热）法。
（1）蒸发石墨法蒸发石墨法又分激光蒸发石墨法电弧法、等离子体蒸发石墨法等,它们的区别在于加热方式的不同。
蒸发石墨法制备富勒烯的关键在于:反应区域温度足够高,能够蒸发出游离态的碳,供富勒烯形成。
（2）激光蒸发石墨法1985 年，Kro to等用激光蒸发石墨法发现了C60和C70，并预言了它们的结构和性质。
图2是其原始反应装置图。
图2.激光蒸发石墨装置示意图。
1—蒸发用激光,2—氦气,3—旋转的石墨圆盘,4—整合容器。
装置中通入的氦气作为保护气体，压强为1M Pa。
装置处于工作状态时，激光束打在旋转的石墨圆盘上，使石墨圆盘受热蒸发出游离态的碳，游离态的碳与通入的氦气一起进入整合容器中，相互碰撞形成C60和C70,含有C60和C70的碳灰在喷嘴处被收集。
Kroto等用飞行时间质谱仪分析产物, 发现了C60和C70的存在。
但是这种方法的缺点是制备量很小，不能获得足够量的C60和C70进行研究。
世界十大学发现或成就评选参考目录1.氯气的发现瑞典化学家卡尔•威廉•舍勒在1774年使用浓盐酸与软锰矿（主要成分为二氧化锰）反应制得氯气，不过很遗憾，他并没有正确认识自己的新发现。
而他之后的很多科学家也都在错误理论的影响下对这种新物质进行了错误的解释。
直到1808年，英国科学家戴维终于认识到这是一种新元素的单质，并且修正了人们对酸和燃烧的认识。
因为使用浓盐酸与二氧化锰制氯气的这个反应安全可靠，操作简便，价格实惠量又足，所以两百多年来我们一直都在用舍勒的方法在实验室制备氯气。
所谓经典，就是历史的传承。
2.炸药的改进1867年，被认为是“科学疯子”的诺贝尔使用硅藻土吸附硝化甘油，并用装有雷酸汞的雷管引爆，从而使硝化甘油成为安全使用的高效炸药。
1875年，他又制得硝化棉，可以作为枪炮子弹的发射药。
1880年，他合成了三硝基甲苯，也就是传说中的TNT。
炸药的发明创造对人类的历史产生了各种各样的影响，这当然也包括诺贝尔奖的产生。
3.酸碱指示剂这个事说来话长，而且还充满了浪漫的色彩。
土地的酸碱度对农作物的生长影响很大，几百年前，欧洲的农民是用嘴品尝泥土来判断土地的酸碱情况。
这个方法使得农民兄弟经常染上疾病。
就在这时，波义耳的女朋友希望贵族出身并兼科学家的男朋友能帮帮这些可怜的农民。
于是，爱情的伟大力量使波义耳开始寻找一种可以指示酸碱的物质。
一个偶然的机会，他发现紫罗兰遇到酸可以变成红色，于是他开始研究各种植物色素。
最终，他发现了遇酸变红遇碱变蓝的石蕊。
今天，我们依然在用石蕊试纸作为酸碱指示剂。
4.镭的发现1898年，居里夫妇预言了新的放射性物质的存在，并且成功找到了放射性新元素——镭和钋。
这一发现使他们获得了1903年诺贝尔物理学奖。
1911年，居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得了诺贝尔化学奖。
5.氧气的发现1773年，舍勒用至少五种方法制得了氧气。
1774年，英国科学家普利斯特里用加热氧化汞的方法制得氧气。
碳纳米管的独特工能及应用1985年，Kroto和Smalley[1]发现了一种直径仅为0.7nm的球状分子，被称为C60，亦称富勒烯(fullerene)。
这是继石墨和金刚石之后，碳的另一种同素异形体。
随后，日本NEC公司的Sumio．Iijima[2]在合成C60中，首次利用电子显微镜发现了CNTs(Carbon nanotubes)，又称巴基管(Bucktube)。
CNTs是一种类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、两端为半球形端帽、具有典型层状中空结构的材料。
根据石墨片层数的不同，CNTs可分为多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米(SWNTs)。
研究表明，CNTs的密度只有钢的1／6，强度却是钢的100倍，模量可达1．8 TPa。
CNTs是典型的一维纳米结构，其超强的力学性能、超大的长径比(一般大于1000)、极好的化学和热稳定性、良好的光电性能，使其具有广泛应用于生物传感器、储氢容器、超容量电容器、机电激励器、结构增强材料等方面的应用前景[3-4]。
CNTs长径比高、比表面大、比强度高、电导率高、界面效应强，因而具有优异的力学、电学、热学、光学性能．成为世界范围内的研究热点之一。
