富勒烯，英文名為Fullerene，又稱足球烯、碳籠。富勒烯被定義為由12個五元環與若干個六元環、偶爾還有七元環組合成的全碳中空籠狀結構，有球形、橢球形等形狀。富勒烯的碳原子數總是偶數，根據碳原子的總數可以分為C??、C??、C??、C??、C??等。其中，最小的富勒烯是C??。C??高度對稱的籠狀結構使其具有較高的穩定性，所以，在富勒烯家族中，研究最為廣泛的就是C??。
早在1965年，就有科學家提出均由碳原子組成的巨型籠狀分子結構是可能存在的。1985年，美國科學家羅伯特·柯爾、理查德·斯莫利及英國科學家柯洛多在實驗室中用大功率激光汽化石墨，意外發現了一系列穩定的新型碳原子簇，這些新型碳原子簇就是富勒烯，其中含有60個碳原子的原子簇被命名為C??。自此，碳的第三種同素異形體富勒烯誕生。
富勒烯具有溶解性、光學性、光電導性和磁性等優良性質，另外，富勒烯也可以發生加成、聚合、氧化還原等化學反應。
又因為富勒烯特殊的結構以及豐富的不飽和鍵，使得它易被功能化產生各種衍生物，可以有效降低困擾許多碳材料組分非均質性問題。隨著富勒烯的不斷發展，通過在富勒烯外部或內部修飾，可以合成一系列富勒烯衍生物。
富勒烯因其獨特的零維結構，是近年來最重要的含碳納米材料之一。故富勒烯及其衍生物在電、光、磁、材料學等方面都得到了廣泛的應用。除此之外，富勒烯及其衍生物在催化劑、超導材料、氣體存儲等各個領域也都具有十分廣泛的應用前景。
發現歷史
早在1965年，就有科學家提出均由碳組成的巨型籠狀分子結構是可能存在的。1970年，日本科學家大澤映二基于量子化學理論，認為自然界中還應該存在其他類型的碳同素異形體，且其結構與足球相似。1983年，美國物理學家和德國物理學家合作，讓石墨電極在氦氣氣氛中放電產生原子簇，測量不同形式碳煙的紫外光譜和拉曼光譜，發現碳灰樣品在紫外區出現了強烈的吸收帶，產生了形似駝峰的獨特雙峰。但那時他們還并不知道這是什么。1984年，美國科學家羅爾文等在用質譜儀研究超聲氦氣流中被激光氣化的石墨凝聚物時，發現了一族全新的碳簇C??-C???，其中，團簇中的碳原子數目均為偶數。同年，羅爾文等為了解釋星際塵埃的組成，采用大功率短脈沖激光發生器蒸發石墨，在飛行時間質譜儀上觀測到碳原子數為60和70的特征峰。
1985年，美國科學家羅伯特·柯爾、理查德·斯莫利及英國科學家柯洛多在實驗室中用大功率激光汽化石墨，意外發現了一系列穩定的新型碳原子簇，其中就含有60個碳原子的原子簇，并命名為C??，還創新的推測了C??的分子結構，稱其是高度對稱的封閉籠狀結構，且具有12個五元環，20個六元環，以及60個頂點，對稱性為Ih。因其分子結構與美國著名建筑學家理查德·巴基明斯特·富勒設計的蒙特利爾世界博覽會球形圓頂薄殼建筑相似，為表達敬意，將C??命名為巴基明斯特·富勒烯，簡稱富勒烯，也叫做碳籠、足球烯、巴基球。富勒烯的發現宣布了碳的第三種同素異形體誕生，也為羅伯特·柯爾、理查德·斯莫利和柯洛多三位化學家贏得了1996年的諾貝爾化學獎。之后柯洛多等人又相繼發現C??、C??、C??和C??等富勒烯族。其中，1990年德國科學家弗里德利?！P庫勒和霍夫曼以惰性氣體氦氣為保護氣，利用石墨電極接觸電弧蒸發的方式首次成功制備出C??和C??，純度分別為99.9%和99%，此重要意義不亞于富勒烯的發現。1991年，霍金斯等人利用X射線單晶體衍射法驗證了富勒烯的結構和柯爾等人推測的完全一致，之后，富勒烯家族在眾多科學家的努力下逐漸壯大，從此，人們把偶數個碳組成的封閉多籠形多面體C2n（2n為下標）稱為富勒烯。2022年11月，中國礦業大學科研團隊發現外徑約55納米的天然洋蔥狀富勒烯，即“碳洋蔥”，這是目前地球上發現的最大的天然“碳洋蔥”。
