富勒烯高分子課件

富勒烯高分子范斌清華大學(xué)化學(xué)01班2002年6月3日一個(gè)很膚淺的問題：C元素有幾種單質(zhì)？富勒烯的發(fā)現(xiàn)1985年，Kroto，Curl,Smalley1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)上世紀(jì)后半葉的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一意義：一種全新的，具有復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Prof.SirH.W.KrotoBuckminsterfullereneBuckminsterFuller'sDomeC60的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

60個(gè)頂點(diǎn)，32個(gè)面（20個(gè)正六邊形，12個(gè)正五邊形）;

sp2

雜化，整個(gè)表面形成一個(gè)大的共軛體系。所以可以這樣描繪C60的表面結(jié)構(gòu)：富勒烯的特殊性質(zhì)電陰性(electronegativity)導(dǎo)電性（共軛體系，超導(dǎo)）非線性光學(xué)性質(zhì)（對(duì)稱結(jié)構(gòu)）分子容器富勒烯應(yīng)用上的缺點(diǎn)一、不溶于水，只溶于少數(shù)有機(jī)溶劑。二、結(jié)晶的機(jī)械強(qiáng)度不足，難以直接應(yīng)用解決的方法：把富勒烯官能團(tuán)固化到高分子中一、含有富勒烯組分的高分子的基本類型

Basictypesoffullerene-containedpolymer按照結(jié)構(gòu)，主要分為以下六種：1富勒烯處于主鏈上的高分子(in-chain)，也稱“珍珠項(xiàng)鏈型(pearlnecklace)”。富勒烯單元直接結(jié)合到高分子的主鏈中Fullereneinthebackboneofthepolymer.2垂吊型(pendanttype)高分子的側(cè)鏈上掛有富勒烯。Polymersbearingpendantfullerenes.3星射線型(starbursttype)富勒烯作為高分子的“聯(lián)結(jié)樞紐”，從而組成帶有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子。Randompolymersirradiatingfromafullerenespheroid.4富勒烯終止鏈型

(fullereneend-cappedtype)富勒烯掛在高分子的鏈端上。Polymersterminatedbyafullereneunit.5樹枝型(dendrimer)富勒烯作為聯(lián)結(jié)點(diǎn)將兩個(gè)相似的高分子聯(lián)結(jié)在一起，狀如樹枝與樹根。六C60鍵合到基質(zhì)表面的高分子衍生物(matrix-bound)主要有以下兩種結(jié)構(gòu)：A.Matrix-boundB.Coating富勒烯高分子的聚合

Polymerizationoffullerenepolymers由富勒烯分子直接參加的聚合反應(yīng)polymerizationprocesscarriedoutinthepresenceoffullerene由帶有富勒烯的單體在對(duì)富勒烯惰性的條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)usingafullerenecontainingmonomerandpolymerizationconditionsthatareinerttothefullerenereactivity富勒烯和帶有活性基團(tuán)的高分子的反應(yīng)reactionoffullerenewithpolymerthatcontainreacitvegroupsC60鍵合到基質(zhì)表面的反應(yīng)matrix-bound1由富勒烯直接參加的聚合反應(yīng)(thepolymerizationprocesscarriedoutinthepresenceoffullerenes)（1）

對(duì)二甲苯和富勒烯的聚合反應(yīng)是此類反應(yīng)的典型。[2],[3],[4](b)(x:y=1.0:3.4)全碳富勒烯高分子(allcarbonfullerenepolymers)的聚合反應(yīng)由C60的無(wú)氧薄膜或溶液直接聚合[5]~[8]通過加熱AC60(A=K,Rb,Cs)實(shí)現(xiàn)聚合[9](c)2由帶有富勒烯的單體在對(duì)富勒烯惰性的條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)usingafullerenecontainingmonomerandpolymerizationconditionsthatareinerttothefullerenereactivity

兩個(gè)典型的縮聚反應(yīng)[10](d)3富勒烯和帶有活性基團(tuán)的高分子的反應(yīng)reactionoffullerenewithpolymerthatcontainreacitvegroups典型反應(yīng)：[11](e)4matrix-bound反應(yīng)典型反應(yīng)：先將C60進(jìn)行硅烷化反應(yīng)，然后得到最終產(chǎn)物。[12](f)Matrix:Indium-tinoxideQuartzorGe-SimultilayerSpacergroup:TrimethyleneUndecaneBindinggroup:NHPyridyl-OsO4complex在聚苯膜上摻雜C60我的工作：思路：電化學(xué)方法制聚苯已有成功的方法：三氟化硼乙醚溶液（BFEE）苯不銹鋼電極恒電壓1.7V—機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能良好的聚苯膜(PPP)用聚苯練手循環(huán)伏安法（CyclicVoltammogram)聯(lián)想：可否加入C60一試？加入C60以前加入C60以后合并兩圖所得的高分子薄膜IRSpectrum（薄膜先用苯反復(fù)洗滌）C60的IR特征峰ReferencesRuoffRS,TseDS,MalhotraR,LorentsDC(1993)JPhysChem97:3379CaoT,WebberSE.Macromolecules,1995,28:3741BunkerCE,LawsonGE,SunYP.Macromolecules,1995,28:3743SunYP,LawsonGE,BunkerCE,etal.Macromolecules,1996,29:8441RaoAM,ZhouP,WangK-A,HagerGT,HoldenJM,WangY,LeeW-T,BiX-X,EcklundPC,CornettDS,DuncanMA,AmsterIJ(1993)Science295:955StephensPW,BortelG,FaigelG,TegzeM,JanossyA,PekkerS,OszlanyiG,ForroL(1994)Nature370:636FischerJE(1994)Science264:1548SunY-P,MaB,BunkerCE,LiuB(1995)JAmChemSoc117:12,705RosseinskyMJ(1995)MaterChem5:1497ShiS,KhemaniKC,LiQC,WudlF.AmChemSoc,1993,115:3850WangC,HeJ,FuS,JiangK,ChengH,WangM.Polyme