徐时清，张 沛，吕延超，李燕丽，杨 华，刘子阳

(中国计量大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310018)

大碳笼内嵌钆氧化物团簇金属富勒烯Gd2O@C88:实验和理论研究

徐时清，张 沛，吕延超，李燕丽，杨 华，刘子阳

(中国计量大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310018)

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Gd2O@C88.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Gd2O@D2(35)-C88.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[Gd2O]4+@[D2(35)-C88]4-.

金属富勒烯；氧化物团簇；大碳笼；密度泛函理论

1 实验部分

1.1 金属富勒烯的电弧放电制备

金属富勒烯的制备采用自制的电弧放电装置进行.放电装置主要由真空水冷腔体、20 mm直径金属钨阴极、5根φ8 mm石墨棒阳极以及可调节进料速度步进电机等部分组成.为了得到氧化钆团簇内嵌金属富勒烯，向钻有6 mm孔的石墨棒中充填Gd2O3、Co3O4和石墨粉混合物，其中Gd/C/Co摩尔比为1∶40∶0.1.在真空条件下，首先对以上石墨阳极进行200 A电流活化5 min.然后，在0.027 MPa的氦气和氧气(He和O2体积比9∶1)压力下，80 A电流条件下放电，制得电弧放电烟炱.

1.2 金属富勒烯的提取与分离

原始烟炱用邻二氯苯在超声波震荡条件下，于40 ℃重复提取3次.提取物以氯苯为流动相，经过三轮高效液相色谱(HPLC)分离，得到Gd2O@C88.第一轮分离使用Buckyprep-M柱，取8～12 min流出组分，该组分用Buckyprep柱分离，取19.5～22.6 min组分，第三轮使……