近几年来．随着CNTs合成技术的日益成熟．低成本批量生产CNTs已成为可能，并在场发射、分子电子器件、复合材料、储氢、吸附、催化诸多领域已经展现出其广阔的应用前景。
一、碳纳米管的结构CNTs是一种主要由碳六边形(弯曲处为碳五边形或碳七边形)组成的单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管状壳层结构，相邻层间距与石墨的层间距相当，约为0.34nm。
碳纳米管的直径为零点几纳米至几十纳米，长度一般为几十纳米至微米级，也有超长CNTs，长度达2mm。
按照石墨烯片的层数，可分为单壁CNTs和多壁CNTs。
(1)单壁CNTs(Single-walled nanotubes，SWNTs)：由一层石墨烯片组成。
单壁管典型的直径和长度分别为0．75～3nm和1～50μm，又称富勒管(Fullerenes tubes)。
1996年的诺贝尔化学奖（新闻稿）1996年10月9日瑞士皇家科学院决定将1996年诺贝尔化学奖颁发给美国休斯敦莱斯大学的Robert F. Curl, Jr教授、英国布莱顿苏塞克斯大学的Sir Harold W. Kroto教授以及美国休斯敦莱斯大学的Richard E. Smalley教授，因为他们发现了富勒烯。
碳原子接壤成球状的发现是值得被表彰的碳元素的新构造——富勒烯——1985年被Robert F. Curl, Harold W. Kroto 和Richard E. Smalley发现，富勒烯中的原子被排列得类似壳状物。
这个“壳”中的碳原子数目是多变的，也正是因为这个原因，大量的新型碳结构逐渐被人们知晓。
从前，碳元素的六种同素异形体被人所熟识，即两种石墨，两种钻石，蜡石以及碳（VI）。
后面的两种分别在1968年和1972年被人们发现。
富勒烯的形成是在气化碳冷凝于惰性气体的时候。
这种气态碳可以通过诸如在碳表面引发强脉冲的激光获得。
释放出的碳原子会与氦气流混合，并且结合形成一些少数原子可上百的簇群。
这些气体随后会被引入到真空室中，在那里它会伸展并且被冷却到绝对零度以上的不同的温度。
然后，这些碳簇可以被质谱分析法所解析。
Curl, Kroto和Smalley带着研究生J.R. Heath和S.C. Obrien在1985年的11天内共同完成了这个实验。
通过微调，他们可以合成含有60个和70个碳原子的簇。
60个碳原子的簇，C60，是最高产的。
他们发现C60很稳定，这便意味着它的分子结构极对称。
这表明C60可能是一个多面体剖分格网的球面实体，一个有20个6边形表面和12个5边形表面的多面体。
这恰好是足球的形状，也和美国建筑师R. Buckminster Fuller为1967年蒙特利尔世界展览设计的网格状建筑一样。
研究人员把这个最新发现的结构命名为巴克敏斯特富勒烯。
Nature杂志上发表了C60独特结构的发现并获得了热情的接受和褒贬不一的评论。
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。
富勒烯原理富勒烯是由碳原子构成的一种特殊结构的分子，其结构类似于一个由20个六边形和12个五边形组成的足球。
富勒烯的发现为纳米科技领域带来了新的突破，也引起了广泛的研究兴趣。
本文将探讨富勒烯的原理和一些相关的应用。
富勒烯的原理主要涉及碳原子的排列方式和化学键的形成。
富勒烯中的碳原子以sp2杂化形式存在，形成了碳原子之间的共价键。
这种特殊的结构使得富勒烯具有许多独特的性质。
富勒烯具有高度的稳定性。
由于碳原子之间的共价键结构，富勒烯能够抵抗外部环境的影响，并保持其形状和结构的完整性。
这种稳定性使得富勒烯在许多领域具有广泛的应用前景。
富勒烯具有良好的导电性。
由于富勒烯中的碳原子之间形成了共轭体系，电子能够在富勒烯分子中自由传导。
这使得富勒烯成为一种优良的电子传输材料，可以用于制备高效的电子器件。
富勒烯还具有良好的化学反应活性。
富勒烯分子表面上的碳原子具有较高的化学活性，可以与其他物质发生反应。
这为富勒烯的功能化改性提供了可能，使其在药物传递、材料合成等领域有着广泛的应用。
富勒烯还具有良好的光学性能。
由于富勒烯分子中的共轭体系，它能够吸收和发射可见光。
这使得富勒烯成为一种优良的光学材料，可用于制备太阳能电池、光电器件等。
在实际应用中，富勒烯已经在许多领域得到了应用。
