等离子体诱导富勒烯反应及其机理的研究

Plasma contains many high-energy particles such as negative electrons, anions, cations and radicals, which can be used to react with C60, giving additonal products, due to the fact that of C60 is a good electron acceptor that can accept up to six electrons. C60 can be induced by plasma to accept electrons, giving 3C60* or C60 aninons, which can further react with other small molecule organic compounds/polymer. In this project, different plasma will be introduced to react with C60 and the additional products will be characterized. The reaction mechanism under plasma (key of this project) will be investigated both experimental and theoretically. Moreover, the application of plasma to synthesize new materials will be explored based on the above results.

等离子体中存在大量的电子、正负离子、自由基等高能粒子。活泼气体等离子体中的高能粒子能直接与C60进行加成反应。C60可作为良好的电子受体，最多可以接受6个电子，故等离子体中高能粒子可以诱导C60生成三线态的C60，或捕获电子生成负离子等中间体并与有机小分子/聚合物发生反应。本项目拟采用不用类型的等离子体诱导C60进行反应，根据反应得到的产物结构，重点阐明等离子体诱导C60反应的机理及碳纳米管的反应机理，探索等离子体在C60等碳材料衍生化方面的应用，为功能化材料合成、制备提供一种新技术和新方法

等离子体中存在大量的电子、离子、自由基等高能粒子。活泼气体等离子体中的高能粒子能直接与C60反应生加成产物。高能粒子也能诱导C60与其它分子发生反应。本项目采用了不用类型的等离子体诱导C60、CNTs等反应，根据衍生物结构，重点阐明等离子体诱导C60等反应的机理。. 本项目期间主要研究内容及成果如下：1）按照研究计划，利用氩气/氧气等离子体中产生的活性氧直接与溶液中的C60反生反应，生成C60环氧衍生物，产率高于液相反应；利用氮气等离子体活化CNTs与C60反应合成了CNTs-C60新型碳复合物，成功引发CNTs与丙烯酸聚合反应并合成了功能化CNTs复合物，活化石墨粉与磷酸乙醇胺发生脱磷酸加成反应并合成了功能化石墨复合材料；利用空气等离子体直接氧化石墨烯制备出不同碳氧比的氧化石墨烯，及利用氢等离子体中活泼氢还原氧化石墨烯生产还原石墨烯材料，及石墨烯聚合物复合物等。2）同时在研究过程详细研究相关问题，利用利用空气火花等离子体高产率合成了微米氧化石墨粉；同时开展了几类液相中的C60反应合成了一系列含氮的富勒烯衍生物。. 部分研究成果发表在Journal of Organic Chemistry，Chemistry-an Asian Journal， Organic & Biomolecular Chemistry，Science China-Chemistry，Rsc Advances，Chemical Engineering Journal等国际著名学术刊物上发表论文15余篇，申请授权发明专利1项。项目成果证明等离子体诱导是发展富勒烯等碳材料新反应及其功能化的一种新技术。