1、富 勒 烯富 勒 烯 （ Fullerene) 1985 年 Robert Curl 等 人 制 備 出 了 C60 。 1989 年 ， 德 國(guó) 科 學(xué) 家 Huffman 和 Kraetschmer 的實(shí) 驗(yàn) 證 實(shí) 了 C60 階 段 。 富 勒 烯 的 結(jié) 構(gòu) 和 建 筑 師 Fuller 的 代 表 作 相 似 ， 所 以 稱 為 富 勒 烯 。 初 步 研 究 表 明 ， 富 勒 烯 類 化 合 物 在 抗 HIV、 酶 活 性 抑 制 、 切 割 DNA、 光 動(dòng) 力 學(xué) 治 療 等方 面 有 獨(dú) 特 的 功 效 。 最 新 新 聞 中國(guó)某材料獲突破10 億 元 / 克 2015

2、-12-0822:37牛 津 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 室 正 在 打 造 世 界 上 最 昂 貴 的 材 料 ， 每 克 價(jià) 格 是 驚 人 的 1 億 英 鎊 (約 人 民 幣 9.65)12月 5生 產(chǎn) “內(nèi)嵌富 勒 烯 ”(endohedralfullerenes)。 這是 一 種 由 碳 原子組 成 的 籠 形 結(jié) 構(gòu) ， 籠 內(nèi)裝有 氮原子。 .詳情中 富 勒 烯 英文名e別稱 球 烯 球 碳 化 學(xué) 式0 0等性 材 料 ， 電 化 學(xué) ， 物 等 性 描述 無(wú)毒目 錄 1 歷 史 沿 革 命 名 發(fā) 現(xiàn) 過(guò) 程 進(jìn) 展 年 譜 天 然 存 在 流 行 文 化 2 制 備 制 備 提純3C

3、60C70低 對(duì) 稱 性 手 性4 種 類5 性 質(zhì) 化 學(xué) 性 質(zhì) 超 分 子 化 學(xué) 安 全 性 和 毒 性6 應(yīng) 用 工 業(yè) 電 、光、磁物理應(yīng) 用 化 學(xué) 應(yīng) 用 電 化 學(xué) 應(yīng) 用 護(hù) 膚 品 多 元 體 研 究 有 機(jī) 太 陽(yáng) 能 電 池7 研 發(fā) 意 義 歷 史 沿 革命 名 很像足球的球型富勒烯也叫做足球烯，或音譯為巴基球，中國(guó)大陸通譯為富勒烯，臺(tái)灣稱之為球碳，香港譯為布克碳；偶爾也稱其為芙等；1管狀的叫做碳納米管或巴基管 富勒烯的中 文寫法有 三種， 以C60為 例， 第一種是標(biāo)準(zhǔn)的 寫法， 即60富勒烯， 對(duì)應(yīng) 英文的 ； 為 碳 ， 0也 用 ， 中 用 的 ； 為 C6

4、，與英文一致。發(fā) 現(xiàn)過(guò)程早在1965，二十面體 C60H60被認(rèn)為 是一種可能的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)220 世紀(jì) 60 代科學(xué) 家們對(duì)非平面的 芳香 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了濃厚的 興趣， 很 快就合成了碗狀 分子碗烯（ Corannulene） 。 日本科學(xué)家大澤映二在與兒子踢足球時(shí)想到，也許會(huì)有一種分子由 sp雜化 的碳 原子 組成 ，比 如 將幾 個(gè)碗 烯拼 起來(lái) 的共 軛球 狀結(jié) 構(gòu) ，實(shí) 現(xiàn)三 維芳 香性 。4他開(kāi)始研究這種球狀分子，不久他得出這種結(jié)構(gòu)可以由截去一個(gè)二十面體的頂角得到，并稱之為 截角 二十 面 體， 就像 足球 的 拼皮 結(jié)構(gòu) 那樣 ； 他還 預(yù)言 了 CnHn分子 的存 在 。大 澤雖 然

5、在 1970年 就 預(yù) 言 了 C60分 子 的 存 在 ， 但 遺 憾 的 是 ， 由 于 語(yǔ) 言 障 礙 ， 他 的 兩 篇 用 日 文 發(fā) 表的文章并沒(méi)有引起人們的普遍重視，而大澤本人也沒(méi)有繼續(xù)對(duì)這種分子的研究，因而使得C60 的 發(fā) 現(xiàn) 已 經(jīng) 是 15 年 以 后 的 事 了。 1970 年 漢 森 （ RW設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) C60 的 分 子 結(jié) 構(gòu) ， 并 用 紙 制 作 了 一 個(gè) 模 型 。不 過(guò) 碳 期 刊 在 1999 年 確 認(rèn) 了 這 個(gè) 結(jié) 果 。 富 勒 烯 的 第 一 個(gè) 光 譜 證 據(jù) 是 在 1984 年 由 美國(guó) 新 澤 西 州 的 艾 克 森 實(shí) 驗(yàn)

6、室 的 羅 芬 （ Rohlfing） ， 考 克 斯 （ Cox） 和 科 多 （ Kldor） 發(fā) 現(xiàn) 的 ， 當(dāng) 時(shí) 他 們 使 用 由 萊 斯 大 學(xué) 理 查 德 斯 莫 利 設(shè) 計(jì) 的 激 光 汽 化 團(tuán) 簇 束 流 發(fā) 生 器 ， 用 激 光 汽 化 蒸 發(fā)石 墨 ， 用 飛 行 時(shí) 間 質(zhì) 譜 發(fā) 現(xiàn) 了 一 系 列 n=34， 5， 6） 和 n=10）的 峰 ， 而 相距 較 近 的 C60和 C70的 峰 是 最 強(qiáng) 的 不 過(guò) 很 遺 憾 ， 他 們 沒(méi) 有 做 進(jìn) 一 步 的 研 究 ， 也 沒(méi) 有 探 究這 個(gè) 強(qiáng) 峰 的 意 義 。 1985年 ， 英 國(guó) 化 學(xué)

7、家 哈 羅 德 沃 特 爾 克 羅 托 博 士 和 美 國(guó) 賴 斯 大 學(xué) 的 科 學(xué)家 理 查 德 斯 莫 利 海 斯 （ RHeath）歐 布 萊 恩 （ SeanOBrien） 和 科 樂(lè) （ Curl）等 人 在 氦 氣 流 中 以 激 光 汽 化 蒸 發(fā) 石 墨 實(shí) 驗(yàn) 中 首 次 制 得 由 60個(gè) 碳 組 成 的 碳 原 子 簇 結(jié) 構(gòu)分 子 C60。 富 勒 烯 的 主 要 發(fā) 現(xiàn) 者 們 受 建 筑 學(xué) 家 巴 克 敏 斯 特 富 勒 設(shè) 計(jì) 的 加 拿 大 蒙 特 利 爾 世 界博 覽 會(huì) 球 形 圓 頂 薄 殼 建 筑 的 啟 發(fā) ， 認(rèn) 為 C60可 能 具 有 類 似

8、 球 體 的 結(jié) 構(gòu) ， 因 此 將 其 命 名 為 巴克明斯特 富勒 烯（ buckminsterfullerene）， 簡(jiǎn) 稱 富勒 烯（ fullerene）。為 此 ， 克羅托 、科 爾和斯莫利獲 得了 1996年 度諾貝爾 化學(xué) 獎(jiǎng) 。在 1990年 前 ， 關(guān) 于 富勒 烯的研究 都集中于 理 論 研 究， 5因?yàn)闆](méi)有足 量 的 富勒 烯用于實(shí) 驗(yàn) ， 直 到1990 后 ， 哈 夫 曼 （ Donald Huffman） ， 克 拉 策 門 （ Wolfgang Krtschmer） 和 福 斯 迪 羅 伯 勞 斯 （ Konstantinos Fostiropoulos） 等

