论文富勒烯的研究进展

碳纳米管性质及其应用研究进展碳是自然界分布非常普遍的一种元素。

碳元素最大的特点之一是存在着众多的同素异形体，形成许许多多结构和性质完全不同的物质。

长期以来，人们一直认为碳的晶体只有两种：石墨和金刚石。

直到1985年，英国科学家Kroto和美国科学家Smalley在研究激光蒸发石墨电极时发现了碳的第三种晶体形式C60，从此开启人类对碳认识的新阶段。

1991年，日本NEC公司基础研究实验室的电镜专家S.Lijima在用电子显微镜观察石墨电弧法制备富勒烯产物时，发现了一种新的碳的晶体结构--碳纳米管(CarbonNanotubes，CNTs)，自此开辟了碳科学发展的新篇章，也把人们带人了纳米科技的新时代。

碳纳米管的结构，形象地讲是由含六边形网格的石墨片卷曲而成的无缝纳米级圆筒，两端的“碳帽”由五边形或七边形参与封闭，根据石墨片层数的不同，碳纳米管可分为单壁管和多壁管。

由于其结构上的特殊性(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米，甚至毫米量级)，它表现为典型的一维量子材料，并具有许多异常的力学、电学、光学、热学和化学性能。

碳纳米管在制备、结构、性能、应用等方面引起了物理学、化学和材料学等科学家的极大兴趣，均取得了重大的成果。

近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔应用前景也不断显现出来。

1碳纳米管的结构和性能碳纳米管可以看作是石墨片绕中心轴按一定的螺旋角度卷绕而成的无缝圆筒，碳原子间是sp2杂化，它具有典型的层状中空结构特征，管径在0.7-30nm之间，长度为微米量级，管身是由六边形碳环组成的多边形结构，两端由富勒烯半球形端帽封口。

碳纳米管的螺旋度通常用螺旋矢量Ch=na1+ma2表示，其数值等于碳纳米管的周长，其中n，m为整数，a1、a2是石墨晶格的基矢(图1)。

在二维石墨晶片上，给定一组(n，m)便确定了一个矢量Ch。

另一个重要参量是Ch与a1，间夹角θ，称为手性角。

当n=m，θ=30°时，称其为扶手椅形碳纳米管；当m=0，θ=0°时，称其为锯齿形碳纳米管；而当0°<θ<30°时形成的所有其他类型均是手性碳纳米管(图2)。

C60的生物化学富勒烯在生物医药方面的应用一直是热门研究课题之一，C60是一种十分理想的药效团载体，它可以与大量试剂反应，具有独特的三位拓扑结构，并与已知的药物分子具有相似的尺寸，大量研究表面，C60 及其衍生物在酶抑制、抗病毒、DNA切割、光动力疗法等方面均有广阔的应用前景。

C60 独特的结构赋予它许多特殊的物理、化学性质。

如C60 通过光诱导产生单重态氧高达100%,被喻为单重态的发生器；C60 极易与游离基反应，被喻为吸收游离基的海绵；C60 的体积与HIV 病毒活性中心的孔穴大小相匹配，又可能堵住洞口，切断病毒的营养供给；C60有30个双键，可以发生多种化学反应，是药物设计的理想基体，可以根据需要接上多种基团，人们把C60 喻为药物设计中的化学针插。

C60的这些特性引起了生物化学家、药物学家的浓厚兴趣，并已在富勒烯及其衍生物的生物活性方面取得了一些令人振奋的结果。

一、抗病毒作用人体免疫缺损蛋白酶（HIV-1`protease HIVP）被认为是抗病毒疗法中主要抑制对象，富勒烯具有抑制HIVP 活性的功效，而抑制HIVP活性是研究治疗艾滋病的关键。

HIVP的活性部分可以近似的描述为一个敞开式圆柱体，线性排列着疏水氨基酸，线性圆柱体的半径和一个C60 分子几乎相同，但由于富勒烯分子是非极性的，因此将其制备成水溶性的C60 或者其衍生物后，就可以嵌入HIVP 的活性中心。

