一、笼内金属富勒烯的合成与分析（论文文献综述）
王丽红[1]（2021）在《第三副族金属富勒烯二聚化及氢化材料合成路线的理论研究》文中研究指明金属富勒烯因其独特的结构与应用前景而备受关注,金属富勒烯的表面通过功能化修饰可以调控其物理和化学性质,目前已被应用到生物医学、半导体材料和量子计算与信息存储等方面。目前实验上合成金属富勒烯的主要方法是电弧放电法,由于金属富勒烯制备和分离过程较难,因此实验上实现大量制备较难。由于金属富勒烯化学反应中有众多的反应位点,导致材料合成的复杂性增强,因此理论上设计和研究研究材料的合成路线是非常有必要。本论文旨在对具有代表性的金属富勒烯的二聚化和氢化反应的活性及区域选择性进行探究,通过提出的模型对其活性位点进行预测,从而可以指导实验上的合成。本文的主要研究内容如下:1.金属富勒烯的二聚化材料的合成。顺磁性金属富勒烯因具有自由基性质而易发生二聚化反应,且该反应显示出较高的选择性,即在众多碳笼异构体的各个反应位点,实验中仅观察到一个或几个二聚体。为了解释二聚化区域选择性的现象,我们对一系列实验合成的顺磁性金属富勒烯（EMF）的二聚化进行研究,即M@C82（M=Y,Sc,La）、具有一对相邻五元环的La@C72和三重态Y2@C80。通过探索可能的单体异构体和每个单体所有可能的二聚化位点,我们解释了实验上观察到的Y@C82特定的二聚体。因此,我们提出了两个能量标准来衡量在一定的实验条件下是否可以形成二聚体:单体足够稳定,且二聚化过程应具有足够的能量。除此之外,我们发现常用的反应描述符（自旋密度、π轨道轴矢量、芳香性和键级）均与EMF的二聚化区域选择性几乎没有任何相关性。因此,我们提出了一种简单的氢化物模型,该模型可定量预测二聚体相对能量,这将为EMF及衍生物的二聚化提供可靠且有效的指导。2.基于机器学习研究空富勒烯C72和C82氢化材料的合成。我们利用机器学习对C72二元氢化物的大量数据进行分析处理,最终得到具有较好预测能力的多元线性回归模型,然后将该模型用于预测C82体系的氢化反应。对于空富勒烯C72氢化反应的活性,多元线性回归模型和笼外加成富勒烯稳定化指数（XSI）模型获得的能量均与密度泛函理论（DFT）计算的相对能量具有较好的相关性,并且两者都预测相邻五元环的[5,5]键活性最强,对应的异构体能量最低,因此验证了我们的模型是可行的。该模型虽不能准确的预测出C82最稳定的异构体,但较稳定的异构体仍可以预测出来,且XSI值与机器学习得到的预测能量（Epredict）二者具有良好的相关性,进一步证明我们的机器学习模型是可行且有效的。对比C72和C82中较稳定结构和不稳定结构的Schlegel投影图,我们可得出一个结论:对于较稳定的异构体,二元氢化物的加成位点必有一个位于五元环-六元环-六元环共用的C原子上;对于不稳定的异构体而言,所有氢化物的加成位点均位于六元环-六元环-六元环共用的C原子上。3.基于机器学习研究La和Sc金属富勒烯氢化材料的合成。我们以非IPR的La@C2-C72二元氢化物的数据为机器学习的样本,最后获得一种最优模型,该模型预测最稳定的二元氢化物加成位点不是相邻五元环上的[5,5]键,而是位于六元环的键上,这可能是由于金属富勒烯中金属原子和碳笼间的相互作用,导致了碳笼上原子的反应活性发生变化。该模型对于La@C2v-C82较稳定的结构可以有效地预测出来,例如,该体系最稳定的二元氢化物加成位点与Bingle-Hirsch反应产物La@C2v-C82[CH（COOC2H5）]2的反应位点一致;而第二稳定的二元氢化物的加成位点与Diels-Alder反应产物La@C2v-C82Cp*发生的位点一样。对于Sc@C2v-C82来说,机器学习的模型将不再适用,因为金属原子的不同,该模型的预测能力大大降低,因此非IPR的La@C2-C72的机器学习模型将只适用于含有金属La原子的富勒烯。本论文通过研究金属富勒烯的二聚化及氢化反应的活性和区域选择性,揭示了自由基加成反应的化学本质,这将为实验上合成和调控分子提供理论依据,加深对该类新型材料性质的探索,从而丰富了金属富勒烯在生物医药、分子器件及量子信息处理等方面的应用。
官润南[2]（2021）在《基于大碳笼的内嵌金属氰化物富勒烯和空心富勒烯的结构及化学性质研究》文中研究指明自1985年被发现以来,富勒烯就因其独特的分子结构和优异的物理化学性质受到了学者们的广泛关注。不同于其他的碳同素异形体,富勒烯是具有确定结构的分子,其内部的空腔结构和碳笼上碳原子的sP2杂化使其能够实现内嵌原子和外接基团这两种功能化。内嵌功能化是将原子、离子或者金属团簇嵌入到碳笼的空腔结构中,如果内部嵌入物含有金属时,会有一定数量的电荷转移发生在金属和碳笼之间,这种富勒烯称为内嵌金属富勒烯,金属的引入可以赋予富勒烯额外的物理性能。此外,通过对富勒烯进行有机反应修饰,可以得到碳笼外接功能化基团的富勒烯衍生物,实现对富勒烯的分子能级和物理化学性质的调控,从而极大地拓展了富勒烯材料的应用。特别地,大碳笼富勒烯由于具有更多的π电子和更低的结构对称性,对其化学性质的研究相对较少。本论文集中于研究基于大碳笼的内嵌金属氰化物富勒烯和空心富勒烯的结构及化学性质,对一系列基于C84大碳笼的内嵌金属氰化物团簇富勒烯的分子内金属-碳笼之间的相互作用进行了深入研究,并对基于C92大碳笼的空心富勒烯进行了高温氯化反应,发现了几种新的异构体。主要开展了以下三个方面的工作:（1）通过直流电弧放电法合成了 3种基于C84大碳笼的内嵌金属氰化物团簇富勒烯MCN@C2（13）-C84（M=Y,Dy,Tb）,并通过单晶X射线衍射技术确定了它们的分子结构。通过对比分析它们的单晶结构,发现虽然所内嵌的金属离子半径只有微小的改变（Y3+、Dy3+和Tb3+的离子半径分别为0.90,0.91和0.92 A）,其分子内金属-碳笼之间的相互作用发生了明显的变化,这表明通过改变内嵌金属离子的半径可以调控内嵌金属氰化物团簇富勒烯中的金属-碳笼之间的相互作用。随后还利用紫外-可见-近红外吸收光谱和电化学CV测试表征了MCN@C2（13）-C84（M=Y,Dy,Tb）的电子性质,并通过与内嵌二价单金属富勒烯M@C2（13）-C84（M=Sm,Eu,Yb）进行对比,确定了[M3+（CN）-]2+@[C2（13）-C84]2-的电子结构。（2）合成、分离并表征了基于新型C84大碳笼富勒烯异构体的内嵌金属氰化物团簇富勒烯DyCN@C2v（17）-C84,虽然C2v（1 7）-C84异构体的能量低于一些己被报道的其他C84异构体,但之前实验上并未被分离出来,因此成功地捕获了该“消失的富勒烯”。分析表明内嵌金属氰化物团簇富勒烯能够稳定C2v（17）-C84主要是因为DyCN团簇向碳笼转移了两个电荷,[C2v（17）-C84]2-的形成能较中性碳笼大大降低。同时发现DyCN@C2v（17）-C84和DyCN@C2（13）-C84在结构上有着极大的关联性,DyCN@C2（13）-C84 可以通过两步 Stone-Wales Rotation（SWR）转变为DyCN@C2v（17）-C84,这也解释了为何两者能同时被合成分离出来。进一步地,本文对比研究了 DyCN@C2v（17）-C84和DyCN@C2（13）-C84的金属-碳笼之间的相互作用力,发现改变异构体类型也可以调控内嵌金属氰化物团簇富勒烯的金属-碳笼之间的相互作用。（3）利用高效液相色谱分离了基于C92大碳笼空心富勒烯的四个组分,并分别对其进行了高温氯化反应,得到了富勒烯衍生物C92（38）C118/22,C92（26）C124,C90（NC）C122和#86239C90C126。其中,#86239C90C126含有两对相邻五元环,而C90（NC）C122有一个七元环和两对相邻五元环。通过深入分析转化路径,发现C92（50）异构体可以通过一步C2单元的丢失转变为C90（NC）碳笼,而C92（23）异构体则可以通过四步SWR与C2单元丢失相结合的过程转变为#86239C90碳笼。DFT理论计算表明了 C92（50）和C92（23）异构体的形成能较C92（38）和C92（26）异构体更高,这也是C92（50）和C92（23）异构体能够发生骨架转变的原因。因此,本文直接或间接地证明了富勒烯烟灰中存在C92（38）,C92（26）,C92（50）,C92（23）异构体,其中C92（26）,C92（50）,C92（23）异构体此前在文献中均未有报道。
