非過渡金屬碳化物內嵌富勒烯的結構與性質.pdf

1、富勒烯在碳籠內具有球形的空間。中空空間相當獨特，因為它是一個納米尺度空間，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，于是人們自然的想嘗試把原子嵌入這個空間內。內嵌金屬富勒烯尤其讓人們感興趣是因為電子從內嵌金屬原子轉移到碳籠上，從而極大地改變了富勒烯的電子性質和磁性質。
　　 1985年Kroto等人

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

3、的十幾年里日益豐富，成員包括碳化物團簇富勒烯，碳氫化物團簇富勒烯，氧化物團簇富勒烯，硫化物團簇富勒烯和碳氮化合物團簇富勒烯。我們首先列出一些典型的團簇富勒烯和目前為止已報道的團簇富勒烯。對團簇富勒烯，我們將回顧其合成，分離和獨特的分子結構和性質。例如氮化物團簇富勒烯這類最重要的團簇富勒烯，我們列出其發(fā)現過程，可以看出新的合成與分離方法和取得的新進展。之后敘述團簇富勒烯的潛在應用價值，我們可以看出到目前為止團簇富勒烯是內嵌富勒烯成員中發(fā)展

4、最快的，還強調了探索團簇富勒烯的新結構和化學功能的重要性。
　　 目前為止，已發(fā)現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簇富勒烯的可行性—內嵌Al4C的團簇富勒烯Al4C@C80-Ih。利用密度泛函理論對其幾何特征和電子特性進行研究。團簇Al4C轉移六個電子到碳籠C80上形成穩(wěn)定結構的Al4C@C80。合適的結合能與相當大的能隙和電子親和能，離化勢能表明Al4C@C80是相當穩(wěn)定的。利用垂直電離能和垂