9、人 第 一 次 報(bào) 道 了 大 量 合 成 C60 的 方 法 ， 才 使 得 C60 的 研 究 得 以大 量 展開(kāi)。富勒烯的純化對(duì)于化學(xué)家們是一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)也在很大程度上決定了富勒烯的價(jià)格。 內(nèi)嵌富勒烯是指在生成富勒烯的過(guò)程中將離子或小分子包到碳籠中。富勒烯的化學(xué)反應(yīng)很 特別，例如 1993 年發(fā)現(xiàn)的 Bingel 反應(yīng)等。碳納米管在 1991 被發(fā)現(xiàn)。C60 在甲苯溶液中的紫外-可見(jiàn)吸收譜 。濃度 :0.052mmol/L。測(cè)試儀器 ：JASCO V570。進(jìn)展年譜 1971 年，大澤映二發(fā)表芳香性一書，其中描述了 C60 分子的設(shè)想。 1980 年 ，飯島澄男在分析碳膜的透射電子顯微鏡

10、圖時(shí)發(fā)現(xiàn)同心圓結(jié)構(gòu) ，就像切開(kāi)的洋蔥，這是 C60 的第一個(gè)電子顯微鏡圖。 1983 年，克羅托蒸發(fā)石墨棒 產(chǎn) 生的碳灰 的紫外可見(jiàn)光 譜中發(fā)現(xiàn) 215nm265nm 的吸收峰 ， 他 們稱 之 為 “駝 峰 ” ； 后 來(lái) 他 們推 斷 這是富勒烯產(chǎn) 生的。1984 年 ，富勒烯的第一個(gè) 譜證 據(jù) 是在 1984 年由 美 國(guó) 新 澤西 州 的克森 實(shí) 驗(yàn) 室 的羅芬 等人 發(fā)現(xiàn)的， 但 是他 們不 認(rèn) 為 這是 C60 等團(tuán) 簇 產(chǎn) 生的。 1985 年，英 國(guó) 化學(xué)家哈 羅德 沃 特爾 克羅托博 士 和 美 國(guó) 科 學(xué)家理 查 德 斯 莫 利 等人 在氦氣 流 中以 激 光 汽 化蒸發(fā)石

11、墨實(shí) 驗(yàn) 中首 次 制 得 由 60 個(gè)碳組 成的碳原 子簇 結(jié)構(gòu)分子 C60， 并推 測(cè)這個(gè)團(tuán) 簇 是球 狀 結(jié)構(gòu)。 0 年，克利 斯 莫 （）等人第一次 報(bào) 道了大量 合成C60 的方 法，才 使 得 C60 的研 究 得 以 大量 展開(kāi)。 1年，加州大學(xué)洛 杉 磯分校的霍 金 斯 （l） 得到了富勒烯衍生物的第一 個(gè) 晶 體 結(jié) 構(gòu) ， 標(biāo) 志 著 富 勒 烯 結(jié) 構(gòu) 被 準(zhǔn) 確 測(cè) 定 。 5年 ， 伍 德 （d ） 制 備 出 開(kāi) 孔 富 勒 烯 ； 而M也 被 他 首 次 制 備 。 1996 年 ， 羅 伯 特 科 爾 （ 美 ） 、哈羅 德 沃特 爾 （）（ 美 ） 因富 勒

12、烯 的發(fā)現(xiàn)獲諾貝爾 獎(jiǎng)。2013 年 3 月， 中國(guó)科 學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科 學(xué)學(xué)院及合肥微尺度物質(zhì)科 學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室楊上峰教授課題組與華中科 技大學(xué)材料科 學(xué)與工程學(xué)院盧興教授組、美 國(guó) Univ. of Puerto Rico 陳中方教授組和日本筑波大學(xué) Takeshi Akasaka 教授組合作， 發(fā)現(xiàn)并分離表征了一 種新結(jié) 構(gòu) 富 勒 烯 ， 改變了富 勒 烯 界對(duì)于內(nèi)嵌富 勒 烯 結(jié) 構(gòu) 已公認(rèn) 20 余年 的認(rèn)識(shí)。2015 年 3 月， 楊上峰教授課題組又成功 地 合成并分離表征了一 種十 余年 來(lái) 一 直 被 認(rèn)因“分離”的新結(jié) 構(gòu) 內(nèi)嵌發(fā)現(xiàn)彌 補(bǔ) 了內(nèi)嵌富 勒 烯 研 究 領(lǐng)的

13、實(shí)驗(yàn)上證 明 了分離的新結(jié) 構(gòu) 富 勒 烯 的成發(fā)表于國(guó)際 重 要 化學(xué)國(guó)化學(xué)認(rèn)化學(xué)上取 得 了重 要 的進(jìn) 展；這 項(xiàng)標(biāo) 志 著在 金 屬富 勒 烯 科領(lǐng) 域 取 得巨進(jìn) 展這是一項(xiàng)很棒作 ”6天然存在起初人 們認(rèn)為 這 種高 度對(duì)稱 的完美 分子只能 在 實(shí)驗(yàn)室的苛刻條件下或者是星 際 塵埃中存在 ， 然而 1992 年 美 國(guó)科 學(xué)家 P. R. Buseck 在 用高分辨透射電鏡研 究 俄羅 斯數(shù)億年 前的地 下的一 種名為 Shungites 的礦石時(shí)， 發(fā)現(xiàn)了 C60 和 C70 的存在 ， 飛行時(shí)間質(zhì)譜也 證 明了他 們的結(jié) 論， 產(chǎn)生原因未知。 2010 年 加拿大西安大略 大

14、學(xué)科 學(xué)家在 6500 光年 以外的宇宙星云中發(fā)現(xiàn)了C60存在的證據(jù)，他們通過(guò)史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了C60特定的信號(hào)?？肆_托說(shuō)： “這個(gè)最令人興奮的 突破給我們 提供了 令人信 服的證據(jù)： 正如我們 一直期盼的那樣， 巴基球在 宇宙 的 亙古前就存 在 了 。 “！流行文化流行文化富勒烯元素很多并且科學(xué)家關(guān)注它之前就出現(xiàn) 了 。 在 新科學(xué)家雜志中 ， 曾經(jīng)每周有瓊斯（David EHJones）寫的 叫做地達(dá)拉斯（Daedalus） 專欄來(lái)描述各種有趣但很難實(shí)科學(xué)和技術(shù)1966建議可能摻雜雜來(lái)扭 曲 一個(gè)平 面 的 六 邊 形 組 成 的 網(wǎng) 來(lái)得 到 一個(gè)中 空 的 碳 球分 子 。201

15、0 年 9 月 4 日 ， 谷 歌 的 首 頁(yè) 上 用 一個(gè)旋 轉(zhuǎn) 的 C60 富勒烯取 代 了 GOOGLE 圖 案 中的 第 二 個(gè)O來(lái)慶 祝 富勒烯發(fā) 現(xiàn) 25 周年。制 備 與 提 純制 備 大 量 低 成 本 地制 備 高 純 度 的 富勒烯是 富勒烯研 究 的 基礎(chǔ) ， 自 從 克 羅 托 發(fā) 現(xiàn) C60以 來(lái)， 人 們 發(fā) 展 了 許 多 種 富 勒 烯 的 制 備 方 法 。 較 為 成 熟 的 富 勒 烯 的 制 備 方 法 主 要 有 電 弧 法 、 熱 蒸 發(fā) 法 、 燃 燒 法 和化學(xué)氣 相 沉 積 法 等 。電 弧 法 一 般 將 電 弧 室 抽 成 高 真 空 ，

