C60 - 99.9％

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富勒烯介绍

    富勒烯（Fullerene) 是一种碳的同素异形体。任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状，或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而富勒烯中可能存在五元环。1985年Robert Curl等人制备出了C₆₀。1989年，德国科学家Huffman和Kraetschmer的实验证实了C₆₀的笼型结构，从此物理学家所发现的富勒烯被科学界推向一个崭新的研究阶段。富勒烯的结构和建筑师Fuller的代表作相似，所以称为富勒烯。

　　C₆₀分子作为富勒烯家族的突出代表，由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的球形32面体，非常接近足球的结构，其独特的结构和奇异性质备受各国科学家的关注。迄今为止，C₆₀的研究已涉及到能源、激光、超导体与铁磁体、生命科学、材料科学、高分子科学、催化等众多学科和应用研究领域，并越来越显示出巨大的潜力和重要的研究价值及应用价值。

富勒烯及其应用

    富勒烯由于其优异的自由基捕捉、光吸收、超导半导体、**结构、DNA亲和、电子受体、高效吸附、内嵌分子等特性(或功能)，已经被广泛应用到日用化妆品、医药中间体、保健品、橡胶/薄膜材料改性剂、高新能源、复合材料添加剂等诸多领域。

富勒烯（fullerene）是继石墨、金刚石之后发现的碳的第三种同素异形体，是具有笼状结构碳原子团簇的统称。1985年，美英等三位科学家Kroto、Curl、Smally等人发现了C60富勒烯并确定了它的分子结构，此项发现获得了1996年诺贝尔化学奖。C60分子作为富勒烯家族的突出代表，由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的球形32面体，非常接近足球的结构。独特的分子结构和物理化学性质使富勒烯在光电、力学、超导、生物医药、催化等多个领域都显示出极为诱人的应用前景，富勒烯已经成为一类备受关注的新型碳纳米材料。

1 物理性质（物理参数.pdf）
1.1 颜色与性状
 　　C60在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光。

1.2 分子大小
　　C60分子的直径约为7.1埃。

1.3 密度
　　C60的密度为1.68g/cm³。

1.4 溶解性
　　C60不溶于水等强极性溶剂，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性。具体溶解度（链接表）

1.5 导电性
　　C60常态下不导电。因为C60大得可以将其他原子放进它内部，并影响其物理性质，因而不可导电。

1.6 超导性
　　1991年，赫巴德(Hebard）等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18K，打破了有机超导体（Et)2Cu[N(CN)2]Cl超导起始温度为12.8K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29k。掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。研究显示，这类材料是以晶格里的电洞来传导电流（类似p型半导体），若加入其它分子（例如三溴甲烷）来拉长晶格间距，还可以有效地提升其超导相变温度至117K。

1.7  磁性
　　阿勒曼(Allemand）等人在C60的甲苯溶液中加入过量的强供电子有机物四（二甲氨基）乙烯（TDAE），得到了C60(TDAE)C0.86的黑色微晶沉淀，经磁性研究后表明是一种不含金属的软铁磁性材料。居里温度为16.1K，高于迄今报道的其它有机分子铁磁体的居里温度。

2 化学性质

2.1 周环反应　　
　　富勒烯的[6,6]键可以与双烯体或双烯亲和体反应，如D-A反应。[2+2]环加成可以形成四元环，如苯炔。1,3偶极环加成反应可以生成五元环，被称作Prato反应。富勒烯与卡宾反应形成亚甲基富勒烯。

2.2 加氢还原　　
　　富勒烯氢化有几个容易的方法。氢化富勒烯如C60H18,C60H36。然而，完全氢化的C60H60仅仅是假设存在因为分子张力过大。高度氢化富勒烯不稳定，富勒烯与氢气直接反应在高温条件下的直接反应会导致笼结构崩溃，而形成的多环芳烃。

2.3 羟基化反应　
　 富勒烯可以通过羟基化反应得到富勒多醇（fullerenols）和富勒醇。其水溶性取决于其（富勒醇）分子中羟基数的多少。一种方法是富勒烯与稀硫酸和硝酸钾反应可生成C60(OH)15。另一种方法是在稀氢氧化钠溶液的催化下反应由TBAH增加24 到26个羟基。羟基化反应也有过用无溶剂氢氧化钠与过氧化氢和富勒烯反应的报道。用过氧化氢与富勒烯的反应合成C60(OH)8，羟基的**数量，可以达到36至40个。

2.4 氧化还原反应
　 在光照的条件下将C60与O2反应生成环氧化物C60O2，但这种环氧化物不稳定，用矾土分离时能还原成C60。

2.5 加成反应
　　C60可以与氢或卤素单质进行加成。把其完全氢化便得绒毛（Fuzzyball），化学式为C60H60（加成进的氢原子有可能C60在笼内也可能在C60外部）。烷基自由基R可与C60反应生成RC60加和物，RC60可生成C60直接键和哑铃状二聚体RC60-C60R。

2.6 亲电加成
　富勒烯也可以发生亲电反应。可以在富勒烯球外加成24个溴原子。*多亲电加成纪录保持者是C60F48。根据氟硅烷的结构（在硅元素中）还难以预测C60F60是否可能有一些氟原子在"endo"位置（指富勒烯内部），这种化合物是比起球型更类似于一个管状的富勒烯分子。

