2023富勒烯行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析

• 黃文玉 2023年4月27日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1024 65
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富勒烯(Fullerene)是一種完全由碳組成的中空分子，形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀。富勒烯在結(jié)構(gòu)上與石墨很相似，石墨是由六元環(huán)組成的石墨烯層堆積而成，而富勒烯不僅含有六元環(huán)還有五元環(huán)，偶爾還有七元環(huán)。

一、富勒烯的概況

富勒烯(Fullerene)是一種完全由碳組成的中空分子，形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀。富勒烯在結(jié)構(gòu)上與石墨很相似，石墨是由六元環(huán)組成的石墨烯層堆積而成，而富勒烯不僅含有六元環(huán)還有五元環(huán)，偶爾還有七元環(huán)。根據(jù)碳原子的總數(shù)不同，富勒烯可以分為C??、C??、C??、C??、C??等。其中，最小的富勒烯是C??。C??高度對稱的籠狀結(jié)構(gòu)使其具有較高的穩(wěn)定性，因此在富勒烯家族中研究最為廣泛。

在富勒烯發(fā)現(xiàn)之前，碳的同素異形體的只有石墨、金剛石、無定形碳(如炭黑和炭)，它的發(fā)現(xiàn)極大地拓展了碳的同素異形體的數(shù)目。富勒烯和碳納米管獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)以及在技術(shù)方面潛在的應(yīng)用，引起了科學(xué)家們強(qiáng)烈的興趣，尤其是在材料科學(xué)、電子學(xué)和納米技術(shù)方面。富勒烯因其獨(dú)特的零維結(jié)構(gòu)，是近年來最重要的含碳納米材料之一。同時，富勒烯具有特殊的光學(xué)性質(zhì)、電導(dǎo)性及化學(xué)性質(zhì)，因此富勒烯及其衍生物在電、光、磁、材料學(xué)等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

富勒烯在大部分溶劑中溶解得很差，通常用芳香性溶劑，如甲苯、氯苯，或非芳香性溶劑二硫化碳溶解。純富勒烯的溶液通常是紫色，濃度大則是紫紅色，C70的溶液比C60的稍微紅一些，因?yàn)槠湓?00nm處有吸收;其他的富勒烯，如C76、C80等則有不同的紫色。富勒烯是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一在室溫下溶于常規(guī)溶劑的碳的同素異性體。

富勒烯具有抗氧化活性和細(xì)胞保護(hù)作用、抗菌活性、抗病毒作用，能夠用于負(fù)載藥物和腫瘤治療，同時，富勒烯也是一種有效的自由基清除劑和抗氧化劑，對富勒烯進(jìn)行化學(xué)修飾得到的富勒烯衍生物具有良好的水溶性及生物活性。另外，由于富勒烯能夠親和自由基，因此個別商家將水溶性富勒烯分散于化妝品，在化妝品制備中作為抗氧化因子。

二、富勒烯行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析

目前，富勒烯在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用最為成熟，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國富勒烯化妝品數(shù)量為249款，企業(yè)數(shù)量為70家，2018年中國富勒烯化妝品數(shù)量約為8000款，企業(yè)數(shù)量在700家左右。

與其他成分相比，富勒烯成分可以在肌膚老化連鎖反應(yīng)源頭就吸附、掃除自由基，降低人體的老化反應(yīng)，且是維他命的125倍。2008年，中國抗衰老市場銷售額在122億元左右，預(yù)計到2020年中國抗衰老市場銷售額突破800億元。

富勒烯材料因具有高電子遷移率、可調(diào)控的能級以及低溫成膜等特性，所以它在鈣鈦礦太陽能電池中充當(dāng)關(guān)鍵的電子傳輸層材料。富勒烯衍生物與卟啉、二茂鐵等富電子基團(tuán)共價或非共價形成多元體，用于研究分子內(nèi)能量、電荷轉(zhuǎn)移、光致能量和電荷轉(zhuǎn)移。

截至到2018年中國富勒烯行業(yè)專利公開專利量為620件，專利申請專利量為570件。從國內(nèi)區(qū)域分布情況來分析，在富勒烯專利申請數(shù)量上，北京、江蘇、廣東位居前三，占據(jù)國內(nèi)富勒烯專利申請數(shù)量的一半以上，對富勒烯產(chǎn)業(yè)將來的發(fā)展較為重視，走在其他省市之前。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國富勒烯行業(yè)市場深度調(diào)研及投資策略預(yù)測報告》顯示：

在專利申請人申請量排名中，中國科學(xué)院化學(xué)研究所的表現(xiàn)最為突出共申請專利140件，海洋王照明科技股份有限公司(排名第二)與深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司(排名第三)，分列第二與第三位。

2022年，廈大化學(xué)化工學(xué)院謝素原院士、袁友珠教授團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)“納米王子”——富勒烯的新功能，從而打通乙二醇常壓合成的“卡點(diǎn)”。這一歷時七年的研究成果，發(fā)表在2022年4月15日出版的美國的《科學(xué)》雜志。此次，廈大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了C60的另一角色——作為與過渡金屬催化相結(jié)合的“電子緩沖劑”。這一成果首次將C60作為電子緩沖劑改性銅基催化劑，打通了從合成氣制備乙二醇的常壓加氫催化技術(shù)難關(guān)，完成了在近常壓和低于200℃的條件下草酸二甲酯加氫制備乙二醇的規(guī)?；囼?yàn)。用大白話說，廈大科學(xué)家的研究成果意義在于：利用富勒烯打通乙二醇常壓合成的“卡點(diǎn)”。

2022年11月，中國礦業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)外徑約55納米的天然洋蔥狀富勒烯，即“碳洋蔥”，這是目前地球上發(fā)現(xiàn)的最大的天然“碳洋蔥”。

據(jù)了解，目前世界上僅有為數(shù)不多的國家實(shí)現(xiàn)富勒烯量產(chǎn)，其中，美國有少數(shù)幾家公司生產(chǎn)，產(chǎn)量為公斤級，售價非常昂貴;俄羅斯有2家公司生產(chǎn)，產(chǎn)量為公斤級，成本很高;日本三菱公司的富勒烯產(chǎn)量在國際上首次達(dá)到噸級，但主要用于國內(nèi)軍工，并不外售;富勒烯基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)價值巨大，國外市場上富勒烯相關(guān)產(chǎn)品的售價從300元至數(shù)萬元/克不等，且銷售被嚴(yán)格控制。

隨著國內(nèi)疫情得到良好的控制，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)開始回歸到正常水平，預(yù)計未來化工新材料行業(yè)也將恢復(fù)高速增長。預(yù)計到2026年，國內(nèi)化工新材料行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到7.5萬億元。

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