富勒烯C70

富勒烯 C70 于 1985 年与 C60 一同被发现，为分子电子学和有机光伏领域开辟了新的可能性。作为一种拥有 70 个碳原子和 D5h 对称性的细长椭球笼状结构，其拉长的几何构型带来了不同的光学和电子行为，这使得 C70 在有机电子学和光伏研究中具有重要价值。.

富勒烯C₇₀是富勒烯家族中另一种重要的碳分子同素异形体，完全由70个碳原子构成。由于其拉长的形状，常被称为“橄榄球”或椭球形富勒烯，其几何结构打破了C₆₀完美的球对称性。相反，它形成了一个不对称的长球状笼体，由70个碳原子通过相互锁定的六边形和五边形构成的优美协调网络结合在一起。.

什么是富勒烯C₇₀？

富勒烯C₇₀是一种离散的、中空封闭笼状碳分子，恰好包含70个碳顶点。它是富勒烯家族中丰度第二高且最稳定的成员，在工业可用性和科学重要性方面仅次于巴克敏斯特富勒烯（C₆₀）。.

富勒烯C₇₀的发现

富勒烯C₇₀于1985年9月发现，与揭示C₆₀的同一石墨激光蒸发实验中。在检查碳灰的质谱数据时，研究团队注意到一个对应于70个碳原子簇的次级高度稳定峰，这一成就获得了1996年诺贝尔化学奖的全球认可。.

富勒烯C₇₀的分子式

富勒烯C₇₀的分子式为C₇₀。它包含70个碳原子，排列成椭圆形构型，形成了独特的电子和结构特征，使其与其球形对应物区分开来。.

富勒烯C₇₀的结构

富勒烯C₇₀的结构矩阵由其较低的拉长对称性定义。与其他石墨结构类似，70个碳原子中的每一个都通过局域化的sp²杂化与三个相邻碳原子共价键合。.

  • 其布局从球体转变为长球体，高度类似于橄榄球或美式足球。.
  • 该笼体在数学上由12个五边形和25个六边形组成。.
  • 为了容纳比C₆₀多出的10个碳原子，在分子的赤道平面周围有效地插入了一条由5个额外六边形组成的带。.

这种结构变化将分子的对称性改变为D₅h点群。孤立五边形规则（IPR）仍然完全满足，意味着没有两个五边形共享一条边，从而保持了高动力学稳定性。在纳米尺度上，富勒烯C₇₀具有不规则的直径，其赤道带测量值约为0.71纳米，纵轴方向约为0.79纳米。.

富勒烯 C70 分子结构

富勒烯 C70 包含 70 个碳原子，排列成一个拉长的碳笼。与富勒烯 C60 高度对称的球形结构相比，C70 具有类似橄榄球的分子几何构型和较低的 D5h 点群对称性。.

这种拉长的结构赋予了 C70 不同的光学和电子行为，这是其在有机电子学、光伏研究、分子材料以及先进纳米材料系统中被频繁研究的原因之一。.

为什么 C70 的结构很重要？

与 C60 相比，C70 较低的对称性使其在某些分析条件下具有更强的可见光区域吸收特性。在实际研究或采购中，最终的材料选择仍应取决于纯度等级、溶剂体系、配方方法、器件结构以及批次特定文件。.

长轴
~0.79 纳米
典型参考值
短轴
~0.71 nm
典型参考值
结构尺寸和光学行为作为参考信息提供，而非批次特定的测试结果。采购前，买方应确认富勒烯 C70 的纯度、COA、MSDS/SDS、包装和应用要求。.
富勒烯C70的拉伸分子结构图

C70 拉长碳笼

分子结构示意图

富勒烯C₇₀的性质

C₇₀的椭圆形结构和赤道扩展产生了一组独特的物理和化学行为，特别是在其与光和溶剂的相互作用方面。.

