大碳籠富勒烯微納形貌的制備及光電化學(xué)性能研究.pdf

1、大碳籠富勒烯具有很多特殊的物理、化學(xué)和生物性能，富勒烯分子自組裝形成微納米晶體可以改善富勒烯的性能，同時(shí)拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。本文利用液液界面沉積法制備大碳籠富勒烯的微納米結(jié)構(gòu)并調(diào)控其形貌，主要針對大碳籠富勒烯C76、C78、C82、C84、C76/C78混合物（由40 mol％的C76與60 mol%的C78組成）和C82/C84混合物（由16 mol%的C82和84 mol%的C84組成），從形貌調(diào)控、結(jié)構(gòu)分析和光電性能研究這三個(gè)方面，開

2、展了如下工作：
　?。?）采用直流電弧法在實(shí)驗(yàn)室自主合成富勒烯，通過HPLC分離獲取C76、C78、C76/C78、C82、C84和C82/C84，用液液界面沉積法合成大碳籠富勒烯的微納米結(jié)構(gòu)，并總結(jié)其生長規(guī)律。系統(tǒng)研究表明C76、C78、C82和C84的碳籠結(jié)構(gòu)不同，但是在相同的溶劑體系下易形成相似的微納米形貌，證明溶劑是影響微納米形貌自組裝過程的關(guān)鍵因素。成功合成了大碳籠富勒烯的四種形狀規(guī)則、尺寸均一的微納米形貌：C84在二硫

3、化碳和異丙醇界面形成同時(shí)含有細(xì)長桿和片狀微米結(jié)構(gòu)(C84-CS2)；C84在均三甲苯和異丙醇界面形成中間為六棱柱，兩端為六角錐形，長度約為1.48μm，中間處寬約為0.71μm的角錐形結(jié)構(gòu)(C84-TMB)；C84在甲苯和異丙醇界面形成寬約為0.73μm，長約為3.71μm的棒狀結(jié)構(gòu)（C84-T）；以及C82/C84在甲苯和異丙醇界面成長為6.32μm，中間處寬為0.48μm的細(xì)長棒結(jié)構(gòu)（C82-C84-T）。
　?。?）對已合成

4、的四種形狀規(guī)則、尺寸均一的微納米形貌進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和光電性能研究。通過XRD和TEM表征確定C84-CS2含有立方晶系和正交晶系；C84-TMB為六方密排結(jié)構(gòu),屬于六方晶系；C84-T和C82-C84-T均為面心立方結(jié)構(gòu)，屬于立方晶系。利用UV-vis-NIR進(jìn)行電子吸收特性研究，證明將富勒烯自組裝成微納米結(jié)構(gòu)可以改善其光學(xué)性能。使用三電極體系進(jìn)行光電化學(xué)測試，揭示了不同微納米結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)性能，并發(fā)現(xiàn)細(xì)長棒最有利于電荷傳輸，將富勒烯通過