谢安治,文天珍,李继玲[3]（2020）在《Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B40的功能化应用研究》文中研究表明新型非碳纳米结构的研究一直广受关注。因零维硼元素富勒烯笼状结构B40的实验合成,以及新型的硼富勒烯可能具有类似于碳富勒烯(如C60)一样重要的学术价值和应用前景,关于B40更进一步的功能化应用研究变得十分必要。采用第一原理,文章开展了过渡金属元素Ni对硼富勒烯B40进行表面化学吸附及笼内封装的功能化应用研究。计算结果表明,无论Ni原子在B40表面吸附还是笼内封装,均可与B40表面的B原子相结合形成Ni-B键,对应形成不同的稳定的金属富勒烯复合结构。且,Ni原子掺杂B40所形成的金属富勒烯复合产物结合能约5.18～7.12 eV/atom,表明Ni原子与B40的表面吸附和笼内封装属于化学作用过程,所形成的金属富勒烯复合产物具有较高的稳定性。对金属富勒烯复合产物的电子特性和磁性进行计算,发现:Ni原子表面吸附和内嵌的金属富勒烯复合结构,由于Ni原子的掺杂引入,其能隙相对于全硼富勒烯B40均有一定程度的减小;同时,磁性Ni原子与全硼富勒烯作用后,通过轨道电子的转移,Ni原子磁性完全消失而B40富勒烯笼内的B原子不产生自旋极化,因而金属富勒烯的总磁矩均为零。这种通过Ni的掺杂可调整富勒烯分子结构能隙又同时保持整个体系的磁矩为零的电子特点,对于此类金属富勒烯作为半导体分子器件的应用非常有意义。
庄嘉欣[4]（2020）在《内嵌锕系金属富勒烯的合成、分子结构和锕系化学键研究》文中认为富勒烯作为一种特殊的纳米碳笼结构分子,可以内嵌种类繁多、结构各异的金属或团簇,形成内嵌金属富勒烯。由于内嵌物与碳笼之间产生的特殊相互作用,内嵌富勒烯分子具有独特的电子结构和物理化学性质,在生物医学、有机光伏器件、热电材料和分子器件等诸多方面都具有良好的应用价值。锕系金属内嵌富勒烯是一类特殊的富勒烯化合物,对锕系金属内嵌富勒烯的研究不仅拓宽了传统内嵌富勒烯的研究方向,而且在探索内嵌富勒烯的结构及形成机理方面具有重要作用。此外,由于理解锕系团簇以及锕系金属-金属键的性质对理解5f元素的电子结构和反应性具有重要意义,锕系化学理论研究者已经探讨了锕系富勒烯中可能存在的锕系金属-金属键。此前的一些研究结果表明,富勒烯纳米碳笼可以提供一种独特的配位环境,使得一些通过常规合成方法难以得到的金属团簇能够稳定存在于分子化合物中,因此锕系金属内嵌富勒烯是研究锕系金属-金属键和金属-非金属配体结构的理想模型。探索新结构内嵌锕系金属富勒烯的合成,并且对其分子结构、电子结构和价键性质进行详细的实验表征和深入的理论分析,有可能在锕系金属-金属键、锕系金属团簇以及富勒烯化学研究等方面有重要的突破性进展,这不论是在锕系金属和富勒烯的基础化学领域还是应用研究领域都具有十分重要的意义。基于此,本论文立足于新结构内嵌锕系金属富勒烯的合成、分离以及分子结构与价键性质的研究。主要开展的工作如下:（1）我们成功合成了三个内嵌锕系单金属富勒烯U@C76、U@C80和Th@C80。单晶X射线衍射结果表明它们都具有非“独立五元环规则（IPR）”碳笼,分子结构分别为 U@C1（17418）-C76、U@C1（28324）-C80和Th@C1（28324）-C80,并且这些非 IPR 结构的碳笼此前从未被报道过。理论计算表明,稳定这些特殊碳笼结构的作用来自于内嵌锕系金属向碳笼转移4个电子以及U或Th与碳笼之间强烈的主客体相互作用。这项工作为富勒烯的生成与稳定机理以及富勒烯中金属与碳笼的相互作用提供了新的见解和更深层的认知。（2）我们合成得到了内嵌锕系团簇富勒烯U2C2@Ih（7）-C80和U2C2@D3h（5）-C78。利用X射线吸收谱（XAS）、变温核磁共振（NMR）等多种手段表征了它们的结构与物化性质,并且对其电子结构与价键形态进行了量子化学计算研究。实验和理论计算表明,在U2C2@Ih（7）-C80和U2C2@D3h（5）-C78中,内嵌的金属U呈现+4价,且U-C之间的相互作用主要是离子性的,碳笼内部的U2C2团簇是第一例由两个C原子连接两个U中心的铀碳化物团簇,其中两个桥连的C原子形成C≡C三键。而在此前报道的U2C@Ih（7）-C80中,U则呈现+5价,U=C双键之间具有明显的共价相互作用。此外,U2C2团簇的“蝴蝶状”构型是由碳笼的约束作用引起的,当脱离了碳笼的限制,U2C2团簇趋向“平面”型,这与U2C@Ih（7）-C80中U=C=U本身的弯曲结构显着不同,显示出这两种新型U金属团簇的价键结构与U的价态都存在较大差异。这项研究工作表明,由于富勒烯碳笼内部独特的配位环境以及锕系元素丰富的可变价态,一些常规条件下无法获得的新型锕系金属团簇和价键结构能够稳定于富勒烯碳笼中。（3）我们成功合成并表征了一例内嵌双金属富勒烯Th2@Ih（7）-C80。单晶结构明确显示碳笼内Th-Th之间的距离为3.816 A,与理论计算的键长值3.817 A几乎相等。实验和理论计算证实,碳笼内两个低氧化态的Th3+离子之间形成了前所未有的强共价Th-Th单键,有效键级（EBO）达到了 0.99。此外,Th原子7s/6d杂化轨道之间的重叠非常大,以至于当两个Th原子之间的距离达到6 A时,该金属-金属键仍然存在。这项工作首次在分子化合物中合成得到了 Th-Th键,证实了锕系金属-金属共价键在化合物中稳定存在的真实性,加深了我们对5f元素成键的基本认识。这项工作也表明富勒烯碳笼内独特的成键环境使得内嵌锕系富勒烯成为研究锕系金属成键基本原理的理想分子模型。
李晓蒙[5]（2020）在《基于铀的新型团簇内嵌富勒烯的合成、分离与表征》文中认为金属内嵌富勒烯是将金属或者金属-非金属原子团簇嵌入富勒烯内部后形成的独特分子。自1985年对首个金属内嵌富勒烯La@C82的报道以来,内嵌富勒烯的种类迅速扩大,诸多金属内嵌富勒烯相继被报道,包括各种单金属内嵌富勒烯,双金属内嵌富勒烯,金属-非金属杂化团簇内嵌富勒烯等等。现阶段对内嵌富勒烯的研究主要集中于Sc,Ti,V,Y和绝大多数镧系金属,而且对于这一些金属的内嵌富勒烯,已经有了较为系统而全面的认识。相对而言,对于锕系金属内嵌富勒烯的研究,长期以来一直停留在理论计算研究和质谱与初步的光谱分析上。对锕系金属及其团簇内嵌富勒烯的研究,不仅对内嵌富勒烯领域,而且对锕系化学领域都有特殊而且重要的意义。基于这一现状,本论文工作对于基于锕系金属U的新型内嵌富勒烯进行了合成,分离及结构与性质的表征。具体内容介绍如下:（1）以金属氧化物U3O8与Sc2O3为金属源,通过Kratschmer-Huffman电弧放电法合成并分离了首个锕系-镧系金属碳化物团簇内嵌富勒烯Sc2UC@C80,并对其进行了单晶X射线衍射分析、紫外、拉曼与红外光谱以及电化学的表征。通过单晶X射线分析,确定了 Sc2UC@C80的外部碳笼的结构为Ih（7）-C80,光谱分析进一步确认了这一碳笼结构。对其内部Sc2UC团簇的结构进行分析发现,团簇中稳定了一个长度为2.01 A的U=C双键,这是迄今为止被单晶衍射证实的最短的U=C双键,其中U呈+4价。这是首次实现在单分子尺度内的锕系金属与镧系金属的杂化。通过对红外与拉曼光谱中U=C键振动特性、电化学特性的分析,并与U2C@Ih（7）-C80进行对比,发现两个Sc对U的取代对整个分子的物理化学特性造成了显着的影响。（2）以金属氧化物U3O8为金属源,活性气体NH3为氮源,通过Kratschmer-Huffman电弧放电法合成并分离了全新的锕系金属氮化物团簇内嵌富勒烯U2N@C80,并对其进行了全面的单晶X射线衍射分析以及紫外、拉曼与红外光谱、电化学的表征。单晶X射线衍射分析确定其碳笼结构为Ih（7）-C80,内部的U两个U原子分别以不等长的键长与中心的N原子相连接,U-N之间的距离分别为2.058 A与1.943 A。这充分说明两个U-N键的强度性质存在很大的差距,而且两个U存在不同的价态。U-N-U的键角为1500,比之前报道的U2C@Ih（7）-C80中U-C-U的键角142.8°更大。此前所有报道过的氮化物团簇内嵌富勒烯无一例外地遵循二金属氮化物模板（TNT）,这一新型的UNU内嵌团簇是首次发现的不符合这一规律的内嵌团簇结构。这一结果也进一步表明了,U的丰富的可变价态可以在诱导在富勒烯中稳定形成非常规的新型金属团簇。
