金屬富勒烯微納形貌的制備及光電化學(xué)性能研究.pdf

1、與空心富勒烯(empty fullerenes)相比，內(nèi)嵌金屬富勒烯（endohedral metallofullerenes，EMFs）在碳籠和內(nèi)包金屬原子之間存在電荷轉(zhuǎn)移，因此內(nèi)嵌金屬富勒烯具有很多新奇的物理化學(xué)性質(zhì)。這些特性使它在微納光電器件方面具有巨大的潛在應(yīng)用價值。將內(nèi)嵌金屬富勒烯通過有序化自組裝成規(guī)則的微納結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)其在相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。但是現(xiàn)在文獻(xiàn)報道的金屬富勒烯微納結(jié)構(gòu)的形貌依然不多，因此對其進(jìn)一步研究具有重要意義。

2、本文首次圍繞金屬富勒烯中的Lu2@C82，Sc3N@C78和Y@C82形貌的制備調(diào)控、結(jié)構(gòu)分析及光電性能方面進(jìn)行了以下探索：
　　利用摻有金屬氧化物的石墨棒作為電極，通過直流電弧法合成金屬富勒烯，然后通過高效液相色譜多次分離獲得純的金屬富勒烯樣品。實(shí)驗(yàn)中Lu2@C82，Sc3N@C78和Y@C82均用此方法獲得。通過液液界面沉積法（LLIP），首次合成了Lu2@C82，Sc3N@C78和Y@C82的一維微納結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在甲苯-

3、異丙醇（T-IPA），間二甲苯-異丙醇（M-IPA）和二硫化碳-異丙醇（CS2-IPA）體系下，均能獲得Lu2@C82和Y@C82的棒狀微納結(jié)構(gòu)；在甲苯-異丙醇，對二甲苯-異丙醇體系下可以獲得Sc3N@C78的棒狀結(jié)構(gòu)。另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過改變富勒烯溶液濃度，溶劑比例和種類可以實(shí)現(xiàn)對金屬富勒烯形貌的形狀和大小的調(diào)控。
　　與此同時，結(jié)合X射線衍射儀（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）對所獲得的微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶型分析，并探究了其生

4、長機(jī)理。對Lu2@C82在M-IPA體系下和Sc3N@C78在T-IPA體系下分別形成的納米棒研究發(fā)現(xiàn)，與未形成有序結(jié)構(gòu)的金屬富勒烯溶液相比，金屬富勒烯微納結(jié)構(gòu)的紫外可見光吸收光譜在可見光區(qū)域的吸收明顯提高。以CS2-IPA體系下形成的Lu2@C82六棱柱狀一維結(jié)構(gòu)為原料，首次研究了雙金屬富勒烯微納結(jié)構(gòu)的的光致發(fā)光（PL）特性。研究結(jié)果證明，有序化的微納結(jié)構(gòu)與Lu2@C82粉末相比，相同條件下PL強(qiáng)度明顯增加。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Lu2@C82和S