内嵌金属(Tb)富勒烯的化学功能化

摘要

富勒烯独特的碳笼结构使其能够容纳金属原子与非金属原子，从而形成多种多样的内嵌富勒烯。由于内嵌富勒烯独特的电子结构和物理性质，使其在诸多领域均具有潜在的应用价值，吸引了诸多学者的研究热情。本论文通过电弧放电法合成了含内嵌金属铽富勒烯的烟炱，结合溶剂提取和高效液相色谱分离获取了宏观量的铽内嵌金属富勒烯纯品，并对其进行了结构表征和化学修饰，得到以下重要结果:(1)通过制备型高效液相色谱分离获得了Tb@C82的两种同分异构体，依据UV-vis-NIR吸收光谱表征的结果推断它们分别具有C2v和Cs对称性的碳笼结构。
　　(2)对Tb@C82的两种同分异构体的电化学研究表明，它们都有七对可逆氧化-还原电位，并且发现C82碳笼的对称性对Tb@C82的还原过程的影响较小，而对其氧化过程影响较大。Tb@C82的两种异构体的第一还原电位较高，是较好的电子受体材料。
　　(3)利用重氮金刚烷(AdN2)对Tb@C82的第一种异构体进行了化学功能化，成功分离得到Tb@C82(Ad)单加成产物。依据UV-Vis-NIR表征结果，推测金刚烷(Ad)是[6，6]开环的方式加成到Tb@C82的碳笼上的。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 内嵌金属富勒烯的合成方法

1．2．1 激光消融法

1．2．2 射频炉法

1．2．3 离子注入法

1．2．4 电弧放电法

1．3 内嵌金属富勒烯的提取与分离

1．3．1 内嵌金属富勒烯的提取

1．3．2 内嵌金属富勒烯的分离

1．4 内嵌金属富勒烯的结构

1．4．1 独立五元环规则

1．4．2 非经典富勒烯

1．4．3 内嵌金属富勒烯的分类

1．5 内嵌金属富勒烯的结构及性质研究

1．5．1 电化学性质的研究

1．5．2 紫外可见近红外光谱(UV-Vis-NIR)

1．5．3 13C NMR

1．5．4 单晶X射线衍射

1．5．5 电子自旋共振

1．6 内嵌金属富勒烯的化学修饰

1．6．1 双硅烷化反应

1．6．2 卡宾反应

1．6．3 Diels-Alder反应

1．6．4 宾格反应

1．6．5 Prato反应

1．6．6 苯炔环加成

1．6．7 自由基反应

1．7 内嵌金属富勒烯的潜在应用

1．7．1 生物医学

1．7．2 纳米电子

1．7．3 有机光伏

1．8 论文研究的内容及意义

第2章 本论文采用的研究内容

2．1 实验设备

2．2 实验试剂

2．3 内嵌金属铽富勒烯的合成

2．3．1 阳极石墨棒的制备

2．3．2 电弧放电法合成内嵌金属富勒烯

2．4 内嵌金属铽富勒烯的提取与分离

2．4．1 内嵌金属铽富勒烯的提取

2．4．2 内嵌金属铽富勒烯的分离

2．5 内嵌金属富勒烯结构及性质的研究

2．5．1 基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)

2．5．2 紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)

2．5．3 电化学的表征

第3章 内嵌金属铽富勒烯合成和提取条件的摸索

3．1 引言

3．2 内嵌金属铽富勒烯合成条件的优化

3．2．1 电流和氦气压强对制备内嵌金属铽富勒烯的影响

3．2．2 气体成分对制备内嵌金属铽富勒烯的影响

3．3 内嵌金属铽富勒烯提取条件的优化

3．4 本章小结

第4章 内嵌单金属富勒烯Tb@C82分离及性质研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 内嵌单金属Tb@C82的制备

4．2．2 内嵌单金属Tb@C82的提取和分离

4．2．3 内嵌单金属Tb@C82的表征

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 内嵌单金属Tb@C82异构体的提取和分离

4．3．2 Tb@C82异构体的性质研究

4．4 本章小结

第5章 内嵌单金属富勒烯Tb@C82的化学功能化

5．1 引言

5．2 实验部分

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 Tb@C82-I与苄基溴反应研究

5．3．2 Tb@C82-I与AdN2反应研究

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

声明