16、然 后 通 入 惰 性 氣 體 如 氦 氣 。 電 弧 室 中 安 置 有 制 備 富 勒 烯 的陰 極 和陽(yáng) 極 ， 電 極 陰 極 材 料 通 常 為 光 譜 級(jí) 石 墨 棒 ， 陽(yáng) 極 材 料 一般 為 石 墨 棒 ， 通 常 在 陽(yáng) 極 電 極 中 添 加 銖 、鎳、銅或碳化鎢等作為催化劑。當(dāng)兩根高純石墨電極 靠近進(jìn)行電弧放電時(shí)， C60 中 中 制備空心富勒烯和金屬富勒烯常用的方法。燃燒法苯、甲苯在氧氣作用下不完全燃燒的碳黑中 有C60 和C70C60 與C70這 是工 業(yè) 中 生 產(chǎn) 富勒烯的主 要 方法。提純C60 和 C70 及衍 生 物 的混 合物 的高效 液 相 色 譜 圖

17、 ，HPLC: JAI LC-9104，色 譜 柱 :L P 0 m（）X 0 淋 洗劑:流 速: 富勒烯的純化是一個(gè)獲得無(wú)雜質(zhì) 富勒烯化合物 的過(guò)程 。制造 富勒烯的粗 產(chǎn) 品 ，即 煙灰中 通常是以C60為主 輔 混 物 還 一 些 同 系 物 決 價(jià) 格 其 際應(yīng)用的關(guān) 鍵 就 是富勒烯的純化。實(shí)驗(yàn)室常用的富勒烯提純步 驟 是： 從 富含C60 和 C70 的塵 中 先 索 氏 然 后 紙 漏 斗 濾 蒸 發(fā) 溶 后 剩 部 （ 溶 物質(zhì)） 用甲苯再 溶 解 ，再 用氧化鋁 和活 性碳混 合的柱色譜 粗 提純，第 一個(gè)流 出 組 分是紫 色 的C60 溶 液 ，第 二 個(gè) 是紅 褐 色

18、的C70，此 時(shí)粗 分得 到 的C60或C70純度 不高，還 需 要 用高效液相 色 譜 來(lái) 精 分 。永 田 （ ） 發(fā) 明 了 一 項(xiàng) 富勒烯的公 斤 級(jí) 純化技 術(shù) 。 該 方法通過(guò)添 加 二 氮 雜 二 環(huán) 到C60C70等同 系 物 的3-三 甲基 苯溶 液 中 DBU只 會(huì) 和C70以及更 高級(jí) 的同 系 物 反 應(yīng) ， 并 通 過(guò) 過(guò) 濾 分 離 反 應(yīng) 產(chǎn) 物 ， 而 富 勒 烯 C60 與 DBU 不 反 應(yīng) ， 因 此 最 后 得 到 C60 的純 凈 物 ； 其 他 的 胺 化 合 物 ， 如 DABCO， 不 具 備 這 種 選 擇 性 。 C60可 以 與 環(huán) 糊 精

19、 以 1:2的 比 例 形 成 配 合 物 ， 而 C70則 不 行 ， 一 種 分 離 富 勒 烯 的 方 法就 是 基 于 這 個(gè) 原 理 ， 通 過(guò) S-S/環(huán) 糊 精 的 復(fù) 合 物 Au/CDC60而 C70組 分 可 以 通 過(guò) 簡(jiǎn) 單 的 過(guò) 濾 得 到 。 將 C60 從 Au/CD 對(duì) 環(huán) 糊 精 內(nèi) 腔 具 有 高 親 和 力 的 金 剛 烷 醇 使 得 C60與 Au/CD 復(fù) 合 物 分 離 而 實(shí) 現(xiàn) C60的 提純 ， 分 離 后 通 過(guò) 向 Au/CD/ADA50 毫 克 Au/CD可 以 提 取 5毫 克 富 勒 烯 C60 結(jié) 構(gòu) 有 正 十 二 面 體 的

20、構(gòu) 造 。 沒(méi) 有 22個(gè) 頂 點(diǎn) 的 富 勒 烯 ， 之 后 都 存 在 C2n的 富 勒 烯 ， n=12、13、14所 有 富 勒 烯 結(jié) 構(gòu) 的 五 邊 形 個(gè) 數(shù) 為 12個(gè) ， 六 邊 形 個(gè) 數(shù) 為 n-10。C60C60 和 C70 的 循 環(huán) 伏 安 曲 線 測(cè) 試 機(jī) 器 ： Chi660d， 工 作 電 極 ： 玻 碳 ， 對(duì) 電 極 ： 鉑 絲 ； 參 比 電 極 ： 銀 絲 ； 支 持 電 解 質(zhì) ： 六 氟 磷 酸 四 丁 基 銨 ； 掃 描 速 度 ： 50mV/s； 室 溫因 為C60 是 富 勒 烯 家 庭 中 相 對(duì) 最 容 易 得 到 、 最 容 易 提

21、純 和 最 廉 價(jià) 的 各 類 ， 因 此 C60及 其 衍 生 物 是 被 研 究 和 應(yīng) 用 最 多 的 富 勒 烯 。 通過(guò)質(zhì)譜分析 X射線分析后證明， C60的分子結(jié)構(gòu)為球形 32面體，它是由 60個(gè)碳原子通過(guò) 20個(gè)六元環(huán)和 12個(gè)五元環(huán)連接而成的具有 30個(gè)碳碳雙鍵的足球狀空心對(duì)稱分子，所以，富勒烯也被稱為足球烯。 C60是高度的 Ih對(duì)稱，高度的離域大 共軛， 但不是超 芳 香 體 系 ， 他 的 核 磁 共 振 碳 譜 只 有 一 條 譜 線 ， 但 是 它 的 雙 鍵 是 有 兩 種 ， 它 有30 個(gè) 六 元環(huán) 與 六 元 環(huán) 交 界 的 鍵 ， 叫 6,6鍵 ， 60 個(gè)

22、 五 元 環(huán) 與 六 元 環(huán) 交 界 的 鍵 ， 叫 5,6鍵 。 6,6鍵 相對(duì) 5,6 鍵 較 短 ， C60 的 X 射 線 單 晶 衍 射 數(shù) 據(jù) 表 明 ， 6,6 鍵長(zhǎng) 是135.5 皮 米 ， 5,6 長(zhǎng) 鍵 是 146.7 6,6元 環(huán) 經(jīng) 常 被 看 作 是 苯 環(huán) ， 五 元 環(huán) 被 看 作 是 環(huán) 戊 二 烯 或 五 元 軸 烯 。 C60 有 1812 種 個(gè) 異 構(gòu) 體 。 C60及 其 相 關(guān)C70兩 者 都 滿 足這 種 所謂 的孤 立 五角 規(guī) 則 （R）。 而C84的異 構(gòu) 體中 有 24 個(gè) 滿 足 孤 立 五 角 規(guī) 則 的 ， 而 其 他 的 51568

