把普通的富勒烯合成为具有4个氨基的水溶性富勒烯，并将制造绿色荧光蛋白（ GFP）的基因的DNA与水溶性富勒烯结合，注入到小鼠静脉中。随后，研究人员 在小鼠的肺部、肝脏和脾脏中发现了绿色荧光蛋白基因，这证明绿色荧光蛋白被 制造了出来。
生物医学应用
生物医学应用
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
诺贝尔化学奖
诺贝尔物理学奖
碳的存在形式
(a) 金刚石 (sp3) (b) 石墨(烯) (sp2) (c) 富勒烯 (sp2+sp3)
(e)石墨炔(sp2+sp3)
(d) 纳米管(sp2+sp3)
富勒烯的各种形态
Ca@C50
La2@C80
内嵌富勒烯
内嵌富勒烯
Ca@C50
La2@C80
Y@C82
Sc2C2@C82
均相催化与多相催化统一于 富勒烯：高活性；高选择性，理想产物选择 性100%；长寿命，连续5次100小时测试，活性保持；回收方便。
19
农业方面应用
合成氨催化剂
1 + Na2S2O4 + N2 → NH3 (yield in 33%)
Y. Nishibayashi, et al. Nature, 2004, 428, 279
Nature 1998 , 396, 323
富勒烯的各种形态
富勒烯一维聚集体
富勒烯的各种形态
富勒烯二维单分子膜
I 密实纳米线 II 实壁纳米管 III 多孔纳米线 IV 多孔壁纳米管
富勒烯应用举例
富勒烯的广泛应用
化妆品; 磁体; 消毒剂; 纺织物
医药 纳米器件 造影剂
内嵌分子
自由基捕捉
光吸收
Sc3N@C80
富勒烯的各种形态
杂富勒烯
富勒烯的各种形态
杂富勒烯
C48N12
C59Si
C58Si2
富勒烯的各种形态
富勒烯衍生物
富勒烯的各种形态
富勒烯晶体
富勒烯的各种形态
富勒烯与纳米管形成的豆荚结构
Brian W. Smith, Marc ,Monthioux, David E. Luzzi
CHORUS 卡若絲 -德國百妮富勒烯完美 极致美颜富勒烯
富勒烯精華液 潤肌精華
C60动能原液组
SHINNINGWAY 富勒烯（ C60）完美女人菁华组
富勒烯民用产品系列
新能源方面
燃料电池
特点：比表面大，电化学氧化还原窗口大 ，C60薄膜掺杂Pt粒子后甲醇氧化反应效 率明显提高
K. Vinodgopal, et al Nano Lett. 2004, 4, 415
1-phenyl-1-propyne (PP)
0%
0.5%
8000
1.3%
77.3% 17000
4.0%
80.3% 12000
1-phenyl-1-butyne (PB)
0%
5.3% 15000
2.5%
99.5% 43000
5.7%
87.9% 171000
工业方面应用
富勒烯用于氢键催化Henry 反应
13.549nm
富勒烯化妆品的制备
+
C60
PVP
粗产物 C60-PVP(FP)水溶液
富勒烯化妆品的制备
FP保护作用 H2O2损伤细胞
FP修复作用
1、FP对细胞的保护作用优于修复作用 2、FP在本实验条件下20-50μM的浓度下效果较佳
军工方面应用
火箭推进剂
富勒烯在科研上应用 量子计算机
生物医学应用
C60-压电晶体葡萄糖传感器可以探测水溶 液中3.9X10-5M的葡萄糖，使用寿命长达3 个月
葡萄糖传感器
富勒烯运载基因
In vivo gene delivery by cationic tetraamino fullerene PNAS 2010 107 (12) 53395344;
滤光片 荧光显示 量子点
TNT检测 沙林检测 生物检测
高效吸附
超导 半导体
超导体 场发射 纳米器件
2次电池 太阳能电池 武器级激光 催化剂
电子受体
DNA亲和
完美结构
DNA剪裁;基因运载;分子药物
润滑剂 复合材料 超硬材料 量子特性
富勒烯在工业上应用
润滑油添加剂
工业方面应用
高分子聚合
Polymerization of 1-Phenyl-1alkynes (PA) by WCl6-Ph4Sn(-C60)
添加剂品种：橡胶 抗老化 高强度高弹性 降摩擦耐亏蚀 与钢材、水泥和塑料等结合力强 热稳定性高 阻燃性好 光稳定性好
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有机太阳能器件
Solar Cells Ideal fullerene/polymer blend
C60-based Solar Cell
Chem. Commun., 2012
NC60BA富勒烯光伏器件
