导读:本文包含了金属碳笼论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:金属富勒烯,氧化物团簇,大碳笼,密度泛函理论
金属碳笼论文文献综述
徐时清,张沛,吕延超,李燕丽,杨华[1]（2016）在《大碳笼内嵌钆氧化物团簇金属富勒烯Gd_2O@C_(88):实验和理论研究》一文中研究指出利用改进的电弧放电技术合成及多步高效液相色谱(HPLC)分离方法,得到了大碳笼含钆氧化物团簇的金属富勒烯Gd_2O@C_(88).激光解吸电离碰撞诱导解离质谱/质谱的研究结果表明,氧化钆团簇位于碳笼内部.密度泛函理论计算结果表明,金属富勒烯结构为Gd_2O@D_2(35)-C_(88).内嵌团簇向碳笼转移4个电子,价态+4,碳笼-4价,金属富勒烯的电子结构表示为[Gd_2O]~(4+)@[D_2(35)-C_(88)]~(4-).(本文来源于《中国计量大学学报》期刊2016年04期）
崔金星[2]（2016）在《大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯的高压研究》一文中研究指出富勒烯由于具有独特的结构和优异的物理性质一直是物理、材料、化学等领域重要的研究对象。将高压极端条件引入到C60、C70富勒烯中,发现了许多新奇的结构,如一维、二维、叁维聚合结构,甚至形成了突破传统晶体分类的由压致非晶团簇构筑的有序晶体(OACC),这些新奇的高压结构呈现出优异的力学和光学等性能,甚至具有可与金刚石相比拟的超硬特性,为人们发现新现象、新结构和新性质提供了重要途径。但是以往的研究主要集中在C60和C70小碳笼富勒烯。大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯作为富勒烯家族的重要成员备受人们关注,但是受宏观量合成的限制,人们对其进行的实验研究很少,甚至基本的结构和物理性质数据都很缺乏,在高压下的研究更是空白。在这些体系中,基本的结构数据、在高压下的结构稳定性及其形变、能否也存在小碳笼中发现的新奇结构等等这些基本的科学问题都值得深入研究。最近,宏观量样品合成的突破,使这些研究成为可能。特别需要指出的是,C60的新奇结构与碳笼的形变密切相关,但是由于其高对称性,人们对其形变的认识还不清楚。而大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯具有更大的碳笼结构和更多的六元环,更低的对称性,还包含内嵌金属,这些使其形变更容易辨别,使形变研究更加便利,因此具有重要的科学意义。本论文针对这一方面,对空笼富勒烯C96和几种内嵌金属富勒烯进行结构稳定性和形变研究,包括Sm@C88,Sm@C94和Sm@C90以及溶剂掺杂的Sm@C90,得到结果如下:1.通过原位高压红外光谱研究了D3d-C96的结构稳定性和形变过程。结合理论计算首次给出并指认了D3d-C96常压下的基本的红外光谱。分析结果表明,C96碳笼形变是各向异性的,碳笼管状部分与端帽部分的链接处最先发生形变,管状部分的形变比端帽部分更加明显,并且最先发生塌缩。C96与C90碳笼形变过程相似,都是由椭球形状逐渐形变成类似花生形状。C96碳笼在19.5 GPa失去了碳笼结构,坍塌是完全可逆的。该结果给出了C96的基本结构数据和管状大碳笼富勒烯普遍的结构稳定性和形变过程的完整图像,有助于进一步理解富勒烯和单壁碳纳米管结构变化的机制。2.结合原位高压红外光谱和理论模拟研究了Sm@C88和Sm@C94的结构稳定性和形变过程。首次给出并指认了Sm@C88和Sm@C94常压下的基本红外光谱。