物理性质

以下是富勒烯C₇₀的一些关键物理性质：

  • 形状： 一个拉长的长球椭球笼体，由70个碳原子组成，配置成12个五边形和25个六边形。.
  • 尺寸： 尺寸约为0.71纳米乘0.79纳米，表现出方向性尺寸差异。.
  • 分子量： 约840原子质量单位（amu）。.
  • 对称性： 表现出比C₆₀更低的对称性，属于椭球形的D₅h点群。.
  • 稳定性： 在热学和力学上高度稳定，能够在发生结构降解前抵抗高温和高压。.
  • 电子离域： 拥有复杂的离域π电子系统，但较低的对称性产生了多个非等价碳位点和独特的电子跃迁。.
  • 电导率： 表现出本征半导体行为，带隙特征与C₆₀略有不同，使其在定制有机电子器件中极具价值。.
  • 溶解度： 可溶于非极性芳香族有机溶剂，如甲苯、苯和邻二氯苯。值得注意的是，其溶解度特征与C₆₀不同，溶解后形成深红棕色或橙棕色溶液。.
  • 颜色： 在其固体聚集形态下，呈现为重的深黑色或深棕色结晶粉末。.
  • 密度： 质量密度约为1.72 g/cm³，由于其堆积形态，密度略高于C₆₀。.

化学性质

以下是富勒烯C₇₀的一些关键化学性质：

  • 反应活性： 在标准大气条件下保持稳定，但由于不均匀的局域曲率和环张力，在特定区域双键处表现出增加的化学反应活性。.
  • 加成反应： 作为优异的电子受体（缺电子烯烃）。它容易在其双键上参与与自由基、氢和卤素的加成反应，反应主要针对高应变的赤道区域。.
  • 环加成反应： 积极参与复杂的环加成机制，为合成标准化衍生物（如PC71BM）用于薄膜电子制造提供了途径。.
  • 功能化： 可以进行外表面修饰，在其外部笼体上引入水溶性或聚合物相容性官能团，从而改变其物理性质以适应定制工业应用。.
  • 电化学氧化还原特性： 作为一种高效的“电子池”，由于其最低未占分子轨道（LUMO）的高度简并性，能够经历多个可逆的单电子还原步骤。.

分析数据集

富勒烯 C70 包含 70 个碳原子，排列成一个拉长的碳笼。其结构包括 12 个五元环和 25 个六元环，形成了比富勒烯 C60 对称性更低的分子几何构型。.

物理与电子参考数据

分子式 C70
分子量 840.78 g/mol
分子形状 拉长碳笼
点群 D5h
HOMO能级 仅作参考值
LUMO能级 仅作参考值
带隙 取决于方法
电子行为说明

与富勒烯 C60 相比，富勒烯 C70 具有对称性较低的拉长分子结构。这种结构差异带来了不同的光学和电子行为，这也是 C70 常在有机电子学、光伏研究和分子材料系统中被研究的原因。.

买方文件提醒

电子值，如 HOMO、LUMO 和带隙，可能因测试方法、溶剂、薄膜条件、器件结构和文献来源而异。对于采购，买方应依赖产品规格、批次特定的 COA、MSDS/SDS 和应用测试，而非仅依赖通用参考值。.

批次 COA MSDS/SDS 纯度等级 应用测试

富勒烯 C70 溶解度参考

富勒烯 C70 通常不溶于水，在研究或配方工作中通常会在选定的有机溶剂中进行评估。溶解度值应视为文献或实验室参考信息，因为它们可能因温度、纯度、溶剂等级、浓度和测量方法而异。.

溶剂体系 溶解度 应用场景 采购说明
1-氯萘 仅作参考 研究配方和高浓度溶液研究 确认溶剂兼容性和内部工艺要求
邻二氯苯 仅作参考 有机电子学和光伏研究 确认纯度、过滤和器件加工条件
二硫化碳（CS₂） 仅作参考 分析和实验室研究用途 审查溶剂安全要求和当地处理规定
邻二甲苯 仅作参考 溶剂筛选和配方评估 确认分散性、浓度和目标应用
甲苯 常见研发溶剂 实验室参考和溶液制备研究 使用前确认浓度和储存条件
避免将溶解度数据视为有保证的批次性能。买方应索取产品规格、COA、MSDS/SDS，并针对其溶剂体系和应用进行内部兼容性测试。.