葛暄初[6]（2020）在《内嵌双钍富勒烯的结构和成键理论研究》文中指出内嵌金属富勒烯（Endohedral metallofullerenes,EMFs）作为一类新型的纳米材料,在许多领域有着极佳的应用潜力,特别是在生物医学领域,内嵌金属富勒烯表现出高效的抗癌特性和出色的医学成像效果已经使其成为人们发展纳米医学的明星分子。内嵌金属富勒烯由于不同的内嵌物和特殊的电荷转移现象,其丰富的分子构象和独特电子结构也备受人们关注。过去,内嵌金属富勒烯的研究多集中于以过渡金属和镧系元素为内嵌物种,而对于锕系元素所形成的内嵌金属富勒烯的认识还较为局限。由于锕系元素复杂且特殊的电子特性,内嵌锕系金属富勒烯的电子结构以及物理化学性质可能与以往的金属富勒烯存在显着的差异。拓展内嵌锕系富勒烯无论从应用实践领域还是基础研究领域,都具有十分重要的意义。在本文中,我们预测了一个稳定的内嵌双钍富勒烯Th2@C80,并对其电子结构等性质进行了探究。具体工作如下:在本课题中,我们基于量子化学密度泛函理论计算预测了一个内嵌双钍金属富勒烯Th2@Ih-C80。计算的Th2@Ih-C80的热力学参数与实验已合成的内嵌金属富勒烯类似物 La2@Ih-C80,Ce2@Ih-C80,U2@Ih-C80 相当,证明 了其稳定性。Th2@Ih-C80的最优几何结构与已有报道的La2@Ih-C80类似,与Ce2@Ih-C80和U2@Ih-C80略有差别。电子结构分析表明,形式上每个Th向碳笼转移三个电子,Th2@/h-C80的价态结构为Th26+@Ih-C806-,相当于每个Th原子呈+3价态。而根据已有报道,所有单钍富勒烯中,Th原子都保持最稳定的+4价态。Th2@Ih-C80的基态是三重态,Th26+单元上的两个价电子形成电子构型为（6d7s7p）σ1（5f6d）π1开壳层二重单电子键,键长为3.803 A。然而,若将两个Th原子放置在近似等效于富勒烯配位环境的开放式限域环境中,Th26+单元的键长将驰豫至4 A以上,成键则恢复至传统的闭壳层的σ2单重键。因此,这种形式单重键的自旋极化现象只有通过封闭碳笼将两个相互排斥金属离子挤压才能获得。在这个发现的启发下,我们进一步通过逐渐改变碳笼的尺寸获得了不同电子构型的Th3+-Th3+单重键。当在较小的Ih-C60笼中,Th-Th距离被压缩至2.843 A,Th3+-Th3+键变为由5f6d主导的自旋极化π2键;将Th2封装到长直径的D3h-C78富勒烯中,Th-Th距离延长至4.063 A,使Th3+-Th3+键恢复为常规闭壳的（6d7s 7p）σ2形式。因此,我们提出了由碳笼限域效应引起的单重键自旋极化的规则,该规则的关键是碳笼的大小。更小的碳笼使Th-Th键长被进一步压缩,导致5f-5f和6d-6d轨道的重叠更明显,显着降低了π键的轨道能量,从而使Th26+单元原本较大的单重态-三重态能隙减小甚至逆转。在这一机制的支配下,形式上的单重Th3+-Th3+共价键从最初的闭壳层的σ2电子构型转变为开壳层的σ1π1和π2电子构型。此外,我们基于分子中的原子量子理论（QTAIM）,计算了金属-金属和金属-碳键临界点的多种指数,深入探讨了金属-金属及金属-碳相互作用,并基于多种电荷布居分析讨论了金属与碳笼之间的电荷转移。对于Th2@Ih-C80,内部的Th2和外部的Ih-C80间的相互作用是离子和共价作用的混合。通过过渡态计算得到,Th2@Ih-C80在稳定构型之间的转换能垒仅为约1.0 kcal/mol,因此我们预测两个Th原子可以在碳笼内三维自由旋转。本课题中所预测的Th2@C80是第一个理论上可稳定内嵌双钍富勒烯,同时也是也是富勒烯可以稳定三价钍离子的首次报道,为后续的实验合成及分离提供了理论指导。本课题为开拓新型富勒烯材料和调控锕系元素化合价及共价键提供了理论模型和基础指导。
张捷[7]（2020）在《内嵌金属富勒烯与[12]环苯撑主客体作用研究》文中认为金属富勒烯因其新奇的嵌套结构及独特的内在特性而受到科学家们的广泛关注,其在量子计算、光电器件、信息储存等诸多领域具有潜在的应用价值。本论文制备了金属富勒烯与[12]环苯撑（[12]CPP）的超分子复合物,通过光谱、核磁等手段研究了金属富勒烯与[12]CPP之间的主客体相互作用,探究了[12]CPP对金属富勒烯的选择性,并且实现了非色谱法提取金属富勒烯,解决了传统提取方式中过程繁琐、耗时严重及污染环境等问题。此外,对其形成的金属富勒烯-[12]CPP复合物进行了光电流实验测试,发现[12]CPP使金属富勒烯在光电性质、表面形貌组装等方面有所改善。具体内容如下:通过溶液混合的方法构造了金属富勒烯和[12]CPP的超分子复合物,发现[12]CPP的碳纳米环可以对金属富勒烯Sc3N@C78,Sc3N@C80和Sc2C2@C82进行尺寸选择性包覆。荧光光谱滴定实验表明,不同金属富勒烯对[12]CPP的荧光强度有不同的淬灭作用,其中Sc2C2@C82对[12]CPP具有最强的淬灭效果。电化学实验表明,被包覆的金属富勒烯氧化还原电位会发生一定的负移,说明其复合物之间具有更强的主-客体相互作用。光谱表征、核磁测试等方法论证得出,在复合物中添加金属-有机骨架材料MOF-177,由于其对金属富勒烯强大的吸引力破坏了复合物的主客体相互作用,会使金属富勒烯从[12]CPP中解离出来,这为分离其它超分子提供依据。在掺杂氟化物的二氧化锡（FTO）玻璃上旋涂Sc3N@C78?[12]CPP,Sc3N@C80?[12]CPP和Sc2C2@C82?[12]CPP三种超分子复合物作为工作电极,制备了金属富勒烯-[12]CPP导电膜,并对三种超分子复合物进行了光电流测量并对光电导性能进行了研究。发现与初始金属富勒烯相比,由于超分子复合物主客体相互作用,超分子复合物导电膜更为均匀紧密,从而促进了电荷载流子的有效传输,使得超分子复合物的光电流响应增强,且Sc2C2@C82?[12]CPP产生的光电流响应最强。之后对金属富勒烯-联苯混合物进行了比较研究,进一步说明碳纳米环与金属富勒烯复合物的主客体相互作用是产生了更强光电流响应的主要原因。而这种金属富勒烯被包覆后增强的光电响应,充分发掘了金属富勒烯与[12]CPP复合物作为光电检测器和光电活性器件方面的潜在应用。
