Cấu trúc hình dạng và chức năng củaFullerenes

36 69 0
  • Loading ...
1/36 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 03/07/2018, 09:44

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM Khoa công nghệ vật liệu Môn học: Vật liệu Bài tập tiểu luận: “Fullerenes cấu trúc khác: Sự đa dạng, hình dạng chức cấu trúc nano cacbon kín” GVHD: Trần Văn Khải Nhóm : Nguyễn Văn Huân V1101314 Trần Thế Hiển V1101168 Trần Thanh Phong V1102559 Đỗ Tuấn Anh V1100054 Nguyễn Bá Thịnh V1103409 Ng.Linh Bảo Giang V1100910 I Hình dạng đặc điểm cấu trúc fullerenes II Các phương pháp tổng hợp III Thuộc tính hóa lý fullerence IV Các ứng dụng fullerence I Hình dạng đặc điểm cấu trúc fullerenes: Cấu trúc nano kín - Buckminsterfullerene phân tử fullerene dạng cầu với 60 cacbon Có cấu trúc nano có độ cong để tránh liên kết bền trở nên ổn định - Xét không gian 3D bề mặt chìm bên độ cong Các sản phẩm độ cong gọi độ cong Gauss K bình thường gọi độ cong trung bình H =( c1 + c2)/2 - Theo dấu hiệu độ cong Gauss xác định hình dạng mà điểm cụ thể bề mặt: + Trên bề mặt khối cầu, tất điểm có độ cong ứng với điểm giống nhau, độ cong Gauss ln thích hợp nơi + Trong hyperbolic độ cong có điểm khác nhau, sản phẩm ln khơng thích hợp Điều có nghĩa điểm điểm uốn, đường cong theo chiều ngược + Trong tự nhiên, có khác mức phức tạp, bao gồm cấp độ nguyên tử, xác định đối tượng 0, độ cong dương âm Cấu trúc nano zero, uốn cong dương âm - Graphit tinh thể hình thành nguyên tử cacbon tạo hình lục giác Một lớp than chì gọi graphen Trong graphen, độ cong - Các nhà tốn học xác định bề mặt tối thiểu bề mặt có nghĩa độ cong tất điểm Dó đó, bề mặt tối thiểu bề mặt hình thành cong đối xứng Hình a, b ngũ giác graphitic mảnh gây độ cong Gauss dương Hình c,d hình bảy góc mảnh graphitic gây độ cong Gauss âm Classical fullerenes nonclassical fullerenes - Một fullerenes hiểu lớp vỏ carbon khép kín, ngun tử carbon phân chia nguyên tử xung quanh - Classical fullerenes chứa vòng lục giác 12 vòng ngũ giác cacbon Hình a Classical C40 fullerene fullerene Hình b Classical C80 - Nonclassical fullerenes đưa vòng với số lượng nhiều sáu ngun tử carbon, vòng vng vòng bảy cạnh Đối với vòng bảy cạnh, them vòng Ngũ giác cần thiết để bù đắp cho độ cong Gauss âm vòng bảy cạnh (Hình 3.5d) Fullerene mà có sáu vòng vng coi nonclassical Hình c Nonclassical fullerene C62 - Thực nghiệm người ta thấy fullerene nhiều C69 hay Buckminsterfullerene, tổng hợp Kroto đồng nghiệp vào năm 1985 cách sử dụng tia laser - Một cách khác để tổng hợp fullerene phóng điện hồ quang điện, sử dụng Krätschmer đồng nghiệp vào năm 1990 II Các phương pháp tổng hợp Phương pháp laze - Năm 1985, phân tử xác định cụm đặc biệt 60 cacbon ngun tử có hình dạng bóng.Thí nghiệm dùng xung laze chống lại graphit khơng khí helium để giảm phản ứng nguyên tử cacbon - Nhưng thí nghiệm tia lazer mà tiến hành với C60 