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第1章 碳及碳富勒烯概述1

1．1 碳材料的广泛性与多样性1

1．1．1 碳材料的广泛性1

1．1．2 碳材料的多样性3

1．2 碳的结构8

1．2．1 碳价键结构9

1．2．2 碳的晶体结构9

1．3 富勒烯的发现、合成简介及在自然界中的存在15

1．3．1 富勒烯的发现15

1．3．2 富勒烯的合成方法简介17

1．3．3 自然界中的碳富勒烯19

1．4 富勒烯的应用前景简介23

参考文献25

第2章 碳富勒烯的结构、分类与表征28

2．1 C60富勒烯及碳富勒烯晶体的结构28

2．1．1 碳富勒烯的结构28

2．1．2 碳富勒烯晶体的结构30

2．2 碳富勒烯的分类33

2．2．1 广义与狭义的碳富勒烯33

2．2．2 碳原子数目的奇偶性36

2．2．3 碳富勒烯笼的层数36

2．2．4 碳富勒烯聚合物36

2．2．5 掺杂与修饰36

2．3 C60碳富勒烯的表征37

2．3．1 质谱检测技术38

2．3．2 吸收谱线技术38

2．3．3 X射线衍射技术39

2．3．4 拉曼光谱技术40

2．3．5 核磁共振技术41

2．3．6 红外光谱技术41

2．3．7 紫外—可见吸收光谱技术41

2．3．8 电子显微镜技术42

2．3．9 STM探针技术43

参考文献44

第3章 富勒烯的制备、生长机理与纯化45

3．1 富勒烯及洋葱状富勒烯的制备45

3．1．1 电弧法46

3．1．2 CVD法50

3．1．3 热蒸发法53

3．1．4 苯焰燃烧法54

3．1．5 电子束辐照法54

3．1．6 机械球磨法55

3．1．7 碳离子束注入法56

3．1．8 金刚石／碳灰微粒热处理法56

3．1．9 其他方法57

3．2 富勒烯及洋葱状富勒烯的生成机理57

3．2．1 富勒烯及洋葱状富勒烯生成理论57

3．2．2 富勒烯及洋葱状富勒烯生成机理59

3．3 富勒烯的分离、提纯60

3．3．1 溶剂选择61

3．3．2 富勒烯分离、提纯方法61

参考文献64

第4章 C 60富勒烯晶体与薄膜的制备67

4．1 C 60富勒烯晶体的制备68

4．1．1 气相法68

4．1．2 溶液法69

4．2 C60富勒烯薄膜的制备70

4．2．1 真空沉积法71

4．2．2 LB C60复合膜法71

4．2．3 化学淀积法72

4．3 C60富勒烯晶体气相法生长机理74

参考文献76

第5章 碳富勒烯的性质78

5．1 富勒烯的物理性质78

5．1．1 富勒烯的一般性质78

5．1．2 C60的溶解性80

5．1．3 富勒烯的波谱性质81

5．1．4 C60及其衍生物的磁性82

5．1．5 C60及其衍生物的光学性质84

5．1．6 C60及其衍生物的力学特性86

5．1．7 C60膜的摩擦特性89

5．1．8 C60的电极化特性90

5．1．9 C60的电子输运特性91

5．1．10 C60及其衍生物的超导性92

5．2 富勒烯的化学性质93

5．2．1 C60和金属的反应93

5．2．2 C60和自由基反应94

5．2．3 C60的亲核与亲电加成反应95

5．2．4 C60和C70的配位化学95

5．2．5 C60的氧化还原反应96

5．2．6 C60的热氧化稳定性96

参考文献97

第6章 碳富勒烯化学100

6．1 富勒烯化学的原则100

6．1．1 富勒烯的化学行为101

6．1．2 C60的反应规则102

6．2 富勒烯的环加成反应102

6．2．1 ［4＋2］环加成反应102

6．2．2 ［3+2］环加成反应104

6．2．3 ［1+2］环加成反应106

6．2．4 ［2+2］环加成反应107

6．3 富勒烯金属包合物107

6．3．1 金属包合富勒烯的合成108

6．3．2 金属包合富勒烯的提纯109

6．4 富勒烯金属有机化学110

6．4．1 VIII族过渡金属的富勒烯有机衍生物110

6．4．2 C60与其他金属有机化合物的反应112

6．5 富勒烯的氢化与卤化113

6．5．1 氢化反应113

6．5．2 卤化反应114

6．6 富勒烯的氧化114

6．7 富勒烯的锇化及强酸反应115

6．8 富勒烯的光敏化反应与自由基反应115

6．9 富勒烯的电化学反应116

6．10 富勒烯的聚合与裂解117

参考文献117

第7章 碳富勒烯及其衍生物的应用研究122

7．1 在电子学领域的应用122

7．1．1 在分子电子学领域的应用122

7．1．2 在微纳电子学领域的应用125

7．2 在生物、医药学领域的应用127

7．2．1 对人体免疫缺陷病毒酶（HIVP）和细菌的抑制127

7．2．2 自由基的清除129

7．2．3 DNA切割129

7．2．4 抗癌130

7．2．5 毒性研究131

7．2．6 诊断学132

7．2．7 对细胞生长的影响133

7．3 在大气与水处理领域的应用133

7．4 在高能材料与太阳能电池领域的应用134

7．4．1 富勒烯作为高能材料134

7．4．2 太阳能电池135

7．5 在催化领域的应用135

7．5．1 催化氢转移和硅氢化反应135

7．5．2 催化烷烃裂解反应136

7．5．3 催化H2-D2互换反应、催化耦合和烷基转移反应137

7．5．4 在非金属固氮体系中的应用137

7．5．5 在金刚石合成及助推剂中的应用137

7．6 在激光科学领域的应用138

7．7 C60膜的耐磨与润滑特性139

7．7．1 C60膜的耐磨性139

7．7．2 C60润滑油添加剂140

参考文献141

附录1 C 60、C 180与C 240富勒烯的自然坐标文件146

附录2 元素周期表中已被嵌入碳富勒烯中的元素156