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自從20世紀80年代Kroto等人發現C60以來，特別是在90年Kratschmer等製備出克量級的C60之後, 碳富勒烯的研究以空前的速度向前推進。作為一類新型的碳納米材料，富勒烯是繼石墨、金剛石之後，人們發現的第三種碳元素存在的晶體形態。在種類繁多的富勒烯族中，人們對C60富勒烯研究最深，因為它是其中穩定性最高的一種。由於它的結構特殊，以及奇特的物理、化學性質，C60及其化合物的研究已成為當前世界各國科學家研究的焦點和熱點之一。
本書結合了10多年來國內外有關碳富勒烯的研究進展及最新成果，重點介紹了碳富勒烯的發現、結構與表徵、富勒烯的製備、C60富勒烯晶體與薄膜的製備、碳富勒烯性質、碳富勒烯化學、碳富勒烯及其衍生物的應用研究等內容。此外，相關章節中還穿插了筆者近幾年來在碳富勒烯方面取得的研究成果。
本書的讀者對象主要為化工、材料、機械、電子、物理、國防等領域的研究人員、技術人員和生產人員，同時也可作為相關專業高年級本科生、研究生以及大專院校教師的授課教材。
本書結合了10多年來國內外有關碳富勒烯的研究進展及最新成果，重點介紹了碳富勒烯的發現、結構與表徵、富勒烯的製備、C60富勒烯晶體與薄膜的製備、碳富勒烯性質、碳富勒烯化學、碳富勒烯及其衍生物的應用研究等內容。此外，相關章節中還穿插了筆者近幾年來在碳富勒烯方面取得的研究成果。
本書的讀者對象主要為化工、材料、機械、電子、物理、國防等領域的研究人員、技術人員和生產人員，同時也可作為相關專業高年級本科生、研究生以及大專院校教師的授課教材。
目次
第1章 碳及碳富勒烯概述
1.1 碳材料的廣泛性與多樣性
1.1.1 碳材料的廣泛性
1.1.2 碳材料的多樣性
1.2 碳的結構
1.2.1 碳價鍵結構
1.2.2 碳的晶體結構
1.3 富勒烯的發現、合成簡介及在自然界中的存在
1.3.1 富勒烯的發現
1.3.2 富勒烯的合成方法簡介
1.3.3 自然界中的碳富勒烯
1.4 富勒烯的應用前景簡介
參考文獻
第2章 碳富勒烯的結構、分類與表征
2.1 C60富勒烯及碳富勒烯晶體的結構
2.1.1 碳富勒烯的結構
2.1.2 碳富勒烯晶體的結構
2.2 碳富勒烯的分類
2.2.1 廣義與狹義的碳富勒烯
2.2.2 碳原子數目的奇偶性
2.2.3 碳富勒烯籠的層數
2.2.4 碳富勒烯聚合物
2.2.5 摻雜與修飾
2.3 C60碳富勒烯的表征
2.3.1 質譜檢測技術
2.3.2 吸收譜線技術
2.3.3 X射線衍射技術
2.3.4 拉曼光譜技術
2.3.5 核磁共振技術
2.3.6 紅外光譜技術
2.3.7 紫外-可見吸收光譜技術
2.3.8 電子顯微鏡技術
2.3.9 STM探針技術
參考文獻
第3章 富勒烯的制備、生長機理與純化
3.1 富勒烯及洋蔥狀富勒烯的制備
3.1.1 電弧法
3.1.2 CVD法
3.1.3 熱蒸發法
3.1.4 苯焰燃燒法
3.1.5 電子束輻照法
3.1.6 機械球磨法
3.1.7 碳離子束注入法
3.1.8 金剛石/碳灰微粒熱處理法
3.1.9 其他方法
3.2 富勒烯及洋蔥狀富勒烯的生成機理
3.2.1 富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成理論
3.2.2 富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成機理
3.3 富勒烯的分離、提純
3.3.1 溶劑選擇
3.3.2 富勒烯分離、提純方法
參考文獻
第4章 C60富勒烯晶體與薄膜的制備
4.1 C60富勒烯晶體的制備
4.1.1 氣相法
4.1.2 溶液法
4.2 C60富勒烯薄膜的制備
4.2.1 真空沉積法
4.2.2 LB C60復合膜法
4.2.3 化學淀積法
4.3 C60富勒烯晶體氣相法生長機理
