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富勒烯的性质、性能以及研究现状 XXX 摘 要：本文对富勒烯的化学修饰及其功能材料性能研究进行综述富勒烯化学修饰功能材料性能 Propertiy, Performance and Research Status of Fullerene Abstract: The chemical modification,chemical properties and functional materials’ properties have been reviewed in the paper by looking many literatures of fullerene。 Keywords: Fullerene; Chemical modification; Functional materials; Property 1 引 言 石墨和金刚石是大家所熟悉的碳元素的两种同素异形体。二十世纪八十年代中期，科学家又发现了碳的第三种同素异形体C60富勒烯。这是二十世纪九十年代，物理学和化学学科领域中最重要的发现之一C60化学是目前有机化学领域的前沿，它是Kroto等在1985年发现的碳的3种同素异形体当时采用激光蒸发石墨法制备只能得到微克量级直到1990 年Kratschmer等采用石墨棒电孤蒸发法获得克量级的C60产品从而有力地促进了全碳分子的研究。C60分子是由12个五边形环与20个六边形环稠合所构成的笼状32面体，其形状很象一个足球，五边形环为单键(键长约01145nm ) 2个六边形环的公共棱边则为双键(键长约01138nm ) ，共有12根双键，因而C60分子具有缺电子芳香烃的一些性质。它能发生环加成反应，亲核亲电加成，自由基加成，包合反应，聚合反应，光化学反应，氧化还原反应等迄今对它的研究已涉及无机化学有机化学、物理化学、分析化学、材料科学、高分子科学、生命科学等众多学科及应用领域。1985年C60发现以后，首先是理论化学家对各种富勒烯的结构和稳定性进行了大量工作。在我国以唐敖庆教授为首的吉林大学理论化学研究所对碳笼形团簇进行了一系列的理论研究工作[3]。最早提出多面体碳团簇与多面体硼笼团簇的几何上的共轭关系，系统地推导出可能存在的高对称性碳笼团簇的碳原子数的一般公式。并且从几何上说明了如何在同一对称下，由小共轭笼烯生成大共轭笼烯的几何关系。在这些工作的基础上，唐敖庆教授按高碳原子簇所属点群的性质，特别是对高对称性的Ih、Oh、Ta群分子利用其所属群的所有群元素，引入代表区和不可约表示矩阵投影算符方法，将体系的Huckel近似下的π Hamilton算符进行了彻底的约化，建立了统一的简化计算方法，得到各类对称性碳笼烯的代表区原子分布结构的一般表达式，从而方便地计算碳笼团簇的π电子结构。在分析这些计算结果的基础上，总结了它们的稳定性和化学活性规律，同时还利用高对称性分子代表系列的代表区的碳原子分布函数和群论方法，建立了相应的富勒烯分子和红外光谱及拉曼光谱谱线数的统一公式。利用其代表区的碳原子的分布函数，建立了拉曼光谱谱线数目的统一计算公式。并利用上述计算的前线轨道拟合公式，推导出相应的高对称碳笼团簇的紫外电子光谱。 3 富勒烯的化学修饰 C60的化学修饰主要集中在它的化学活性反应和机理研究以及设计、合成功能性化物， 包括C60的二次衍生物上。根据修饰方法不同，可分为经典有机化学反应，金属有机化学反应和电化学合成。 C60具有典型的缺电子芳香烃的性质，容易与供电子的亲核基团反应。多数情况下，亲核试剂是进攻C60分子的6，6 环共用边双键，有时也会发生重排而得到插入5，6环共用边键的衍生物。可通过不同反应，用各种试剂对C60进行化学修饰，得到各种类型的C60的有机基团衍生物，最简单的单加成产物就有开式结构及形成三元环、四元环、五元环、六元环等不同衍生物。C60的氢化：理论上C60完全氢化可生成C60H60，但由于C60H60的表面的60个氢原子之间的强相互作用，至今未能制备出C60H60。Hanufler等用还原方法得到部分氢化的白色固体产物C60H36 这是迄今为止C60笼上结合氢最多的氢化物 而对于最简单氢化物C60H2的制备，现已有多种方法。1993年Smith等先将重氮甲烷与C60生成吡唑啉衍生物，再将其热解得到了开环的1，62C60H2如果进行光解，则得到1，22C60H2和1，62C60H2。用BH3·THF 还原C60，再用醋酸分解，或用金属锌2酸还原也可得到C60H2用锆氢化反应，Cr (OA c)2与连二亚胺等都可制备C60的氢化物。C60的卤化反应：1993 年Kniaz系统研究了C60碳笼的氟化，认为氟化C60的反应，主要生成C60F36，全氟化合物C60F60仅占主要产物的十万分之一；此外， 用六氟