富勒烯及其衍生物的结构、性质和应用PDF电子书下载

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第1章 富勒烯、内嵌富勒烯和富勒烯衍生物的合成与分离 1

1.1 引言 1

1.2 合成方法 2

1.2.1 激光气化法 2

1.2.2 离子注入法 2

1.2.3 电弧放电法 3

1.3 提取方法及优化 6

1.3.1 提取方法 6

1.3.2 提取方法优化 7

1.4 高效液相色谱分离 8

1.4.1 方法及优化 8

1.4.2 分离中的注意事项 12

1.4.3 质谱测试时的注意事项 12

1.5 非色谱分离法 13

1.5.1 使用Lewis酸分离富勒烯和金属富勒烯 13

1.5.2 基于化学性质差异的分离 15

1.5.3 电解辅助分离 16

1.5.4 使用氧化还原活性溶剂和试剂的分离 17

参考文献 18

第2章 富勒烯的结构、性质和应用 21

2.1 富勒烯的结构表示 21

2.1.1 顶点、边、面的数量及其依赖关系 21

2.1.2 三维图 22

2.1.3 二维图 23

2.1.4 三维图和二维图的转化 23

2.2 富勒烯的结构构造 25

2.2.1 富勒烯多面体 25

2.2.2 富勒烯对偶 26

2.2.3 螺旋猜想 27

2.2.4 螺旋算法 30

2.2.5 富勒烯的异构体数 32

2.2.6 螺旋算法程序结构 33

2.2.7 非螺旋的富勒烯 34

2.2.8 螺旋算法应用现状及展望 34

2.3 高对称富勒烯的构造 35

2.3.1 确定富勒烯的半径 36

2.3.2 构建Ih－C12和Ih－C20 37

2.3.3 构造Ih对称的富勒烯 37

2.3.4 D5h－Cn和D5d－Cn富勒烯的构造 38

2.4 富勒烯的稳定性 40

2.4.1 IPR和PAPR 41

2.4.2 芳香性 42

2.4.3 HOMO和LUMO能级 42

2.4.4 锥化角 43

2.4.5 正球性 44

2.4.6 其他原则 45

2.5 富勒烯的形成机理 46

2.5.1 自下而上 46

2.5.2 自上而下 47

2.5.3 平衡观点 47

2.6 富勒烯的对称性和光谱 48

2.6.1 富勒烯点群 48

2.6.2 NMR、IR和Raman光谱 52

2.7 富勒烯的应用 53

2.7.1 反应容器 53

2.7.2 储氢材料 53

2.7.3 超导材料 54

2.7.4 纳米滚珠和润滑剂 55

2.7.5 化妆品 55

2.7.6 催化材料 56

2.8 富勒烯研究展望 57

参考文献 57

第3章 金属富勒烯的结构、性质和应用 61

3.1 单金属富勒烯 62

3.2 双金属富勒烯 63

3.2.1 Sc2@C66 63

3.2.2 La2@C80 64

3.2.3 M2@Cn 66

3.3 三金属富勒烯 67

3.3.1 Sc3 C82 67

3.3.2 Y3 C80 68

3.3.3 Sm3@C80和Er3@C74 69

3.4 三金属氮化物富勒烯 70

3.4.1 Sc3N@C80 71

3.4.2 Sc3N@C68和Sc3N@C70 71

3.4.3 LaSc2N@C80－hept 72

3.4.4 M3N@C84和La3N@C96 73

3.4.5 三金属氮化物富勒烯的尺寸效应 73

3.5 金属碳化物富勒烯 79

3.6 金属氧化物富勒烯 80

3.7 金属硫化物富勒烯 82

3.7.1 双金属硫化物富勒烯的实验研究 82

3.7.2 双金属硫化物富勒烯的结构搜索方法 82

3.7.3 双金属硫化物富勒烯的理论表征方法 83

3.8 金属富勒烯结构演化关系 89

3.8.1 金属硫化物富勒烯结构演化关系 89

3.8.2 三金属氮化物富勒烯的结构演化关系 98

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

4.1.1 C60H36 146

4.1.2 C60H60和C20H20 147

4.1.3 C64H4 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

4.2.1 C58 F18 152

4.2.2 C84 F40、C84F44、C60F36和C60 F48 153

4.2.3 C60 F60 154

4.3 富勒烯氯化物 154

4.3.1 C50 CI10 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

5.2.1 C44～C56 190

5.2.2 C58～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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