新型碳納米材料

內(nèi)容概要

本書結(jié)合了10余年來國內(nèi)外有關(guān)碳富勒烯的研究進(jìn)展及其成果，主要介紹了碳富勒烯的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)與表征、富勒烯的制備、C60富勒烯晶體與薄膜的制備、碳富勒烯性質(zhì)、碳富勒烯化學(xué)、碳富勒烯及其衍生物的應(yīng)用研究等內(nèi)容。此外，相關(guān)章節(jié)中還穿插介紹了筆者近幾年來在碳富勒烯研究方面取得的一些成果。 該書的讀者對象主要為化工、材料、機(jī)械、電子、物理、國防等領(lǐng)域的研究人員、技術(shù)人員和生產(chǎn)人員，同時(shí)也可作為相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生以及大專院校教師的授課教材。

書籍目錄

第1章  碳及碳富勒烯概述  1.1  碳材料的廣泛性與多樣性    1.1.1  碳材料的廣泛性    1.1.2  碳材料的多樣性  1.2  碳的結(jié)構(gòu)    1.2.1  碳價(jià)鍵結(jié)構(gòu)    1.2.2  碳的晶體結(jié)構(gòu)  1.3  富勒烯的發(fā)現(xiàn)、合成簡介及在自然界中的存在    1.3.1  富勒烯的發(fā)現(xiàn)    1.3.2  富勒烯的合成方法簡介    1.3.3  自然界中的碳富勒烯  1.4  富勒烯的應(yīng)用前景簡介  參考文獻(xiàn)第2章  碳富勒烯的結(jié)構(gòu)、分類與表征  2.1  C60富勒烯及碳富勒烯晶體的結(jié)構(gòu)    2.1.1  碳富勒烯的結(jié)構(gòu)    2.1.2  碳富勒烯晶體的結(jié)構(gòu)  2.2  碳富勒烯的分類    2.2.1  廣義與狹義的碳富勒烯    2.2.2  碳原子數(shù)目的奇偶性    2.2.3  碳富勒烯籠的層數(shù)    2.2.4  碳富勒烯聚合物    2.2.5  摻雜與修飾  2.3  C60碳富勒烯的表征    2.3.1  質(zhì)譜檢測技術(shù)    2.3.2  吸收譜線技術(shù)    2.3.3  X射線衍射技術(shù)    2.3.4  拉曼光譜技術(shù)    2.3.5  核磁共振技術(shù)    2.3.6  紅外光譜技術(shù)    2.3.7  紫外-可見吸收光譜技術(shù)    2.3.8  電子顯微鏡技術(shù)    2.3.9  STM探針技術(shù)  參考文獻(xiàn)第3章  富勒烯的制備、生長機(jī)理與純化  3.1  富勒烯及洋蔥狀富勒烯的制備    3.1.1  電弧法    3.1.2  CVD法    3.1.3  熱蒸發(fā)法    3.1.4  苯焰燃燒法    3.1.5  電子束輻照法    3.1.6  機(jī)械球磨法    3.1.7  碳離子束注入法    3.1.8  金剛石/碳灰微粒熱處理法    3.1.9  其他方法  3.2  富勒烯及洋蔥狀富勒烯的生成機(jī)理    3.2.1  富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成理論    3.2.2  富勒烯及洋蔥狀富勒烯生成機(jī)理  3.3  富勒烯的分離、提純    3.3.1  溶劑選擇    3.3.2  富勒烯分離、提純方法  參考文獻(xiàn)第4章  C60富勒烯晶體與薄膜的制備  4.1  C60富勒烯晶體的制備    4.1.1  氣相法    4.1.2  溶液法  4.2  C60富勒烯薄膜的制備    4.2.1  真空沉積法    4.2.2  LB C60復(fù)合膜法    4.2.3  化學(xué)淀積法  4.3  C60富勒烯晶體氣相法生長機(jī)理  參考文獻(xiàn)第5章  碳富勒烯的性質(zhì)  5.1  富勒烯的物理性質(zhì)    5.1.1  富勒烯的一般性質(zhì)    5.1.2  C60的溶解性    5.1.3  富勒烯的波譜性質(zhì)    5.1.4  C60及其衍生物的磁性    5.1.5  C60及其衍生物的光學(xué)性質(zhì)    5.1.6  C60及其衍生物的力學(xué)特性    5.1.7  C60膜的摩擦特性    5.1.8  C60的電極化特性    5.1.9  C60的電子輸運(yùn)特性    5.1.10  C60及其衍生物的超導(dǎo)性  5.2  富勒烯的化學(xué)性質(zhì)    5.2.1  C60和金屬的反應(yīng)    5.2.2  C60和自由基反應(yīng)    5.2.3  C60的親核與親電加成反應(yīng)    5.2.4  C60和C70的配位化學(xué)    5.2.5  C60的氧化還原反應(yīng)    5.2.6  C60的熱氧化穩(wěn)定性  參考文獻(xiàn)第6章  碳富勒烯化學(xué)  6.1  富勒烯化學(xué)的原則    6.1.1  富勒烯的化學(xué)行為    6.1.2  C60的反應(yīng)規(guī)則  6.2  富勒烯的環(huán)加成反應(yīng)    6.2.1  [4+2]環(huán)加成反應(yīng)    6.2.2  [3+2]環(huán)加成反應(yīng)    6.2.3  [1+2]環(huán)加成反應(yīng)    6.2.4  [2+2]環(huán)加成反應(yīng)  6.3  富勒烯金屬包合物    6.3.1  金屬包合富勒烯的合成    6.3.2  金屬包合富勒烯的提純  6.4  富勒烯金屬有機(jī)化學(xué)    6.4.1  Ⅷ族過渡金屬的富勒烯有機(jī)衍生物    6.4.2  C60與其他金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)  6.5  富勒烯的氫化與鹵化    6.5.1  氫化反應(yīng)    6.5.2  鹵化反應(yīng)  6.6  富勒烯的氧化  6.7  富勒烯的鋨化及強(qiáng)酸反應(yīng)  6.8  富勒烯的光敏化反應(yīng)與自由基反應(yīng)  6.9  富勒烯的電化學(xué)反應(yīng)  6.10  富勒烯的聚合與裂解  參考文獻(xiàn)第7章  碳富勒烯及其衍生物的應(yīng)用研究  7.1  在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用    7.1.1  在分子電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用    7.1.2  在微納電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用  7.2  在生物、醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用    7.2.1  對人體免疫缺陷病毒酶(HIVP)和細(xì)菌的抑制    7.2.2  自由基的清除    7.2.3  DNA切割    7.2.4  抗癌    7.2.5  毒性研究    7.2.6  診斷學(xué)    7.2.7  對細(xì)胞生長的影響  7.3  在大氣與水處理領(lǐng)域的應(yīng)用  7.4  在高能材料與太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用    7.4.1  富勒烯作為高能材料    7.4.2  太陽能電池  7.5  在催化領(lǐng)域的應(yīng)用    7.5.1  催化氫轉(zhuǎn)移和硅氫化反應(yīng)    7.5.2  催化烷烴裂解反應(yīng)    7.5.3  催化H2-D2互換反應(yīng)、催化耦合和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)    7.5.4  在非金屬固氮體系中的應(yīng)用    7.5.5  在金剛石合成及助推劑中的應(yīng)用  7.6  在激光科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用  7.7  C60膜的耐磨與潤滑特性    7.7.1  C60膜的耐磨性    7.7.2  C60潤滑油添加劑  參考文獻(xiàn)附錄1  C60、C180與C240富勒烯的自然坐標(biāo)文件附錄2  元素周期表中已被嵌入碳富勒烯中的元素

