富勒烯包合物的选择性化学合成及其性能研究

富勒烯包合物是富勒烯空腔内含有其它原子或分子的一类富勒烯衍生物，这类化合物的化学合成具有选择性好效率高的特点，而且可以合成传统的物理方法所不能合成的富勒烯包合物，有关研究是富勒烯化学的前沿研究课题。本项目以前期工作为基础，设计了多个具有不同孔径大小和不同官能团的开孔富勒烯衍生物，计划将一些常见的小分子如氢气、氨气、水、硫化氢等通过开孔富勒烯的缺口填入富勒烯空腔，最后再经过缺口处官能团的化学反应来减小缺口的大小或将缺口完全关闭从而得到稳定的富勒烯包合物。主要合成路线依据富勒烯过氧化物的化学反应，利用该反应本课题组已经合成了一些开孔富勒烯衍生物并得到了水分子的包合物，本项目的研究内容是这些初步结果的进一步拓展。由于富勒烯所特有的骨架结构，很多经典的有机化学反应不能应用于富勒烯体系，本项目的部分研究内容探索性很强。本项目还将测定所合成富勒烯包合物的功能特性，探讨富勒烯的开发应用途径。

本项目主要工作内容是以富勒烯为原料通过化学反应制备富勒烯包合物，在前期工作基础上，我们深入研究了富勒烯的化学反应特性，特别是利用本课题组开发的富勒烯过氧化物开孔反应制备了一系列开孔富勒烯衍生物。研究了小分子与开孔富勒烯的相互作用情况，探讨了小分子进入富勒烯空腔的条件，一些小分子如一氧化碳、甲烷和甲醇等的体积太大不能有效进入我们所制备的开孔富勒烯的空腔，但水分子以及氢气分子能在温和条件下通过开孔结构进入富勒烯空腔并形成稳定的富勒烯包合物。