C60衍生物的疏水部分与HIVP 的活性部位结合相互起来，亲水部分（极性基团）则在膜表面形成溶剂化层，阻断了HIVP 的活性中心，从而达到抑制HIVP 的目的。

二、致使DNA 裂解核酸含有生物遗传信息，是一类重要的生物分子，它包括脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA两大类，而DNA的裂变将引起细胞凋亡，致使生物体变异。

富勒烯具有光物理特性，有很深的颜色，在UV 和可见光区显示了丰富的光化学行为，在光的激发下，三线态C60可产生约一个单位能量，通过能量转换，可形成高产量的单线态氧1O2。

关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。

这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。

之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。

1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。

年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。

1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。

1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。

1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。

1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。

2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。

2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。

2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。

而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。

因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。

目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。

一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。

富勒烯的物理化学性质
富勒烯(Fullerene)是一种三维结构的碳元素形成的纳米结构，它有着非常独特而完美的结构和性质。

1996年，在研究富勒烯的物理化学性质的基础上，理查德·拉宾和格伦·布林被授予诺贝尔物理学奖，他们的研究奠定了对对原子纳米电子结构的进一步研究。

当前，富勒烯已成为一项重要的研究领域，在物理化学性质方面有着广泛的应用前景。

它有着出色的自旋电子性质，它可以轻松地进入有机分子结构中，形成稠密的双重氢键键合。

对于有机分子的光学和电化学性质的特殊改变，这种富勒烯型对有机分子的影响是无与伦比的。

此外，富勒烯可以作为光子探针，具有良好的平衡性和调控性，可以直接和细胞的金属离子结合调控细胞的信号传递，为细胞生物学研究提供了新思路。

同时，应用于抗癌药物载体，在物理耐药性和安全性方面，富勒烯也非常具有优势，是近年来新型药物载体材料研究的焦点。

最重要的是，富勒烯有着良好的机械性质，根据“ Carbon Nanotube and Diamond”的论文，研究发现了基于富勒烯的高强度和高弹性材料，可以直接应用于航空航天和医学生物学等，提升材料的结构特性，耐磨性，强度，抗紫外线和耐热性能等，从而更好地把握材料的多方面性能。

总之，富勒烯具有独具特色的物理化学性质，可以完美地应用于有机分子的光学和电化学性质，电子和生物医学实验，以及传感器、抗癌药物载体等，未来，在富勒烯研究的步伐加快的情况下，它的应用前景更为广阔。

富勒烯在医药领域中的应用的研究概况
王登山;陈镇宝
【期刊名称】《药学进展》
【年(卷),期】1999(023)004
【摘要】扼要介绍了富勒烯的结构与性质，抗病毒，抑制癌细胞增殖的作用和清除自由基的功能及其在医药领域里的主要应用。

【总页数】3页(P219-221)
【作者】王登山;陈镇宝
【作者单位】青岛化工学院职工医院;青岛化工学院职工医院
【正文语种】中文
【中图分类】R962
【相关文献】
1.富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展 [J], 文丽君
2.富勒烯在医药领域中的研究进展 [J], 叶光明;吴秋业;姜云云;俞世冲;廖红利
3.富勒烯在生物医药领域的应用研究 [J], 王晓蕾
4.富勒烯在生物医药领域的应用研究 [J], 王晓蕾
5.富勒烯在纳米生物医学领域中的应用 [J], 邵磊厚;刘珊珊;黄雯雯;张梅;刘伟丽;马博凯
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摘要有机太阳能电池因其重量轻、制备工艺简单、柔韧性好及易实现大面积加工等优势被认为是最有前途的绿色能源技术之一。

该领域亟待解决的问题是如何提高有机太阳能电池的能量转换效率，而优化活性层与界面层是提高有机太阳能电池性能的关键。

为此，本论文为提高有机太阳能电池的能量转换效率，研究了高结晶性小分子对聚合物/富勒烯有机太阳能电池活性层形貌的影响、萘酰亚胺类聚合物受体材料的分子结构与光伏性能的关系、SnO2电子传输层厚度和形貌对器件光伏性能的影响。