化學結構
富勒烯是一種完全由碳原子組成的中空分子，有球形、橢球形等形狀。富勒烯分子中每個碳原子都和鄰近３個碳原子成鍵，它定義為由12個五元環與若干個六元環組合成的閉合籠狀分子。
常見的富勒烯有C??、C??、C??、C??等，其中，結構最穩定的富勒烯是C??，又因為對C??的研究成果最為豐富，所以它也是富勒烯族的典型代表。有關C??的結構研究表明，C??是由12個互不相連的五邊形和20個六邊形鑲嵌而成的球形32面體組成，如圖3。其中，有一部分鍵（6:5鍵）鍵長較大，更多的表現出單鍵的性質；有一部分鍵（6:6鍵）鍵長較小，更多的表現出雙鍵的性質，容易被加成。研究表明，富勒烯的[6,6]鍵表現出親電性，原子軌道雜化從sp2的近似120°逐漸向sp3轉變，使得鍵角接近109.5°，從而降低了C60球的吉布斯自由能，進一步增強了分子穩定性。并且組成五邊形的鍵都是較長的鍵，五邊形相鄰的兩個六邊形共邊的C=C鍵均為較短的鍵，經測定長鍵的鍵長為146.7皮米，較短鍵的鍵長為135.5皮米，[6,6]鍵有更多雙鍵的性質，也更容易被加成，加成產物也更穩定。C??的60個碳原子均位于32面體的頂點上，因此60個碳原子均是等價的，故其分子點群為Ih，具有五重對稱性。
C??分子作為一個不飽和大分子，碳籠上每個碳進行不等性的sp2 雜化，與相鄰碳原子形成三個σ鍵，其σ鍵雜化方式為sp2·2?雜化（s成分為30%，p成分為70%），剛好介于石墨中的sp2 雜化和金剛石中的sp3雜化之間，達到穩定結構。球形C??的晶體形式為立方晶系的分子晶體，其中兩個σ鍵間的夾角為106°，σ鍵和π鍵的夾角為101.64°。用X射線和電子衍射方法測得C??分子直徑為0.71 nm，其原子間距為1.04 nm。若以碳原子的范德華半徑為0.17 nm來計算，圓球中心的空腔則為0.36 nm。C??的固體13C核磁共振譜（NMR）只有一條譜線，60個碳是完全等價的。C??分子在固體中處于一種熱力學無序態，并是各向異性的。
富勒烯結構計算方法中最經典的方法就是歐拉定理。根據簡單多面體中頂點數、棱數和面數間的基本關系，即：頂點數＋面數＝棱數＋２，可以設置富勒烯分子數為2x，那么頂點數為2x，棱數為3x，設其中五元環有m個，六元環數目為n個，則面數之和為m+n，代入歐拉公式即得：
又因為每條棱都是2個面交線，故棱數和面數得關系是：
聯立兩式可以得到。所以，富勒烯中五元環得數目恒為12，六元碳環的數目則為x-10。
根據該拓撲結構，可以將富勒烯分為兩大類，一類是經典富勒烯，另一類是非經典富勒烯。其中，經典富勒烯就是指由12個正五邊形和多個正六邊形構成的富勒烯，而非經典富勒烯則是指結構中除了五邊形、六邊形外，還有其他如四邊形、七邊形等多邊形的一類富勒烯。
理化性質
因為對C??的研究成果最為豐富，它也是富勒烯族的典型代表，所以以富勒烯C??為主要介紹對象。
物理性質
富勒烯C??隨厚度不同顏色可呈棕色到黑色，但大部分都是深黃固體。密度為1.65±0.1 g/cm3，熔點大于500℃。
溶解性
C??是含有大π鍵的非極性分子，易溶于苯、甲苯等含有大π鍵的芳香性溶劑中。根據有關科學家測定的C??在47種有機溶劑中的溶解度后發現，C??不溶于強極性溶劑。又根據中國化學家徐鑄德等人的研究，發現C??分子在環己烷中溶解度隨溫度的升高而增大，而在己、甲苯、二甲苯中隨溫度的升高而降低，這表明影響C??溶解度的原因除了溶劑種類，還受其他因素的影響。
光學性質
C??還具有良好的非線性光學性質。因為C??獨特的結構，其在光激發后會發生光電子的躍遷，由此預測C??可能會是新的光電導材料。
光電導性