23、 個(gè) 異 構(gòu) 體 則 不 滿 足 孤 立 五 角 規(guī) 則 ， 這 51568 Tb3NaC84。 或 具有 球外 化 學(xué) 修 飾而穩(wěn) 定 的 富 勒 烯如， 以及。理論 計(jì) 算 表 明C60的最 低 未 占 據(jù) 軌 道 （O）軌 道 是一 個(gè)三 重 簡(jiǎn) 并 軌 道 ，因 此 它可 以 得 到 至 少 六 個(gè) 電 子 ， 常 規(guī) 的 循 環(huán) 伏 安 和 差 示 脈 沖 伏 安 法 檢 測(cè) 只 能 得 到 4 個(gè) 還 原 電 勢(shì) ， 而在 真 空 條 件 下 使 用 乙 腈 和 甲 苯 的 1:5的 混 合 溶 劑 可 以 得 到 六 個(gè) 還 原 電 勢(shì) 的 譜 圖 。C70理 論 計(jì) 算 表 明

24、 C70的 LUMO軌 道 是 一 個(gè) 二 重 簡(jiǎn) 并 軌 道 ， 不 過(guò) 它 的 LUMO+1軌 道 與LUMO 軌 道 的 能 級(jí) 差 很 小 ， 因 此 它 可 以 得 到 至 少 六 個(gè) 電 子 ， 常 規(guī) 的 循 環(huán) 伏 安 和 差 示 脈 沖 伏安 法 檢 測(cè) 只 能 得 到4 個(gè)還 原電 勢(shì) ， 而在真 空條 件 下 使 用 乙 腈 和甲 苯 的 ： 5 的混 合溶 劑 可 以 得 到 六 個(gè) 還 原 電 勢(shì) 的 譜 圖 。低 對(duì) 稱 性 低 對(duì) 稱 性 富 勒 烯 的 鍵 長(zhǎng) 是 不 一 樣 的 ， 雖 然 也 是 離 域 鍵 ， 從 核 磁 共 振 碳 譜 可 以 清 楚 看

25、出 來(lái) 有 很 多 條 碳 信 號(hào) 。 手 性 些 富 勒 烯 是 D2 對(duì) 稱 性 的 ， 因 此 他 們 是 有 固 有 手 性 的 ， 如 C76、 C78、 C80 和 C84 等 ， 科 學(xué) 家 一 直 致 力 于 發(fā) 展 特 別 的 傳 感 器 來(lái) 識(shí) 別 和 分 離 他 們 的 對(duì) 映 異 構(gòu) 體 。 自 從 1985 簇 本 身 。 的 是 C20 （的 不 ）的 C60； ；巨 碳 管 ： 比 納 米 管 大 ， 管 壁 可 制 備 成 不 同 厚 度 ， 在 運(yùn) 送 大 小 不 同 的 分 子 方 面 有 潛 在 價(jià)值 ；聚 合 物 ： 在 高 溫 高 壓 下 形 成 的鏈

26、 狀 、 二 維 或 三 維 聚 合 物 。 納 米 “ 洋 蔥 ” ： 多 壁 碳 層 包 裹 在 巴 基 球 外 部 形 成 球 狀 顆 粒 ， 可 能 用 于 潤(rùn) 滑 劑 ；球 棒 相 連 二 聚 體 ： 兩 個(gè) 巴 基 球 被 碳 鏈 相 連 ； 富 勒 烯 環(huán) 。 巴 克 球 DFT 計(jì) 算 得 到 C60 的 電 子 基 態(tài) 在 整 個(gè) 球 上 等 值 的 2007B80的 結(jié)C60C7072、76、 84甚 至 100個(gè) 碳 組 成 的 巴 克 球 也 是 很 容 易 得 到 的 。 碳 納 米 管 主 條 目 ： 碳 納 米 管 納米管是中空富勒烯管。這些碳管通常只有幾個(gè)納米寬

27、，但是他們的長(zhǎng)度可以達(dá)到1微 米 甚 至 1毫 米 。 碳 納 米 管 通 常 是 終 端 封 閉 的 ， 也 有 終 端 開(kāi) 口 的 ， 還 有 一 些 是 終 端 沒(méi) 有 完全 封 口 的 。 碳 納 米 管 的 獨(dú) 特 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 導(dǎo) 致 它 有 奇 特 的 宏 觀 性 質(zhì) ， 如 高 抗 拉 強(qiáng) 度 、 高 導(dǎo) 電性 、 高 延 展 性 、 高 導(dǎo) 熱 性 和 化 學(xué) 惰 性 （ 因 為 它 是 圓 筒 狀 或 “平 面 狀 ” ， 沒(méi) 有 裸 露 原 子 被 輕易 取 代 ） 。 一 個(gè) 潛 在 應(yīng) 用 是 做 紙 電 池 ， 這 是 2007 年 倫 斯 勒 理 工 學(xué) 院

28、 的 一 個(gè) 新 發(fā) 現(xiàn) 。另 外一 個(gè) 可 能 應(yīng) 用 是 用 做 太 空 電 梯 的 高 強(qiáng) 度 碳 纜 。 通 過(guò) 共 價(jià) 鍵 將 富 勒 烯 吸 附 在 碳 納 米 管 外 形 成的 納 米 “ 芽 ” 結(jié) 構(gòu) 稱 作 納 米 芽 。富 勒 體 C60 的 晶 體 形 態(tài) 富 勒 體 （ 掃 描 電 子 顯 微 鏡 圖 ） 主 條 目 ： 聚 合 鉆 石 納 米 棒 富 勒 體 （） 是 富 勒 烯 及 其 衍 生 物 的 固 態(tài) 形 態(tài) 的 稱 呼 ， 中 文 一 般 不 特 別 稱 呼 這 個(gè) 形 態(tài) 。 超 硬 富 勒 體 這 個(gè) 詞 一 般 被 用 來(lái) 表 述 使 用 高 壓

29、高 溫 得 到 的 富 勒 體 ， 這 種 條 件 下 普 通的 富 勒 烯 固 體 會(huì) 形 成 鉆 石 形 式 的 納 米 晶 體 ， 它 有 相 當(dāng) 高 的 機(jī) 械 強(qiáng) 度 和 硬 度 。 內(nèi) 嵌 富 勒 烯 ， 大部分是 在電 弧法制造富 勒 烯 的 過(guò)程中 形 成 的 ， 也可以通 過(guò)化學(xué)方法將 富 勒 烯打開(kāi)孔后裝入 一 些 原 子 或分子 。 主 條 目 ： 金屬富 勒 烯性質(zhì)溶解性C60溶劑C60 C701-氯 萘 51 mg/mL*1-甲 基 萘 33 mg/mL*1,2-二 氯 苯 24mg/mL36.2 1,2,4-三 氯 苯18 mg/mL*四 氫 萘16 mg/mL*二

30、 硫 化 碳8 36.2 mg/mL 1,2,38mg/mL*氯苯7 mg/mL*二 甲 苯5 5 （ 間 二 甲 苯 ） 溴 仿 5mg/mL*異 丙 苯4 *甲 苯 3 mg/mL1.406 mg/mL 苯1.5 mg/mL1.3 mg/mL 四 氯 化 碳 0.4 mg/mL0.121 mg/mL 氯 仿0.25 mg/mL*正己烷0.046 mg/mL0.013 mg/mL 環(huán)己烷0.035 mg/mL0.080 mg/mL 四 氫 呋 喃 0.006 mg/mL* 0.004 mg/mL*甲 醇 0.000 04 mg/mL* 水1.3 10 mg/mL*戊 烷 0.004 mg/m