马越[8]（2020）在《（内嵌）富勒烯的官能化以及在钙钛矿太阳能电池中的应用》文中研究表明富勒烯的出现促进了碳材料领域的发展,一系列具有特定官能团的不同π体系的富勒烯衍生物被成功地合成出来并应用于不同领域,如药物靶向传递的载体、光伏材料以及超分子化学,而近年来富勒烯衍生物由于其良好的电子传输能力在钙钛矿太阳能电池领域受到了广泛地关注。我们通过富勒烯阳离子中间体的反应设计了诸如分子内重排反应、分子内成环反应、分子间偶联反应等一系列反应并合成了一系列可应用于钙钛矿太阳能电池中的新类型富勒烯衍生物。同时,内嵌锂离子富勒烯作为少有的可被完全表征的内嵌富勒烯也由于其相较于富勒烯更高的反应活性获得了更加广泛的研究与应用。本文主要研究了富勒烯以及内嵌锂离子富勒烯的官能化反应以及探究了反应机理,同时将所得到的的产物应用到了钙钛矿太阳能电池中,研究结果如下:1.我们通过银催化下的八溴取代富勒烯经富勒烯阳离子的反应途径成功合成了一系列八烷氧基以及八芳基取代的52π共轭的富勒烯衍生物。合成的八取代富勒烯衍生物得到了系统的表征,循环伏安法计算得到的结果显示八取代富勒烯衍生物具有广泛可调节的LUMO轨道,同时聚集态分析显示其在一般高极性溶剂中均具有很好的溶解度。2.我们通过弱氧化剂溴化铜实现了由富勒烯醚到富勒烯酮的一步氧化反应,并通过此特征反应扩充了一系列底物。经过对反应进行动力学研究、氧同位素标记、自由基捕捉实验以及反应前后的核磁谱图分析我们确定了该反应的机理,同时此机理也得到了 DFT理论计算结果的印证。3.含有双（三氟甲基磺酰基）酰亚胺阴离子的内嵌锂离子苯基—C61—丁酸异甲酯被合成以及分离。我们对其[5,6]构型到[6,6]构型的分子内重排反应进行了动力学研究。与苯基—C61—丁酸异甲酯的重排反应相比我们发现了内嵌的锂离子可以有效提高九百多倍的反应速率并有效降低反应的活化能,这说明内嵌的锂离子可以作为非接触的路易斯酸催化剂展现出完美的催化活性。之后,经还原反应得到的中性内嵌锂离子苯基—C61—丁酸异甲酯被作为电子传输层应用于反向钙钛矿太阳能电池并收获了 9.6%的光电转换效率。
刘硕[9]（2020）在《富勒烯C60取代体系(C59M及C58M’)的结构和非线性光学性质理论研究》文中认为富勒烯及其衍生体系具有独特的几何结构和高度离域的π电子,因此在电学、磁学、光学、生物医学等领域具有广泛的应用。经化学修饰的富勒烯衍生物打破了原有的中心对称结构,在高性能的二阶非线性光学（NLO）材料领域具有潜在的应用价值。本论文的主要内容是对金属及非金属取代的富勒烯体系进行系统地设计及理论计算研究,对比筛选出具有较大第一超极化率的异质富勒烯结构,从理论上探究了异质富勒烯的结构与二阶非线性光学性质之间的关系,为设计高性能的富勒烯非线性光学材料提供可靠的理论依据。具体工作如下:1.基于具有高度对称性的富勒烯C60,我们设计了以过渡金属Co,Rh和Ir作为杂原子的异质富勒烯C59Co,C59Rh和C59Ir。几何结构显示,金属杂原子与三个相连的碳原子间的键长大于C60上的碳碳键,三个异质富勒烯与C60相比均发生了不同程度的形变。从自然布居分析（NPA）电荷和前线分子轨道跃迁中发现,三个异质富勒烯中都存在杂原子与相邻碳原子之间的电荷转移。令人欣喜的是,这三个金属取代富勒烯分子都具有较大的第一超极化率。其中C59Ir具有最大的第一超极化率。2.文献表明富勒烯上相邻的两个碳原子可以被金属原子或部分非金属原子取代。基于前期的工作,我们分别利用金属Ir,Pt及非金属Si和S,取代富勒烯C60上[6:6]环的两个相邻的碳原子,构建了C58M’型异质富勒烯,对其结构、前线分子轨道、NPA电荷及二阶非线性光学性质进行研究。值得注意的是,相较于传统的富勒烯,异质富勒烯的非线性光学性能显着提高,而且金属取代富勒烯的第一超极化率明显高于非金属取代富勒烯。通过双能级公式进一步分析发现,金属取代的富勒烯具有更小的跃迁能以及更大的跃迁偶极矩,证实了金属取代富勒烯的非线性光学性能优于非金属取代富勒烯。
丁玲[10]（2020）在《基于C60Cl6底物的富勒烯酚醚类衍生物合成及其对NC的安定性能研究》文中提出硝酸酯基推进剂在储存和使用过程中,受环境和热积累的影响易分解产生氮氧自由基和酸性物质,并进一步加速推进剂的分解。因此此类推进剂在储存的过程中需要加入安定剂来吸收产生的这些酸性物质和活性自由基,从而抑制推进剂的自催化分解,延长其储存寿命。研究表明富勒烯具有良好的吸收自由基的能力,且功能化的富勒烯衍生物吸收自由基的能力更好。本文利用亲核取代反应合成了一系列功能富勒烯衍生物,并对其在安定剂方面的潜在应用进行研究。主要工作包括以下四个部分:（1）在碱性条件下,通过六氯富勒烯(C60Cl6)与对乙氧基苯酚、对甲氧基苯酚、对乙基苯酚发生亲核取代反应成功制得一系列苯并呋喃富勒烯衍生物,并分离出了未见报道得1,2,3,4-苯并呋喃双加成富勒烯衍生物与1,2,14,15-苯并呋喃双加成富勒烯衍生物。采用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、紫外光谱、红外光谱、质谱等现代测试手段对产物进行了结构表征。（2）通过挥发扩散法培养获得了富勒烯衍生物的单晶,并使用X射线单晶衍射确定了其结构。对C60Cl6及其中间体进行密度泛函理论（DFT）计算,通过不同原子的Fukui函数f+来评估不同位点的局部亲电能力大小,进而推测苯并呋喃富勒烯衍生物的反应机理。（3）为了探究苯并类衍生物的成环条件,将苄醇类化合物与C60Cl6在氢化钠条件下发生亲核取代反应,结果表明对位苄醇并不能与对位酚类一样成环,将3,5-二甲氧基苄醇与C60Cl6反应成功得到了含苯并吡喃环的富勒烯衍生物。（4）对得到的富勒烯衍生物分别进行差热分析实验、甲基紫试纸实验和恒温热重实验,研究它们和硝化棉间的相容性和安定性。结果表明富勒烯衍生物和硝化棉间具有良好的相容性,对硝化棉均起到安定作用,并且它们的安定性能优于传统安定剂DPA。通过顺磁共振（ESR）研究了功能富勒烯衍生物对氮氧自由基的吸收能力,证实合成的功能富勒烯衍生物能够有效的吸收硝化棉热分解产生的NO·和NOx,从而抑制自催化反应,对硝化棉起到安定作用,延长使用寿命。
二、笼内金属富勒烯的合成与分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、笼内金属富勒烯的合成与分析（论文提纲范文）
（1）第三副族金属富勒烯二聚化及氢化材料合成路线的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属富勒烯的分类 |
| 1.1.1 单金属富勒烯 |
| 1.1.2 双金属富勒烯 |
| 1.1.3 金属团簇富勒烯 |
| 1.2 金属富勒烯的性质与应用 |
| 1.2.1 磁学与生物医药应用 |
| 1.2.2 光学应用 |
| 1.2.3 电学应用 |
| 1.3 金属富勒烯的功能化修饰 |
| 1.3.1 自由基加成产物的合成 |
| 1.3.2 Bingle-Hirsch产物的合成 |
| 1.3.3 Diels-Alder产物的合成 |
| 1.4 本课题研究的内容与意义 |
| 第二章 基本理论与计算方法 |
| 2.1 Schr(?)dinger方程与Hartree-Fock方法 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.3 机器学习简介 |
| 2.3.1 基本原理 |
| 2.3.2 线性回归 |
| 2.3.3 其它算法模型 |
| 2.4 本论文采用的计算方法 |
| 第三章 金属富勒烯二聚化反应的活性及区域选择性的理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 方法与模型 |
| 3.2.1 计算方法 |
| 3.2.2 二聚化能ΔE和二聚化吉布斯自由能ΔG的定义 |
| 3.2.3 预测区域选择性的反应描述符 |
| 3.2.4 简单的氢化物模型 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 M@C_(82)(M=Sc,Y,La)的单体 |
| 3.3.2 M@C_(82)(M=Sc,Y,La)的二聚体 |
| 3.3.3 La@C_2(10612)-C_(72)的二聚体 |
| 3.3.4 Y_2@I_h(7)-C_(80)的二聚体 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 空富勒烯氢化材料的机器学习模型研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 方法与模型 |