fullerence khác, điều ngăn cản nhà khoa học xác định cấu trúc xác tính chất hóa lý chúng 2.Phương pháp hồ quang điện - Năm 1990 Krätschmer sử dụng lò hồ quang điện với điện cực grahit điều kiện khí trơ để ngăn cac phản ứng xảy Lượng C60 thu phương pháp đủ để hòa tan benzen kết tinh lại - Một phương pháp khác nhiệt độ cao liên quan đến hồ quang điện sản xuất C60 fullerence cao liên quan đến plasma ghép plasma số vô tuyến, trực tiếp nguồn DC bắn tia lửa điện hoạt động với tạo bay cacbon Phương pháp nhiệt phân Năm 1993, phương pháp sản xuất C60 C70 cách: • Nhiệt phân naphthalene 1000oC • Nhiệt phân tiền chất hữu khác binaphthyl oligonaphthylene 1100 ◦C Tổng hợp C60 700 oC khử CO2 với lithium kim loại Hơn nữa, C60, C70, fullerene cao thu cách nhiệt phân ống nano carbon đơn vách 1200 ◦C Fullerene Peapods(ống)và fullerene Coalescence(sự kết hợp) Fullerene Peapods Hình thành trình làm bốc laser Hình 3.10 (a) Các ống nano carbon với C60 bên gọi fullerene peapods (b)một mặt cắt cho thấy phân tử C60 bên (Hình 3.10) Hình 3.11 Dãy ảnh TEM hiển thị hóa hợp C60 lòng SWNT bị lập (a) hình dạng ban đầu với lương e- tối thiểu (b-h) hình ảnh liên tiếp ghi lại khoảng thời gian 60-90 s Hình dạng tạo thành hợp C60-C60 trội C60SWNT Hình 3.12 (a) ống nano carbon với phân tử C60 hợp hình thành ống nano dạng sóng (b) ảnh (TEM) ống nano carbon với ống dạng sóng bên gọi fullerene coalescence Fullerene cao cấp Vẫn có khả hình thành cấu trúc cao cấp có hình xuyến (Fig 3.13), mà đáp ứng từ trường, tạo từ tính thời điểm đó, tùy thuộc vào định hướng C60 Có thể kết hợp nhiều fullerene, cấu trúc giống lớp vỏ (onion); Ví dụ: loại fullerene 11 lỗ đối xứng(Ih) kết hợp từ coalescing Ih C500 Ih fullerene C240 (Hình 3.14).thấy lỗ chúng sử dụng kênh hoạt động để gắn phân tử hay nguyên tử bên [3,149], phân tử cảm biến lưu trữ hydro [3,150] Các họ fullerene cao cấp khác liệt kê phân loại theo dang hình học chúng Hình 3.13 mơ hình nano dạng hình xuyên Hình 3.14a-c fullerene với 11 lỗ thủng, hình khối 20 mặt đối xứng, 2040 nguyên tử carbon Fullerene vô (BN, MoS2, NbS2, vv) Boron nitride (BN) molypden, vonfram, rhenium disunphua vật liệu có cấu trúc lớp Graphite graphene Hexagonal BN gồm lớp phẳng lục giác với vòng Hexagonal xen kẽ boron nitơ nguyên tử Trong trường hợp BN fullerenes, phải đảm bảo cấu trúc kín đảm bảo thành phần hóa học (Hình 3.15) Bát diện BN lồng fullerenes (lên đến ba lớp) tìm thấy cách chiếu xạ electron Hình 3.15 Boron nitride lồng B64N64 đối xứng Nhóm Tenne thấy số kim loại có khả tạo thành cấu trúc giống fullerene ống nano [3.12] (Figs 3.16, 3.17) Trong thực tế, WS2 fullerene sử dụng chất bôi trơn rắn Độ cong hệ đòi hỏi có lỗ hổng vng cho độ cong Gauss dương lỗ hổng bát giác cho độ cong Gauss âm Những cấu trúc giống fullerene xuất đối xứng bát diện sở hữu sáu lỗ hổng vng giống (Hình 3.16) Hình 3.16: (a) lồng Molypden sunfua Mo64S128 