31、L0.002 庚烷*0.047 辛烷0.025 mg/mL0.042 mg/mL 異辛烷0.026 mg/mL* 0.070 mg/mL0.053 mg/mL 十 二 烷 0.091 mg/mL0.098 mg/mL 十 四 烷 0.126 mg/mL*丙酮mg/mL 0.0019異丙醇mg/mL0.0021 mg/mL 二 氧 六 環(huán)0.0041 mg/mL*1,3,5-三 甲 苯 0.997 mg/mL1.472 mg/mL 二 氯 甲 烷 0.254mg/mL0.080mg/mL* : 沒(méi) 有 測(cè) 試 溶 解 度 劑 二 溶 解 富 勒 烯 通 常 度 大 C70C60， 因?yàn)槠渌?5

32、00nm有 吸收；其他的富 勒 烯 ， 如 C76、C80有 不同的紫色。富 勒 烯 是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一在 室溫下溶 于常 規(guī)溶 劑 的碳的同素異性 體。有 些 富 勒 烯 是 不 可 溶 的 ， 因 為 他 們 的 基 態(tài) 與 激 發(fā) 態(tài) 的 帶 寬 很 窄 ， 如 C2， C36和 。 C72是不溶的，是 C72的富勒烯，如 La2C72是可溶的，是因?yàn)樗嘏c富勒烯的 相互作用。早期的 科學(xué)科學(xué)家對(duì)于沒(méi)有發(fā) 現(xiàn)C72很是 疑惑， 但是 卻有C72 的 內(nèi)嵌富勒烯 。窄帶寬的富勒烯 活性很 高， 經(jīng)常與 其他富勒烯 結(jié)合?；瘜W(xué)修飾后的富勒烯衍生物的溶 解性增強(qiáng)很 多，如 PC61BM室溫下在氯苯

33、中的溶 解度是 50mg/mL。 C60和C70在一些溶 劑的溶 解度列于左表， 這里的溶 解度通常是 飽和 濃度的 估算值。水合富 勒 烯 （HyFn）C60HyFn溶 液， C60的 濃度是 0.22mg/mL水合富 勒 烯 C60HyFn是 一個(gè)穩(wěn)定高親水性的 2010富 勒 烯 形式存在的 ， 最大的 C60是 4mg/mL。導(dǎo)電性超導(dǎo)在可 以大量生產(chǎn)C60后其很 多性質(zhì)被發(fā) 現(xiàn)，很 快Haddon人 發(fā) 現(xiàn)堿金屬摻雜的 C60 有 金屬行為， 1991年發(fā) 現(xiàn)鉀摻雜的 C60在18K時(shí)有 超導(dǎo)行為這是迄今最高的分子超導(dǎo)溫度，之后大量的金屬摻雜富勒烯的超導(dǎo)性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)。研究表明超導(dǎo)轉(zhuǎn)化溫

34、度隨著堿金屬摻雜富勒烯的晶胞體積而升高。銫可以形成最大的堿金屬離子，因此銫摻雜的富勒烯材料廣泛研究，有報(bào)道 Cs3C60As在38K時(shí)超導(dǎo)性質(zhì)，不 過(guò) 是 壓 壓 下33K時(shí)具有 最高超導(dǎo)轉(zhuǎn) 化溫度的是Cs2RbC60。C60固體 超導(dǎo)性的 BCS理論認(rèn) 為，轉(zhuǎn)變 隨著晶胞體積的加而升，因?yàn)?C60分子間的間隔與費(fèi)米能級(jí) 的態(tài)密的升高關(guān)，因此們做了的工試圖加富勒烯間的距離，尤是將插入 A3C60 晶 格 中來(lái) 增加 間 距 同 時(shí)保 持 C60 的 價(jià) 態(tài) 不 變 。不 過(guò) ， 這種 氨 化技 術(shù) 意 外 地 得 到 了 新 奇 的 富 勒 烯 插 入 復(fù) 合 物 的 特 別 的 性 質(zhì) ：

35、轉(zhuǎn) 變 以 及 C60 分 子 的 取 向 軌 道 有 序 和 磁 結(jié) 構(gòu) 的 關(guān) 系 。 C60固 體 是 由 弱 相 互 作 用 力 組 成 的 ， 因 此 是 分 子 固 體 ，并 且 保 留 了 分 子 的 性 質(zhì) 。 一 個(gè) 自 由 的 C60分 子 的 分 立 能 級(jí) 在 固 體 中 只 是 很 弱 的 彌 散 ， 導(dǎo) 致 固 體 中 非重 疊 的 帶 間 隙 很 窄 ， 只 有 0.5eV。 未 摻 雜 的C60 固 體 ， 5 倍 hu 帶 是 其 HOMO 能 級(jí) ， 3 倍 的 t1u 帶 是 其 空 的 LUMO 能 級(jí) ， 這 個(gè) 系 統(tǒng) 是 帶 禁 阻 的 。 但 是

36、 當(dāng) C60 固 體 被 金 屬 原 子 摻 雜 時(shí) ， 金 屬 原 子 會(huì) 給 t1u帶 電 子 或 是 3倍 的 t1g帶 的 部 分 電 子 占 據(jù) 有 時(shí) 會(huì) 呈 現(xiàn) 金 屬 性 質(zhì) 。 雖 然 它 的 t1u 帶 是 部 分 占 據(jù) 的 ， 按 照 BCS 理 論 A4C60 的 t1u 帶 是 部 分 占 據(jù) 的 應(yīng) 該 有 金 屬性 質(zhì) ， 但 是 它 是 一 個(gè) 絕 緣 體 ， 這 個(gè) 矛 盾 可 能 用 效 應(yīng) 來(lái) 解 釋 ， 高 對(duì) 稱 分 子 的 自 發(fā) 變 形 導(dǎo) 致 了 它 的 兼 并 軌 道 的 分 裂 從 而 得 到 了 電 子 能 量 。 這 種 型 的 電 子

37、 -聲 子 作用 在 C60固 體 中 非 常 強(qiáng) 以 致 于 可 以 破 壞 了 特 定 價(jià) 態(tài) 的 價(jià) 帶 圖 案 。窄 帶 隙 或 強(qiáng) 電 子 相 互 作 用以 及 簡(jiǎn) 并 的 基 態(tài) 對(duì) 于 理 解 并 解 釋 富 勒 烯 固 體 的 超 導(dǎo) 性 非 常 重 要 。 電 子 相 互 斥 力 比 帶 寬 大 時(shí) ， 簡(jiǎn) 單 的 模 型 會(huì) 產(chǎn) 生 絕 緣 的 局 域 電 子 基 態(tài) ， 這 就 解 釋 了 常 壓 時(shí) 銫 摻 雜 的 C60 固 體 是 沒(méi) 有 超 導(dǎo) 性 的 。 電 子 相 互 作 用 驅(qū) 動(dòng) 的 t1u 電 子 的 局 域 超 過(guò) 了 臨 界點(diǎn) 會(huì) 生 成 Mott

38、絕緣 體 ， 而 使 用 高 壓 能 減 小 富 勒 烯 相 互 間 的 間 距 ， 此 時(shí) 銫 摻 雜 的 C60 固 體 呈 現(xiàn) 出 金 屬 性 和超導(dǎo) 性 。 關(guān) 于 C60固 體 的 超 導(dǎo) 性 還 沒(méi) 有 完 備 的 理 論 ， 但 是 BCS理 論 是 一 個(gè) 被 廣 泛 接 受 的 理 論 ， 因 為 強(qiáng) 電 子 相 互 作 用 和 電 子 - 金 屬 轉(zhuǎn) 變 溫 度 。熱 力 學(xué) 性 質(zhì) 差 示 掃 描 量 熱 法 （ C） 表 明 0 在 K 時(shí) 發(fā) 生 相 變 ， 熵 為 ， 歸 因 于 其 玻璃 形 態(tài) -晶 體轉(zhuǎn)變 ，這是 典型 的導(dǎo)向 無(wú) 序的轉(zhuǎn)變 。相 似地 ，C7

