1、2009210349 焦珂化學中最常說的一句話便是：結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。富勒烯C60，這一神奇的 物質(zhì)，自從發(fā)現(xiàn)以后就受到科學家的密切關注，積極探索它的用途，從而為人類生產(chǎn)生活帶來 更大的便利.正是由于其特殊的結構和性質(zhì)，C60在超導、磁性、光學、催化、材料及生物等方面 表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，得到廣泛的應用。結構C60的分子結構為球形32面體，它是由60個碳原子以20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成 的具有30個碳碳雙鍵（C=C）的足球狀空心對稱分子，所以，富勒烯也被稱為足球烯。球體直 徑約為710pm，即由12個五邊形和20個六邊形組成.其中五邊形彼此不相聯(lián)接只與六邊形相鄰。 與石墨相似，

2、每個碳原子以sp2雜化軌道和相鄰三個碳原子相連，剩余的p軌道在C60分子的外 圍和內(nèi)腔形成n鍵.性質(zhì)顏色與性狀:C60在室溫下為紫紅色固態(tài)分子晶體，有微弱熒光；分子大?。篊60分子的直徑約為7.1埃（1埃二10的負十次冪 米）；密度：C60的密度為1.68g/cm3;溶解性：C60不溶于水等強極性溶劑，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非極性溶劑中有 一定的溶解性；導電性：C60常態(tài)下不導電。因為C60大得可以將其他原子放進它內(nèi)部，并影響其物理性質(zhì)， 因而可導電。另外，由于C60有大量游離電子，所以若把可作B衰變的放射性元素困在其內(nèi)部， 其半衰期可能會因此受到影響。化學性質(zhì)氧化還原反應：在光照

3、的條件下將C60與02反應生成環(huán)氧化物C60O,但這種環(huán)氧化物不穩(wěn)定，用磯土分離 時能還原成C60。加成反應：C60可以與氫或鹵素單質(zhì)進行加成。把其完全氫化便得絨毛球烷(Fuzzyball)，化學式為 C60H60 (加成進的氫原子有可能C60在籠內(nèi)也可能在C60外部)。烷基自由基R可與C60反應生 成RC60加和物，RC60可生成C60直接鍵和啞鈴狀二聚體RC60-C60R。與金屬的反應：C60與金屬的反應分為兩種情況：一種是金屬被置于C60碳籠的內(nèi)部；另一種是金屬位于 C60碳籠的外部：C60碳籠內(nèi)配合物生成反應。C60碳籠為封閉的中空的多面體結構，其內(nèi)腔直徑為7。1 埃，內(nèi)部可嵌入原子、

4、離子或小分子形成新的團簇分子。能與C60生成C60(A)的金屬有:K、Na、 Cs、La、Ba、Sr、U、Y、Ce、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Th 等。除金屬外，He、Ne 等惰性氣體及 LiF、 LiCl、NaCl等極性分子亦可移置C60籠中.C60碳籠外鍵合反應.能與C60鍵合的金屬有：V、Fe、Co、Ni、Rh、Cu、La、Yb、Ag等。超導性磁性用途一用于增強金屬：在增強金屬材料方面，C60的作用將比焦炭中的碳更好，這是因為C60比碳的顆粒更小、活 性更高，C60與金屬作用產(chǎn)生的碳化物分散體的顆粒大小是0。7nm，而碳與金屬作用產(chǎn)生的碳 化物分散體的顆粒大小為2m5m,在增強金屬的

5、作用上有較大差別。二用作新型催化劑C60具有烯烴的電子結構，可以與過渡金屬（如鉑系金屬和鎳）形成一系列絡合物。例如 C60與鉑、鉞可以結合成（C2H5）3P2Pt C60和C60OsO4（四特丁基毗啶）等配位化合物， 它們有可能成為高效的催化劑。三用于氣體的貯存：利用C60獨特的分子結構，可以將C60用作比金屬及其合金更為有效和新型的吸氫材料。每 一個C60分子中存在著30個碳碳雙鍵，因此，把C60分子中的雙鍵打開便能吸收氫氣。與金屬 或其合金的貯氫材料相比，用C60貯存氫氣具有價格較低的優(yōu)點，而且C60比金屬及其合金要輕， 因此，相同質(zhì)量的材料,C60所貯存的氫氣比金屬或其合金要多.C60不

6、但可以貯存氫氣，還可以用來貯存氧氣。與高壓鋼瓶貯氧相比，高壓鋼瓶的壓力為 3.9X106Pa，屬于高壓貯氧法，而C60貯氧的壓力只有2.3X105 Pa,屬于低壓貯氧法。利用C60 在低壓下大量貯存氧氣對于醫(yī)療部門、軍事部門乃至商業(yè)部門都會有很多用途。四用于制造光學材料：由于C60分子中存在的三維高度非定域電子共軛結構使得它具有良好的光學及非線性光學性能。 如它的光學限制性在實際應用中可做為光學限幅器。C60還具有較大的非線性光學系數(shù)和高穩(wěn)定 性等特點，使其做為新型非線性光學材料具有重要的研究價值，有望在光計算、光記憶、光信號 處理及控制等方面有所應用.五用于制造高分子材料：由于C60特殊籠形結構及功能，將C60做為新型功能基團引入高分子體系，得到具有優(yōu)異導電、 光學性質(zhì)的新型功能高分子材料。C60摻入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）可成為很有前途的光學限幅 材料.六生物學及醫(yī)學應用：1 ）用于制造生物活性材料3）其他醫(yī)療功能由于用C60