| 4.2.1 计算方法 |
| 4.2.2 XSI模型 |
| 4.2.3 机器学习步骤 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 C_(72)氢化材料的稳定性 |
| 4.3.2 C_(82)氢化材料的稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 La和Sc的金属富勒烯氢化材料的机器学习模型研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法与模型 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 机器学习模型 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 La@C_2-C_(72)氢化材料的稳定性 |
| 5.3.2 La@C_(2v)-C_(82)氢化材料的稳定性 |
| 5.3.3 Sc@C_(2v)-C_(82)氢化材料的稳定性 |
| 5.3.4 实验上的印证 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）基于大碳笼的内嵌金属氰化物富勒烯和空心富勒烯的结构及化学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 富勒烯的结构 |
| 1.2.1 富勒烯碳笼的结构特征 |
| 1.2.2 独立五元环规则 |
| 1.2.3 富勒烯碳笼的编号原则 |
| 1.2.4 富勒烯的分类 |
| 1.3 内嵌金属富勒烯 |
| 1.3.1 单金属富勒烯 |
| 1.3.2 双金属富勒烯 |
| 1.3.3 三金属富勒烯 |
| 1.3.4 内嵌团簇富勒烯 |
| 1.4 富勒烯的合成、提取、分离和结构表征 |
| 1.4.1 富勒烯的合成 |
| 1.4.2 富勒烯的提取 |
| 1.4.3 富勒烯的分离 |
| 1.4.4 富勒烯的结构表征 |
| 1.5 富勒烯的功能化研究 |
| 1.5.1 卤化反应 |
| 1.5.2 光化学反应 |
| 1.5.3 Prato反应 |
| 1.5.4 Bingel-Hirsh反应 |
| 1.6 富勒烯的应用 |
| 1.6.1 富勒烯在有机光伏领域的应用 |
| 1.6.2 富勒烯在生物医药领域的应用 |
| 1.6.3 富勒烯在其他领域的应用 |
| 1.7 本论文的研究思路及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于C_(84)大碳笼的内嵌金属氰化物团簇富勒烯的合成、分离及其分子内金属-碳笼之间的相互作用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验试剂 |
| 2.3 实验仪器 |
| 2.4 实验步骤 |
| 2.4.1 MCN@C_2(13)-C_(84)(M=Y,Dy,Tb)的合成 |
| 2.4.2 MCN@C_2(13)-C_(84)(M=Y,Dy,Tb)的分离 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.1 MCN@C_2(13)-C_(84)(M=Y,Dy,Tb)的单晶结构 |
| 2.5.2 MCN@C_2(13)-C_(84)(M=Y,Dy,Tb)的金属-碳笼相互作用与内嵌金属离子大小的关联 |
| 2.5.3 MCN@C_2(13)-C_(84)(M=Y,Dy,Tb)的电子结构表征 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 通过内嵌金属氰化物团簇富勒烯捕获“消失”的C_(84)大碳笼异构体 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验试剂 |
| 3.3 实验仪器 |
| 3.4 实验步骤 |
| 3.4.1 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)的合成 |
| 3.4.2 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)的分离 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)的单晶结构 |
| 3.5.2 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)和DyCN@C_2(13)-C_(84)的金属-碳笼相互作用与团簇构型对比研究 |
| 3.5.3 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)和DyCN@C_2(13)-C_(84)的相互转换机理 |
| 3.5.4 DyCN@C_(2v)(17)-C_(84)的电子结构表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 C_(92)大碳笼空心富勒烯的高温氯化反应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验试剂 |
| 4.3 实验仪器 |
| 4.4 实验步骤 |
| 4.4.1 C_(92)异构体的合成、分离与表征 |
| 4.4.2 C_(92)异构体的高温氯化反应 |
| 4.5 结果与讨论 |
| 4.5.1 氯化产物C_(92)(38)Cl_(18),C_(92)(38)Cl_(22),C_(92)(26)Cl_(24),C_(90)(NC)Cl_(22)和~(#86239)C_(90)Cl_(26)的单晶结构 |
| 4.5.2 氯化产物C_(90)(NC)Cl_(22)形成机理研究 |
| 4.5.3 氯化产物~(#86239)C_(90)Cl_(26)形成机理研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B40的功能化应用研究（论文提纲范文）
| 1 计算方法 |
| 2 计算结果与讨论 |
| 2.1 几何结构与稳定性 |
| 2.2 电子结构 |
| 2.3 磁学性质 |
| 3 结论 |
（4）内嵌锕系金属富勒烯的合成、分子结构和锕系化学键研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 内嵌金属富勒烯的分类 |
| 1.2.1 内嵌金属富勒烯 |
| 1.2.2 内嵌金属团簇富勒烯 |
| 1.2.3 内嵌锕系金属富勒烯 |
| 1.3 内嵌金属富勒烯的分子结构特性 |
| 1.3.1 非独立五元环规则 |
| 1.3.2 带电荷富勒烯碳笼的稳定性 |
| 1.4 内嵌金属富勒烯的电子结构 |
| 1.4.1 金属与碳笼的电荷转移与相互作用 |
| 1.4.2 团簇内相互作用 |
| 1.4.3 金属-金属键 |
| 1.5 内嵌金属富勒烯的应用前景 |
| 1.6 本论文的研究思路及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 内嵌锕系金属富勒烯U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)分子结构和生成机理的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂、实验原料与实验仪器 |
| 2.2.2 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的合成、提取及分离 |
| 2.2.3 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的谱学和电化学研究 |
| 2.2.4 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的单晶X射线衍射研究 |
| 2.2.5 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的理论计算分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的单晶X射线衍射结构分析 |
| 2.3.2 C_1(17418)-C_(76)和C_1(28324)-C_(80)结构的拓扑关联 |
| 2.3.3 U@C_1(17418)-C_(76)、U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)理论计算研究 |
| 2.3.3.1 Th@C_(80)和U@C_(80)电子结构与异构体丰度的分析 |
| 2.3.3.2 U@C_(76)的理论计算模拟 |
| 2.3.4 U@C_1(17418)-C_(76)、 U@C_1(28324)-C_(80)和Th@C_1(28324)-C_(80)的电化学分析 |
| 2.3.5 非IPR的碳笼选择性机理 |
| 2.3.5.1 四电子转移、热效应和分子对称性 |
| 2.3.5.2 锕系金属与富勒烯的共价相互作用 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 稳定在富勒烯碳笼中的锕系双金属碳化物团簇U2C2的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂、实验原料与实验仪器 |
| 3.2.2 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的合成、提取及分离 |
| 3.2.3 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的谱学研究 |
| 3.2.4 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的单晶X射线衍射研究 |
| 3.2.5 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的理论计算分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)单晶X射线衍射结构和电子结构的分析 |
| 3.3.2 U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)单晶X射线衍射结构和电子结构的分析 |
| 3.3.3 关于UC_2U@(C_7H_7)_2模型分子结构和成键特征的理论研究 |
| 3.3.4 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)谱学性质的研究 |
| 3.3.4.1 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的紫外可见近红外光谱表征 |
| 3.3.4.2 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)的核磁共振谱研究 |
| 3.3.4.3 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)拉曼和红外光谱的分析 |
| 3.3.4.4 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)的X射线吸收结构分析 |
| 3.3.5 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)和U_2C_2@D_(3h)(5)-C_(78)成键性质的比较 |
| 3.3.6 U_2C_2@I_h(7)-C_(80)的和U_2C@I_h(7)-C_(80)成键性质的比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 锕系内嵌双金属富勒烯Th2@I_h(7)-C_(80)中Th~(3+)-Th~(3+)强共价单键的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂、实验原料与实验仪器 |
| 4.2.2 Th_2@I_h(7)-C_(80)的合成、提取及分离 |
| 4.2.3 Th_2@I_h(7)-C_(80)的谱学研究 |
| 4.2.4 Th_2@I_h(7)-C_(80)的单晶X射线衍射研究 |
| 4.2.5 Th_2@I_h(7)-C_(80)的X射线吸收研究 |
| 4.2.6 Th_2@I_h(7)-C_(80)的理论计算分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Th_2@I_h(7)-C_(80)单晶X射线衍射结构分析 |
| 4.3.2 Th_2@I_h(7)-C_(80)电子结构的分析 |
| 4.3.3 Th_2@I_h(7)-C_(80)谱学性质的研究 |
| 4.3.3.1 Th_2@I_h(7)-C_(80)紫外可见近红外和拉曼光谱表征 |
| 4.3.3.2 Th2@Ih(7)-C_(80)的X射线吸收分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
| 致谢 |
（5）基于铀的新型团簇内嵌富勒烯的合成、分离与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 前言 |
| 1.1 内嵌富勒烯的分类 |
| 1.1.1 金属原子内嵌富勒烯 |
| 1.1.2 金属-非金属团簇内嵌富勒烯 |
| 1.1.3 锕系金属内嵌富勒烯 |
| 1.2 内嵌富勒烯的合成: |
| 1.2.1 直流电弧放电法 |
| 1.2.2 激光灼烧法 |
| 1.2.3 离子轰击法 |
| 1.2.4 高能高压法 |
| 1.3 内嵌富勒烯的提取与分离 |
| 1.3.1 高效液相色谱法(HPLC) |
| 1.3.2 非高效液相色谱(non-HPLC)分离法 |
| 1.4 内嵌富勒烯的表征方法 |
| 1.4.1 核磁共振谱(NMR) |
| 1.4.2 紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)光谱 |
| 1.4.3 分子振动光谱 |
| 1.4.4 电化学表征 |
| 1.4.5 X射线单晶衍射分析 |
| 1.5 内嵌富勒烯的潜在应用 |
| 本课题的研究思路与主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 锕系-镧系混合金属碳化物内嵌富勒烯Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的合成分离与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的合成、提取与表征 |
| 2.2.4 Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的单晶X射线结构测试 |
| 2.2.5 Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的光谱测试与电化学测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的单晶X射线衍射结构分析 |