39、0在 275K321K和 338K 也發(fā) 生無(wú) 序轉(zhuǎn)變， 總熵為22.7 。 富 勒 烯 的 寬 的 無(wú) 序 轉(zhuǎn) 變 與 從 起 始 較 低 的 溫度 的 類跳 躍 式 旋 轉(zhuǎn) 向 各 向 同 性 的 旋 轉(zhuǎn) 漸 變 有 關(guān) ?；?學(xué) 性 質(zhì) C60 的 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) C60 中 一 個(gè) 五 元 環(huán) 周 圍 有 五 個(gè) 六 元 環(huán) 富勒烯是穩(wěn)定的 ， 但并不是完全沒(méi)有反應(yīng)性的 石墨中 sp雜化軌道是平面的 ， 而在富勒烯中為了成管或球其是彎曲的，這就形成了較大的鍵角張力 。當(dāng)它的某些雙鍵通過(guò)反應(yīng)飽和后，鍵角張力就釋放了，如富勒烯的 6,6鍵是親電的，將 sp雜化軌道變?yōu)?sp雜化軌道 來(lái) 減

40、 小 鍵 張 力 ， 原 子 軌 道 上 的 變 化 使 得 該 鍵 從 p 的 近 似 成 為 p 的 約， 從 而 降 低 了 C60 球 的 吉 布 斯 自 由 能 而 穩(wěn) 定 富 勒 烯 即 可 以 形 成 單 加 成 產(chǎn) 物 ， 也 可 以 形 成 多加成 產(chǎn) 物 。 富勒 烯化 學(xué)是 研 究 富勒 烯的 化學(xué) 性質(zhì) 的 科 學(xué) 。 功 能 化 富勒 烯從 而 調(diào) 節(jié) 其性 質(zhì)的需 求 促 使 人 們 在這 個(gè) 領(lǐng)域 展 開(kāi) 了 大 量 的 研 究 。例 如， 富 勒烯 的 溶解 度 很差 ， 而 添 加 合 適 的官 能 團(tuán) 可 以 提 高 其 溶 解 度 。 通 過(guò) 添 加 一

41、個(gè) 可 以 發(fā) 生 聚 合 的 官 能 團(tuán) ， 就 可 以 獲 得 富 勒 烯 聚 合 物 。富 勒烯 的 功 能 化 以 分 為 兩類 ： 在 富勒 烯 的 籠 外進(jìn) 行 化 學(xué) 修 飾； 將 分 子 束縛 到 富 勒烯 球內(nèi) ， 也 就 是 開(kāi) 孔 反 應(yīng) 。因 為 這 個(gè) 分 子 的 球 形 結(jié) 構(gòu) 使 碳 原 子 高 度 棱 錐 體 化 ， 這 對(duì) 其 反 應(yīng) 活 性 有 深 遠(yuǎn) 的 影 響 。據(jù)估 計(jì)， 其 應(yīng) 變能 相當(dāng)于反 應(yīng)熱能 共 軛 碳原 子 平行性影 響雜 化 軌 道， 一 個(gè)獲得p電 子 的 sp 軌 道 p 軌 道 的 互 相 連 結(jié) 擴(kuò) 大 在 外 球 面 更 勝

42、于 其 內(nèi) 球 （ 碳 原 子 之 間 以 sp 雜 化 軌道 連 結(jié) ， 另 一 個(gè) p電 子 兩 兩 形 成 pi鍵 ， 還 有 pi電 子 形 成 近 似 球 的 復(fù) 雜 pi-pi共 軛 體 系 ） ， 這 是 富 勒 烯 是 給 電 體 的 一 個(gè) 原 因 ； 另 一 個(gè) 原 因 是 ， 空 的 低 能 級(jí) pi軌 道 上 。富勒烯中的雙鍵不都相同。大致可分為兩種：6,6鍵，連接兩個(gè)六邊形的鍵，5,6鍵中 6,6鍵 比環(huán)狀六邊形聚合（cyclohexatriene）中的6,6鍵和軸烯與二環(huán)并戊二烯分子中的雙鍵更短。換句話說(shuō)，雖然富勒烯分子中的碳原子都 是超共軛，但富勒烯 卻不 是一個(gè)

43、超大的 芳香化合物。C60有60個(gè)pi電子，但封閉殼體系結(jié)構(gòu)需要72個(gè)電子富勒烯 能夠通過(guò)與鉀的 反應(yīng)獲得缺失電子如首先合成的 K6C60 鹽和接著合成的K12C60在這種化合物中 分子中鍵 長(zhǎng)交替的 現(xiàn)象消失了根據(jù)的富勒烯富勒烯富勒烯衍生物，而fulleroid指開(kāi)環(huán)富勒烯衍生物（亞甲基橋輪烯，methanoannulene）富勒烯 往往可以發(fā)生親電反應(yīng)，這類反應(yīng)的 關(guān)鍵 是功能化單加 成反應(yīng)（monoaddition）或多加 成反應(yīng)（multiple addition）。親核 加 成在親核 加 成中 富 勒 烯 作 為一個(gè)親電試 劑 與親核 試 劑 反應(yīng)，它 形成碳負(fù) 離 子被 格 利 雅

44、 試劑 或 機(jī) 鋰 試 劑 等 核 試 劑 捕 例 氯 鎂 與C60量 形成甲基位 于 的 環(huán)戊二烯 中 間 的 五加 成產(chǎn) 物后 ，質(zhì) 子化形成(CH3)5HC60。賓 格 反應(yīng)也是重 要的 富 勒 烯 環(huán)加 成反應(yīng)，形成亞甲基富 勒 烯 。富 勒 烯 在氯 苯 和三 氯 化鋁 的 作 用 下 可以發(fā)生傅 氏 烷基化反應(yīng)，該氫 化芳化作 用 的 產(chǎn) 1，2 加 成的 周 環(huán)反應(yīng)富 勒 烯 的 6,6鍵 可以與雙 烯 體或 親雙 烯 體反應(yīng)，如 D-A 反應(yīng)。2+2環(huán)加 成可以形成四 元 環(huán)，如苯 炔 。1,3偶 極 環(huán)加 成反應(yīng)可以生成五元 環(huán)，被 稱作 Prato 反應(yīng)。富 勒 烯 與卡

45、賓 反應(yīng)形成亞甲基富 勒 烯 。加 氫 （ 還 原 ） 反 應(yīng) 氫 化 富 勒 烯 產(chǎn) 物 如 C60H18、C60H36。然而，完全氫 化 的 C60H60 僅僅是假設(shè)產(chǎn) 物 ， 因?yàn)榉肿訌埩^(guò)大。高度氫 化 后的富 勒 烯 不穩(wěn)定，而富 勒 烯 與氫 氣直接在高溫條件下反 應(yīng)會(huì)導(dǎo)致籠結(jié)構(gòu)崩潰，而形成多環(huán)芳烴。氧化 反 應(yīng) 富 勒 烯 及衍生物 在空氣中會(huì)被慢慢的氧化 ，這也是通常情況下富 勒 烯 需要在避光或低溫中保存的原 因。富 勒 烯 與三氧化 鋨和臭氧等反 應(yīng) ；與臭氧的反 應(yīng) 很快很劇烈，可以生成羥基多加 成的富 勒 醇混合物 ，因?yàn)榧?成數(shù)和加 成位置有很寬的分布。羥基化 反 應(yīng)

