金属硼球烯VB_(40)^(-)团簇的结构、稳定性、光谱和键合:粒子群优化算法结合密度泛函理论研究

本文通过粒子群优化算法结合量子化学计算,对V掺杂硼团簇VB_(40)^(-)的各种候选结构进行了全局预测.对于VB_(40)^(-)团簇,我们预测2个能量最低的结构(结构Ⅰ和Ⅱ)为内嵌式金属硼球烯.结构Ⅰ具有VB_(40)^(-)对称性,继承了B_(40)(D_(2d)对称性)的笼形结构,硼与钒的配位数为16,而结构Ⅱ之前未见报道.值得注意的是,新发现的结构Ⅱ有Cs对称性,有最高配位数,为20.基于这2种结构,本文利用分子轨道、Wiberg键级和电子局域函数分析了其电子性质.适应性自然密度划分与化学键分析表明,VB_(40)^(-)团簇(VB_(40)^(-)对称性)的σ键和π键较好地继承了B_(40)(D_(2d)对称性)键的特征.此外,我们还模拟了光电子能谱、红外光谱、拉曼光谱和紫外可见光光谱,以便于后期的实验表征.

激光法产生球烯负离子

C_(60)及其他具有封闭结构的球烯(Fullerene)的产生与研究是当今化学界的热门课题。我们在自制的仪器上,以脉冲激光束在高真空中溅射单质碳样品,产生球烯的正负离子。最近又在相同条件下记录了煤、稠环芳香烃等10余种有机物的负离子质谱,发现其中许多物质均能产生球烯负离子,且质谱特征十分相似,与以往观察的正离子质谱有明显不同。实验结果揭示了球烯负离子的激光产生与样品组成和结构的关联。 实验装置另文介绍。激光波长532nm,脉冲7ns,功率密度接近10~8W/cm^2。

球烯在RDX-CMDB推进剂中作用初探

将球烯引入RDX-CMDB推进剂中，通过然速测试和热分析试验发现，在保持压强指数不变的前提下，含球烯推进剂可使燃速提高约4mm／s。同时指出球烯很可能是固体推进剂良好的催化载体；它对于改善固体推进剂的其它多种性能可能都具有潜在的优越性。

球烯与对叔丁基杯[8]芳烃苯醚形成超分子包合物的研究

报道合成了一种新型的对叔丁基杯［８］芳烃苯醚，其在甲苯中可与球烯（Ｃ６０、Ｃ７０）形成超分子包合物．通过红外光谱、紫外光谱对所形成的包合物进行表征，探讨了影响反应的因素，测定了Ｃ６０包合物的配合比为１∶１，而Ｃ７０包合物的配合比为２∶１，它们的反应平衡常数Ｋａｓ分别为１．８１０×１０３ｍｏｌ－１·Ｌ和３．６５７×１０２（ｍｏｌ－１·Ｌ）１／２。

氮气氛中合成杂氮球烯、碳纳米管及纳米晶体的研究

氮气氛中合成杂氮球烯、碳纳米管及纳米晶体的研究詹梦熊，余荣清，王育煌，杨士姚，程大典，刘朝阳，郑兰荪（厦门大学化学系，厦门，３６１００５）关键词杂氮球烯，碳纳米管，纳米晶体，氮气氛自球烯及碳纳米管常规制备方法问世以来［１，２］，制备方法的改进一直成为...

金属酞菁-球烯复合物光谱行为及热力学性质

利用紫外可见光谱、荧光光谱研究锌酞菁（ＺｎＰｃ）－球烯（Ｃ６０）复合物在不同溶剂体系中的光谱性质．ＵＶ－Ｖｉｓ光谱在７１０ｎｍ附近出现新的特征吸收峰，峰位置与理论计算基本符合，这表明ＺｎＰｃ和Ｃ６０形成了分子间电荷转移复合物（ＣＴＣ）．荧光光谱中激发峰的位移和荧光猝灭低谷现象进一步证实形成了ＺｎＰｃ－Ｃ６０的ＣＴＣ．通过Ｊｏｂ′ｓ光度滴定等方法表明ＺｎＰｃ与Ｃ６０以１∶１和２∶１的复合比生成ＣＴＣ．对ＺｎＰｃ－Ｃ６０在不同温度下的生成平衡常数ＫＣ及热力学性质进行了研究．

