碳元素可以組成一種以球狀、橢圓狀或管狀結(jié)構(gòu)的存在，被稱為富勒烯，是單質(zhì)碳的同素異形體，最早于1985年被發(fā)現(xiàn)。它與碳納米管、石墨烯組成碳納米材料家族的三大代表。今天化浪化工原料網(wǎng)將主要介紹化工原料富勒烯的特性以及制備方法。

該化工原料有許多優(yōu)點(diǎn)，例如其硬度比鉆石更硬，而其延展性是鋼的1000倍，在導(dǎo)電性能方面比銅強(qiáng)，且重量只有銅的六分之一。將金屬嵌入富勒烯中，可以形成獨(dú)特的超導(dǎo)特性、順磁特性等。其完美的堆成結(jié)構(gòu)以及奇異的電子結(jié)構(gòu)，使其在許多高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，被業(yè)界成為“納米王子”，在生物醫(yī)藥、新能源、新材料、催化劑、電子學(xué)等領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用。

目前制備化工原料富勒烯的較為成熟的方法有太陽(yáng)能石墨蒸發(fā)法、火焰燃燒法和電弧石墨蒸發(fā)法。

在太陽(yáng)能石墨蒸發(fā)法中，首先聚集太陽(yáng)光作為加熱方式，在氦氣氣氛下直接蒸發(fā)石墨制備富勒烯。在溫度達(dá)到3000K時(shí)，可使富勒烯產(chǎn)率達(dá)到20%。該生產(chǎn)方法避免了紫外線輻射對(duì)富勒烯結(jié)構(gòu)的光化學(xué)破壞作用，并使得碳蒸氣到達(dá)緩冷區(qū)之前不會(huì)凝結(jié)成碳?jí)K，提高了富勒烯的產(chǎn)率。

在火焰燃燒法中，將預(yù)先混好的苯、甲苯蒸氣和氧氣經(jīng)氬氣稀釋后，在燃燒室內(nèi)低壓燃燒，可以得到含C60和C70的煙炱，將煙炱分離提純后可得到純度為99.9%的C60。火焰燃燒法中富勒烯生成所需的能量是由燃燒本身釋放的熱量提供，通過(guò)調(diào)整壓強(qiáng)、氣體比例能夠在較大范圍內(nèi)控制產(chǎn)物分布，且具有操作簡(jiǎn)單、連續(xù)進(jìn)料容易、不消耗電力等優(yōu)點(diǎn)。因此該方法已經(jīng)成為工業(yè)化生產(chǎn)富勒烯的主流方法。

電弧石墨蒸發(fā)法，以光譜級(jí)石墨棒為電極陰極，以石墨棒為陽(yáng)極材料，并添加銖、鎳、銅或碳化鎢等作為催化劑。當(dāng)兩根高純石墨電極靠近進(jìn)行電弧放電時(shí)，炭棒氣化形成等離子體，在惰性氣氛下小碳分子經(jīng)多次碰撞、合并、閉合而形成穩(wěn)定的C60及高炭富勒烯分子。該方法不產(chǎn)生有毒有害產(chǎn)物，但是成本高，非常耗電。

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