| 2.3.2 Sc_2UC@I_h(7)-C_(80)的光谱分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 锕系金属氮化物内嵌富勒烯U_2N@I_h(7)-C_(80)的合成分离与表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂与实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 U_2N@I_h(7)-C_(80)的合成、提取与表征 |
| 3.2.4 U_2N@I_h(7)-C_(80)的单晶X射线结构测试 |
| 3.2.5 U_2N@I_h(7)-C_(80)的光谱测试与电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 U_2N@I_h(7)-C_(80)的单晶X射线衍射结构分析 |
| 3.3.2 U_2N@I_h(7)-C_(80)的光谱与电化学分析 |
| 3.3.3 U_2N@I_h(7)-C_(80)的理论计算研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 工作总结与展望 |
| 4.1 工作总结 |
| 4.2 工作展望 |
| 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）内嵌双钍富勒烯的结构和成键理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锕系元素及其电子结构 |
| 1.3 富勒烯 |
| 1.4 内嵌金属富勒烯 |
| 1.5 内嵌金属富勒烯的应用 |
| 1.6 内嵌锕系元素金属富勒烯 |
| 1.7 本课题的意义和主要内容 |
| 第二章 理论基础与计算方法 |
| 2.1 从头算方法 |
| 2.1.1 薛定谔方程 |
| 2.1.2 波恩-奥本海默近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fork方法 |
| 2.1.4 post Hartree-Fork方法 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi-Dirac模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 杂化泛函(Hybrid functionals) |
| 2.4 基组 |
| 2.5 相对论效应 |
| 2.6 本论文中使用的软件 |
| 第三章 内嵌双钍金属富勒烯的结构和成键理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Th_2@C_(80)最稳定的几何结构 |
| 3.3.2 Th_2@I_h-C_(80)中独特的Th-Th键 |
| 3.3.3 不同碳笼中Th~(3+)-Th~(3+)单重键的演化 |
| 3.3.4 金属-金属的相互作用和成键特征 |
| 3.3.5 金属-笼相互作用 |
| 3.3.6 Th_2在I_h-C_(80)内部的运动 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）内嵌金属富勒烯与[12]环苯撑主客体作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 内嵌氮杂金属团簇金属富勒烯 |
| 1.2 内嵌双金属富勒烯 |
| 1.3 金属碳化物内嵌富勒烯 |
| 1.4 金属富勒烯光电性能研究 |
| 1.4.1 有机太阳能电池材料 |
| 1.4.2 场效应晶体管材料 |
| 1.5 金属富勒烯主客体体系 |
| 1.6 金属富勒烯与碳纳米环主客体作用 |
| 第2章 [12]环苯撑对金属富勒烯的尺寸选择性包覆及其复合物的解离 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验所用材料、试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验过程 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 金属富勒烯对[12]CPP的荧光滴定 |
| 2.3.2 金属富勒烯进入[12]CPP过程模拟 |
| 2.3.3 金属富勒烯与[12]CPP电化学实验 |
| 2.3.4 MOF-177对金属富勒烯@[12]CPP复合物的解离 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 金属富勒烯-[12]环苯撑超分子复合物光电化学响应 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验所用材料、试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验过程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结论 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）（内嵌）富勒烯的官能化以及在钙钛矿太阳能电池中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 富勒烯的化学性质 |
| 1.1.1 富勒烯的多取代反应 |
| 1.1.2 富勒烯阳离子化学 |
| 1.1.3 含多元环的富勒烯反应 |
| 1.2 内嵌锂离子富勒烯 |
| 1.2.1 内嵌锂离子富勒烯的合成与分离 |
| 1.2.2 内嵌锂离子富勒烯的化学修饰 |
| 1.2.3 内嵌锂离子富勒烯的中性还原 |
| 1.3 内嵌锂离子富勒烯在钙钛矿太阳能电池中的应用 |
| 1.3.1 内嵌锂离子富勒烯作为PSC中的p型掺杂剂 |
| 1.3.2 内嵌锂离子富勒烯作为PSC中的电子传输层 |
| 参考文献 |
| 第二章 八取代富勒烯的选择性合成 |
| 2.1 引言 |
| 2.2.1 原料 |
| 2.2.2 仪器与表征 |
| 2.2.3 八溴代富勒烯的合成 |
| 2.2.4 八烷基取代富勒烯的合成与表征 |
| 2.2.5 八取代富勒烯的实验条件优化 |
| 2.2.6 八取代富勒烯的底物扩充 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 八取代富勒烯的电化学性能 |
| 2.3.2 八取代富勒烯的单晶结构 |
| 2.3.3 八取代富勒烯在溶液中的聚集态效应研究 |
| 2.3.4 八取代富勒烯的核磁表征 |
| 2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 富勒烯酮的一步氧化反应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 原料 |
| 3.2.2 仪器与表征 |
| 3.2.3 富勒烯酮的合成 |
| 3.2.4 合成富勒烯酮的同位素标记实验 |
| 3.2.5 合成富勒烯酮的自由基捕捉实验 |
| 3.2.6 合成富勒烯酮的反应动力学实验 |
| 3.2.7 合成富勒烯酮实验条件优化 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 对富勒烯酮反应的同位素标记实验 |
| 3.3.2 对富勒烯酮反应的动力学探究 |