碳的结构化学的新进展——球烯结构化学述评

碳是化学中最重要的元素之一,由它参加形成的化合物数目最多,结构型式和成键方式最丰富。在有机化学、无机化学和材料科学中,碳的结构化学已有很深入的研究。随着科学的发展,近年来对碳的认识又有着很大的新进展,并展示出光辉的前景。

球烯－C_（60）和C_（70）的纸制模型

球烯－Ｃ_（６０）和Ｃ_（７０）的纸制模型曹玲华，刘育亭（新疆大学化学系８３００４６）球烯－Ｃ６０和Ｃ７０是具有固定组成和特殊结构的碳素多面体原子簇，是继金刚石和石墨之后，新发现的碳的同素异形体［１，２］。由于它特殊的结构和形态，已引起人们高度的重视。...

一种新型固体推进剂组分——球烯及其衍生物

介绍了Ｃ６０结构、制备以及物理化学性质，并初步探索它在固体推进剂中的应用可能性。指出球烯及其衍生物对固体推进剂燃烧性能的改进将会提供广阔的前景。

从“球烯”到“球碳”

１９８５年，Ｋｒｏｔｏ和Ｓｍａｌｅｙ等人用激光照射石墨，通过质谱法检测出Ｃ６０分子。１９９０年开始用石墨电极放电以及在稀有气体气氛中用不完全燃烧芳香烃方法，制备出常量的Ｃ和Ｃ７０等产品，标志着碳的第三种同素异构体的诞生。这种碳的同素异构体分子，呈近似...

球烯C_（60）

Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ碳原子簇是石墨和金刚石之外的碳的第三种单质形式，本文简要介绍其结构命名及基本性质等。

球烯分子的几何构型预测

以球烯分子含有12个五员环和若干个六员环为出发点,交替使用分子图形软件的编辑功能和分子力学能量优化计算两种方法,设计出一系列的球烯大分子,这些预测的构型为球烯大分子的合成和理论研究提供了必要的信息。

金属酞菁与球烯电荷迁移络合物的组成和平衡常数的研究

报道锌酞菁（ＺｎＰｃ）和Ｃ６０在特殊的有机溶剂体系中可形成电荷迁移络合物（ＣＴＣ），应用紫外可见、荧光、激光拉曼等光谱对ＣＴＣ进行表征．在不同溶剂中ＣＴＣ的组成为ＺｎＰｃ∶Ｃ６０＝２∶１和１∶１两种，分别测得它们的生成平衡常数（Ｋ），ＣＴＣ显著地增强ＺｎＰｃ的光电转移性能．

锕系金属(铀和锔)内嵌硼球烯的理论研究

最近发现的全硼富勒烯(硼球烯,D_(2d) B^(-/0)_(40)),开启了硼球烯化学研究的新篇章。类似于富勒烯,金属掺杂也是硼球烯修饰和功能化重要途径。本工作采用密度泛函理论预测了一系列锕系金属掺杂硼球烯[An@B_(39)]^(n+)(An=U,n=3;An=Cm,n=2)。理论计算表明,这些硼球烯均为稳定的金属内嵌硼球烯,其中[U@B_(39)]^(3+)的能量最低,结构具有C_(3)对称性,而[Cm@B_(39)]^(2+)为C_(1)结构。成键性质分析表明,[U@B_(39)]^(3+)和[Cm@B_(39)]^(2+)均存在σ和π离域键。另外[An@B_(39)]^(n+)中U-B键的共价相互作用强于Cm-B键,且[U@B_(39)]^(3+)较[Cm@B_(39)]^(2+)更稳定。因此,An-B键的共价特征对于这些锕系金属内嵌硼球烯的形成是必不可少的。本工作扩展了硼球烯体系,并为新型稳定金属内嵌硼球烯的设计提供了理论线索。