质量文件与供应讨论

对于富勒烯 C70 的采购，买方应关注纯度等级、批次特定的 COA、MSDS/SDS、包装、储存条件、数量和应用要求。在报价过程中应确认生产方法、供货情况和交货周期。.

纯度等级 确认可用的 C70 纯度选项，以及该等级是否适合您的研究、配方或器件测试需求。.
批次特定 COA 在样品或批量采购前索取批次文件。不要仅依赖通用产品描述。.
MSDS/SDS 支持 根据您内部的实验室或工业流程，审查处理、储存、运输和安全信息。.
样品与批量供应 在订购前确认当前库存、交货周期、包装尺寸、目的国和运输文件。.

订购前确认 C70

提交您的目标纯度、数量、目的国、应用和文件要求，以获得实用的报价和材料选择支持。.

COA MSDS/SDS 包装 运输 样品订购

富勒烯C₇₀的合成

富勒烯C₇₀的生产与C₆₀相似，因为它们总是在原始富勒烯碳灰中同时合成。传统的实验室方法依赖于Huffman-Krätschmer碳弧放电法，其中高压电流在低压氦气或氩气室中通过高纯石墨棒之间。由此产生的极端热等离子体使石墨蒸发，释放的碳原子在冷却过程中自然自组装成富勒烯混合物。.

在标准电弧放电过程中，C₇₀通常约占合成粗碳灰的10%至20%。为了分离和提纯原始富勒烯C₇₀，使用甲苯等芳香族溶剂对粗碳灰进行溶剂萃取。然后使用高效液相色谱（HPLC）或分步真空升华处理所得萃取物，以将深色C₇₀粉末分离至纯度超过99%。在工业规模上，现代多级连续燃烧方法简化了这一萃取流程，提供了更节能且可扩展的供应。.

富勒烯C60与C70对比

比较富勒烯 C60 和富勒烯 C70 在关键结构和材料选择上的差异，用于研究、配方、有机电子学、光伏研究和先进材料开发。.

以下数值作为通用参考信息提供。光学、电子、溶解度和颜色行为可能因纯度、溶剂、浓度、温度、测试方法和批次条件而异。对于采购决策，请在订购前索取批次特定的 COA 和 MSDS/SDS。.
分子量

720.67 克/摩尔

富勒烯C60

840.78 g/mol

富勒烯C70
分子几何构型

球形笼

富勒烯C60

长形笼

富勒烯C70
碳原子数

60

富勒烯C60

70

富勒烯C70
点群

Ih

二十面体对称性

D5h

较低的分子对称性
研究重点

广泛的材料用途

涂层、润滑剂、纳米材料

光电研究

有机光伏、分子电子学、光伏研究
买方选择因素

纯度与分析证书

确认批次一致性

应用适配性

确认溶剂与设备需求
请求C60或C70报价 查看富勒烯C60 查看富勒烯C70

富勒烯C₇₀的用途

由于其较低的D₅h对称性允许更广泛的电子跃迁，富勒烯C₇₀在可见光谱（特别是500纳米至700纳米之间）表现出比C₆₀显著更强的吸收。这一特性使其在光电应用中极具价值：

  • 有机光伏： 其增强的可见光收集能力使C₇₀衍生物（如PC71BM）成为高性能钙钛矿和有机太阳能电池中电子传输层和电子受体的首选，从而提高了功率转换效率。.
  • 先进材料添加剂： 整合到聚合物基体中，C₇₀作为优异的结构改性剂，显著降低摩擦系数，并为特种涂层和机械润滑剂增加耐磨性。.
  • 非线性光学： 拉长的C₇₀笼体的高度可极化电子云产生了优异的非线性光学响应，使其成为设计用于保护电子传感器免受激光损伤的光学限制器的关键组件。.
  • 化学催化： 作为出色的电子缓冲剂，C₇₀可以在要求苛刻的化学制造任务（如低压合成反应）中促进能量转移并稳定中间态。.

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可下载的COA作为样本参考提供。买方应在下样品或批量订单前，索取批次特定COA、MSDS/SDS、产品规格、包装详情及运输确认。.