46、 富 勒 烯 可以通過(guò)羥基化 反 應(yīng) 得到富 勒 醇，其水溶性取決于分子中羥基數(shù)的多少。一種方法是富 勒 烯 與稀硫酸和硝酸鉀反 應(yīng) 氧鈉溶液的催化 下反 應(yīng) TBAH加 2426化 反 應(yīng) 也有過(guò)用無(wú)溶劑氫 氧化 鈉與過(guò)氧和富 勒 烯 反 應(yīng) 的報(bào)道。用過(guò)氧與富 勒 烯 的C60(OH)8，羥基的最大數(shù)量, 3640親電加 成富 勒 烯 也可以發(fā)生親電，比在富 勒 烯 球外24子，最多親電成紀(jì)C60F48。配位反 應(yīng) 茂 配 合 物 。雙 鍵 是 缺 電 子 的 ， 通 常 與 金 屬 成 鍵 為=（ 配 位 化 學(xué) 中 的 哈 普 托 數(shù) ） 。 鍵 合 模 式 如 =5或 =6與 球 狀

47、 富 勒 烯 配 體 有 關(guān) 。 陽(yáng) 光 直 接 照 射 富 勒 烯 和 硫 羰 基 鎢 W(CO)6 的 環(huán) 己 烷 溶 液 生 成 (-C60)5 W(CO)6。開(kāi) 孔 反 應(yīng) 反 應(yīng) ， 開(kāi) 孔 后 就 可 能 把 一 些 小 分 子 裝 到 碳 球 中 ， 如 氫 分 子 、氦、鋰等第個(gè)開(kāi) 孔 富 勒 烯是 1995的 。 超分 子 化 學(xué) 將富 勒 烯 和 其 它一 些 功能 基 團(tuán)有 效的 通 過(guò) 非共價(jià)作 用聯(lián)結(jié)在一 起 形 成 具 有 特 定 結(jié)構(gòu) 的超分 子 體 系 ， 進(jìn) 而 通 過(guò) 調(diào) 控 各 個(gè)基 團(tuán)之 間 的 電 子 相 互 作 用實(shí) 現(xiàn) 其 功能 化 的 研 究 引

48、 起 了 研 究者 們 的 極 大 興 趣 。裸 C60 的 主 客 體 化 學(xué) 由于 C60分 子 獨(dú) 特 的 剛 性 球 狀 結(jié)構(gòu) ， 發(fā) 展 能 夠 與 其 高 效結(jié)合 的 特 定 主 體 是 一 件 很 有 意義 的 工 作 ， 二 十 多 年 來(lái) 科 學(xué) 家 們 樂(lè) 此 不 疲 地 用新 奇 的 化 合 物 和 有 趣 的 方 式 將其 包 起 來(lái) 得 到包 含 物 和 嵌 合 物 ， 在富 勒 烯 的 主 客 體 化 學(xué) 方 面 進(jìn) 行 了 大 量 的 研 究 并 取 得 了 長(zhǎng) 足 的 進(jìn) 展 ， 發(fā)展 了 一 系 列 主 體 化 合 物 ， 大 致 分 為 富 、四 硫 富 瓦

49、 烯 、碗 烯 和 帶 狀 多 共軛 體 系 等的 衍 生 物 ， 后 者 有 環(huán) 糊 精 、氮雜 杯 芳 烴 ， 長(zhǎng) 鏈 烷 烴 和 低 聚 物 等的 衍 生 物 。 迄 今 與 富 勒 烯 分 子 超分 子 結(jié)合 力 最 強(qiáng) 的 是 相 田卓 三 教 授 合 成 的 卟 啉 籠 分 子 ， 在 鄰 二 氯 苯 中 與 C60 的 結(jié) 合 常 數(shù) 為 Log Ka = 8.11。C60 衍 生 物 超 分 子 的 自 組 裝 、光致電子轉(zhuǎn)移、人工光合 作 用 體系、光子 器件等諸多 的 研 究 領(lǐng)域。C60 及其衍 生 物 的 有序聚集態(tài)的 制備方法富 勒 烯 功 能 化后產(chǎn)生 的 自 組

50、裝 前體通過(guò)超 分 子 作 用 形有序聚集態(tài)構(gòu)既提高對(duì)富 勒 烯 本征認(rèn)識(shí)及單分 子 器件構(gòu)筑水平也對(duì)富 勒 烯 高新技術(shù)功 能 化材 料 的 需要。十年來(lái)很多 研 究 組 已經(jīng)在 獲 得 穩(wěn)定的 C60米 顆 粒 米 管 米 線 沉 積 法， 化學(xué) 吸 附 和 LB 膜 技術(shù)等方法來(lái)構(gòu)筑具 有特 定形貌 的 有機(jī) 納米 材 料 。 安 全 性 和 毒 性 摩 薩 （ ） 做 了 在 生 物 腹 腔 內(nèi) 注 射 大 劑 量 C60 的 毒 理 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 沒(méi)證 據(jù) 表 明 白 鼠 在 注 射（ 重 ） 的 C60 劑 量 中 毒 現(xiàn) 象 。摩 利 （ ）等人也沒(méi) 有發(fā) 現(xiàn) 給 嚙 齒

51、動(dòng) 物 口 服C60和 C70混 合 物 2000mg/kg的 劑 量 后有中 毒 、遺 傳毒 性 或 誘 變 性 現(xiàn) 象 ，他 的 研 究 同 樣 證 明C60和 C70是 無(wú) 毒 的 ， 而 伽 比 （ i） 等人 發(fā) 現(xiàn)注 射C60 懸 浮 液 不 會(huì) 導(dǎo) 致 對(duì) 嚙 齒 類 動(dòng) 物 的 急 性 或 亞 急 生 毒 性 ， 相 反 一 定 劑 量 的 C60 會(huì) 保 護(hù) 他 們 的 肝 免 受 自 由 基 傷 害 。2012年的 最 新研究 表 明 ，口 服 富勒烯能 將 小 鼠 的 壽 命 延長(zhǎng) 一 倍 而 沒(méi) 任 何 副 作 用 。 摩 薩 （ ） 教 授 研 究 C60的 性 質(zhì)

52、長(zhǎng) 達(dá)8， 著 有 持 續(xù) 喂 服 小 鼠 C60使 其 壽 命 延 長(zhǎng) 一 文 ， 2012年 10月 他 在 一 次 視 頻 采 訪 中 宣 稱 ， 純 C60 沒(méi) 有 毒 性 。 科 拉 森 加 （j） 于7年 寫 了 篇 復(fù) 雜 且 詳 盡 的 關(guān) 于 富 勒 烯 的 毒 性 的 綜 述 ， 回 顧 了 上 世 紀(jì) 90年 代 早 期 至 今 的 所 有 富 勒 烯 的 毒 性 研 究 的 工 作 ， 認(rèn) 為 自 富 勒 烯 發(fā) 現(xiàn) 以 來(lái) 都沒(méi) 有 明 顯 的 證 據(jù) 表 明C60是 有 毒 性 的， 而 波蘭 （） 等 人 將 碳 納 米 管 注 射 到 小 鼠 的 腹 性 。薩