主要分为以下三个部分：（1）高结晶性小分子调控聚合物/富勒烯有机太阳能电池活性层形貌本文将高结晶度的小分子（ITDCN/ITDCF）引入到PBDB-T:PC71BM活性层中，制备了三元共混的有机太阳能电池。

在不同共混比例下（ITDCN/ITDCF相对于PBDB-T的质量比，由5%逐渐增加到30%），三元混合器件最优质量比例分别为PBDB-T:ITDCN:PC71BM=0.85:0.15:1、PBDB-T:ITDCF:PC71BM=0.80:0.20:1的器件获得了更高更平衡的电子、空穴迁移率（电子/空穴迁移率的比值分别为1.09和1.14）。

性能最优的ITDCN三元光伏器件的J SC为12.78 mA·cm-2、V OC为0.83 V、FF为63.02%、PCE为6.68%，比相应的二元器件的效率提高了24%。

原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）表明，添加适量的具有高度结晶性的小分子能够有效调控聚合物/富勒烯体系有机太阳能电池活性层的薄膜形貌，从而达到纳米级的相分离，有利于激子的解离和电荷的运输，提高其光电转换效率。

（2）萘酰亚胺类聚合物受体材料的合成及其光伏性能研究在众多的聚合物受体材料中，萘酰亚胺（NDI）类聚合物因较大的共轭骨架与强吸电子能力而具有较高的迁移率、较大的极性、较低电子云密度与较好的稳定性，因而表现出非常优秀的光伏性能。

为提高HOMO，减小其带隙，增加吸收，本文用甲氧基取代硒吩为给电子单元合成了聚合物（PNDIS-HD-OMe）。

超导材料的研究进展及应用陆语瞳摘要：超导材料是一类电阻极小的材料，它的电磁学性质十分独特。

近年来，高温超导领域的一系列重要研究成果极大地推动了超导技术的发展，一些国家和地区已经开始大规模生产超导设备，并将其推广应用到生产实践中。

本文详细分析了超导材料的研究进展，深入探讨了超导材料的应用，以期为相关人员提供参考。

关键词：超导材料；温度；磁场；研究进展；应用0.引言科学家在研究中发现，将某些固体冷却到一定温度以下时，它们的电阻会完全消失，这类材料被称为超导材料，该温度被称为转变温度，不同材料的转变温度存在一定的差异，但是多数材料的转变温度是低于20K的（-253℃）。

除温度外，磁场也会对超导材料的性质产生一定的影响。

超过某个临界值的强磁场会导致超导体恢复到正常状态（即非超导状态）。

即使该材料所处环境的温度已经远低于其转变温度，它也无法表现出超导性。

超导材料在许多领域都有着广泛的应用，它可以减小设备在通电过程中产生的热量，节约能源，减小设备的体积，提高设备工作时的稳定性。

在医用磁成像设备、磁储能系统、电动机、发电机、变压器、计算机部件以及精密磁场测量仪中，超导材料都发挥着重要的作用。

近年来，许多工程学家致力于提升用超导材料制成的机械的运行速度、能量利用效率、灵敏度。

他们对不同种类的超导材料的性质进行了深入的研究，以期为改进现有超导设备、研发新型超导设备提供新思路[1]。

1.超导材料的发现1911年，荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes发现了超导现象。

由于他在低温研究领域的卓越贡献，Onnes于1913年被授予诺贝尔物理学奖。

Onnes发现，将汞冷却至低于约4K（-269℃）的温度时，其电阻会突然消失。

此外，不断增大通过超导材料的电流或对超导材料施加足够强的磁场，都可以促使超导材料返回正常（即非超导）状态。

Onnes对绝对零度有着较深的研究，他认为，绝对零度（0K）是所有物质失去无序状态的温度，在接近绝对零度时，材料中的电子可能处于一种较为有序的状态，在定向移动的过程中，电子受到的阻碍大大降低，因此，导体的电阻显著减小[2]。

