富勒烯衍生物合成、表征及金属富勒烯高压结构形变研究

发布时间：2017-09-19 06:42

  本文关键词：富勒烯衍生物合成、表征及金属富勒烯高压结构形变研究

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【摘要】：本篇论文在用电弧放电法合成、高效液相色谱法分离富勒烯的基础上,主要研究以下两方面:一是为了使富勒烯成为功能化材料,扩大使用范围。采用空心富勒烯C_(60),C_(70)和金属富勒烯Gd@C_(82)与四种氮杂冠醚:四氮杂环十二烷,四氮杂环十四烷,四氮杂环十五烷和六氮杂环十八烷进行氢胺化反应研究。并对得到的富勒烯多加成衍生物创新尝试以固体形式表征。采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(质谱),元素分析,红外吸收光谱,紫外-可见光谱和X射线衍射等手段对其进行研究。首先通过元素分析计算多加成富勒烯衍生物的加成度,然后用质谱表征衍生物的分子式结构。基于红外光谱分析,表明富勒烯衍生物发生反应的机理。而紫外吸收光谱可以从带隙值能量方面深入分析衍生物的性质,最后X射线衍射方法则表明衍生物为非晶态粉末状物质。二是希望掌握富勒烯的结构形变规律,在实际应用中避免富勒烯形变影响材料使用价值。在高压条件下研究大碳笼金属富勒烯Sm@C_(3v)(134)-C_(94)的结构形变。通过对Sm@C_(3v)(134)-C_(94)的原位高压红外吸收光谱的测试,去研究金属富勒烯碳笼的结构在高压下的形变过程和金属对碳笼形变的影响,内嵌的Sm原子对碳笼有支持作用,减缓其靠近部分的碳笼随压力的形变。通过理论计算模拟结果和常压下Sm@C_(3v)(134)-C_(94)的中红外波段的振动模式相比较,分析碳笼的振动模式。Sm@C_(3v)(134)-C_(94)碳笼的形变随着压力升高而愈加剧烈,且在高压下的形变是各向异性的。特别发现Sm@C_(3v)(134)-C_(94)的HOMO-LUMO带隙值随压力变化是非线性的。
【关键词】：富勒烯衍生物 氮杂冠醚 氢胺化作用 金属富勒烯 高压 形变 红外吸收光谱
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;O521.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-39
• 1.1 富勒烯笼内化学修饰17-21
• 1.2 富勒烯笼外化学修饰21-24
• 1.2.1 Diels-Alder反应21-22
• 1.2.2 Prato反应22
• 1.2.3 Bingel-Hirsch反应22-23
• 1.2.4 与偏三氯苯反应反应23
• 1.2.5 苯甲基化反应23
• 1.2.6 羟基化反应23-24
• 1.3 氢胺化反应概述24-32
• 1.3.1 氢胺化反应原料25-27
• 1.3.2 一级胺、二级胺与富勒烯氢胺化反应机理27-31
• 1.3.3 三级胺与富勒烯氢胺化反应机理31-32
• 1.3.4 多胺与富勒烯氢胺化反应机理32
• 1.4 富勒烯高压红外研究32-36
• 1.4.1 富勒烯高压结构研究进展32-34
• 1.4.2 高压技术简介34-36
• 1.4.2.1 DAC工作原理34-35
• 1.4.2.2 密封垫圈35
• 1.4.2.3 传压介质35-36
• 1.5 课题研究目的和内容36-39
• 1.5.1 研究目的37
• 1.5.2 研究内容37-39
• 2 实验仪器与化学试剂39-43
• 2.1 实验所用原料和主要仪器39-40
• 2.1.1 实验所用原料39
• 2.1.2 实验仪器39-40
• 2.2 产物表征手段40-43
• 2.2.1 高效液相色谱（ HPLC）40-41
• 2.2.2 质谱（ MS）41
• 2.2.3 元素分析 (EA)41
• 2.2.4 红外吸收光谱（IR）41-42
• 2.2.5 紫外可见光谱（UV-VIS）42
• 2.2.6 X射线衍射（ XRD）42
• 2.2.7 高压红外光谱42-43
• 3 富勒烯氢胺化衍生物制备43-53
• 3.1 引言43
• 3.2 富勒烯氢胺化产物制备43-49
• 3.2.1 富勒烯的合成43-45
• 3.2.2 富勒烯的提取45
• 3.2.3 富勒烯的分离45-49
• 3.3 富勒烯氢胺化反应49-51
• 3.3.1 富勒烯C_(60)氢胺化反应49-50
• 3.3.2 富勒烯C_(70)和Gd@C_(82)氢胺化反应50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 富勒烯氢胺化衍生物的表征53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 元素分析53-55
• 4.3 质谱55-60
• 4.4 红外吸收光谱60-62
• 4.5 固体紫外吸收光谱62-66
• 4.6 X射线衍射分析66-67
• 4.7 本章小结67-68
• 5 金属富勒烯原位高压红外吸收光谱研究68-76
• 5.1 引言68
• 5.2 金属富勒烯样品制备68-69
• 5.3 高压下原位红外光谱分析69-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 结论与展望76-78
• 6.1 主要研究结论76-77
• 6.2 研究工作展望77-78
• 参考文献78-85
• 作者简介85

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本文编号：880121