由于富勒烯(C60) 具有独特的物理和化学性 质，已被广泛用于制备超导材料、光学材料及分子器件等方面。然而，目前还没有关于 C60 及其衍 生物应用于合金材料制备方面的研究。这主要是因 为 C60 的疏水性限制了它在金属学中的应用。因为 通常采用复合镀技术来制备合金材料，即:在镀液 中加入非水溶性的固体微粒，使其与主体金属共同 沉积形成镀层。若采用电镀工艺，则称之为复合电 镀;若采用化学镀工艺，则称之为复合化学镀。所得 镀层称为复合镀层。A12 0/6J ，SiO/ 问]等是用于复 合镀技术的常用纳米微粒，不加人表面活性剂便可 以暂时地分散于水溶液中，加入适当的表面活性剂 后则可以将它们很好地分散于水溶液中，且可以控 制它们的质量分数。
C60 自身是不能直接分散在镀液中的，需要一 些辅助条件，如加入表面活性剂或对 C60 进行改性，即:在 C60 分子表面引进一些亲水基团等。表面活 性剂的品种很多，如 Triton X-100[9] ，PS-PEO[叫，y-cyclodextrin[ll叫， calixarene[13] ， PPQ-PS[H] ， PVp[1飞 然而，由于制备的 C60 掺杂大量的表面活 性剂，使得其不适于应用在镀液中。另外，目前还出现了一种新的方法，将 C60 直接分散于水中[16-町，而不需要对 C60 进行改性或加入其它的表面活性 剂。该方法尽管没有表面活性剂的影响，但是其在 水中的溶解度很低(1.3 X 10-5 mol/dm3 )。为了解决 这一问题，本文使用 C60 的多短基衍生物一一富勒 醇作为复合材料。因此，对富勒醇分子在金属中的 动力学行为的研究，就成为研究富勒醇应用于复合 材料制备的前提。
目前已经有很多文献报道了 C60 在单晶表面的 动力学特点，研究结果表明:C6。以其中一个六边形 面吸附于单晶 AU[18-19] ，Ni[叫或 CU[21-22]表面，并能进行自由的迁移。除此之外，吸附于上述单晶表面 的单分子层能够在电极电位、温度和紫外光等外界变化曲线，本文将图 2 所示的曲线用无限薄层扩散 源向一维半元限大介质中扩散的扩散模型来拟合， 如图 4 所示，扩散满足的方程为:
式中 :D 为富勒醇在镀层中的扩散系数，m2 • S -I ;W 为富勒薛在镀层中的质量分数，%;t 为扩散时间，S; z 为富勒醇的扩散距离，μmo 通过对图 3 所示的各 条曲线进行正弦拟合，能够得到不同温度下富勒醇在铜基体中的扩散系数 D。
根据 Arrhenius 方程对扩散激活能进行拟合。
式中:D。为富勒醇的自扩散系数 ;Q 为富勒蹲在铜 基体中的扩散激活能，其数值可根据式(2) 计算图 4 中 ln Dl / T 的曲线斜率获得。直线拟合后得到扩散激活能为 12. 63 kJ • mol-1 • K-1 o 该数值表明富勒醇在铜基体中的扩散是比较容易的，同时也 证实了富勒醇在铜基体中存在扩散行为。
2.2 富勒醇在铜基体中的扩散行为的 XRD 研究
将电沉积有富勒醇薄膜的铜放入通有惰性气体的管式炉中，在 400 oC 的条件下热处理 5 h ，得到扩散有富勒醇的铜复合材料。图 5 为扩散有富勒醇 的铜基体的 XRD 图，图中除了出现铜的 4 个晶面 [Cu(1ll) ，Cu(200) ，Cu(220) ，Cu(31l)J 外，还出现了 2 个较为微弱的峰位，分别在 28=36.34 。和 28=61.34 。处，经证实这两个峰分别属于 Cuz 0(111)面和 CuzO(220) 面。西此，扩散有富勒醇的铜基体 并不是以单质铜的形式存在，而是以 Cu+ 形式存 在，即:富勒醇在铜基体中的扩散为反应型扩散。 富勒醇扩散过程中与铜基体发生氧化还原反应，并 生成铜/富勒醇的化合物。
2.3富勒醇在铜基体中的扩散行为的拉曼光谱研究
图 6 为富勒醇薄膜粉体和扩散有富勒醇薄膜的铜基体的拉曼光谱图。对比富勒醇在铜基体中扩散 前后的拉曼光谱数据可知:富勒醇分子扩散到铜基 体后，拉曼谱线发生了很大的变化，出现了一些不同于富勒醇粉体的峰值，而且强度分配也发生了明显的变化。文献[28J 的对比结果显示:拉曼光谱峰 值位于 270 ，290 ，345 ，470 和 632 cm-1 处的产物为氧化铜，位于 220.517.572.573 及 612 cm-1处的产物为氧化亚铜。而且 XRD 的结果表明:铜与富勒 醇形成 Cu( 1)化合物。因此，那些分别位于 216.333.512 和 644 cm一1 处的新的峰值被认为是Cu( 1)的特征拉曼光谱峰。此外，富勒醇拉曼光谱 的峰位也或多或少的发生了变化，这可能是因为富 勒醇的定向吸附导致的结果。结合拉曼光谱分析结 果可知:富勒醇在扩散过程中与 Cu 形成 Cu(1)化合 物，即富勒醇在铜基体中的扩散为反应型扩散。
3 结论
为了确定富勒醇在铜基体中的扩散机理，本文分别采取了辉光放电光谱法 (GDS) 、X 射线衍射法( XRD) 和拉曼光谱法 (Raman) 对富勒醇在铜基体 中的质量分数的分布和存在状态等方面进行了研究。GDS 分析结果表明:富勒醇在铜基体中采用无限薄薄膜扩散机理的形式扩散，扩散激活能为12.63 kJ • mol-1 • K-1 o XRD 与拉曼光谱分析结果表明：铜与富勒醇形成Cu(I)化合物，富勒醇在铜基体中的扩散为反应型扩散。
另外，因为铜是一种防渗碳金属，富勒醇在铜基体中的扩散行为证实了富勒醇在金属中的扩散是极容易发生的。因此，金属/富勒醇的复合材料可以采用热扩散的方法制备。