通过经典动力学模拟,我们发现两种不同结构的内嵌金属富勒烯的碳笼形变过程都是各向异性的,Sm原子对近邻碳笼部分有支撑作用,造成远离Sm原子的碳笼部分比靠近Sm原子碳笼部分形变更加明显。不同的是,Sm@C88碳笼在7GPa之前先由椭球形变成近似球形,在更高压力下又进一步形变成近似花生形状。两种材料的带隙都随压力减小,但Sm@C88的带隙随压力明显减小,减小量远大于C60和C70。在7 GPa之前,材料带隙的减小主要由于碳笼形变使分子的HOMO-LUMO能隙减小,在更高压力下,主要是由于分子距离减小使分子间相互作用加强,造成能带展宽。而Sm@C94的带隙在8 GPa之前缓慢减小;在8 GPa-14 GPa之间由于碳笼的剧烈形变和压力诱导的分子间相互作用增强而快速减小;在14 GPa以上由于分子间排斥力增大阻碍分子靠近而变化缓慢。利用原位低温红外光谱研究了Sm@C88的结构形变。分析结果表明,在200 K时,Sm@C88分子取向发生了由无序向有序的转变,在100 K时,Sm@C88碳笼发生明显的形变。碳笼随温度的形变是各向异性的,靠近Sm原子的碳笼部分形变较小,这是由于Sm原子和邻近碳笼部分之间相互作用在低温下增强,并抑制了近邻碳笼部分随温度的变化。材料的带隙随温度缓慢减小,电子性质受温度影响不明显。该项研究给出了内嵌金属富勒烯基本的结构数据和普遍的结构稳定性和形变过程,从原子级别上给出了内嵌金属原子和碳笼之间的相互作用对碳笼结构演化和电子性质的影响,有助于进一步加深对内嵌金属富勒烯的结构和性质以及特殊的金属碳笼相互作用的理解,为内嵌金属富勒烯以及相关材料的研究提供了参考。3.利用挥发溶剂法首次合成了溶剂掺杂的Sm@C90*m-xylene微米棒,结合理论计算给出并指认了Sm@C90的基本振动光谱,利用原位高压拉曼和红外光谱研究了纯的Sm@C90和溶剂化Sm@C90的结构稳定性和形变过程。研究发现,两种样品的Sm@C90碳笼都经历了形变和塌缩,形变过程是各向异性的,由于内嵌的Sm原子对邻近的碳笼部分的支撑作用,远离Sm原子的碳笼部分比靠近Sm原子碳笼部分形变更加明显,材料的带隙都随压力降低。不同的是,在溶剂化Sm@C90中,由于溶剂分子在较低压力区间内对碳笼起到保护作用,Sm@C90碳笼形状保持到更高的压力,减小和推迟了材料的带隙变化。在30 GPa以上溶剂分子失去了保护作用,Sm@C90碳笼坍缩。从45 GPa卸压的样品,由于溶剂分子的分隔和桥梁作用,坍塌的Sm@C90仍然保持有序结构,形成了一种包含金属原子的有序非晶碳团簇结构(OACC)。该研究结果给出了Sm@C90的基本结构数据、稳定性和形变过程,将OACC结构扩展到了金属富勒烯上,获得了新的有序非晶碳团簇结构,为选择合适的原材料,制作出具有优异结构和物理性质的新型碳材料开启了大门。(本文来源于《吉林大学》期刊2016-06-01）
蔡文婷[3]（2015）在《可溶性超大碳笼金属富勒烯的研究》一文中研究指出近年来,碳纳米材料以其独特的性能及广阔的应用被认为是最具发展前景的材料之一。而作为唯一具有确定分子结构的可溶性零维晶形碳,富勒烯的内部可以嵌入不同种类的金属原子或是金属簇。金属原子与碳笼之间的强烈的相互作用使得这一类金属富勒烯显得尤其迷人。这其中,由于具有众多的同素异构体,使得超大碳笼金属富勒烯的结构,性质以及金属与碳笼之间的相互作用作为一个神秘的、极具潜力的未知领域逐渐得到越来越多的关注,并为富勒烯家族的发展翻开了新的篇章。本论文对一系列含镧的超大碳笼金属富勒烯的合成、提取、分离以及表征工作进行了研究,并在此基础上首次对它们的化学反应活性进行了初步探讨。