參考文獻
第5章 碳富勒烯的性質
5.1 富勒烯的物理性質
5.1.1 富勒烯的一般性質
5.1.2 C60的溶解性
5.1.3 富勒烯的波譜性質
5.1.4 C60及其衍生物的磁性
5.1.5 C60及其衍生物的光學性質
5.1.6 C60及其衍生物的力學特性
5.1.7 C60膜的摩擦特性
5.1.8 C60的電極化特性
5.1.9 C60的電子輸運特性
5.1.10 C60及其衍生物的超導性
5.2 富勒烯的化學性質
5.2.1 C60和金屬的反應
5.2.2 C60和自由基反應
5.2.3 C60的親核與親電加成反應
5.2.4 C60和C70的配位化學
5.2.5 C60的氧化還原反應
5.2.6 C60的熱氧化穩定性
參考文獻
第6章 碳富勒烯化學
6.1 富勒烯化學的原則
6.1.1 富勒烯的化學行為
6.1.2 C60的反應規則
6.2 富勒烯的環加成反應
6.2.1 [4+2]環加成反應
6.2.2 [3+2]環加成反應
6.2.3 [1+2]環加成反應
6.2.4 [2+2]環加成反應
6.3 富勒烯金屬包合物
6.3.1 金屬包合富勒烯的合成
6.3.2 金屬包合富勒烯的提純
6.4 富勒烯金屬有機化學
6.4.1 Ⅷ族過渡金屬的富勒烯有機衍生物
6.4.2 C60與其他金屬有機化合物的反應
6.5 富勒烯的氫化與鹵化
6.5.1 氫化反應
6.5.2 鹵化反應
6.6 富勒烯的氧化
6.7 富勒烯的鋨化及強酸反應
6.8 富勒烯的光敏化反應與自由基反應
6.9 富勒烯的電化學反應
6.10 富勒烯的聚合與裂解
參考文獻
第7章 碳富勒烯及其衍生物的應用研究
7.1 在電子學領域的應用
7.1.1 在分子電子學領域的應用
7.1.2 在微納電子學領域的應用
7.2 在生物、醫藥學領域的應用
7.2.1 對人體免疫缺陷病毒酶(HIVP)和細菌的抑制
7.2.2 自由基的清除
7.2.3 DNA切割
7.2.4 抗癌
7.2.5 毒性研究
7.2.6 診斷學
7.2.7 對細胞生長的影響
7.3 在大氣與水處理領域的應用
7.4 在高能材料與太陽能電池領域的應用
7.4.1 富勒烯作為高能材料
7.4.2 太陽能電池
7.5 在催化領域的應用
7.5.1 催化氫轉移和硅氫化反應
7.5.2 催化烷烴裂解反應
7.5.3 催化H2-D2互換反應、催化耦合和烷基轉移反應
7.5.4 在非金屬固氮體系中的應用
7.5.5 在金剛石合成及助推劑中的應用
7.6 在激光科學領域的應用
7.7 C60膜的耐磨與潤滑特性
7.7.1 C60膜的耐磨性
7.7.2 C60潤滑油添加劑
參考文獻
附錄1 C60、C180與C240富勒烯的自然坐標文件
附錄2 元素周期表中已被嵌入碳富勒烯中的元素
1.1 碳材料的廣泛性與多樣性
1.1.1 碳材料的廣泛性
1.1.2 碳材料的多樣性
1.2 碳的結構
1.2.1 碳價鍵結構
1.2.2 碳的晶體結構
1.3 富勒烯的發現、合成簡介及在自然界中的存在
1.3.1 富勒烯的發現
1.3.2 富勒烯的合成方法簡介
1.3.3 自然界中的碳富勒烯
1.4 富勒烯的應用前景簡介
參考文獻
第2章 碳富勒烯的結構、分類與表征
2.1 C60富勒烯及碳富勒烯晶體的結構
2.1.1 碳富勒烯的結構
2.1.2 碳富勒烯晶體的結構
2.2 碳富勒烯的分類
2.2.1 廣義與狹義的碳富勒烯
2.2.2 碳原子數目的奇偶性
2.2.3 碳富勒烯籠的層數
2.2.4 碳富勒烯聚合物
2.2.5 摻雜與修飾
2.3 C60碳富勒烯的表征
2.3.1 質譜檢測技術
2.3.2 吸收譜線技術
2.3.3 X射線衍射技術
2.3.4 拉曼光譜技術
2.3.5 核磁共振技術
2.3.6 紅外光譜技術
2.3.7 紫外-可見吸收光譜技術
2.3.8 電子顯微鏡技術
2.3.9 STM探針技術
參考文獻
第3章 富勒烯的制備、生長機理與純化
3.1 富勒烯及洋蔥狀富勒烯的制備
