石墨电弧中C 5 环的原位捕获与形成

发布时间：2022-01-14 06:06

　　五元环是富勒烯的重要构筑基元,是形成凸多面体碳笼的关键因素,研究C₅环的形成对理解富勒烯自下而上的生长机理有着重要的意义.该文通过在石墨电弧放电体系中引入氯源,原位捕获到了C₅与C₆₀的[4+2]环加成衍生物C₆₀（C₅Cl₆）.对该分子进行质谱和紫外-可见吸收光谱的表征,并利用X-射线单晶衍射明确了C60（C5Cl6）的分子结构.此外,还通过一系列C₆₀衍生物的质谱表征,对C₅环和C₆₀（C₅Cl₆）结构的演进路线进行了分析. 

【文章来源】：厦门大学学报(自然科学版). 2020,59(01)北大核心CSCD

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【部分图文】：

C60(C5Cl6）的高效液相色谱分离过程

图2是C60(C5Cl6）的质谱图，插图是分子离子峰的同位素分布图．从图中可以看出，除了质荷比（m/z）为991.8的质谱峰对应于C60(C5Cl6）的分子量，以及720.0的质谱峰对应于C60外，几乎再无其他质谱信号．这说明通过4轮高效液相色谱分离，已经得到具有较高纯度的C60(C5Cl6）．图中出现的C60峰，是由于C60(C5Cl6）在电离源的轰击下，脱掉C5Cl6而出现的．另外，从插图可看出C60(C5Cl6）质谱峰的同位素分布图样及丰度与模拟结果基本一致．2.2 C60(C5Cl6）的紫外-可见吸收光谱

对纯化后的C60(C5Cl6）进行紫外-可见吸收光谱表征，光谱图如图3所示，虚线是放大了5倍的谱图．可以看出，C60(C5Cl6）的吸收峰主要位于321,431,469,610和690nm处．根据高斯软件在B3LYP/6-31G(d）方法和基组下运用含时密度泛函（TDDFT）方法计算的结果可以得到：690nm处的峰可以归属为最高占据分子轨道（HOMO）到最低未占据分子轨道（LUMO）的跃迁；610nm处则属于HOMO-3和HOMO-2到LUMO的跃迁以及HOMO到LUMO+1的跃迁；469nm处属于HOMO-4到LUMO和LUMO+1的跃迁以及HOMO-3和HOMO-2到LUMO+2的跃迁；431nm处属于HOMO-4到LUMO+2的跃迁；321nm处的归属比较复杂，主要由HOMO-3到LUMO+6轨道的跃迁贡献．C60(C5Cl6）的起始吸收波长为709 nm，其对应的HOMO-LUMO能隙为1.75eV.2.3 C60(C5Cl6）的晶体结构分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]碳电弧中#24106C78Cl6的捕获与结构表征[J]. 钟圆圆,田寒蕊,姚阳榕,张欣,石祥美,张美林,谢素原,黄荣彬,郑兰荪.  厦门大学学报(自然科学版). 2019(01)



本文编号：3587960