内嵌金属富勒烯

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1、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AbstractSignificantincreasesoffullerenesyields,aswellastheadditional,selectiveextractionsofhigherorderfullereneswereachieved.Chromatographicseparat

2、ionsoffullerenesfromtheobtainedsootextractswereperformedbycontinueelution,inonephaseofeachprocess,underatmosphericpressure,withoriginal,definedgradientsofsolvents,frompurehexaneor5%tolueneinhexanetopuretoluene,onactiveAl2O3columns,bythenew,improvedmethods.Theadvancesinchromatographicpurificatio

3、nusingalumina,aswellasinunderstandingoftheunique,mainopticalabsorptionpropertiesofthesemoleculesarereported.Keywords:Carbonsoot,Basicandhigherfullerenes,Solvent8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]。这类物质

4、指的是由碳原子组成的笼状分子簇，其中主要包括C60C70这一类分子[2]，还包括内部掺杂不同原子的富勒烯等。在富勒烯家族中，含量最多的分子是C60，然后是C70、C84，其次是含量相对较少的C76、C78、C82等。其中含70个以下碳原子的分子称为富勒烯;含碳原子数在70和100之间的分子称为大富勒烯;含碳原子数大于100的为巨富勒烯[3]。1990年，Krabtschmer和Huffinan[4-5]成功制得克量级C60，对其结构研究表明，这是一个由60个碳原子组成的含有20个六边形和12个五边形的全碳封闭中空的分子笼，结构和足球类似，直径为0.7lnm，含有30个碳碳双键和60个

5、单键，60个碳原子位于多面体的1.1C60和C70的结构60个顶点上，相邻碳原子间以σ单键相连，构成两个单键并且还有一个双键，其HOMO—LUMO之间能量差为2.77eV，60个碳都贡献了一个p电子，形成一个离域大Π键，与平面大Π键不同，这种离域大Π键呈球面形状，正是由于这种化学键的存在，使得C60具有芳香性，是中空、封闭的稠环芳香烯烃，并且沿球面分布的Π键有利于空心碳笼的稳定存在。因为其形状和足球接近，因此又被称为Buckball(巴基球)、Spherene(球烯)、Soccerene(足球烯)等。但是值得注意的是，尽管人们称这类分子为“烯”，但它并不是烯，富勒烯分子中的确存在碳碳

6、双键，也具有双键的一些性质，但富勒烯仅仅是碳元素的一种存在形式，是单质。富烯类物质的发现，使人们对碳的认识又上升到了一个新的阶段，因此在1996年10月，瑞典皇家科学院把该年的诺贝尔化学奖授予了富勒烯的发现者，以表彰他们的杰出贡献。C708中含有25个六边型，12个五边形(见图1.1)，为椭圆形的橄榄球状碳笼，分子中有五种不等价的碳原子。文献报道，目前所制得的这一类富勒烯分子都是由12个五元环和不同数目的六元环组成，六元环将12个五元环彼此隔开，每个五元环都和五个六元环共边，并遵循独立五元环规则(isolated—pentagonrule)。1.1.2富勒烯类物质的性质及应用富勒烯是

7、一种物理性质稳定，化学性质活泼的分子，C60、C70都具有缺电子烯烃的化学性质，并且由于C60分子的碳笼上存在30个碳碳双键，因此比较容易发生自由基加成反应。研究人员在对富勒烯材料的研究中最为感兴趣的部分就是其应用性，C60等富勒烯被预计可广泛应用于材料领域。1.1.2.1富勒烯超导性及其应用C60晶体本身的导电性并不是很强，但当碱金属(Li、Na、K、Ru、Cs)或碱土金属嵌入C60分子之间的空隙后，C60与碱金属原子和碱土金属原子可以键合形成离子型化合