例如，在能源领域，富勒烯被用作太阳能电池的材料，可以将太阳能有效地转化为电能。
在医学领域，富勒烯被用作药物传递的载体，可以将药物有效地输送到靶组织，提高疗效并减少副作用。
此外，富勒烯还可以用于材料合成、催化剂等领域。
然而，尽管富勒烯具有许多优良的性质和潜在的应用，但其应用仍面临一些挑战。
首先，富勒烯的制备成本较高，限制了其大规模应用的发展。
其次，富勒烯在环境中的稳定性较差，容易发生聚集和降解。
此外，富勒烯的毒性和生物相容性也需要进一步研究。
富勒烯是一种具有特殊结构和优良性质的分子，其原理涉及碳原子的排列和化学键的形成。
富勒烯具有高度的稳定性、良好的导电性、化学反应活性和光学性能。
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[60 ]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 the coumarin derivatives and characterized by 1H NMR，13 C NMR，FT-IR and MS. Their fluorescence intensity drastically reduced owing to the competition of excitation light and the fluorescence re-absorption of the coumarin to fullerene Retro-cycloaddition reaction is one of the most important reactions of fullerene derivatives.Many kinds of organofullerenes are not stable under reductive,oxidative or thermalconditions,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 theprotection/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。
富勒烯用途
富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子，其结构类似于足球，因此也被称为碳足球。
富勒烯的发现是化学史上的一大突破，它不仅具有独特的结构，还具有许多重要的应用价值。
富勒烯具有良好的导电性和导热性，因此可以用于制造电子元件和热传导材料。
例如，富勒烯可以用于制造高效的太阳能电池，其效率比传统的硅太阳能电池更高。
此外，富勒烯还可以用于制造高性能的电子器件，如场效应晶体管和有机发光二极管等。
富勒烯还具有良好的光学性能，可以用于制造光学器件和光学材料。
例如，富勒烯可以用于制造高透明度的玻璃，其透明度比传统的玻璃更高。
此外，富勒烯还可以用于制造高效的光学传感器和激光器等。
富勒烯还具有良好的生物相容性，可以用于制造生物医学材料和药物载体。
例如，富勒烯可以用于制造高效的药物传递系统，可以将药物精确地输送到病变部位，从而提高治疗效果。
富勒烯具有广泛的应用前景，可以用于制造电子元件、光学器件、生物医学材料等。
随着科学技术的不断发展，富勒烯的应用领域还将不断扩大，为人类带来更多的福利。
富勒烯用途问题的解答富勒烯是一种由碳原子构成的特殊形状的分子结构，它的发现为材料科学带来了许多潜在的应用。
在本文中，我将深入探讨富勒烯的用途问题，并分享我的观点和理解。
一、材料科学领域的应用1. 富勒烯作为材料添加剂：富勒烯可以被用作许多材料的添加剂，例如塑料、橡胶和涂料。
由于富勒烯具有优异的机械性能和稳定性，添加富勒烯可以改善材料的强度、硬度和耐磨性。
2. 富勒烯作为电子材料：富勒烯具有良好的导电性和半导体性质，可以被用于制造高性能的电子器件，例如场效应晶体管和光电探测器。
富勒烯还可以被用作柔性电子材料，用于制造可弯曲的显示屏和电子纸等产品。
3. 富勒烯作为催化剂：富勒烯可以被用作催化剂，用于促进化学反应的进行。
由于富勒烯具有大的表面积和活性位点，可以提高反应的速率和选择性。
目前已经有一些研究表明，富勒烯可以应用于催化剂领域，例如催化剂的合成和有机反应的催化。
二、生物医学应用1. 富勒烯作为药物载体：富勒烯可以通过修饰表面来固定药物，形成稳定的复合物，然后将药物释放到目标组织或细胞中。
