非過渡金屬碳化物內(nèi)嵌富勒烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì).pdf

1、富勒烯在碳籠內(nèi)具有球形的空間。中空空間相當(dāng)獨(dú)特，因?yàn)樗且粋€(gè)納米尺度空間，且可以隨富勒烯的大小而改變?？紤]到碳元素的范德瓦耳斯半徑(0.17nm)，它們的直徑范圍從C60的0.4納米到C240的1.0納米。摻雜原子后能夠改變富勒烯的分子和固體性質(zhì)，于是人們自然的想嘗試把原子嵌入這個(gè)空間內(nèi)。內(nèi)嵌金屬富勒烯尤其讓人們感興趣是因?yàn)殡娮訌膬?nèi)嵌金屬原子轉(zhuǎn)移到碳籠上，從而極大地改變了富勒烯的電子性質(zhì)和磁性質(zhì)。
　　 1985年Kroto等人

2、在激光蒸發(fā)團(tuán)簇束的質(zhì)譜中發(fā)現(xiàn)了幻數(shù)C60后不久，他們在激光蒸發(fā)LaCl2-浸漬石墨時(shí)，在質(zhì)譜中發(fā)現(xiàn)了的LaC60幻數(shù)特征。他們在質(zhì)譜中觀察到一系列幻數(shù)離子Cn+，LaCn+和LaC60+并得出La原子內(nèi)嵌入球形C60中的結(jié)論。這是第一個(gè)基于實(shí)驗(yàn)提出的所謂的“內(nèi)嵌金屬富勒烯”概念。
　　 團(tuán)簇富勒烯開辟了內(nèi)嵌富勒烯新的篇章，這類富勒烯的特征是含有金屬的團(tuán)簇封閉在籠內(nèi)。自從1999年發(fā)現(xiàn)氮化物團(tuán)簇富勒烯以來，團(tuán)簇富勒烯家族成員在過去

3、的十幾年里日益豐富，成員包括碳化物團(tuán)簇富勒烯，碳?xì)浠飯F(tuán)簇富勒烯，氧化物團(tuán)簇富勒烯，硫化物團(tuán)簇富勒烯和碳氮化合物團(tuán)簇富勒烯。我們首先列出一些典型的團(tuán)簇富勒烯和目前為止已報(bào)道的團(tuán)簇富勒烯。對團(tuán)簇富勒烯，我們將回顧其合成，分離和獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。例如氮化物團(tuán)簇富勒烯這類最重要的團(tuán)簇富勒烯，我們列出其發(fā)現(xiàn)過程，可以看出新的合成與分離方法和取得的新進(jìn)展。之后敘述團(tuán)簇富勒烯的潛在應(yīng)用價(jià)值，我們可以看出到目前為止團(tuán)簇富勒烯是內(nèi)嵌富勒烯成員中發(fā)展

4、最快的，還強(qiáng)調(diào)了探索團(tuán)簇富勒烯的新結(jié)構(gòu)和化學(xué)功能的重要性。
　　 目前為止，已發(fā)現(xiàn)的富勒烯都是含有過渡金屬的，本論文在理論上提出了一種非過渡金屬的團(tuán)簇富勒烯的可行性—內(nèi)嵌Al4C的團(tuán)簇富勒烯Al4C@C80-Ih。利用密度泛函理論對其幾何特征和電子特性進(jìn)行研究。團(tuán)簇Al4C轉(zhuǎn)移六個(gè)電子到碳籠C80上形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Al4C@C80。合適的結(jié)合能與相當(dāng)大的能隙和電子親和能，離化勢能表明Al4C@C80是相當(dāng)穩(wěn)定的。利用垂直電離能和垂