纳米材料在癌症治疗中的作用研究第一部分光催化纳米富勒烯引起的细胞自噬及辅助化疗药物治疗癌症的研究PARTⅠNano-C60 Sensitizes Chemotherapeutic Killing OfCancer Cells Through Autophagy Modulation癌症化疗疗效差的主要原因之一是化疗药物对于肿瘤细胞杀伤效率低以及肿瘤细胞易产生耐药性。

细胞自噬是一个与溶酶体相关的细胞内降解过程,这一过程在进化上是保守的,并且影响着肿瘤细胞对于化疗的反应。

已有研究证明富勒烯C60可以产生静态的自噬特征,但是到目前为止人们还没有对这一过程进行具体的研究。

在第一部分中我们发现将富勒烯C60稳定地分散于水中所得到的纳米C60晶体可以引起异常的细胞自噬。

这种伴随着自噬体增加和自噬循环减少的异常型自噬,受光照刺激后有所增强,并且该反应依赖于自由基。

能引起细胞自噬剂量的纳米C60不会引起细胞死亡,但能增强化疗药物杀死癌细胞(包括耐药性癌细胞)的效应,且这一过程需要Atg5这个自噬必须基因的参与。

我们的实验结果首次提出了纳米-C60具有通过调节自噬过程来提高化疗药物的疗效、降低癌细胞的耐药性这一新的生物学功能,提示纳米-C60具有成为化疗药物佐剂的潜在应用价值。

第二部分聚酰胺-胺树枝形分子在癌症靶向和药物载体中的应用PARTⅡApplications Of Poly(amidoamine) Dendrimers As CancerTargeting Device And Drug Carriers聚酰胺-胺(PAMAM)树枝形分子是具有树的结构的人工合成大分子。

这类分子具有大量的表面官能团,相对疏水的内部空腔,独特的球形几何外观,可控的尺寸和分子量,以及卓越的单分散性。

Star-burst树枝形分子正成为优越的载体靶向给药平台。

这部分论文中,我们主要研究了PAMAM树枝形分子在癌症靶向和药物载体中的应用以及PAMAM树枝形分子和药物的相互作用。

抗菌光敏剂的分类及研究进展周盼;谢小燕;熊力;张东山;文宇【摘要】目前控制细菌和病毒感染性疾病的方法很多,但由于微生物菌株种类越来越多,且耐药微生物菌株不断涌现,已有的治疗手段无法取得良好疗效,因此探索新的抗微生物治疗方法迫在眉睫.光动力抗菌化学疗法是基于光动力疗法的原理,利用光敏剂在异常组织选择性聚集,在分子氧的参与下,由特定波长的光激发产生活性氧,引发一系列的光化学反应,对微生物进行选择性杀伤的一种新方法.光动力抗菌化学疗法对细菌、真菌和病毒引起的感染,特别是耐药菌感染均显示很好的疗效.本文将对光动力抗菌化学疗法中常使用的光敏剂进行分类,并对其研究进展进行综述.%As the variety of microorganisms and more and more antibiotics-resistant bacteria are identified,the treatment of bacterial and viral infections have become less effective in recent years,and exploring a new antimicrobial therapy is imperative.Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) is a new anti-infection method with the similar principle of photodynamic therapy that utilizes light of an appropriate wavelength to excite the nontoxic photosensitizers which selectively target tissue cells,in the presence of oxygen,generates reactive oxygen species and leads to a series of photochemical reactions which are responsible for the killing of microbial cells nearby.PACT is an effective method for treating the infections caused by bacteria,fungi,or viruses,especially for the antibiotics-resistant infections.In this paper,we will give an overview of current knowledge regarding the classification of photosensitizer.【期刊名称】《激光生物学报》【年(卷),期】2017(026)003【总页数】5页(P193-197)【关键词】光动力抗菌化学疗法;光敏剂;微生物【作者】周盼;谢小燕;熊力;张东山;文宇【作者单位】中南大学湘雅二医院普通外科,湖南长沙 410011;中南大学湘雅二医院口腔科,湖南长沙 410011;中南大学湘雅二医院普通外科,湖南长沙 410011;中南大学湘雅二医院肾内科,湖南长沙 410011;中南大学湘雅二医院急诊科,湖南长沙 410011;中南大学湘雅二医院普通外科,湖南长沙 410011【正文语种】中文【中图分类】R454.2光动力疗法(photodynamic therapy, PDT)是利用光敏剂(photosensitizer，PS)在异常组织选择性聚集，在分子氧的参与下，由特定波长的光激发产生活性氧(reactive oxygen species，ROS)，并发生一系列光化学反应，对异常组织进行选择性杀伤的一种疾病诊疗新技术。