tâm đối xứng (b) khiếm khuyết kim loại lớp( khiếm khuyết vng) (c) khiếm khuyết hình bát diện (các ngun tử nhỏ nguyên tử kim loại) Hình 3.17 vonfam sunfua WS2 Nanodiamond Kim cương nano cụm nhỏ carbon sp3 mà nguyên tử kết nối đồng hóa trị với bốn hạt lân cận, ngoại trừ hạt biên Theo Shenderovaet al, có hai nhóm lớn nanodiamond: • kim cương nano sản phẩm cuối thu từ phương pháp chiếu xạ electron Carbon onion,màng kim cương ultrananocrystalline, kim cương ultradispersed thu từ vụ nổ tổng hợp • Các nhóm khác kết q trình phát triển không liên tục cấp micro macrodiamonds khoảng 10-20% carbon sao(thiên thạch kim cương nano Tính chất: • Người ta thấy kim cương nano có kích thước từ 2-10 nm khơng độc hại Các tính chất phát quang kim cương nano cho phép sử dụng chúng vật đánh dấu sinh học, mà ứng dụng tương lai để xác định khối u • Diamonoids hình(Fig 3.18) Trong phân tử là: adamantane (C10H16), iceane (C12H18), diamantane (C14H20), triamantane (C18H20), pentamantane (C25H30), superadamantane (C35H36) • Diamonoids lớn tách từ dầu mỏ có ứng dụng sinh học điện tử lĩnh vực phát xạ Hình 3.18 Nanodiamond bão hòa hydrogen Kết luận Buckminsterfullerene (cấu trúc cầu C,rất ổn định) mở lĩnh vực cấu trúc nano carbon, Củng cố cho khoa học công nghệ nano Mang lại cách cho khoa học liên quan đến multidisciplinarity toàn ứng dụng cho vật liệu nano lớp vô hứa hẹn, chắn cơng trình sử dụng vật liệu tiên tiến kỷ 21 bao gồm fullerenes, ống nano carbon, graphene, grapheme nanoribbons, cacbon onion, cacbon xốp, boron nanoribbons nitride, cấu trúc nano chalcogenide kim loại Ý tưởng sản xuất, vật chất lớn, lớp mỏng, dày nguyên tử, uốn cong theo cách khác nhau, mở đường kiến trúc tiên tiến.kỹ thuật đặc trưng công cụ ngày phát triển đề đáp ứng nhu cầu sử dụng chúng Những vật liệu nano đóng vai trò thiết yếu thách thức trước mắt sản suất hiệu nguồn lượng, xử lý môi trường vấn đề sức khỏe Không phải ngẫu nhiên mà hai cấu trúc nano carbon, C60 graphene, trao hai Giải thưởng Nobel hai lĩnh vực khác ...I Hình dạng đặc điểm cấu trúc fullerenes II Các phương pháp tổng hợp III Thuộc tính hóa lý fullerence IV Các ứng dụng fullerence I Hình dạng đặc điểm cấu trúc fullerenes: Cấu trúc nano... C60 bên (Hình 3.10) Hình 3.11 Dãy ảnh TEM hiển thị hóa hợp C60 lòng SWNT bị lập (a) hình dạng ban đầu với lương e- tối thiểu (b-h) hình ảnh liên tiếp ghi lại khoảng thời gian 60-90 s Hình dạng tạo... có khả hình thành cấu trúc cao cấp có hình xuyến (Fig 3.13), mà đáp ứng từ trường, tạo từ tính thời điểm đó, tùy thuộc vào định hướng C60 Có thể kết hợp nhiều fullerene, cấu trúc giống lớp vỏ
- Xem thêm -

Xem thêm: Cấu trúc hình dạng và chức năng củaFullerenes, Cấu trúc hình dạng và chức năng củaFullerenes, Fullerene Peapods(ống)và fullerene Coalescence(sự kết hợp), Fullerene vô cơ (BN, MoS2, NbS2, vv)

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay