富勒烯及其衍生物的结构、性质和应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

该书结合作者20年来在经典富勒烯、内嵌富勒烯、富勒烯衍生物和非经典富勒烯领域的研究成果，依次阐释了各个分支领域的研究重点和进展。第1章详细介绍了内嵌金属富勒烯的合成、提取和分离方法；第2章详细阐述了富勒烯的构造方法和性质后，简要介绍了富勒烯的应用。第3章在概述内嵌富勒烯的结构和性质基础上，阐述了内嵌富勒烯的系统研究方法和结构演化关系；第4章介绍了富勒烯衍生物的结构、性质和应用；第5章阐述了非经典富勒烯的结构和性质以及未来发展方向。附录介绍了整个富勒烯科学的研究力量分布，指出了各个分 支领域的发展方向和未来前景。该书适合从事纳米材料研究及应用的科研人员和高校师生参考。

第1章富勒烯、内嵌富勒烯和富勒烯衍生物的合成与分离001

1.1引言/001

1.2合成方法/002

1.2.1激光气化法/002

1.2.2离子注入法/002

1.2.3电弧放电法/003

1.3提取方法及优化/006

1.3.1提取方法/006

1.3.2提取方法优化/007

1.4高效液相色谱分离/008

1.4.1方法及优化/008

1.4.2分离中的注意事项/012

1.4.3质谱测试时的注意事项/012

1.5非色谱分离法/013

1.5.1使用Lewis酸分离富勒烯和金属富勒烯/013

1.5.2基于化学性质差异的分离/015

1.5.3电解辅助分离/016

1.5.4使用氧化还原活性溶剂和试剂的分离/017

参考文献/018

第2章富勒烯的结构、性质和应用021

2.1富勒烯的结构表示/021

2.1.1顶点、边、面的数量及其依赖关系/021

2.1.2三维图/022

2.1.3二维图/023

2.1.4三维图和二维图的转化/023

2.2富勒烯的结构构造/025

2.2.1富勒烯多面体/025

2.2.2富勒烯对偶/026

2.2.3螺旋猜想/027

2.2.4螺旋算法/030

2.2.5富勒烯的异构体数/032

2.2.6螺旋算法程序结构/033

2.2.7非螺旋的富勒烯/034

2.2.8螺旋算法应用现状及展望/034

2.3高对称富勒烯的构造/035

2.3.1确定富勒烯的半径/036

2.3.2构建Ih-C12和Ih-C20/037

2.3.3构造Ih对称的富勒烯/037

2.3.4D5h-Cn和D5d-Cn富勒烯的构造/038

2.4富勒烯的稳定性/040

2.4.1IPR和PAPR/041

2.4.2芳香性/042

2.4.3HOMO和LUMO能级/042

2.4.4锥化角/043

2.4.5正球性/044

2.4.6其他原则/045

2.5富勒烯的形成机理/046

2.5.1自下而上/046

2.5.2自上而下/047

2.5.3平衡观点/047

2.6富勒烯的对称性和光谱/048

2.6.1富勒烯点群/048

2.6.2NMR、IR和Raman光谱/052

2.7富勒烯的应用/053

2.7.1反应容器/053

2.7.2储氢材料/053

2.7.3超导材料/054

2.7.4纳米滚珠和润滑剂/055

2.7.5化妆品/055

2.7.6催化材料/056

2.8富勒烯研究展望/057

参考文献/057

第3章金属富勒烯的结构、性质和应用061

3.1单金属富勒烯/062

3.2双金属富勒烯/063

3.2.1Sc2@C66/063

3.2.2La2@C80/064

3.2.3M2@Cn/066

3.3三金属富勒烯/067

3.3.1Sc3C82/067

3.3.2Y3C80/068

3.3.3Sm3@C80和Er3@C74/069

3.4三金属氮化物富勒烯/070

3.4.1Sc3N@C80/071

3.4.2Sc3N@C68和Sc3N@C70/071

3.4.3LaSc2N@C80-hept/072

3.4.4M3N@C84和La3N@C96/073

3.4.5三金属氮化物富勒烯的尺寸效应/073

3.5金属碳化物富勒烯/079

3.6金属氧化物富勒烯/080

3.7金属硫化物富勒烯/082

3.7.1双金属硫化物富勒烯的实验研究/082

3.7.2双金属硫化物富勒烯的结构搜索方法/082

3.7.3双金属硫化物富勒烯的理论表征方法/083

3.8金属富勒烯结构演化关系/089

3.8.1金属硫化物富勒烯结构演化关系/089

3.8.2三金属氮化物富勒烯的结构演化关系/098

3.8.3金属氰化物富勒烯的结构演化关系/106

3.8.4金属富勒烯结构演化关系/116

3.9金属富勒烯的性质/117

3.9.1金属富勒烯的电化学和前线分子轨道/117

3.9.2金属富勒烯的电子自旋共振/121

3.10金属富勒烯的应用/126

3.10.1生物方面/126

3.10.2能量转换方面/131

3.10.3其他方面/133

3.11金属富勒烯研究展望/134

参考文献/134

第4章富勒烯衍生物的结构、性质和应用146

