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本文首先以脂肪胺代替液氨的新方法合成了C60H36;另外对于用Zn/HCl还原C60合成C60H36,提出了一种合理的反应机理;然后研究了金属铱、铑、钛、钯、铂的配合物和Ni-Al合金等催化剂在紫外光和热作用下对C60H36的催化分解放氢;合成了三种新型的C60吡咯烷衍生物,研究了它们的光物理性质和光伏打性能;构建了含有C60衍生物的六点氢键超分子体系,并用1HNMR,UV-vis吸收光谱和SEM等手段对其进行了研究。主要研究工作:
1.C60氢化物的合成研究。首先研究了以脂肪胺代替液氨,以叔丁醇为质子源,在碱金属的作用下制备C60H36新方法,这种改进的合成方法简单快速,消除了经典Birch还原带来的操作不便和对低温的要求。另外,对于用Zn/HCl还原C60合成C60H36,提出了一种合理的反应机理,并用Zn-ZnCl2-H2O体系还原C60合成了C60H36,使所提出的反应机理得到了证实。
2.C60H36的催化分解放氢研究。用1HNMR谱分别研究了金属铱、铑、钛、钯、铂的配合物和Ni-Al合金等催化剂对C60H36的热催化分解放氢,实验表明,金属铱、钯和铂的配合物等对C60H36催化分解放氢作用明显,其中金属铱和钯的配合物的效果最好;还研究了金属铱、铑的配合物等催化剂在紫外光作用下催化C60H36分解放氢,实验表明,金属铑的配合物在365nm紫外光作用下对C60H36催化分解放氢有明显作用;设计加工了一个圆柱体不锈钢反应器,用气相色谱定量测定了C60H36在金属钯和铱的配合物热催化下分解放出氢气的量,实验表明C60H36的分解率分别为33%和22%。
3.C60吡咯烷衍生物的合成及其光伏打性能的研究。合成了三种新型的C60吡咯烷衍生物,并通过紫外-可见光谱、荧光发射光谱和时间分辨纳秒闪光光解瞬态吸收光谱研究了其分子内电荷和能量的传递;分别以溶解性能较好的C60吡咯烷衍生物(6)和(8)构建了光伏打太阳能电池,研究了它们的光伏打性能;实验表明,用(6)和(8)构建的光伏打电池的能量转化效率都不高。
4.功能化C60衍生物六点氢键超分子体系的构建和研究。设计合成了一种以电子给体二茂铁为末端,并且含有氢键位点基团-2,6-二胺基吡啶结构的C60氮杂环丙烷衍生物,并将其和含有巴比妥酸结构的化合物通过六点氢键自组装构建了新的超分子体系,紫外-可见吸收光谱表明,超分子体系的形成导致了体系的UV-vis吸收光谱的最大吸收发生蓝移;扫描电子显微镜(SEM)图象表明形成的超分子聚集体主要呈球形,尺寸分布范围较窄,呈正态分布特征,这在构建三维纳米材料和光伏打电池方面有着潜在的应用价值。