富勒烯，引领农业绿色有机发展的新技术作者：张卫来源：《中国食品》2021年第22期现如今，食品安全问题已经成为全社会关注的重点话题。

食品的源头在农产品，农产品是否安全，关系到消费者入口食品的安全。

因此，为了保证人民群众“舌尖上的安全”，根源还是要保障农产品的安全。

众所周知，农产品的安全问题主要体现在农残超标、重金属超标等方面，而造成这种现象的主要原因就是农民为了追求产量，大量使用农药、化肥等。

所以，要想解决农产品的质量安全问题，最根本的措施就是要在保障农产品产量的基础上，减少甚至不使用化肥及农药。

为此，国家有关部门也已多次下发通知，要在全国范围内实施化肥使用量零增长行动，要禁止使用高毒、高残留农药，多推广使用绿色防控技术。

在这一背景下，各种安全、有机的绿色防控技术纷纷亮相，富勒烯碳纳米机能液就是其中之一。

被誉为“自由基海绵”富勒烯在多領域崭露头角富勒烯[C60]是由12个五边形与20个六边形组成的60个碳原子的笼形球状结构物质，与石墨、金刚石同属于碳的同素异构体。

我国科学家在云南一平浪煤矿三叠系部分煤层中发现含有天然富勒烯，在河南西峡的恐龙蛋化石中也发现富勒烯的存在，近年来还在陨石、星际尘埃和星云物质中发现富勒烯的存在，证明富勒烯是存在于自然界的天然物质。

1985年，Robert F.Curl、Harold W.Kroto和Richard E. Smalley三位科学家通过模拟太空环境，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，对蒸发灰烬进行萃取、分离、提纯后得到C60。

三位科学家因对富勒烯的发现研究，获得了1996年诺贝尔化学奖，由此开启了科学界对富勒烯的研究热潮，目前，在关于富勒烯的结构、表征、提取和应用上面发表的相关论文已有近十万篇。

通过对富勒烯结构的研究发现，富勒烯表面有大量的共价双键，极易与游离基反应，因此其被称为“自由基海绵”，意思是说富勒烯分子对自由基的清除能力就像一块海绵一样，吸收力强而且容量超大。

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。

纳米科技前沿Page1of 18题目：纳米材料——石墨烯摘要随着纳米材料的快速发展，纳米材料有着众多优秀的理化性质，同时，还包括在应用领域优秀的应用性能，本文从纳米材料的基本性质出发，叙述纳米材料的特有性质，继而本文叙述了对于标志这纳米材料发展的有着重要意义的三种材料——富勒烯，碳纳米管，石墨烯。

而本文的核心是关于目前最具前景的纳米材料——石墨烯。

石墨烯是一种碳纳米二维材料，原子以sp2杂化轨道方式构成，平面像六角的蜂巢结构，质料非常牢固坚硬，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都快，而全材料仅一个碳原子厚度，是全世界已知材料最薄的材料。