主要研究内容和结果如下：(1)采用直流电弧法合成了一系列含镧的超大碳笼金属富勒烯(La2C2n,2n=94-106),并通过高效液相色谱方法首次分离出29个同素异构体：La2C94(五个同素异构体)、La2C96(五个同素异构体)、La2C98(五个同素异构体)、La2C100(五个同素异构体)、La2C102(四个同素异构体)、La2C104(两个同素异构体)以及La2C106(叁个同素异构体)。所有这些同素异构体都经由LDI-TOF质谱,分析高效液相色谱以及Vis-NIR光谱对其纯度,碳笼对称性以及分子稳定性等方面进行了表征和研究。根据它们的光谱吸收特征,La2C94(I)和La2C106(I)分别被确认为两个金属碳化物簇富勒烯La2C2@D3(85)-C92和La2C2@D3d(822)-C104;而La2C100(V)则被认定是一种传统的双金属富勒烯La2@D5(450)-C100。此外,结合以往的理论计算推测La2C94的其余四个同素异构体分别对应于计算结果中稳定性最高的La2C2@C2(64)-C92、 La2C2@C1(67)-C92、La2@C2(126)-C94以及La2@C2(121)-C94。电化学测试结果发现碳笼结构对超大碳笼金属富勒烯La2C2n的电化学性质有非常显着的影响。当碳笼尺寸大于C100后,金属富勒烯的能带间隙明显降低。(2)为了对分离出的含镧超大碳笼金属富勒烯的分子结构以及金属在碳笼中的运动状态等进行更为精准的研究,通过单晶X射线衍射对其中产量最高的叁个同素异构体La2C2n(2n=102、104、106)的分子结构进行了表征,进而确定它们实际上均为金属碳化物簇富勒烯La2C2@D5(450)-C100、La2C2@Cs(574)-C102和La2C2@C2(816)-C104。不同于其它金属碳化物簇在中等尺寸碳笼中表现出的蝴蝶型结构,La2C2在这叁个超大碳笼中首次呈现出轻微扭曲的线形结构,且其弯曲程度随着碳笼尺寸的增大而有所降低。就碳笼结构而言,D5(450)-C100和Cs(574)-C102均为两个完美的管状碳笼,C2(816)-C104则由于在其腰部存在的一个pyracylene体系被视作是一个带有缺陷的管状碳笼。单晶XRD结果表明,在两个La原子与C2-单元以及碳笼上的碳原子之间的较强的成键作用下,金属碳化物簇的嵌入使得La2C2@D5(450)-C100管状碳笼结构在轴向上发生了一定程度的收缩。另一方面,带有缺陷的管状碳笼C2(816)-Ci04可以通过不同途径消除其上的pyracylene缺陷转换成叁种完美的纳米管状碳笼结构D5(450)-C100、Cs(574)-C102以及D3d(822)-C104。考虑到管状碳笼富勒烯与碳纳米管之间在结构特征和物理性质上的相似性,我们首次通过单晶X射线衍射从原子级别对碳纳米管的结构变形以及形成机理进行了研究。结果表明：(a)在内部库仑力的作用下,与D5(450)-C100相对应的一个两端封口的(10,0)之字形碳纳米管的圆柱体部分承受的轴向应变高达1.2%,且是其帽盖部分的2-6倍。(b)在电弧放电过程中,带有缺陷的碳纳米管是完美碳纳米管的一种起始结构。(3)为了对金属碳化物簇富勒烯(尤其是超大碳笼金属碳化物簇富勒烯)的化学反应活性进行研究,以一种最常见的中等尺寸碳笼金属碳化物簇富勒烯Sc2C2@C3v(8)-C82和两种超大碳笼金属碳化物簇富勒烯La2C2@D5(450)-C100、 La2C2@Cs(574)-C102为研究对象,对它们与叁苯基氮氧杂戊烷之间的1,3-偶极环加成反应进行了较为系统的研究。结果表明,碳笼尺寸和形状对金属碳化物簇富勒烯的1,3-偶极环加成反应的反应活性和生成产物的类型影响较大。