章節(jié)摘錄

　　第1章　碳及碳富勒烯概述　　碳元素廣泛存在茫茫的宇宙間和浩瀚的地球上，其奇異獨(dú)特的物性和多種多樣的形態(tài)隨人類社會的進(jìn)步而逐漸被發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識和利用。20世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅猛的100年，碳材料科學(xué)也不例外。盡管在18世紀(jì)，人們就已確定石墨和金剛石都是單質(zhì)碳，然而直到1924年石墨的結(jié)構(gòu)才被準(zhǔn)確確定。但僅由單質(zhì)碳構(gòu)成的物質(zhì)遠(yuǎn)不止這兩種，l985年在碳元素家族中發(fā)現(xiàn)了C60、C70等富勒烯族，1991年又發(fā)現(xiàn)了納米碳管。在人類發(fā)展史上．石墨電極的應(yīng)用、碳纖維復(fù)合材料的開發(fā)以及類金剛石薄膜的推廣等都極大地推動了人類的進(jìn)步。碳富勒烯被發(fā)現(xiàn)后，理論推測和實(shí)驗(yàn)證明，碳富勒烯特別是C60具有特異的性能，其應(yīng)用前景不可估量?，F(xiàn)在，物理學(xué)家對C60及其晶體薄膜的特殊電磁性質(zhì)，化學(xué)家、生物學(xué)家對C60及其衍生物的物性，材料學(xué)家對C60薄膜的剛性與耐磨性等都極為關(guān)注，使碳富勒烯成為近十年來凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)研究的一大熱點(diǎn)。為了能對碳元素和碳富勒烯有較全面的理解和認(rèn)識，本章首先介紹碳材料的廣泛性、多樣性，以及碳富勒烯在碳的同素異性體中所處的位置，然后敘述碳富勒烯的發(fā)現(xiàn)、制備以自然界中的存在概況，最后簡要說明碳富勒烯的應(yīng)用前景?！　?.1　碳材料的廣泛性與多樣性　　1.1.1　碳材料的廣泛性

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