这种药物释放系统可以提高药物的稳定性和生物利用度，从而增强药物的治疗效果。
2. 富勒烯在癌症治疗中的应用：由于富勒烯具有良好的光学性质和生物相容性，可以被用于肿瘤的光动力疗法。
在这种治疗中，富勒烯可以吸收光能并转化为热能，从而破坏癌细胞。
富勒烯还可以被用于癌症的诊断，通过将富勒烯修饰为荧光探针来标记癌细胞。
三、能源应用1. 富勒烯在光伏领域的应用：富勒烯可以作为光伏材料的组分，用于捕获和转化太阳能。
由于富勒烯具有宽谱的吸光性能和良好的电子输运性质，可以通过在太阳能电池中的应用来增强光电转换效率。
2. 富勒烯在储能领域的应用：富勒烯可以被用作储能材料的电极材料，用于制造高性能的锂离子电池和超级电容器。
由于富勒烯具有高的电导率和电化学稳定性，可以提高储能材料的能量密度和循环寿命。
总结回顾：通过对富勒烯的用途进行探讨，我们可以看到富勒烯在材料科学、生物医学和能源领域具有广泛的应用前景。
1 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 2 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。它的外形结构很像美国建筑师巴克明斯特.富勒(Buckminster Fuller)设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑，因此得名“富勒烯”。 1992年美国科学家P. R. Buseck在用高分辨透射电镜研究俄罗斯数亿年前的地下的一种名为Shungites的矿石时，发现了C60和C70的存在，飞行时间质谱也证明了他们的结论，产生原因未知。2010年加拿大西安大略大学科学家在6500光年以外的宇宙星云中发现了C60存在的证据，他们通过史匹哲太空望远镜发现了C60特定的信号。继而研究人员模拟老年恒星富碳的大气状况，令人惊异的是，科学家们最终发现产生了大量的富勒烯。之后人们在地球上也发现了富勒烯的存在——在蜡烛烟灰里、在岩层中，或是陨石里。 3 天文学家使用斯必泽空间望远镜搭载的光谱仪对这一行星状星云进行观测，并在其中发现了富勒烯的光谱线。这些碳分子的温度接近室温——这是对斯必泽望远镜最敏锐的温度。
美太空望远镜检测到宇宙“最大分子” 2.富勒烯的性质
2.1富勒烯的物理性质 C60的密度为1.65g.cm-3。 燃烧热：9.08 k cal mol-1 折射率： 2.2 (600nm) 沸点： 800 K 升华电阻： 1014 ohms m-1 六方晶系 4 蒸汽压：室温5 x 10-6 torr，800K时8 x 10-4 torr 富勒烯在大部分溶剂中溶得很差，通常用芳香性溶剂，如甲苯、氯苯，或二硫化碳溶解。纯富勒烯的溶液通常是紫色，浓度大则是紫红色。
2.1.1富勒烯的溶解度
溶剂 C60 C70
1-氯萘 51 mg/ml * 1-甲基萘 33 mg/ml * 1,2-二氯苯 24 mg/ml 36.2 mg/ml 1,2,4-三氯苯 18 mg/ml * 四氢萘 16 mg/ml * 二硫化碳 8 mg/ml 36.2 mg/ml 1,2,3-三溴丙烷 8 mg/ml * 二甲苯 5 mg/ml 3.985 mg/ml(间二甲苯) 溴仿 5 mg/ml * 异丙苯 4 mg/ml * 甲苯 3 mg/ml 1.406 mg/ml 苯 1.5 mg/ml 1.3 mg/ml 四氯化碳 0.4 mg/ml 0.121 mg/ml 氯仿 0.25 mg/ml * 正己烷 0.046 mg/ml 0.013 mg/ml 环己烷 0.035 mg/ml 0.080 mg/ml 四氢呋喃 0.006 mg/ml * 5
富勒烯及其衍生物具有许多优异的性能，具有超导，半导体，强磁性等，在光、电、磁等领域有潜在的应用前景。例如，掺杂有碱金属的C60－K3C60和Rb3C60，具有超导性，有较高的超导临界温度，分别为18 K和28 K。美国朗讯公司贝尔实验室将氯仿（CHCI3）和溴仿（CHBr3）掺入C60中，使超导临界温度大大提高。