C??分子本身是絕緣體，但因其具有很強的電子親和力，所以它的導電性得到改善。另外，當C??和堿金屬作用時，可以形成穩定的復合型離子化合物，這種復合型離子化合物就會轉變成為超導體，而且還具有很高的超導臨界溫度。除此之外，C??還具有光電導性和吸電子性，能夠與提供電子的有機化合物結合，生成電荷轉移型材料。
磁性
C??還具有磁性，但因其分子內的五元環具有很強的順磁性，而六元環具有緩和的介磁性，故整個C??球體中的磁性是中性的。又因C??分子為球形，可以容納各種金屬原子和離子，當把Fe2?、Co3?、稀土離子等放入C??球形籠體內時，將會對C??的磁學性質產生一定的影響。
化學性質
C??傾向于得到電子，難與親電試劑發生反應，但易與親核試劑如NH?或金屬反應，具有缺電子化合物的反應性。又因C??的中空球形結構，使得它能在球的內外表面都進行反應，從而得到各種功能的C??衍生物。C??可以發生加成反應、聚合反應、氫化反應、鹵化反應、烷基化、芳基化反應，也可以和金屬反應。
加成反應
C??的加成反應分為親核加成反應、親電加成反應、自由基加成反應、環加成反應以及生成過渡金屬配位化合物的反應等。因C??的缺電子性，故其易于與中性親核試劑如胺類（二乙胺、丙胺、Morphine等）生成加合物，也可在碘化甲基鎂作用下與CH?I反應能生成各種烷基化物，以及與磷化物、磷酸鹽反應。C??還可進行氯甲基化和羥基化反應，生成能部分溶于水的醚類和醇類。同時，C??和C??還可與反應生成C??F??、C??F??、C??F??、C??F??等。
聚合反應
C??分子在光輻照射等外界條件下可以發生聚合反應，其聚合反應有兩種可能的聚合方式，一種是環加合反應，即相鄰C??分子的兩個平行相鄰的碳碳雙鍵（兩個六元環的鄰邊）被打開，在分子間形成碳碳單鍵的四元環結構，另一種則是一個C??分子被打開，在兩個分子間形成=C=C=的雙鍵。[其中，幾乎任何官能團都能通過環加成反應的方式將其連接到富勒烯碳籠上，其中一些環加成產物表現出很好的穩定性，甚至能承受400 ℃高溫而不分解。
目前已知的富勒烯環加成產物主要包括：[4+2]環加成產物，由種類繁多的雙烯和富勒烯反應生成；[3+2]環加成產物，包括重氮甲烷加成物、重氮乙酸加成物、重氮酰胺加成物、疊氮加合物、三甲基甲烯環加成，以及甲亞胺葉立德反應形成含吡咯環富勒烯衍生物的Prato反應、氧化腈或亞胺的環加成產物、含硫的雜環化合物富勒烯衍生物、和碳基葉立德反應生成四氫呋喃加成物、腈葉立德和異腈環加成產物和二硅烷加成產物等；[2+2]環加成產物包括苯炔加成物、不飽和羰基化合物、炔經或烯烴加成物、烯酮加成物、四環庚烷加成物和富勒烯二聚體等；[2+1]環加成產物包括卡賓加成產物、乃春插入加成產物和硅烯加成產物等。
氫化反應
氫化反應是指在富勒烯碳籠上加成氫原子，從而將碳籠上的碳原子由sp2雜化變為sp3雜化。在富勒烯能宏量合成之后，人們很快開始嘗試富勒烯的氫化反應。最簡單的氫化富勒烯是C??H?，其為1,2-加成產物，可以通過多種方法合成，如硼氫化反應、鋯氫化反應、金屬鋅和酸還原反應、鋅/銅還原反應或還原及其他一些還原方法。通過控制還原劑的量可以控制富勒烯氫化反應的程度，C??H?，C??H?、C??H??和C??H??等均能被合成出來。
對于加成更多氫原子的氫化富勒烯C??Hn、C??Hn，可以通過伯奇（Birch-Huckel）還原反應合成，該方法已經成為合成多氫原子氫化富勒烯的一個常用方法。C??與鋅和濃鹽酸在甲苯或苯溶液中反應主要生成C??H??。也可以通過9,10-二氫化轉移氫原子到碳籠上的方式合成氫化富勒烯。或直接用氫分子還原富勒烯C??，這樣可以使富勒烯加成的氫原子數目達到50。
鹵化反應
類似于氫化反應，鹵化反應是在富勒烯碳籠上加成鹵原子（F、Cl、Br和I），從而將碳籠上的碳由sp2雜化變為sp3雜化。
