| 题名 | 博士论文-新型碳纳米材料的光、电、磁性质研究 |
| 作者 | 任同祥 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵宇亮 |
| 关键词 | 富勒烯二聚体 C121 内包金属富勒烯 Gd@C80 La@C80 |
| 学位专业 | 生物无机化学 |
| 中文摘要 | 合成新型的富勒烯化合物一直是富勒烯化学领域的研究热点。富勒烯具有中空的笼状结构，碳笼上分布有丰富的碳碳双键。以前，人们更多集中在拓展和合成新的富勒烯化合物上，包括利用碳笼上丰富的不饱和键在碳笼上外接一些官能团形成新的富勒烯化合物；利用碳笼的中空结构在碳笼内填充一些原子或小分子等生成新富勒烯物质等。然而人们对这些物质的特殊性质，以及性质与结构的相关性却知之甚少。本文从新型的富勒烯化合物的合成以及性质与结构的相关性两方面入手进行深入的研究。; 1. 全碳富勒烯二聚体C121的性质差异与桥碳原子的成键方式的关系; 利用中子辐照C60的方法第一次实现了全碳富勒烯二聚体C121的三个异构体的全合成。利用MALDI-TOF-MS，13C-NMR和UV－Vis等方法对这三个异构体的结构进行了表征，发现三个异构体的桥碳原子与碳笼的成键方式不同。进一步研究发现，这种不同的成键方式是导致这三个C121异构体在相对稳定性、光物理、光化学、以及电化学性质方面出现差异性的主要原因。; 2. 全碳富勒烯二聚体C121的光物理、光化学性质与结构的关系; 在光物理和光化学性质研究方面，我们发现，当中心的桥碳原子以[6, 6]键与碳笼成键时破坏了碳笼完整的π电子体系，C121-I异构体和C121-II异构体的荧光效率要明显强于C121-III和C60的荧光效率。此外，C121三个异构体都是很好的电子受体，而且二聚体中的两个碳笼之间没有明显的电子相互作用，两个碳笼的化学反应性等价，能够同时与电子给体反应形成1：2的配合物。; 3. 全碳富勒烯二聚体C121的电化学性质与结构的关系; C121三个异构体的CV和DPV结果表明，三个异构体可以有六个还原过程，其中前三个为可逆的还原过程，每个过程伴随两个电子的同时转移，C121能够形成稳定的[C121]2-、[C121]4-和[C121]6-负离子。但是后三个还原过程为不可逆过程，当C121的两个碳笼分别得到第四个电子时，C121会发生分解。; 4. 全碳富勒烯二聚体C121异构体的相对稳定性; 实验还发现，C121-I异构体的合成产率最高，C121-III异构体的合成产率最低。如果仅从合成产率考虑，说明C121-I异构体最稳定，C121-III异构体最不稳定。但是在MALDI-TOF-MS激光轰击时，我们却发现完全不同的现象：C121-I最容易分解，裂解碎片为C60，而C121-II和C121-III则相对稳定，裂解碎片除了C60以外还有C61，C62以及C182。我们将C121-I和C121-II异构体的混合液在353K下连续加热12h并不能使C121的异构体间发生结构上的相互转化或是分解，说明C121具有较好的热稳定性。这些结果表明，C121的三个异构体在不同的外界作用条件下的相对稳定性明显不同。; 5. 内包金属富勒烯M@C80(M=Gd, La)的提取新方法; 在过去的20年，科学家们为了提取得到Gd@C80和La@C80内包金属富勒烯，耗费了大量的时间和精力，但是从来没有人成功过。我们利用直流电弧法合成出了这两个内包金属富勒烯，研究了不同提取方法对M@C80(M=Gd, La)的提取情况，结果发现在高温高压环境下利用DMF法可以成功提取出Gd@C80和La@C80。一系列进一步的研究发现，之所以能够将这一类本来难以提取的内包金属富勒烯提取出来，是因为DMF与内包金属富勒烯表面发生了化学反应，而生成了内包金属富勒烯衍生物，但是这些衍生物本身的稳定性不是很强，容易在微弱激光的作用下解离而还原成Gd@C80和La@C80。; 6. 内包金属富勒烯M@C80(M=Gd, La)的性质研究; 利用ESR和光电子吸收谱等技术对Gd@C80和La@C80研究结果表明，在M@C80中金属原子的价态为+3价，Gd@C80和La@C80均为顺磁性物质。在此基础上我们结合前人的理论计算结果分析认为M@C80(M=Gd, La)的碳笼对称性应该为D5h。利用同步辐射辐射光电子能谱技术研究了M@C80 (M=Gd, La)的电子结构，并与Gd@C82，La@C82和La2@C80的已知电子结构进行了比较。M@C80(M=Gd, La)具有与M@C82相似的电子结构，但是内包金属原子Gd或La与C80碳笼的电子相互作用要明显强于它们与C82碳笼的电子相互作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 生物无机化学 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210583]  |
| 专题 | 多学科研究中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 任同祥. 博士论文-新型碳纳米材料的光、电、磁性质研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论