在同样条件下,管状超大碳笼金属碳化物簇富勒烯在反应过程中则更容易生成多加成产物,并且即使降低反应温度也不能阻止多加成产物的生成。此外,对于中等碳笼尺寸的Sc2C2@C3v(8)-C82而言,其最主要的单加成产物Sc2C2@C3v(8)-Cg2(CH2)2NTrt (2; Trt为叁苯甲基的简称)的单晶X射线衍射结果显示取代基团加成在碳笼上远离两个Sc原子且位于C2-单元的正上方的一个[6,6]键上,从而形成一个闭合的吡咯烷衍生物。在理论计算和前人研究的基础上,我们发现金属碳化物簇Sc2C2的嵌入使得加成位置所在的六元环上的碳原子不仅展现出极高的POAV值(p轨道轴向矢量),且同时具有较大的最低未占据分子轨道系数,从而对各种反应物均展现出极高的反应活性。(本文来源于《华中科技大学》期刊2015-05-01）
陈杰[4]（2015）在《大碳笼钐内嵌金属富勒烯的合成、分离及表征》一文中研究指出本论文通过大电流电弧放电法合成了一系列钐内嵌金属富勒烯,提高了合成效率;采用邻二氯苯超声提取,极大限度的提取了大碳笼钐内嵌金属富勒烯;其次,通过多步高效液相色谱(HPLC)分离,采用氯苯作为流动相,提高分离效率,最终得到了一系列纯度很高的大碳笼钐内嵌金属富勒烯,其中包括分子式为Sm@C2n(96≤2n≤102)的钐内嵌单核金属富勒烯和分子式为Sm2@C2n(94≤2n≤100)的钐内嵌双核金属富勒烯,以及一系列分子式为C2n(98≤2n≤104)的空心富勒烯。对分离到的钐内嵌单核金属富勒烯Sm@C96(II-VII)、Sm@C100(I-III)、Sm@C102(I-V);以及钐内嵌双核金属富勒烯Sm2@C94、Sm2@C96、Sm2@C98、Sm2@C100(I、II)都是首次被分离到的新的钐内嵌金属富勒烯,并对它们做了UV-Vis-NIR吸收光谱表征。其中Sm@C96(I)与已经被报道的一种Sm@C96异构体吸收光谱相似;Sm2@C94、Sm2@C96和Sm2@C100(I)分别与已经报道的Gd2C96、Gd2C98、Gd2C102吸收光谱相似。合成并分离到了叁个大碳笼钐内嵌双核金属富勒烯Sm2@D2(35)-C88、Sm2@C1(21)-C92和Sm2@D3d(822)-C104,并对它们做了电化学研究。通过对比钐内嵌单核金属富勒烯以及其它类型经典内嵌金属富勒烯和原子簇金属富勒烯的电化学行为,发现钐内嵌双核金属富勒烯极难被氧化,易被还原;并且探讨了内嵌金属富勒烯电化学能带与内嵌金属富勒烯内部金属原子与碳笼之间相互作用的关系。(本文来源于《中国计量学院》期刊2015-05-01）
韩辉云,王保如,高立民,何温,史瑞民[5]（2013）在《金属碳笼的研究进展》一文中研究指出金属碳笼是继笼状结构C60之后发现的又一个"明星团簇".人们对它的几何拓扑结构和电子结构特性进行了广泛研究.概述了金属碳笼的稳态结构、电子结构和光谱学特性以及金属碳笼生长模式的研究成果.最后介绍了金属碳笼作为储氢材料的最新研究进展,并对其应用前景进行了展望.(本文来源于《西南民族大学学报(自然科学版)》期刊2013年04期）
崔艳红[6]（2008）在《金属噻烯和碳笼的结构、芳香性及光学性质的量化研究》一文中研究指出本论文对金属噻烯的两个非常具有代表性的化合物—CpCo(S_2C_2R_2)和Ni(S_2C_2R_2)_2—的芳香性进行了研究和讨论。结果表明CpCo(S_2C_2R_2)和Ni(S_2C_2R_2)_2中的含金属的杂五元环(MS_2C_2, M=Co or Ni)是具有芳香性杂环。自然定域分子轨道(NLMO)对NICS分解的显示MS_2C_2 (M=Co or Ni)的芳香性主要是来自于金属原子M(M=Co or Ni)的d轨道和S-C-C-S间离域的π键的贡献。