理論結果表明，富勒烯的氟化反應是一個強烈放熱的反應，這是因為會生成強的C-F鍵，而斷裂的F-F鍵比較弱。類似于富勒烯的氫化反應，富勒烯的氟化反應優先加成的方式是1,2-加成。到現在為止，己經有一系列氟化富勒烯被合成出來，包括C??Fn（n=2，4，6，16，18，20，24，26，36，48）。氟化富勒烯可以直接和F?反應合成，加成的氟原子數目n可以通過調節反應溫度（一般是250℃到350 ℃之間）和時間來實現。此外，氟化富勒烯也可以通過富勒烯和惰性氣體氟化物或鹵氟化物在室溫下反應制得。
富勒稀的氯化反應，比如C??和氯氣在250℃條件下反應生成C??的氯化物，主要產物是C??Cl??。C??和液態的Cl?在其沸點（-35℃）的溫度條件下反應生成的主產物是C??Cl??。反應生成的氯化富勒烯，可以在室溫下通過三苯基膦脫氯得到C??反應原料，C??的氯化富勒烯再在真空中加熱到300-400 ℃就能脫氯得到反應物C??。此外，富勒烯C??和氯化試劑ICl、ICl?、KICl?在不同的條件下反應能得到C??Cln（n=6，8，10，12，14，26）。
相比于富勒烯的氟化和氯化反應，富勒烯的溴化反應放熱較少，因為生成的代可可脂鍵的鍵能相比于C-F和C-Cl鍵的鍵能要低，所以理論預測的溴化反應更傾向于1,4-加成方式。和液溴反應生成C??Br??，其中的24個溴原子是等價的。另外，因為溴的加成反應需要避免空間位阻較大的1,2-加成方式，所以24個溴原子加成己經是C??溴化反應的最大加成數目。
因為碘的電負性比溴更低，和富勒烯碳籠成鍵更弱，所以已知能和碘反應生成共價化合物的C??很少。目前只有C??·CH?I?·C?H?和C??·(I?)?成功通過X射線單晶衍射表征，并以共結晶的方式結合在一起的。C??和碘單質在130 ℃用汞燈照射20小時，碘原子插入到富勒烯晶格的間隙之中，反應產物通過X射線分析證明是C??I?的簡單六方結構。另外，和堿金屬摻雜的C??（如K?C??表現出超導電性）相比，C??I?并不存在超導相。此外，還有一些能夠形成C??I?n化合物的反應過程也在研究中。
與金屬的反應
C??有兩種與金屬的反應，分別是金屬位于C??碳籠的內部，即碳籠內配位化合物反應，反應后的富勒烯稱為內嵌金屬富勒烯；以及金屬位于C??碳籠的外部，即碳籠外鍵合反應，稱為富勒烯外接衍生物。
富勒稀與過渡金屬配合物等反應，形成富勒稀的有機金屬化合物。富勒稀的金屬有機化合物由碳籠的球狀結構和π電子體系決定。多數情況下，富勒稀和過渡金屬的配位方式是η2，如典型的C??Pt(PPh?)?。和過渡金屬配位的富勒稀碳原子發生扭曲，向四面體結構轉變，即由sp2雜化變為sp3雜化。如果和富勒稀反應的金屬有機試劑過量，則生成多加成產物，如C??[M(PEt?)?]?（M=Ni、Pd、Pt）。
富勒烯衍生物
目前富勒烯衍生物主要有三種，分別是富勒烯籠內修飾衍生物、富勒烯籠外加成修飾衍生物以及異質富勒烯。
富勒烯籠內修飾衍生物
因為富勒烯是空心的球形分子，內部有較大空隙，其直徑可以容納幾乎所有元素的陽離子，可以內嵌原子、分子及金屬原子簇形成內嵌富勒烯。
內嵌富勒烯同時具有富勒烯和內嵌集團的物理化學性質，是一種新型的功能分子材料。根據內嵌集團可將其分為內嵌金屬富勒烯和內嵌非金屬富勒烯。前一類中內包的是金屬原子或金屬團簇，后一類內包的則是惰性氣體、中性分子等非金屬原子或分子。其中，內嵌金屬富勒烯的研究范圍最為廣泛，目前堿金屬、堿土金屬和絕大部分稀土金屬都成功的內嵌到C??碳籠內，根據內嵌原子的個數可簡單分為了單原子、雙原子、三原子金屬包合物，也可稱為內嵌單金屬富勒烯、內嵌金屬原子簇富勒烯以及內嵌非金屬富勒烯。