53、耶等 人 發(fā) 現(xiàn) 小 鼠 吸 入C6（）4或納 米C60并沒(méi) 有 毒副作用， 而同 樣 情 況 下 將 石 英 顆 粒 注 入 小 鼠 則 引 起 強(qiáng) 烈 的 炎 癥 。 如 上 所 述 ， 納 米 管 在 分 子 量 形 狀 尺 寸 等 化 學(xué)和 物 理 性 質(zhì) （ 溶 解 度 ） 方 面 都 與 C60迥 然 不 同 ， 因 此 從 毒 理 學(xué) 的 角 度 來(lái) 看 ， C60和 碳 納 米子 ：（C6、C70） ； 富 勒 烯衍生物 ：C60或其 他化 學(xué)修飾的 富 勒 烯衍生物； 富 勒 烯 復(fù) 合物 （ 比如 ， 表 面 活性 劑輔助的 水溶 性 富 勒 烯 ， 如 C60-聚乙 烯

54、基吡咯烷酮； 主客體復(fù) 合物 ， 如 與 環(huán)糊精或 卟啉） ， 這 種情 況 下 富 勒 烯 是 與 其 他 分 子 是 通過(guò)超分 子 作 用 與 其 他 分 子連接的 ； C60納 米 顆 粒 。應(yīng)用工 業(yè)富 勒 烯 是 一 種新發(fā) 現(xiàn) 的 工 業(yè)材質(zhì) ， 它的 特 性 ： 1.硬 度 比鉆石 還 硬 2.軔 度 (延 展性 )比鋼強(qiáng) 100 倍 3.它 能 導(dǎo)電， 導(dǎo)電性 比銅強(qiáng) ， 重量 只有 銅的 六分 之 一 4.它 的 成分 是 碳 ， 所 以可從 廢棄物 中 提煉 可 想 像 我 們 的 未 來(lái) 生 活 中 將 有 “無(wú) 金 屬 電 線 ”“富 勒 烯 (非 金 屬 )鋼 筋 的

55、 建 筑 物 ” “富勒 烯 防 彈 背 心 ”“富 勒 烯 汽 車 殼 ”.構(gòu) 想 中 的 “東 京 灣 金 字 塔 城 ”亦 將 富 勒 烯 列 為 主 要 建 材 ， 納 米 巴 克 管 (富 勒 烯 )分 子 可無(wú) 限 延 伸 (巴 克 管 長(zhǎng) 度 越 長(zhǎng) ， 其 原 子 數(shù) 越 多 ， 所 以 巴 克 管 的 原 子 數(shù) 不 一 定 是 C60)， 且 巴 克 管 分 子 是 碳 原 子 自 動(dòng) 組 合 而 成 。 電 、光、磁C60對(duì)稱性決了C60 身有 非 線 性光學(xué)性質(zhì)作為 一 種新化其電 是 非 要 的 ， C60是 因?yàn)?摻雜堿金 屬 在一 定 條件下具有 超導(dǎo)電 性， 其

56、 電 荷轉(zhuǎn)移復(fù)合 物 有 鐵磁性而 引起人 們 極 大 興 趣 和 關(guān) 注 。1991年 北 京 大 學(xué)化學(xué)系 和 物 理 系 在國(guó) 內(nèi) 首 次 獲 得 K3C60和 Rb3C60超導(dǎo)變 溫度 為K和K， 其相 達(dá)%，達(dá) 到當(dāng) 時(shí) 國(guó)先 進(jìn) 水 平。3年 他們 成功制 備了0外延膜，其，A/m。4年 后有關(guān)C60，國(guó) 內(nèi) 外 都 處 于 更 深 入 的 艱 難 階 段 。 C60的 磁學(xué)研究實(shí)際上從 其 超導(dǎo)性開(kāi) 始 的 。 C60 電 子 化合 物 ， 有 的 非 線 定了C60C70 的 非 線 性光學(xué)系 數(shù) ， C60 的 光克 ， C60 的 非 線 于 的 電 子 ， C60 電 荷

57、轉(zhuǎn)移復(fù)合 物 的 非 線 性性質(zhì)。 C60 光。 中 所 C60 進(jìn) 后 進(jìn) 行 PVK， 一 的 光導(dǎo)體體 系 ， 且 重要 的 類 的限幅 材料 ， 此 材料 線透 過(guò) 率 高 達(dá)的，其 限幅 幅 值 為，具 有 潛 在 實(shí) 用 價(jià) 值 。物 理 應(yīng) 用 潤(rùn)滑劑和研磨劑 C60具有特殊的圓球形狀，是所有分子中最圓的分子；另外，C60的結(jié)構(gòu)使其具有特殊的穩(wěn)定性。在分子水平上，單個(gè)C60分子是異常堅(jiān)硬的，這使得可 能 成 為 高 級(jí) 潤(rùn) 滑 劑 的 核 心 材 料 。 C60 分 子 一 出 世 ， 就 有 人 提 議 用 它 來(lái) 作 分 子 ，成 潤(rùn) 滑 劑 。 將C60完全氟化得 到的 C

58、60F60是 一 級(jí) 高 材 料 ， 這 狀 物是 比C60的 潤(rùn)滑劑，可 應(yīng)用 高 。另外， C60分子的特殊形狀和極強(qiáng)的 抵抗外 界壓力的 能 力使其有 希望轉(zhuǎn)化成為一 類新的 超高硬 度的研磨 材料。一 種有 希望的 方法是 將C60直接轉(zhuǎn)化為 金剛石， 這 可 通過(guò)在 室溫下 加 高 壓來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 1992年 初 ， 法國(guó) 格 雷 諾 布 爾 （ e） 低 研 究 中 心 的 雷 古 埃 羅 等 人 在 英 國(guó) 自 然 雜 志 上 報(bào) 道 ， 通過(guò)在 室溫下對(duì) C60分子 施以 壓強(qiáng)達(dá) 200億 帕 的 快 速 非 靜 壓，可 將其 瞬 間 轉(zhuǎn)化為 大 量 人 工 鉆石晶 體 。雷

59、古埃羅等 已 為這 種由C60快 速 有 效 生 產(chǎn) 金剛石的 方法申 請(qǐng) 了 專 利 ， 這使得 C60 可作為一 種研磨材料 而 具有潛在應(yīng)用價(jià)值，人 們 可 以 采 用 爆 炸 或 其 他 沖 擊 波 的 方法對(duì) 富 勒烯 施 加 高 壓 ， 生 產(chǎn) 出 符 合 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 低 成 本 金 剛 石 。CVD 金剛石膜富 勒 烯 的 另 一 潛 在 的 應(yīng) 用 是 它 們 可 作 為 金剛石薄 膜 生 長(zhǎng) 的 均 勻 成 核 位 置 而 起 重 要 作用 。富 勒 烯材 料 的獨(dú)特 性質(zhì)之一 是 它們?cè)谳^低溫度下升 華，對(duì)于0， 其升 華 點(diǎn) 大 約是 0 ， 這 使 得富 勒 烯

60、 在不 規(guī) 則 形 狀表 面 上 的氣 體 沉 積 覆 蓋 相 對(duì)來(lái)說(shuō) 很 容 易 實(shí)現(xiàn)。 另 外 ，由 于富 勒 烯 易 溶 于像 苯 和 甲 苯 這 樣 的 極性 有 機(jī) 分 子 溶 劑 ， 因 而 可 以 在 室溫下 將復(fù) 雜 表 面 直接浸 于制備 好的 溶 液 中 ， 待 溶 劑 揮 發(fā) 后 就 留 下 一 層 富 勒 烯 分 子 薄 膜 。1992年 ，美 國(guó) 西 北 大 學(xué) 的 一 個(gè) 研 究 小 組 聲 稱 他 們 發(fā) 現(xiàn) 了 一 種 用 富 勒 烯 結(jié) 晶 出 金 剛 石 薄 膜 的 簡(jiǎn) 單 方 法 。他 們 12cr1movg合 金 管 HYPERLINK / 使 用 包