- 金屬富勒烯:從基礎(chǔ)到應(yīng)用
- 王春儒 王太山 甄明明
- 665字
- 2020-04-24 11:43:30
2.1 富勒烯制備簡介
C60的發(fā)現(xiàn)者最先采用激光濺射法合成出C60。該法是在一個(gè)能通入氦氣流的管狀反應(yīng)容器中,將石墨片置于高能激光濺射窗口下,用大功率的脈沖激光轟擊石墨表面,使石墨局部氣化,產(chǎn)生的碳離子碎片在一定壓力的氦氣流攜帶下進(jìn)入末端為一噴嘴的杯形集結(jié)區(qū),碎片離子在此區(qū)域經(jīng)氣相的熱碰撞反應(yīng)成為含有富勒烯的混合物。但用此法生產(chǎn)富勒烯的產(chǎn)量和產(chǎn)率都很低,后來人們對合成方法進(jìn)行了改進(jìn),發(fā)展了石墨持續(xù)加熱法、電弧放電法、苯燃燒法、多環(huán)芳烴熱裂解法、乙炔等離子體熱解法、CVD法、全合成法等[1~9]。其中苯燃燒法是1991年美國麻省理工學(xué)院Howard等人發(fā)明的。該法是將苯蒸氣和氧氣混合后,在燃燒室低壓環(huán)境下不完全燃燒,所得的炭灰中含有較高比例的富勒烯,經(jīng)分離精制后可以得到純富勒烯產(chǎn)物[5]。該方法無須消耗電力且連續(xù)進(jìn)料容易,并且具有工業(yè)化生產(chǎn)的成本優(yōu)勢,目前已被廣泛使用于合成空心富勒烯,但不能有效生產(chǎn)金屬富勒烯。
這些方法中屬電弧放電法最為關(guān)鍵,該方法直接推動(dòng)了富勒烯的結(jié)構(gòu)確定和隨后的蓬勃發(fā)展。更重要的是,電弧放電法至今仍是金屬富勒烯的主要合成方法,對金屬富勒烯的合成影響巨大。Kr?tschmer 和 Huffman 在 1990 年首次以石墨圓盤和削尖的石墨棒作為電極,如圖2.1所示,在低壓氦氣氣氛中通以電流使之放電產(chǎn)生出產(chǎn)率為1%的富勒烯煙灰[3]。因此電弧放電法又稱為Kr?tschmer-Huffman 法。隨后改進(jìn)發(fā)展,富勒烯的產(chǎn)率由1%逐步提高。電弧法是目前最為廣泛使用的方法,該法使用裝置的密封程度、惰性氣體的種類和壓力、石墨電極的大小、兩電極放電的距離及通過電極的電流大小等因素都明顯影響富勒烯的產(chǎn)率。

圖2.1 Krtschmer-Huffman電弧放電法示意圖[4]
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