4.1富勒烯氢化物/146

4.1.1C60H36/146

4.1.2C60H60和C20H20/147

4.1.3C64H4/147

4.1.4多面体烷烃的结构和稳定性/148

4.1.5富勒烯氢化物小结/151

4.2富勒烯氟化物/152

4.2.1C58F18/152

4.2.2C84F40、C84F44、C60F36和C60F48/153

4.2.3C60F60/154

4.3富勒烯氯化物/154

4.3.1C50Cl10/154

4.3.2其他富勒烯氯化物/155

4.4富勒烯衍生物的理论研究/156

4.5富勒烯衍生物加成模式和稳定化机制/157

4.6富勒烯衍生物的化学合成/158

4.6.1［1 2］环加成反应/159

4.6.2［2 2］环加成反应/160

4.6.3［2 3］环加成反应/160

4.6.4［2 4］环加成反应/161

4.7富勒烯衍生物的应用/161

4.7.1太阳能电池/161

4.7.2自由基清除剂/163

4.7.3肿瘤成像/163

4.7.4肿瘤治疗/164

4.7.5光敏剂/166

4.7.6光催化剂/170

4.7.7其他应用/173

4.8富勒烯衍生物研究展望/173

参考文献/173

第5章非经典富勒烯的结构和性质181

5.1小尺寸非经典富勒烯/181

5.2中等尺寸非经典富勒烯/190

5.2.1C44～C56/190

5.2.2C58～C62/194

5.3大尺寸非经典富勒烯/204

5.4普适性的稳定性判据/206

5.5硼氮多面体(BN)n/210

5.5.1引言/210

5.5.2硼氮多面体的数学基础以及计算过程/211

5.5.3结果与讨论/212

5.5.4结论/218

5.6非经典富勒烯研究展望/219

参考文献/220

附录Ⅰ国内主要研究机构及主要贡献/225

附录Ⅱ国外主要研究机构及主要贡献/228

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编辑推荐

富勒烯及其衍生物由于独特的结构和化学物理性质，受到来自世界范围内的科学家的广泛关注和持续研究。目前，富勒烯科学已经成为涉及化学、材料学和物理学等的新兴交叉学科，大量的富勒烯、内嵌金属富勒烯以及富勒烯衍生物已经得到合成和结构表征，相关应用研究也如火如荼的进行。富勒烯科学正从以新物质的合成和结构表征为主要研究内容的基础研究阶段过渡到面向富勒烯及其衍生物在应用时可能涉及的科学技术问题为主要研究内容的应用基础研究阶段。富勒烯及其衍生物有望在光电转化、生物医药以及信息储存与转换等应用中取得突破。尽管富勒烯科学已经取得了这些重大进展，然而，我们缺乏有关富勒烯科学的较为全面而系统的著作。鉴于此，著者结合近20年来在富勒烯科学领域的研究成果，从结构上将富勒烯科学划分为富勒烯、内嵌富勒烯、富勒烯衍生物和非经典富勒烯四个分支领域，依次阐释了各个分支领域的研究重点和进展。

前言

1985年富勒烯C60的发现开创了碳元素研究的新时代。以C60为代表的富勒烯及其相关结构，如内嵌富勒烯、富勒烯衍生物和非经典富勒烯受到来自世界范围内的科学家的广泛关注和持续研究，这些研究活动直接促进了纳米科学研究热潮的到来。目前，富勒烯科学已经成为涉及化学、材料学和物理学等的新兴交叉学科。大量的富勒烯、内嵌富勒烯以及富勒烯衍生物已经得到合成和结构表征。富勒烯科学正从以新物质的合成和结构表征为主要研究内容的基础研究阶段，过渡到面向富勒烯及其相关材料在应用时可能涉及的科学技术问题为主要研究内容的应用基础研究阶段。

基于著者对富勒烯科学的认识，从结构上将富勒烯科学划分为富勒烯、内嵌富勒烯、富勒烯衍生物和非经典富勒烯四大分支领域。在此基础上，依次阐释了各个分支领域的主要研究内容和进展，并指出了各个分支领域之间的联系。另外，在阐述各个分支领域的研究进展时，将著者的研究成果和研究思想融合了进去。这样的安排确保了本书结构上层次分明，内容上系统而富有特色。

本书第1章简要介绍富勒烯的发现历史和合成方法后，结合著者的研究实践，详细介绍了内嵌金属富勒烯的合成、提取和分离方法，并指出了合成、提取和分离过程中的注意事项。第2章详细阐述了富勒烯的构造方法和性质后，简要介绍了富勒烯的应用。第3章在概述了内嵌富勒烯的结构和性质基础上，结合著者的研究成果，阐述了内嵌金属富勒烯的系统研究方法和结构演化关系，后简要介绍了内嵌金属富勒烯的应用研究现状。第4章介绍了富勒烯衍生物的结构、性质和应用。第5章阐述了非经典富勒烯的结构和性质以及未来发展方向。附录介绍了整个富勒烯科学领域的主要研究机构及其主要贡献。

希望本书对从事富勒烯及相关材料研究的科研人员和学生有所帮助，也希望本书有助于广大社会公众了解富勒烯科学的研究进展，吸引更多的人参与富勒烯科学领域的研究和开发，促使富勒烯及相关材料早日应用于生产生活中，造福于人类。

在本书即将出版之际，感慨良多。感谢2002年以来实验室各位学生的辛勤劳动！感谢国家自然科学基金委员会的经费支持！由于水平所限，书中疏漏之处，殷切希望来自同行和读者的批评指正和交流讨论，以利我们改进和提高。

著者

2019年1月