富勒烯籠外加成修飾衍生物
富勒烯籠外加成修飾是通過親電或親核加成反應將某些原子或基團與碳籠上的碳形成化學鍵，引入到富勒烯碳籠表面，從而得到其衍生物。
根據外接原子或基團種類，富勒烯外接衍生物主要包含了氫化物、氟化物、氯化物以及氧化物。同時，可借助原子或化學基團的接枝作用，實現將大量富勒烯分子鏈接成長鏈狀、網狀，從而形成超分子結構。這些外接衍生物不僅有助于改進富勒烯的物理化學性質，也有利于在實驗上合成新的富勒烯結構。到目前為止，實驗上已經合成制備了一系列富勒烯外接衍生物，如C??H?，C??Cl??，C??Cl??、C??Cl?等。
異質富勒烯
富勒烯碳骨架上一個或多個碳被非碳原子取代形成的產物叫做異質富勒烯，也稱為雜富勒烯，且摻雜在碳籠上的非碳原子叫做雜原子。雜原子的引入改變了富勒烯原有的電子結構和碳籠的構型，與純粹碳富勒烯相比，異質富勒烯改變了其化學和物理性質，如氧化還原性，因此，異質富勒烯有望在超導、光電器件、半導體、磁性材料等方面表現出重要的應用。
生產方式
制備
自從C??被發現，不斷出現各種不同的制備方法。然而富勒烯的合成與分離非常困難，經過不斷的探索與發展，目前已得到了較為成熟的合成富勒烯的方法，分別是激光法、電弧法、射頻等離子法、燃燒法以及化學合成法。
激光法
利用激光法制備富勒烯的步驟為：先用激光照射石墨，利用石墨的激光高能特性，使其受熱蒸發為游離態的碳，游離態的碳在惰性氣體的保護下，在冷卻過程中通過相互碰撞結合即可形成C??和C??等富勒烯。1985年，柯洛多等科學家就是利用激光法首次發現C??和C??。
激光法裝置簡單，但成本較高，效率較低，在工業生產中很少用此方法來制備富勒烯。
電弧法
電弧法制備富勒烯是在惰性氣體的保護下，用石墨棒作為電極，通入直流或交流電，使兩個電極之間產生電弧。同時，固態的石墨棒在高溫高壓的條件下變為等離子體，碳等離子體再反復碰撞，最終可以結合形成穩定的C??、C??以及含有碳原子數目更多的高富勒烯分子。反應結束后，這些富勒烯會存在于反應生成的碳灰中，再將碳灰收集提純即可得到不同的富勒烯。
電弧法設備簡單，安全性較高，并且幾乎沒有有害產物的生成，所以是一種可以在實驗室中實現的小規模生產富勒烯的方式。但是缺點是獲得的產物雜質較多，難以分離。同時電弧放電因能量均由電能提供，所以耗能較大。并且由于石墨棒的長度限制，較難進行長時間富勒烯的制備，因此不適合大規模工業化生產。
射頻等離子體法
射頻等離子體法是利用快速交變的電磁場引起含碳原料內部粒子的快速振動或轉動，通過摩擦產生的熱效應將原料分解，再在冷卻過程中，分解生成的小分子碳單元相互碰撞結合最終形成富勒烯。
射頻等離子法耗能更大，裝置也更為復雜，但其優點是產生的等離子區域范圍更大，氣體流速更低，反應物在等離子區的平均停留時間也更長，利于反應更加充分地進行。
燃燒法
燃燒法是一種在低壓氧氣或其他氧化性氣體中連續燃燒苯和甲苯等有機燃料來生產富勒烯的方法。燃燒法根據原料的燃燒方式可以分為預混燃燒和擴散燃燒兩種。預混燃燒是指將燃料與混合劑混合后再將混合氣體通入燃燒室中燃燒；擴散燃燒是指從各自的通道釋放燃料和氧化劑，再通過擴散作用相互接觸，在燃燒室中共同進行混合與燃燒的過程。兩種方法各有優缺點，預混燃燒燃燒更加充分，但是可能發生回火，安全性較差。擴散燃燒則相對安全平穩，易于操控，但不易充分燃燒。除此之外，燃燒法制備富勒烯的產率還與許多因素有關，比如碳氧比例、燃燒爐內壓力、稀釋氣體種類、火焰離燃燒噴嘴的距離、燃燒氣體流速等。
燃燒法的原料簡單且來源廣泛，還可以實現富勒烯的連續生產，并且其能耗較低，在工業生產中具有較大優勢。如今，燃燒法已經成為世界各國工業化生產富勒烯的主流方式。
化學合成法