而M-S (M=Co or Ni)间的σ键却削弱了杂环的芳香性。本论文对C_(62),C_(64),C_(66)的异构体、阴离子以及内含金属的异构体进行了结构、稳定性、电子特性、光学性质以及芳香性的理论研究。研究结果预测了它们前几个最稳定的构型。基于C_(60)而设计的一个含有七元环和一个含有四元环的两个C_(62)异构体较传统的最稳定的异构体有更低的能量。NICS和态密度分析表明在C_(62)的各个异构体中四元环和相连的五元环具有较高的化学反应活性。对C_(64)和C_(66)的阴离子和内含小团簇(Sc_2, Sc_2C_2)的异构体分析表明电子和小团簇的引入改变了各异构体的相对稳定性,这为实验上能够分离出不同的碳笼提供了可能实现的方式。另外电子和小团簇的引入改变了各个环的局域芳香性,尤其是各个五元环。对一些异构体进行的电子光谱和二阶超极化率的计算显示他们都较C_(60)有更大的二阶超级极化率。(本文来源于《吉林大学》期刊2008-04-01）
韩辉云[7]（2008）在《内包金属富勒烯和金属碳笼的DFT计算》一文中研究指出1985年C60的发现引起了人们的广泛关注,近二十年来,以C60为代表的富勒烯家族及其衍生物的结构、特性以及可能的应用得到了充分的研究。理论计算和实验分析表明,内包金属富勒烯具有特殊的电子特性和化学反应特性,它许多优异的物理和化学性质预示着它在新材料、催化、医药方面广阔的应用前景。金属碳笼(Metallo-Carbohedrenes)是继C60之后发现的又一个“明星团簇”。由过渡金属原子与碳原子构成的一系列金属碳笼,由于其特殊稳定性和笼状结构受到了人们的关注。这类团簇的生长机制和物理特性目前仍是研究热点之一。本文利用密度泛函理论,采用BLYP交换关联函数和DNP基组,对内包金属富勒烯Ni@Cn(n=20,36,60)以及典型的金属碳笼(Ti8C12)进行了全电子、自旋极化的计算。对其可能的低能态结构进行了广泛的搜索,并分析了它们的电子结构和磁矩。计算结果表明:1.Ni原子的包入引起了C20、C36和C60不同程度的畸变和膨胀。Ni@C20中有两个C-C键发生了断裂,形成了叁个新的Ni-C键;Ni@C36和Ni@C60则保持了完整的笼状结构。2.对Ni@Cn(n=20,36,60)的Mülliken电荷分析表明,发生了由Ni原子向碳笼的电荷转移,并且电荷转移的数量随碳原子数的增多而增大;在Ni@C20和Ni@C36中,Ni原子和C原子具有小的自旋磁矩,而Ni@C60中Ni原子和C原子的自旋磁矩都为零。3.Ni原子的加入使得C20、C36和C60的HOMO-LUMO Gap变窄。4.Ti8C12的稳态结构为C3v结构;对Ti8C12同分异构体的电子结构分析表明,碳原子之间的化学键对Ti8C12团簇的稳定性起着重要作用;Ti8C12的电子轨道不具有明显的sp和sp2杂化特征;用第IV族元素Si代替C以后,得到与Ti8C12类似的稳定Ti8Si12结构,Ti8C12中C-C键的特性尚有待于进一步的探讨。5.Ti8C12的Th、C3v*和C3v叁种同分异构体均具有2μB的总自旋磁矩,D2d结构的总自旋磁矩为零。(本文来源于《河北师范大学》期刊2008-04-01）
王炜华,王克东,杨尚峰,王兵,杨世和[8]（2004）在《能量与空间分辨的单分子显微术——透过碳笼“看”富勒烯包合物内的金属原子》一文中研究指出文章作者用探测扫描隧道电流微分谱的方法 ,对金属富勒烯包合物分子进行了研究 ,得到了Dy@C82 同分异构体Ⅰ的金属 -碳笼杂化态在实空间的能量分布图 ,通过将实验与理论模拟的结果进行比较 ,推断出Dy原子在碳笼中的位置以及金属富勒烯包合物分子在衬底表面的吸附取向 .这项技术为单分子纳米器件的表征和诊断提供了新的途径(本文来源于《物理》期刊2004年05期）
