动态高温高压条件下氦与C60的相互作用研究

摘要

运用不可压缩模型推导出爆轰冲击波推动下飞片速度的解析式，利用阻抗匹配法求得飞片撞击靶(C60)速度与样品靶内冲击波强度的关系，进而通过控制主发药类型、有效装药量、飞片的机械强度、飞片质量与飞片距靶(C60)的距离，实现实验所加载冲击波强度的可控与可知。
　　 通过分析加载不同强度冲击波的合成实验结果，初步探讨了不同加载冲击波强度对He2@C60合成的影响，结果表明，当加载冲击波强度在8.7 GPa到13.3 GPa范围内，压强在11.2 GPa左右有利于He2@C60的合成。此外还通过多步HPLC法富集从产物中得到He2@C60、纯品C74、C76、C84和C120O，利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱等表征手段对目标物进行了确认。
　　 初步探讨了C60在动态高温高压条件下的反应行为，并获得了C60二聚体产率及C60的回收率与实验条件的关系：冲击波压强在9 GPa到25 GPa范围内，C60的二聚体产率及C60的回收率都随压强的增加而降低，冰水环境有利于C60二聚体的产生。
　　 对形成He@C60的三种计算模型进行初步验证，结果表明，He直接嵌入C60离子模型的过渡态能垒为421.825 kj/mol，远低于其它模型，且He在嵌入碳笼的过程中会与碳笼发生相互作用，与碳笼之间有明显的电荷转移。
　　 通过对动态高温高压条件下C60与氦相互作用的实验和理论研究，为内嵌富勒烯的形成机理及宏量合成提供理论指导和技术支持，相关工作未见文献报道。