富勒烯及其全氯代碎片的合成、分離和表征.pdf

1、廈門大學(xué)博士學(xué)位論文富勒烯及其全氯代碎片的合成、分離和表征姓名：謝素原申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：物理化學(xué)指導(dǎo)教師：鄭蘭蓀黃榮彬1999.8.1摘要化合物的同位素分布特征，基本確定了這些等離子體合成產(chǎn)物的分子式組成。同時(shí)，在等離子體合成產(chǎn)物的制各性分離基礎(chǔ)上，對(duì)分離得到的宏量組分進(jìn)行了單晶x射線衍射、核磁共振、紅外光譜和紫外光譜等多種(結(jié)構(gòu))分析，確定了其中的全氯代苯(C6C16)，全氯代萘(CloCl8)，全氯代聯(lián)苯(C12C110)，全

2、氯代蒽(C14CIlo)，全氯代菲(C14CIlo)，全氯代苊烯(C12C18)，全氧代芘(C16CIlo)、全氯代苯并苊烯(C16CIlo)、全氯代心輪烯(C20C1lo)、巴基球和富勒烯C70等十一種組分，并首次測(cè)定了全氯代苯并苊烯的非平面扭曲晶體結(jié)構(gòu)和全氯代苊烯的平面結(jié)構(gòu)。在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)氯仿的微波、輝光等離子體、液相電弧及全氯代苊烯的激光濺射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)這些等離子體合成產(chǎn)物的系統(tǒng)比較研究，提出了富勒烯形成的“聚合和異

3、構(gòu)化機(jī)理”，其基本過(guò)程主要包括：(1)適當(dāng)?shù)奶荚丛诟邷?3000℃以上)中原子化，形成等離子體。(2)原子化后的碳是在離開高溫反應(yīng)區(qū)的退火階段開始加成生長(zhǎng)的。在退火過(guò)程的初期小碳團(tuán)簇按“五元環(huán)道路”生長(zhǎng)形成中等大小(如C30—C40)的富勒烯碎片(也可以直接從中等大小的富勒烯碎片開始)。(3)在退火的中期，溫度下降到約2000—1500℃時(shí)，以正離子為主的中等大小的富勒烯碎片將發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)聚合反應(yīng)，形成次穩(wěn)定的富勒烯中間體。這些富勒烯

4、中間體具有籠狀結(jié)構(gòu)，但一股含有相鄰五元環(huán)。退火過(guò)程中較小的溫度梯度有利于富勒烯中間體的形成。(4)富勒烯中間體在退火后期異構(gòu)化或加成生長(zhǎng)成為穩(wěn)定的富勒烯，碳黑也是在這～階段形成。同時(shí)，當(dāng)溫度下降到1000℃以下時(shí)，其它副產(chǎn)物(如取代的富勒烯碎片，富勒烯衍生物等)開始形成。此外，利用液相電弧的真空快速冷卻的反應(yīng)特性，嘗試了將其應(yīng)用于非氧化物納米材料制備的可能性。結(jié)果表明，以鐵或銅／鐵作電極，在液氮中電弧放電可以得到了納米鐵微粒和超細(xì)銅球晶