本文从石墨烯的发展历史出发，叙述石墨烯的优异理化性质，最后叙述石墨烯的不同制备方法以及该方法的优劣之处。

关键词：石墨烯理化性质制备方法AbstractWith the rapid development of nanomaterials, nanomaterials have many excellent physical and chemical properties, as well as excellent application properties in the field of application. Starting from the basic properties of nanomaterials, this paper describes the unique properties of nanomaterials, and then describes three kinds of materials which are of great significance to mark the development of nanomaterials: fullerenes, carbon nanotubes, carbon nanotubes, Graphene. The core of this paper is about the most promising nano material graphene.Graphene is a kind of carbon nano two-dimensional material. The atoms are composed of SP2 hybrid orbitals. The plane is like a hexagonal honeycomb structure. The material is very firm and hard. At room temperature, the speed of electron transfer is faster than that of known conductors. The whole material is only one carbon atom thick, which is the thinnest known material in the world. Starting from the development history of graphene, this paper describes the excellent physical and chemical properties of graphene, and finally describes the different preparation methods of graphene and the advantages and disadvantages of this method.Key words: physical and chemical properties of graphene, preparation methods.目录1纳米材料概述 (4)1.1纳米材料 (4)1.2纳米材料的基本特性 (4)1.2.1 表面效应 (4)1.2.2 小尺寸效应 (4)1.2.3 磁学性质 (6)1.2.4 量子尺寸效应 (6)1.2.5 宏观量子隧道效应 (6)1.2.6 纳米材料奇特的物理性能 (7)1.3纳米材料的发展 (7)1.3.1 富勒烯 (7)1.3.2 碳纳米管 (9)1.3.3 石墨烯 (10)2石墨烯 (13)2.1石墨烯概述 (13)2.2石墨烯的性质 (13)2.2.1 结构性质 (13)2.2.2 电子性质 (14)2.2.3 其他性值 (16)2.3石墨烯的制备 (16)2.3.1 机械剥离法 (17)2.3.2 碳化硅表面外延生长法 (17)2.3.3 化学气相沉积法 (18)2.3.4 氧化石墨还原法 (18)3参考论文............................................................................................ 错误!未定义书签。

2013年第30期科技创新科技创新与应用几种新型碳材料的发现、制备方法及应用前景翟伟但佳栋（山东大学材料科学与工程学院，山东济南250002）1“富勒烯、碳纳米管及石墨烯”的发现碳材料以种类丰富著称，从单质碳材料，到化合物含碳材料，碳材料无处不在，然而碳元素三种杂化方式：sp1、sp2、sp3，是碳材料丰富多样的根本原因。

传统碳材料在人民生活中起着不可替代的作用，而新型碳材料却是未来社会的“主角”。

在过去的不到三十年的时间里，从零维的富勒烯，一维的碳纳米管，到二维的石墨烯不断被发现，新型碳材料不断吸引着世界的目光。

富勒烯在发现之前已经有很多科学家预测到球形碳结构的存在，但是富勒烯却和很多科学家擦肩而过。

直到二十世纪八十年代科学家在模拟星际尘埃的实验中意外发现了完美对称的球形分子———碳60。

对于碳纳米管的发现者，科学界一直存在着争议，但是不可否认的是在NEC公司发明的电镜的协助之下，科学家首次观测到了一维碳纳米管的“风采”。

“富勒烯和碳纳米管”的发现可以说是“意外之美”，然而“石墨烯”的发现却很曲折。

科学家经过热力学计算得出二维碳晶体热力学不稳定，无法稳定存在，但是科学家却从未放弃对其探索的努力。

直至2004年，Geim教授带领其课题组运用机械剥离法成功制备石墨烯，推翻了“完美二维晶体结构无法在非绝对零度下稳定存在”的这一论断。

2“富勒烯、碳纳米管及石墨烯”的制备方法富勒烯的制备方法主要有：蒸发石墨法、苯燃烧法及爆炸辅助气相沉积法等。

对于蒸发石墨法主要是在较高温度的作用下，使石墨蒸发出游离态的碳，从而为富勒烯的形成提供原材料。

对于苯燃烧法，是通过苯在一定的碳氧比，并在稀有气体作为稀释气的前提下，对苯进行燃烧，从而获得富勒烯，由于其成本较低，产量较高，已经成为工业生产富勒烯的主要方法。

而爆轰法就是利用炸药爆轰产生的高温高压，使爆轰反应区的含有碳原子的物质发生分解、裂解或相变，从而物质的结构，所有碳原子或部分碳原子之间重新组合，制备富勒烯的方法。