| 3.3.3 对富勒烯酮反应的反应机理的探究 |
| 3.3.4 DFT计算对富勒烯酮反应的反应机理的应证 |
| 3.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 内嵌锂离子富勒烯的动力学与器件研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原料 |
| 4.2.2 仪器与表征 |
| 4.2.3 内嵌锂离子苯基—C_(61)—丁酸异甲酯的合成 |
| 4.2.4 重叠峰分析的数学方法 |
| 4.2.5 反向钙钛矿太阳能电池的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 动力学的计算 |
| 4.3.2 内嵌锂离子苯基—C61—丁酸异甲酯的反应机理探究 |
| 4.3.3 外加双三氟甲烷磺酰亚胺锂的实验 |
| 4.3.4 DFT计算对反应机理的应证 |
| 4.3.5 反向钙钛矿太阳能电池的器件性能 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（9）富勒烯C60取代体系(C59M及C58M’)的结构和非线性光学性质理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 富勒烯的发现 |
| 1.2 富勒烯的结构 |
| 1.3 富勒烯衍生物的研究进展 |
| 1.3.1 富勒烯笼内修饰衍生物 |
| 1.3.2 富勒烯笼外加成修饰衍生物 |
| 1.3.3 异质富勒烯 |
| 1.4 富勒烯及其衍生物的应用 |
| 1.5 非线性光学 |
| 1.5.1 非线性光学简介 |
| 1.5.2 非线性光学原理 |
| 1.5.3 非线性光学材料 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 量子化学理论基础和计算方法 |
| 2.1 量子化学理论基础 |
| 2.1.1 薛定谔方程 |
| 2.1.2 波恩-奥本海默近似 |
| 2.1.3 哈特里-福克-罗特汉方程 |
| 2.1.4 单电子近似 |
| 2.2 非线性光学理论计算方法 |
| 2.2.1 导数法 |
| 2.2.2 完全态求和(SOS)方法 |
| 第三章 过渡金属取代的富勒烯的结构和非线性光学性质 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 几何结构分析 |
| 3.3.2 自然布居分析 |
| 3.3.3 线性及非线性光学性质 |
| 3.3.4 前线分子轨道 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 异质富勒烯C_(58)M’(M’=Ir,Pt,Si和S)的非线性光学性质的理论研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 几何构型分析 |
| 4.3.2 电荷分布 |
| 4.3.3 第一超极化率 |
| 4.3.4 主要激发态的轨道跃迁 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（10）基于C60Cl6底物的富勒烯酚醚类衍生物合成及其对NC的安定性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 富勒烯简介 |
| 1.2.1 富勒烯的合成方法 |
| 1.2.2 富勒烯的笼内修饰 |
| 1.2.3 富勒烯的笼外修饰 |
| 1.3 安定剂研究现状 |
| 1.3.1 硝酸酯基推进剂的分解机理 |
| 1.3.2 安定剂的研究进展 |
| 1.4 课题的研究目的与意义 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 2 苯并呋喃富勒烯衍生物的合成与结构表征 |
| 2.1 主要仪器与试剂 |
| 2.1.1 主要仪器 |
| 2.1.2 主要试剂 |
| 2.2 苯并呋喃富勒烯衍生物的合成 |
| 2.2.1 六氯富勒烯与对乙氧基苯酚的反应 |
| 2.2.2 六氯富勒烯与对甲氧基苯酚的反应 |
| 2.2.3 六氯富勒烯与对乙基苯酚的反应 |
| 2.3 苯并呋喃富勒烯衍生物的结构表征 |
| 2.3.1 对乙氧基苯酚为底物反应产物结构表征 |
| 2.3.2 对甲氧基苯酚为底物反应产物结构表征 |
| 2.3.3 对乙基苯酚为底物反应产物结构表征 |
| 2.4 产物晶体结构及反应机理讨论 |
| 2.4.1 晶体结构讨论 |
| 2.4.2 反应机理讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 苯并吡喃富勒烯衍生物的合成与结构表征 |
| 3.1 主要仪器与试剂 |
| 3.1.1 主要仪器 |
| 3.1.2 主要试剂 |
| 3.2 苯并吡喃富勒烯衍生物的合成 |
| 3.2.1 六氯富勒烯与对乙氧基苄醇的反应 |
| 3.2.2 六氯富勒烯与对甲氧基苄醇的反应 |
| 3.2.3 六氯富勒烯与3,5-二甲氧基苄醇的反应 |
| 3.3 苄醇类富勒烯衍生物的结构表征 |
| 3.3.1 对乙氧基苄醇为底物反应产物结构表征 |
| 3.3.2 对甲氧基苄醇为底物反应产物结构表征 |
| 3.3.3 3,5-二甲氧基苄醇为底物反应产物结构表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 富勒烯酚醚类衍生物的安定性能研究 |
| 4.1 主要仪器与试剂 |
| 4.1.1 主要仪器 |
| 4.1.2 主要试剂 |
| 4.2 功能富勒烯材料与硝化棉相容性研究 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2差热分析实验 |
| 4.3 功能富勒烯对硝化棉安定性能研究 |
| 4.3.1 样品制备 |
| 4.3.2 甲基紫试纸试验法 |
| 4.3.2 等温热失重法 |
| 4.4 功能富勒烯与氮氧自由基相互作用关系研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
| 攻读硕士学位期间参加的学术活动 |
四、笼内金属富勒烯的合成与分析（论文参考文献）
- [1]第三副族金属富勒烯二聚化及氢化材料合成路线的理论研究[D]. 王丽红. 扬州大学, 2021(08)
- [2]基于大碳笼的内嵌金属氰化物富勒烯和空心富勒烯的结构及化学性质研究[D]. 官润南. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B40的功能化应用研究[J]. 谢安治,文天珍,李继玲. 中山大学学报(自然科学版), 2020(05)
- [4]内嵌锕系金属富勒烯的合成、分子结构和锕系化学键研究[D]. 庄嘉欣. 苏州大学, 2020
- [5]基于铀的新型团簇内嵌富勒烯的合成、分离与表征[D]. 李晓蒙. 苏州大学, 2020(02)
- [6]内嵌双钍富勒烯的结构和成键理论研究[D]. 葛暄初. 苏州大学, 2020(02)
- [7]内嵌金属富勒烯与[12]环苯撑主客体作用研究[D]. 张捷. 太原理工大学, 2020(07)
- [8]（内嵌）富勒烯的官能化以及在钙钛矿太阳能电池中的应用[D]. 马越. 中国科学技术大学, 2020
- [9]富勒烯C60取代体系(C59M及C58M’)的结构和非线性光学性质理论研究[D]. 刘硕. 东北师范大学, 2020(02)
- [10]基于C60Cl6底物的富勒烯酚醚类衍生物合成及其对NC的安定性能研究[D]. 丁玲. 西南科技大学, 2020(08)