2017-2018年富勒烯行业研究报告.pptx

,2017-2018年富勒烯行业研究报告,1、富勒烯简介, 富勒烯（Fullerene)是单质碳被发现的第三种同素异形体，它是由五元环和六元环构成的一系列封闭笼状结构的全碳分子。任何由碳一种元素组成，以球状、椭圆状或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯，富勒烯指的是一类物质。, 富勒烯具有完美的对称结构、在纳米尺度范围内特殊的稳定性，以及奇异的电子结构，使其成为在,许多高新技术领域应用潜力巨大、不可替代的材料，被业界称为“纳米王子”。,2、富勒烯发展史,1971年，大泽映二描述C60分子的设想；1973 年 ， D.A.Bochvar等提出C60结构假设。,1984 年 ， 富 勒烯的首个光谱证据由美国的罗芬等人发现的，但他们不认为这是C60团簇产生,1985年，克罗托、斯麦利等人首次制得C60分子并因此获得1996年诺贝尔化学奖,1995年，伍德（Fred Wudl）制备出开孔富勒烯及富勒烯衍生物PCBM,1990年，克利斯莫等第一次报道了大量合成C60的方法，使得C60的研究大量展开,2013年，中科大杨上峰及合作者发现了新结构富勒烯，改变了对内嵌富勒烯结构20余年的共识,3、富勒烯的形态, 以C60为代表的球形富勒烯（也称足球烯，此外还有C70， C76、C84、C90、C94 等）是最常见的一种形,态。随着研究的不断深入，近年来又成功制备获得内嵌富勒烯、碳纳米管、巨碳管、聚合物等多种形态的富勒烯。,富勒烯形态及主要特点,3、富勒烯的形态 C60由60个碳原子通过20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键的足球状空心对称分子不同碳原子数构成的巴基球团簇示意图 内嵌富勒烯：这种材料的分子结构包括碳原子组成的坚固的富勒烯笼，以及内部包裹着的简单的原子或分子，如N、P等。,CaC50,La2C80,YC82,Sc3NC80,3、富勒烯的形态 碳纳米管：又名巴基管，是一种主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，根据管壁厚度又可分为单壁碳管(Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs)和多壁碳管(Multi-walled Carbon nanotubes,MWCNTs)。,单壁碳管,多壁碳管, 碳纳米管的独特的分子结构导致它有奇特的性质，如高抗拉强度、高导电性、高延展性、高导热性和化学惰性等。碳纳米管在储能、显示、电学器件等领域表现出诱人的应用前景。,4、富勒烯的制备方法 自从克罗托发现C60以来，人们发展了许多种富勒烯的合成方法，较为成熟的富勒烯的合成方法主要有电弧法、激光蒸发法、燃烧法和化学气相沉积法等。,电弧法 反应过程：在惰性气氛保护下：高纯石墨电极电弧放电炭棒气化成等离子体小碳分子经多次碰撞、合并、闭合稳定的富勒烯分子 影响因素：温度场分布 特点：宏观制备；设备简单；耗电、成本高；,激光蒸发法 是发现C60的方法 反应过程：大功率激光束石墨气化聚集区气相碰撞含富勒烯的混合物 特点：产物中富勒烯分数小,燃烧法 反应过程：高纯石墨棒苯、氧混合物（氦气稀释）中燃烧，C60、C70的混合物。 影响因素：碳氧比、炉压、温度场等 特点：连续进料、无需电力、设备要求低，比率可控，适于量产。,化学气相沉积法反应过程：有机气体+N2压入石英管催化碳源催化剂表面生长富勒烯。影响因素：反应温度、时间、气流量特点：设备简单，成本低，产率高， 反应过程易于控制，可大规模生产,5、富勒烯的应用 富勒烯具有硬度高、稳定性好、超导性等诸多特性，在电子、生物医药、超导、能源、工业催化等领域具有极大的应用潜力。在2015年召开的世界富勒烯大会上， 富勒烯作为抗氧化剂的运用也得到普遍肯定。,生物,超导,环境,能源,催化,激光,润滑,半导体晶片电子富勒烯应用,化妆品润滑油添加剂,磁悬浮列车有机污染物吸附,太阳能电池,全光学光开关,催化人造金刚石合成,50454035302520151050,2006年,2011年,2016年,6、富勒烯市场规模 2006年全球富勒烯的市场价值是9200万 美元，此后约以70% 的年均速度实现滚雪球式增长; 预计2016年则超过47亿 美元的规模。,富勒烯国内市场价格(2016年),全球富勒烯市场规模分析预测市场规模（亿美元）, 富勒烯家族结构多样，合成难度各有差异，所以价格变化幅度也非常大。总体来看随着应用的扩展和制备技术的进步， 其成本也不断降低。 从世界范围内来看， 2003年前后普通富勒烯价格为70美元/克， 至2010年已降至20-25美元/克，富勒烯国内市场价格也逐年走低。,0,2008,2011,2014,2017,2020,6、富勒烯市场规模 富勒烯是目前市面上最强的抗氧化成分， 能像海绵般的快速将体内的自由基吸收。 与其他成分相比， 富勒烯成分可以在肌肤老化连锁反应源头就吸附、 扫除自由基， 降低人体的老化反应， 且是维他命的125倍。中国抗衰老产业市场规模 单位：亿元1000800600400200, 中国抗衰老产业市场规模急速扩张，据赫柏-2014中国富豪健康白皮书 预计，截至2020年，中国抗衰老产业市场规模将突破800亿元。,7、富勒烯研发企业, 富勒烯作为极具前途的碳材料，吸引国内外众多高校及企业的研究机构的青睐。国外主要有美国密歇根州立大学,、美国莱斯大学、日本三菱公司等；, 国内如中像集团炭黑研究设计院、中科院化学所、西南科技大学、厦门大学等也积累了一定的富勒烯相关技术。,国内主要的富勒烯生产企业,8、富勒烯发展趋势, 富勒烯作为一种具有多项优异性能的新型纳米碳材料，人们对它的未来无限憧憬。富勒烯在生命科学、医学、天体物理等领域有重要前景，依靠其优异的电子特性有望用在光转换器、信号转换和数据存储等光电子器件上。 虽然受高成本和制备技术所限，目前其应用仍处在起步阶段，但可以预期的巨大市场容量促使各国对富勒烯的制,备和应用研发投入巨资，力图使自己处于领先地位，为今后占领市场做好准备。, 巨大的需求与稀缺的资源形成强烈的反差，人们急需找到一种大量合成的富勒烯的方法，从而降低应用的成本。,THANKS,谢谢观看,