《金屬富勒烯微納結構調控與性質》是依託華中科技大學，由盧興擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬富勒烯微納結構調控與性質
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：盧興
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
與空心富勒烯相比，金屬富勒烯由於兼具金屬元素與碳材料的性質而備受關注，在生物醫學、光電子器件、磁性材料等方面有很多套用。從套用角度來看，將金屬富勒烯衍生化是實現其套用的必經之路，而將金屬富勒烯或其衍生物組裝成形貌、尺寸均一的微納結構，可以更大程度地拓展其套用範圍，並有可能發現一些新性質。但目前只是針對空心富勒烯的微納結構開展了一些初步的研究，而對於金屬富勒烯的研究幾乎是一片空白。本項目擬選用多種具有不同碳籠結構和內包金屬團簇的物種，尤其是目前可量化生產的單金屬富勒烯M@C82和三金屬氮化物富勒烯M3N@C80及其衍生物開展研究，採用多種方法製備不同形貌的微納結構，如納米片、棒、管等。在此基礎上，考察碳籠大小、外接基團性質及內包金屬物種對形貌的影響，以期獲得一般性規律。最後製備出相應的微納器件，研究各種不同微納結構的物理化學性質，主要著眼於光電轉換性能，以考察結構與性質的關係。
結題摘要
富勒烯是唯一可溶的碳單質，其中空碳籠內可包入多種金屬原子或團簇，形成金屬富勒烯。將富勒烯、金屬富勒烯及其衍生物組裝成具有不同形貌和尺寸的微納結構，可拓展其套用範圍，並可能發現一些新性質。本項目針對多種富勒烯C60、C70和金屬富勒烯如Lu2@C2n和M3N@C2n開展了較為系統的研究工作。首先合成了多種富勒烯和金屬富勒烯及其衍生物，發展了液/液界面沉積法製備了其中多個化合物的微納結構，如納米片、棒、管、多級結構以及納米帶陣列等,並實現了結構形貌的精準控制。採用同步輻射X-射線衍射法測定了多種富勒烯多面體的晶體結構，發現溶劑嵌入晶格是控制所得微納結構形貌的重要因素，並總結出一般性規律。在此基礎上，考察了富勒烯與多種給體分子如鈷/鋅卟啉等共結晶微納結構，並製備出相應的微納器件，考察了他們的各種物理化學性質。例如，納米棒及納米管陣列的光電轉換性能、共晶結構的高溫導電性、溶劑化多面體結構熒的光性質以及多級結構的超疏水性質等，觀察到結構與性能的聯繫。此外，通過對富勒烯納米棒進行活化處理，得到了良好的超級電容器材料，刷新了這類材料的記錄值；採用瞬態光譜法研究了給受體共晶納米片材料內部的電子傳輸過程，發現了一些新現象；合成出富勒烯摻雜的NiCoP材料，發現其是析氫反應良好的催化劑。本項目已發表論文20篇，其中在IF＞9的期刊發表論文15篇。