球烯C_（60）掺杂过渡金属酞菁配合物在GaAs电极上的光伏效应

在光电化学电池中测定球烯Ｃ６０掺杂的过渡金属酞菁（ＭＰｃ）在ＧａＡｓ电极上所形成异质结的光伏效应，研究不同介质及不同过渡金属酞菁对光伏效应的影响．结果表明：１）Ｃ６０与ＭＰｃ在特定的有机溶剂中可形成新的加合物，以ＵＶ－Ｖｉｓｉｂｌｅ光谱表征，在长波部分有新峰出现；２）Ｃ６０掺杂增强了ＭＰｃ在ＧａＡｓ电极上的光伏效应．与ＧａＡｓ相比，△Ｖ可增强２～３倍；３）不同介质电对对光伏效应有较大的影响，Ｉ３／Ｉ是较好的介质电对．

C_(60)球烯的制备及其表征

报道了C_(60)球烯的制备分离过程,并对所获得的纯C_(60)粉末样品和膜样品进行了^(13)C核磁共振,傅里叶红外以及Raman谱研究.结果表明:C_(60)样品在红外有4个吸收峰,分别位于528、578、1182、1429cm^(-1)处;在Raman谱中观察到3个峰,分别位于273、469、1465cm(-1)处;^(13)C核磁共振谱则表明在143.2 ppm化学位移处有一单峰,这些都与理论计算值相符,很好地证实了C_(60)的全碳和高度对称的球形结构.

不同金属对硼球烯的修饰作用

系统研究了3类金属,包括碱金属(M=Li、Na、K)、碱土金属(M=Be、Mg、Ca)及部分过渡金属(M=Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au)修饰的B40的结构与稳定性,发现除Na和Ca是内嵌结构稳定以外,其余金属原子都倾向于形成外挂结构.随着金属原子数目的增多,Li,Na,K,Ag的平均结合能变化不大;而Be、Mg、Ca、Ni、Pd、Cu则与B40腰上的4个七元环作用能量上更有利,故当原子数目大于4时,平均结合能有所升高.Pt的原子数目升高到6时,B40笼子的主体已经严重变形.此外,随着金属原子数目增多,Ag原子有可能会团聚成金属团簇,Au不仅会形成小的Au团簇,还会改变B40的主体结构,从而形成更复杂的相结构.Bader电荷分析表明,碱金属和碱土金属与B40笼子的离子作用更强,而过渡金属原子则主要以共价作用或配位作用与B40相结合.该研究结果表明Ni有可能是稳定B40笼子的较好选择,其次是Pd.Ni、Pd的掺杂有可能帮助实验实现这一特殊硼球烯结构的制备.

山西大学成功预测硼球烯家族新成员

近日，山西大学翟华金、李思殿课题组通过广泛的全局极小结构搜索和严格的第一性原理理论计算，成功预测了新的硼球烯家族成员——手性硼球烯C1B41＋和C2B422＋的存在，实现了硼球烯化学的又一重要突破。这项成果已发表于德国《应用化学》。1985年，以笼状C60为代表的碳富勒烯家族的发现成为世界科学史上的重要里程碑。该成果1996年获诺贝尔化学奖，为之后的单壁碳纳米管及单原子层石墨烯的发现奠定了基础。多年来，科学家们一直在探索周期表中与碳紧邻的硼是否也可能形成类似于碳的笼状富勒烯及其他一维和二维纳米结构。

褶皱石墨烯微球制备与浸润性调控及其丙酮感知研究

为了增加表面粗糙度,获得超疏水复合材料,本文引入水-丙酮的二元溶剂,探究氧化石墨烯(GO)在二元溶剂中的分散与蒸发,而后通过喷雾油炸法,得到褶皱石墨烯微球(FGO),探究溶剂组分对浸润性的影响,最后将FGO与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合,制成对丙酮敏感的超疏水传感器。结果表明:在二元溶剂中,水的组分为20%时,GO在其中分散良好并且有不错的蒸发率,得到的FGO接触角为149.1°;制备的复合材料结合良好,具备150.2°的超疏水性能,同时能在丙酮浓度为0.03~0.075 mol/L时具有良好感知性能,灵敏度达到115 (mol/L)^(-1)。

球烯配合物的研究进展

以Ｃ６０为代表的球烯与球烯类的化合物是近年来化学、物理和材料等学科领域的研究热点，本文综述了三类球烯配合物的合成、结构与性能，着重介绍其最新研究进展。