3.1.1 電弧法
3.1.2 CVD法
3.1.3 熱蒸發法
3.1.4 苯焰燃燒法
3.1.5 電子束輻照法
3.1.6 機械球磨法
3.1.7 碳離子束注入法
3.1.8 金剛石/碳灰微粒熱處理法
3.1.9 其他方法
3.2 富勒烯及洋蔥狀富勒烯的生成機理
3.2.1 富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成理論
3.2.2 富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成機理
3.3 富勒烯的分離、提純
3.3.1 溶劑選擇
3.3.2 富勒烯分離、提純方法
參考文獻
第4章 C60富勒烯晶體與薄膜的制備
4.1 C60富勒烯晶體的制備
4.1.1 氣相法
4.1.2 溶液法
4.2 C60富勒烯薄膜的制備
4.2.1 真空沉積法
4.2.2 LB C60復合膜法
4.2.3 化學淀積法
4.3 C60富勒烯晶體氣相法生長機理
參考文獻
第5章 碳富勒烯的性質
5.1 富勒烯的物理性質
5.1.1 富勒烯的一般性質
5.1.2 C60的溶解性
5.1.3 富勒烯的波譜性質
5.1.4 C60及其衍生物的磁性
5.1.5 C60及其衍生物的光學性質
5.1.6 C60及其衍生物的力學特性
5.1.7 C60膜的摩擦特性
5.1.8 C60的電極化特性
5.1.9 C60的電子輸運特性
5.1.10 C60及其衍生物的超導性
5.2 富勒烯的化學性質
5.2.1 C60和金屬的反應
5.2.2 C60和自由基反應
5.2.3 C60的親核與親電加成反應
5.2.4 C60和C70的配位化學
5.2.5 C60的氧化還原反應
5.2.6 C60的熱氧化穩定性
參考文獻
第6章 碳富勒烯化學
6.1 富勒烯化學的原則
6.1.1 富勒烯的化學行為
6.1.2 C60的反應規則
6.2 富勒烯的環加成反應
6.2.1 [4+2]環加成反應
6.2.2 [3+2]環加成反應
6.2.3 [1+2]環加成反應
6.2.4 [2+2]環加成反應
6.3 富勒烯金屬包合物
6.3.1 金屬包合富勒烯的合成
6.3.2 金屬包合富勒烯的提純
6.4 富勒烯金屬有機化學
6.4.1 Ⅷ族過渡金屬的富勒烯有機衍生物
6.4.2 C60與其他金屬有機化合物的反應
6.5 富勒烯的氫化與鹵化
6.5.1 氫化反應
6.5.2 鹵化反應
6.6 富勒烯的氧化
6.7 富勒烯的鋨化及強酸反應
6.8 富勒烯的光敏化反應與自由基反應
6.9 富勒烯的電化學反應
6.10 富勒烯的聚合與裂解
參考文獻
第7章 碳富勒烯及其衍生物的應用研究
7.1 在電子學領域的應用
7.1.1 在分子電子學領域的應用
7.1.2 在微納電子學領域的應用
7.2 在生物、醫藥學領域的應用
7.2.1 對人體免疫缺陷病毒酶(HIVP)和細菌的抑制
7.2.2 自由基的清除
7.2.3 DNA切割
7.2.4 抗癌
7.2.5 毒性研究
7.2.6 診斷學
7.2.7 對細胞生長的影響
7.3 在大氣與水處理領域的應用
7.4 在高能材料與太陽能電池領域的應用
7.4.1 富勒烯作為高能材料
7.4.2 太陽能電池
7.5 在催化領域的應用
7.5.1 催化氫轉移和硅氫化反應
7.5.2 催化烷烴裂解反應
7.5.3 催化H2-D2互換反應、催化耦合和烷基轉移反應
7.5.4 在非金屬固氮體系中的應用
7.5.5 在金剛石合成及助推劑中的應用
7.6 在激光科學領域的應用
7.7 C60膜的耐磨與潤滑特性
7.7.1 C60膜的耐磨性
7.7.2 C60潤滑油添加劑
參考文獻
附錄1 C60、C180與C240富勒烯的自然坐標文件
附錄2 元素周期表中已被嵌入碳富勒烯中的元素
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