高碳富勒烯

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高碳富勒烯為多於70個碳原子組成的富勒烯分子,是六邊形和五邊形組合成的籠型稠環結構,多邊形的每個頂點都有一個碳分子、每個邊緣都有一個鍵結。

合成

1990年, W. Krätchmer 和 D. R. Huffman研發出一個簡單有效率的方法合成高碳富勒烯。該技術中,在惰性氣體(氦氣)裡,藉由兩個高純度石墨電極間的電弧放電而產生碳煙。此外,也可用雷射燒蝕或熱解芳香族烴以產生碳煙。之後使用適當有機溶劑對碳煙進行層析即可萃取出富勒烯[1]。毫克數量的高碳富勒烯可以用這種方法在實驗室中獲得,C76,C78和C84可商業生產。

屬性

分子

分子式 CAS碼[2] Nis [3] 對稱性[4][5]
C60 99685-96-8 1 Ih
C70 115383-22-7 1 D5h
C72 1 D6h
C74 1 D3h
C76 135113-15-4 2 D2*
C78 136316-32-0 5 D2v
C80 136316-32-0 7
C82 136316-32-0 9 C2, C2v, C3v
C84 135113-16-5 24 D2*, D2d
C86 135113-16-5 19
C88 135113-16-5 35
C90 135113-16-5 46
C3996 175833-78-0

表中,「Nis」表示根據「IPR規則」(Isolated Pentagon Rule)的所有異構物可能性的數量,IPR規則指出,富勒烯中的兩個五邊形不相鄰。對稱性表示實驗上最常見的型態,* 表示對稱性有不只一個對掌形式。

固體

固相的高碳富勒烯[6]
分子式 對稱性 空間群 編號 皮爾遜符號 a (nm) b (nm) c (nm) β° Z ρ (g/cm3)
C76 Monoclinic P21 4 mP2 1.102 1.108 1.768 108.10 2 1.48
C76 Cubic Fm3m 225 cF4 1.5475 1.5475 1.5475 90 4 1.64
C82 Monoclinic P21 4 mP2 1.141 1.1355 1.8355 108.07 2
C84 Cubic Fm3m 1.5817[7] 1.5817 1.5817 90

自甲苯溶液培養的C76或C82晶體具有單斜對稱性。包含甲苯分子的晶體結構在富勒烯球體之間堆積。然而,從C76蒸發溶劑將其轉換成一個面心立方形式。單斜晶體和立方晶體(FCC)C60和C70富勒烯。

參考

  1. ^ Katz, 369-370
  2. ^ W. L. F. Armarego; Christina Li Lin Chai. Purification of laboratory chemicals. Butterworth-Heinemann. 11 May 2009 [26 December 2011]. ISBN 978-1-85617-567-8. 
  3. ^ Manolopoulos, David E.; Fowler, Patrick W. Structural proposals for endohedral metal-fullerene complexes. Chemical Physics Letters. 1991, 187. doi:10.1016/0009-2614(91)90475-O. 
  4. ^ Diederich, Francois; Whetten, Robert L. Beyond C60: The higher fullerenes. Accounts of Chemical Research. 1992, 25 (3). doi:10.1021/ar00015a004. 
  5. ^ K Veera Reddy. Symmetry And Spectroscopy Of Molecules. New Age International. 1 January 1998 [26 December 2011]. ISBN 978-81-224-1142-3. 
  6. ^ Katz, E. A. Fullerene Thin Films as Photovoltaic Material. (編) Sōga, Tetsuo. Nanostructured materials for solar energy conversion. Elsevier. 2006. ISBN 978-0-444-52844-5. 


外部連結