乙腈 0.004 mg/ml * 甲醇 0.000 04 mg/ml * 水 1.3×10−11 mg/ml * 戊烷 0.004 mg/ml 0.002 mg/ml 庚烷 * 0.047 mg/ml 辛烷 0.025 mg/ml 0.042 mg/ml 异辛烷 0.026 mg/ml * 癸烷 0.070 mg/ml 0.053 mg/ml 十二烷 0.091 mg/ml 0.098 mg/ml 十四烷 0.126 mg/ml * 丙酮 0.001 mg/ml 0.0019 mg/ml 异丙醇 0.002 mg/ml 0.0021 mg/ml 二氧六环 0.0041 mg/ml * 1,3,5-三甲苯 0.997 mg/ml 1.472 mg/ml 二氯甲烷 0.254 mg/ml 0.080 mg/ml 6 将来如能将C60掺杂物的超导临界温度提高到室温，人类就得到了极理想的超导材料。
2.2富勒烯的化学性质 富勒烯是稳定的，但并不是完全没有反应性的。富勒烯中sp2杂化轨道是弯曲的，这就形成了较大的键角张力，当它的某些双键通过反应饱和后，键角张力就释放了，从而降低了C60球的吉布斯自由能而稳定。 亲核加成 在亲核加成中富勒烯作为一个亲电试剂与亲核试剂反应，它形成碳负离子被格利雅试剂或有机锂试剂等亲核试剂捕获。例如， 氯化甲基镁与C60在定量形成甲基位于的环戊二烯中间的五加成产物后质子化形成(CH3)5HC60[68]。 宾格反应 重要的富勒烯环加成反应，形成亚甲基富勒烯。富勒烯在氯苯和三氯化铝的作用下可以发生富氏烷基化反应，该氢化芳化作用的产物是1,2加成的(Ar-CC-H)。 氧化反应 虽然很难，但是富勒烯氧化还是有可能的，比如：和氧气，或四氧化锇。 配位反应 富勒烯在有机金属化学中作为配体。[6,6]双键是缺电子的，通常与金属成键的η= 2（配位化学中的常数）。键合模式如η= 5或η=6可以因作为配体的球状富勒烯改变而改变。富勒烯和硫羰基钨W(CO)6在环己烷溶液中，阳光直接照射下反应生成的（η2-C60）5W（CO）6。 加氢（还原）反应 富勒烯氢化有几个容易的方法。氢化富勒烯如C60H18,C60H36。然而,完全氢化的C60H60仅仅是假设存在因为分子张力过大。高度氢化富勒烯不稳定,富勒烯与氢气直接反应在高温条件下的直接反应会导致笼结构崩溃，而形成的多环芳烃。 开孔反应 开孔反应是指通过化学手段选择性地切断富勒烯骨架上的碳碳键来制备开孔富勒烯的反应。开孔后就可能把一些小分子装到碳球中，如氢分子、氦、锂等。 7 3.富勒烯的应用 现在富勒烯家族不断增加，除C60、C70和碳纳米管外，还相继分离出了C76、C84、C90、C94等；同时，富勒烯化学和物理性能的研究也不断深入扩展，已对化学、物理、医药、材料等学科的发展产生了影响，并具有潜在的诱人的应用价值。 生物制药：诊断试剂、超级治疗药物、化妆品、核磁共振用显影液。 能源领域：太阳电池、燃料电池、二次电池。 工业领域：耐磨材料、阻燃材料、润滑剂、聚合物添加剂、高性能薄膜、催化剂、人
工钻石、超硬合金、电子粘性流体、印油、高性能涂料、防火涂料等。 信息产业：半导体纪录媒介、磁性材料、印刷油墨、墨粉、墨、特殊用途纸张。
电子部件：超导材料、二极管、晶体管、诱导体。 光学材料：电子照相、荧光显示管、非线性光学材料。 环境领域：气体吸附、气体储存。 4.早期科学进展年谱 1) 1971年，大泽映二发表《芳香性》一书，其中描述了C60分子的设想。 2) 1980年，饭岛澄男在分析碳膜的电子显微镜图时发现同心圆结构，就像切开的洋葱，这是C60的每一个电子显微镜图。 3) 1983年，克罗托蒸发石墨棒产生的碳灰的紫外可见光谱中以现215,265的峰，他们称之为“驼峰”，他们推断出这是富勒烯产生的。 4) 1984年，富勒烯的第一个光谱证据是在1984年由美国新泽西州的Exxon实验室的Rohlfing, Cox和Kldor发现的，但是他们不认为这是C60等团簇产生的。 5) 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·斯莫利等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60，并推测这个团簇是球状结构。 6) 1990年，Kriischmer等人第一次报道了大量合成C60的方法，才使得C60的研究得以大量展开。 7) 1991年，UCLA的Joel Hawkins得到了富勒烯衍生物的第一个晶体结构，标志着富勒烯结构被准确测定。 8) 1995年，Fred Wudl制备出开孔富勒烯，PC61BM被首次制备，