封继康,葛茂发,田维全,李志儒,黄旭日[9]（1998）在《金属碳笼(Met-Cars)化学反应的理论研究 Ⅱ.Ti_8C_(12)与H_2O,C_2H_4生成Ti_8C_(12)(H_2O)_8和Ti_8C_(12)(C_2H_4)_4反应的ab initio研究》一文中研究指出用量子化学从头计算方法,研究了Ti_8C_(12)分别与H_2O,C_2H_4作用形成Ti_8C_(12)(H_2O)_8,Ti_8C_(12)(C_2H_4)_4的反应.计算结果表明,在Ti_8C_(12)(H_2O)_8中,电子由H_2O向Ti_8C_(12)转移,在Ti_8C_(12)(C_2H_4)_4中,电子由Ti_8C_(12)向C_2H_4转移.从Ti_8C_(12)生成Ti_8C_(12)(H_2O)_8能量降低,稳定性增加,生成Ti_8C_(12)(C_2H_4)_4能量升高,稳定性减小.(本文来源于《化学学报》期刊1998年07期）
葛茂发,封继康,田维全,李志儒,黄旭日[10]（1997）在《金属碳笼化学反应的理论研究(Ⅰ)──Ti_8C_(12)~++CH_3I→Ti_8C_(12)~+──I+CH_3·的从头算研究》一文中研究指出用量子化学从头计算方法对反应Ti8C12+＋CH3I→Ti8C12+-I＋CH3·进行了理论研究，对Ti8C12+只能与一个卤素原子（1）结合的实验事实给予了合理的理论解释．(本文来源于《高等学校化学学报》期刊1997年11期）
金属碳笼论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
富勒烯由于具有独特的结构和优异的物理性质一直是物理、材料、化学等领域重要的研究对象。将高压极端条件引入到C60、C70富勒烯中,发现了许多新奇的结构,如一维、二维、叁维聚合结构,甚至形成了突破传统晶体分类的由压致非晶团簇构筑的有序晶体(OACC),这些新奇的高压结构呈现出优异的力学和光学等性能,甚至具有可与金刚石相比拟的超硬特性,为人们发现新现象、新结构和新性质提供了重要途径。但是以往的研究主要集中在C60和C70小碳笼富勒烯。大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯作为富勒烯家族的重要成员备受人们关注,但是受宏观量合成的限制,人们对其进行的实验研究很少,甚至基本的结构和物理性质数据都很缺乏,在高压下的研究更是空白。在这些体系中,基本的结构数据、在高压下的结构稳定性及其形变、能否也存在小碳笼中发现的新奇结构等等这些基本的科学问题都值得深入研究。最近,宏观量样品合成的突破,使这些研究成为可能。特别需要指出的是,C60的新奇结构与碳笼的形变密切相关,但是由于其高对称性,人们对其形变的认识还不清楚。而大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯具有更大的碳笼结构和更多的六元环,更低的对称性,还包含内嵌金属,这些使其形变更容易辨别,使形变研究更加便利,因此具有重要的科学意义。本论文针对这一方面,对空笼富勒烯C96和几种内嵌金属富勒烯进行结构稳定性和形变研究,包括Sm@C88,Sm@C94和Sm@C90以及溶剂掺杂的Sm@C90,得到结果如下:1.通过原位高压红外光谱研究了D3d-C96的结构稳定性和形变过程。结合理论计算首次给出并指认了D3d-C96常压下的基本的红外光谱。