2.7 配位反应　　
　　富勒烯在有机金属化学中作为配体。[6,6]双键是缺电子的，通常与金属成键的η= 2（配位化学中的常数）。键合模式如η= 5或η=6可以因作为配体的球状富勒烯改变而改变。富勒烯和硫羰基钨W(CO)6在环己烷溶液中，阳光直接照射下反应生成的（η2-C60)5 W(CO)6。

2.8 内嵌反应
 　　指通过化学手段选择性地切断富勒烯骨架上的碳碳键来制备开孔富勒烯的反应。开孔后就可能把一些小分子装到碳球中，如氢分子、氦、锂等。**个开孔富勒烯是在1995由Wudl等报道的。

2.9  反加成
  　　反加成反应即Retro-Additions(RA）。研究表明，通过RA消去，取代基实现了他们的目的后便与富勒烯主体分离。

2.10 与金属的反应
　　C60与金属的反应分为两种情况：一种是金属被置于C60碳笼的内部；另一种是金属位于C60碳笼的外部:1)C60碳笼内配合物生成反应。C60碳笼为封闭的中空的多面体结构，其内腔直径为7.1埃，内部可嵌入原子、离子或小分子形成新的团簇分子，C60 + AC60(A）。Smalley等人现已发现能与C60生成C60(A)的金属有：K、Na、Cs、La、Ba、Sr、U、Y、Ce、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Th等。除金属外，He、Ne等惰性气体及LiF、LiCl、NaCl等极性分子亦可移置C60笼中。2)C60碳笼外键合反应。Ohno等人发现能与C60键合的金属有：V、Fe、Co、Ni、Rh、Cu、La、Yb、Ag等。

工业应用

1 作为抗氧化剂应用于生物制药和化妆品中
　　2005年，日本VC60 **款产品"Radical Sponge™上市，这是世界上首款含富勒烯抗氧化成分化妆品。紧接着，第二款产品"LipoFullerene™2009年上市。**代产品上市后的5年里，基于富勒烯的化妆品超过1000项。关于富勒烯具体作用（PDF）,更多信息请参考：
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2 润滑油——微型小滚珠 
　　BARDAHL 公司技术人员经过努力，开发出了一种含有C60衍生物的润滑油BARDAHL C60 。使用时，富勒烯分子可作为微型球轴承分布在引擎表面，形成保护层，可以充分发挥引擎的潜力，减少金属表面之间的磨损和腐蚀。更多信息请参考：

3 超硬碳素膜
　 超硬碳膜仅由碳组成，可由C60形成。相对于DLC膜，该膜具有以下优良性能：
◆ 超高的硬度(Hv5000kg/mm²) 
　 仅次于钻石，是DLC膜的2-3倍 
◆ 热稳定性高（500℃，无氧的氛围）
　 该温度的热稳定性能是DLC膜的两倍。在空气中，则为400℃ 
◆ 形态稳定性 
　 形态较稳定。因为膜很薄(< 0.5 micron)，处理温度比较低(<100 ºC)
　 更多信息请参考：;

应用开发

1. 应用于工程设施和个人防护用品中的新型材料的研发 
1) 用富勒烯修饰的聚合物制作特殊用途编织材料 (帆布、 绳索、 超坚牢的织带等）
2) 用富勒烯改性石墨作为抗辐射材料 
3) 浸渍聚合物形成高强度凝聚物 
4) 用富勒烯或碳纳米管修饰的的光纤石墨作为航海增强材料 
5) 用于特殊的机械器具超硬材料(比钻石更硬）

2. 应用于改善机动车辆和其它机械的操作性能的产品研发 
1) 润滑油添加剂，润滑脂：大幅度减小摩擦器件间摩擦 
2) 防擦伤化合物：用于重型机械中小的零部件 
3) 复合材料：用于改善车辆高速刹车的和飞机大量散热，提高其耐磨性率 
4) 改善材料磨损：用于干摩擦情况下 
5) 改性的木材和橡胶复合材料：用于轮毂和类似的轴承 
6) 润滑和冷却技术液体：提高加工工具的运行寿命

3. 应用于电气工程中复合新材料的研发 
1) 高电流滑动触点复合材料：延长使用寿命 ，例如在硬盘表面涂层 
2) 电极的热改性材料：用于电池中 
3) 富勒烯插层，作为超导结构的组件

4. 在光学和无线电-电子中复合新材料的研发 
1) 激光防护材料
2) 隐形材料 
3) 卫星监测设备材料：捕获高分辨率的动态全息图

5. 用于特殊用途材料和微电子方面 
1) 衍射信号分离材料：应用于光纤网络中 
2) 高度**的金刚石薄膜 
3) 先进微传感器材料 
4) 薄膜保护涂层：高耐磨性 
5) 亚微米级无机抗蚀剂 
6) 电光调制器，包括基于"光"的原理的多通道电光调制器的和调制器

6. 医学新技术的发展 
1) 运载材料： 内包剧毒物质 
2) 高效吸附剂：应用于医院防护医疗系统