碳60的外观,硬度,导电性,用途

Question

碳60的外观,硬度,导电性,用途

Answer 1

C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯.（C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的.）C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形.其相对分子质量约为720.







C60常态下不导电.因为C60大得可以将其他原子放进它内部,并影响其物理性质,因而不可导电.


用于增强金属
提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段,强化的途径之一是通过几何交互作用,例如将焦炭中的碳分散在金属中,碳与金属在晶格中相互交换位置,可以引起金属的塑性变形,碳与金属形成碳化物颗粒,都能使金属增强.在增强金属材料方面,C60的作用将比焦炭中的碳更好,这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高,C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7nm,而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为2μm～5μm,在增强金属的作用上有较大差别.
用作新型催化剂
在发现C60以后,化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性.C60具有烯烃的电子结构,可以与过渡金属（如铂系金属和镍）形成一系列络合物.例如C60与铂、锇可以结合成{[(C2H5)3P]2Pt}C60和C60OsO4·（四特丁基吡啶）等配位化合物,它们有可能成为高效的催化剂.
日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6.中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦）,对于硅氢加成反应具有很高的催化活性.
用于气体的贮存
利用C60独特的分子结构,可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料.每一个C60分子中存在着30个碳碳双键,因此,把C60分子中的双键打开便能吸收氢气.已知的C60的较稳定的C60氢化物有C60H24、C60H36和C60H48.在控制温度和压力的条件下,可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物,它在常温下非常稳定,而在80℃～215℃时,C60的氢化物便释放出氢气,留下纯的C60,它可以被100%地回收,并被用来重新制备C60的氢化物.与金属或其合金的贮氢材料相比,用C60贮存氢气具有价格较低的优点,而且C60比金属及其合金要轻,因此,相同质量的材料,C60所贮存的氢气比金属或其合金要多.
C60不但可以贮存氢气,还可以用来贮存氧气.与高压钢瓶贮氧相比,高压钢瓶的压力为3.9×106Pa,属于高压贮氧法,而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa,属于低压贮氧法.利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途.
用于制造光学材料
由于C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能.如它的光学限制性在实际应用中可做为光学限幅器.C60还具有较大的非线性光学系数和高稳定性等特点,使其做为新型非线性光学材料具有重要的研究价值,有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用.还有人研究了C60化合物的倍频响应及荧光现象,基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功.C60与花生酸混合制得的C60－花生酸多层LB膜具有光学累积和记录效应.光限制性也对于保护眼睛具有重要意义：因为在增加入射光的强度时,C60会使光学材料的传输性能降低.以C60的光学限制性为基础,可研制出光限制产品,它只允许在敏化阈值以下（即对眼的危险阈值以下）的光通过,这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用.
用于制造高分子材料
由于C60特殊笼形结构及功能,将C60做为新型功能基团引入高分子体系,得到具有优异导电、光学性质的新型功能高分子材料.从原则上讲,C60可以引人高分子的主链、侧链或与其它高分子进行共混,Nagashima等人报导了首例C60的有机高分子C60Pdn 并从实验和理论上研究了它具有的催化二苯乙炔加氢的性能,Y.Wany报道C60/C70的混和物渗入发光高分子材料聚乙烯咔唑（pvk）中,得到新型高分子光电导体,其光导性能可与某些最好的光导材料相媲美.这种光电导材料在静电复印、静电成像以及光探测等技术中有广泛应用.C60掺入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）可成为很有前途的光学限幅材料.另外,C60掺杂的聚苯乙烯的光学双稳态行为也有报道.