分析结果表明,C96碳笼形变是各向异性的,碳笼管状部分与端帽部分的链接处最先发生形变,管状部分的形变比端帽部分更加明显,并且最先发生塌缩。C96与C90碳笼形变过程相似,都是由椭球形状逐渐形变成类似花生形状。C96碳笼在19.5 GPa失去了碳笼结构,坍塌是完全可逆的。该结果给出了C96的基本结构数据和管状大碳笼富勒烯普遍的结构稳定性和形变过程的完整图像,有助于进一步理解富勒烯和单壁碳纳米管结构变化的机制。2.结合原位高压红外光谱和理论模拟研究了Sm@C88和Sm@C94的结构稳定性和形变过程。首次给出并指认了Sm@C88和Sm@C94常压下的基本红外光谱。通过经典动力学模拟,我们发现两种不同结构的内嵌金属富勒烯的碳笼形变过程都是各向异性的,Sm原子对近邻碳笼部分有支撑作用,造成远离Sm原子的碳笼部分比靠近Sm原子碳笼部分形变更加明显。不同的是,Sm@C88碳笼在7GPa之前先由椭球形变成近似球形,在更高压力下又进一步形变成近似花生形状。两种材料的带隙都随压力减小,但Sm@C88的带隙随压力明显减小,减小量远大于C60和C70。在7 GPa之前,材料带隙的减小主要由于碳笼形变使分子的HOMO-LUMO能隙减小,在更高压力下,主要是由于分子距离减小使分子间相互作用加强,造成能带展宽。而Sm@C94的带隙在8 GPa之前缓慢减小;在8 GPa-14 GPa之间由于碳笼的剧烈形变和压力诱导的分子间相互作用增强而快速减小;在14 GPa以上由于分子间排斥力增大阻碍分子靠近而变化缓慢。利用原位低温红外光谱研究了Sm@C88的结构形变。分析结果表明,在200 K时,Sm@C88分子取向发生了由无序向有序的转变,在100 K时,Sm@C88碳笼发生明显的形变。碳笼随温度的形变是各向异性的,靠近Sm原子的碳笼部分形变较小,这是由于Sm原子和邻近碳笼部分之间相互作用在低温下增强,并抑制了近邻碳笼部分随温度的变化。材料的带隙随温度缓慢减小,电子性质受温度影响不明显。该项研究给出了内嵌金属富勒烯基本的结构数据和普遍的结构稳定性和形变过程,从原子级别上给出了内嵌金属原子和碳笼之间的相互作用对碳笼结构演化和电子性质的影响,有助于进一步加深对内嵌金属富勒烯的结构和性质以及特殊的金属碳笼相互作用的理解,为内嵌金属富勒烯以及相关材料的研究提供了参考。3.利用挥发溶剂法首次合成了溶剂掺杂的Sm@C90*m-xylene微米棒,结合理论计算给出并指认了Sm@C90的基本振动光谱,利用原位高压拉曼和红外光谱研究了纯的Sm@C90和溶剂化Sm@C90的结构稳定性和形变过程。研究发现,两种样品的Sm@C90碳笼都经历了形变和塌缩,形变过程是各向异性的,由于内嵌的Sm原子对邻近的碳笼部分的支撑作用,远离Sm原子的碳笼部分比靠近Sm原子碳笼部分形变更加明显,材料的带隙都随压力降低。不同的是,在溶剂化Sm@C90中,由于溶剂分子在较低压力区间内对碳笼起到保护作用,Sm@C90碳笼形状保持到更高的压力,减小和推迟了材料的带隙变化。在30 GPa以上溶剂分子失去了保护作用,Sm@C90碳笼坍缩。从45 GPa卸压的样品,由于溶剂分子的分隔和桥梁作用,坍塌的Sm@C90仍然保持有序结构,形成了一种包含金属原子的有序非晶碳团簇结构(OACC)。该研究结果给出了Sm@C90的基本结构数据、稳定性和形变过程,将OACC结构扩展到了金属富勒烯上,获得了新的有序非晶碳团簇结构,为选择合适的原材料,制作出具有优异结构和物理性质的新型碳材料开启了大门。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
金属碳笼论文参考文献
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