富勒烯应用
➢ 光伏器件 ➢ 生物医学 ➢ 高分子添加剂
高分子添加剂
添加剂品种：尼龙 抗静电，提高几个数量级 提高介电常数和击穿电压 提高强度（拉伸模量高达15GPa）和硬度 降低摩擦系数和磨蚀率（2-4倍） 提高软化、熔融和损毁温度50度 降低热传导和吸湿性1.5-2.5倍
添加剂品种：聚苯乙烯 抗静电 宽频声波吸收 抗菌性 提高强度和柔性 降低摩擦系数和磨蚀率 提高软化、熔融和损毁温度 降低热传导和吸湿性
人头皮皮下毛囊细胞
美国Luna 公 司用每毫升 10微克的富 勒烯衍生物涂 抹人头皮14 天, 对比结果 见左图. 研究 结果表明用富 勒烯处理的人 头皮局部区域 毛囊生长旺盛 。
C.L. Kepley等 Nanomedicine 5, 2009, 202
富勒烯在日常生活中的应用
富勒烯长寿保健
存活率
components in the sol-gel mixture is shown on the right for comparison. C60 content (wt %): (A) 0.10, (B) 0.52, (C) 0.0097.
滤光片
军工方面应用
富勒烯的应用——激光防护
C60分子中的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性 能，从而有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用，目前基于 C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功。
Yu G. et al., Science, 1995, 270, 1789
新能源方面应用
奥地利开发的1.9微米厚有机 太阳能电池
美国Konarka公司的有机太阳能电池
富勒烯国内应用举例
美国Konarka公司的有机太阳能电池
奥地利开发的1.9微米 厚有机太阳能电池
例2：富勒烯是有机太阳能电池的关键材料，占活性材料75%以上。近期日本有机太阳 能电池能量转换效率已达10.1%，奥地利又报道了厚度只有1.9微米厚的电池。中科院 长春应化所正在研制印刷有机太阳能设备。
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C60/PA polymer yield Mw
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军工方面应用
化学激光武器
军工方面应用
光限幅材料
Photographs of the sol-gel glasses HxC60[NH(CH2)3SiO3/2]x–SiO2 (4–SiO2), in which the fullerene moieties are covalently bound to the glass substrates (left and middle). A glass of C60/SiO2 (8) made from physically blending the two
富勒烯在日常生活中的应用
1992年, Dr. McEwen (JACS) 第一次提出 “自由基海绵”
富勒烯在日常生活中的应用
❖ 富勒烯C60在美容化妆品方面应用
抗自由基、抗氧化、淡斑美白，抑制发炎等化妝水
蝶翠诗DHC极 致恒美美容霜
黃金富勒烯玻尿 酸抗氧純液
抗紫外光损伤
Saitih 等，J. Photochem. And Photobio. B: Biology, 102, 69, 2011
富勒烯抗链球菌感染
Tsao等, Antimicrobial Agent and Chemotherapy, 2001, 1788
富勒烯生发功能
放大4倍的人头皮显微图像
MRI in a hospital
The magnet
What can we see?
生物医学应用
磁共振造影剂
Gd@C82(OH)x
a. 低毒
b. 高效 可早期检测肿瘤
2cm
0.5cm
c. 生物器官靶向造影
166Ho@C82-抗癌抗体 高效化疗
磁共振造影剂的研究
富勒烯衍生物保护细胞功能研究
富勒烯可以保护细胞免受各种损伤：
✓ 抑制化学毒物毒性 ✓ 抗辐射 ✓ 防紫外光伤害 ✓ 重金属细胞损伤防护 ✓ 抗细胞氧化 ✓ 抗细菌感染 ✓ 。。。。。
化学物质对于细胞的损伤
化学毒物对于细胞的毒性一般都是通过在细胞内释放自由基----主要是活性氧，引起DNA损 伤，富勒烯能够穿透细胞膜到达细胞内，快速淬灭这些自由基，起到防护细胞的作用