化學合成法是一種通過各種化學反應定向合成特定富勒烯的方法。該方法是以芳香類化合物為原料合成富勒烯前驅體，前驅體再在一定條件下經過化學鍵的斷裂和重連過程形成籠型富勒烯分子。
化學合成法則可以定向地合成所需要的富勒烯分子，尤其可以制備高富勒烯分子（Cn，n＞100），從而擴大富勒烯的研究和應用范圍。但相對于其他的制備方法，化學合成法產率較低，能耗較高，并無其他顯著優勢。
提純
富勒烯的提純主要分為兩步：提取和分離。提取是將富勒烯從制備過程中產生的碳灰中提取出來，分離是將富勒烯中C??、C??等不同的富勒烯成分相互分開。
提取
富勒烯微溶于烷烴，極難溶于水、醇、丙酮等極性有機溶劑，同時富勒烯在苯、甲苯、二硫化碳等有機溶劑中也具有較好的溶解度，所以萃取法可以有效地將富勒烯從碳灰中提取出來。索式提取法是萃取所利用的主流方法。其本質是利用溶液回流和虹吸原理，將萃取物反復地暴露在萃取的溶劑之中，使固體物質可以持續地被溶劑所萃取，從而使萃取更加充分。
分離
分離的主要方法有升華法、色譜法、分步結晶法、化學絡合法等。
升華法是根據不同富勒烯分子間作用力不同、揮發難易程度不同的特點來分離富勒烯。
色譜法根據固定相的不同可以分為硅膠柱法、石墨柱法、中性氧化鋁柱法及活性炭-硅膠加壓柱法。該方法是利用不同富勒烯在不同相態間的選擇性分配，通過流動相對固定相中的混合物進行洗脫，而混合物中不同的物質在其流動相中具有不同的溶解度，因此這些物質會以不同的速度沿固定相移動，不同的流動速度就會導致富勒烯在空間上分離。
分步結晶法是利用富勒烯混合物中各組分在不同溶劑中的溶解度不同，或在同一溶劑中不同溫度時的溶解度不同的特性使它們相互分離。
化學絡合法是指在一定條件下將富勒烯與特定分子受體結合后再回收，然后在另一種條件下將受體與富勒烯分離，從而使富勒烯分離純化。
應用領域
富勒烯因其獨特的零維結構，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性質、電導性及化學性質，因此富勒烯及其衍生物在電、光、磁、軍事、材料學等方面都得到了廣泛的應用。
富勒烯材料又因具有高電子遷移率、可調控的能級以及低溫成膜等特性，所以是一種理想的鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層材料，在太陽能電池領域也得到了廣泛的應用。
富勒烯具有抗氧化活性和細胞保護作用、抗菌活性、抗病毒作用，能夠用于負載藥物和腫瘤治療，同時，富勒烯也是一種有效的自由基清除劑和抗氧化劑，對富勒烯進行化學修飾得到的富勒烯衍生物具有良好的水溶性及生物活性。富勒烯及其衍生物具有抗氧化、細胞保護、抗微生物、光動力、載帶藥物和腫瘤治療等多種活性，在醫藥領域發揮著重要作用，近幾年這方面的研究取得了較大進展。
富勒烯材料在軍事上也有一定應用，例如裝甲車表面的抗沖擊涂層、高硬度表面齒輪、高溫和防輻射電子器件等。
除此之外，富勒烯及其衍生物在催化劑、超導材料、氣體存儲等各個領域也都具有十分廣泛的應用前景。
安全事宜
富勒烯衍生物不僅具有良好的水溶性，還具有抗氧化、清除自由基和抗微生物等多種活性，廣泛應用于靶向藥物遞送和光動力治療等醫藥領域。同時，也在以化妝品為代表的消費品領域被廣泛應用。但 有關研究表明，富勒烯材料的濃度以及不同的制備方法和衍生化方法都會顯著影響富勒烯材料的毒性。與具有原始結構的富勒烯相比，一些富勒烯衍生物可能具有很高的毒性。并且根據研究的結果表明，當富勒烯濃度大于7.5 μg·ｍl?1或共孵育時間超過48ｈ時，會對人皮膚成纖維細胞活性產生較大影響，且有較明顯的毒性。所以，高溶度的富勒烯材料還可能存在細胞毒性等問題，會對皮膚、眼睛產生較大刺激，嚴重時甚至造成皮膚腐蝕、眼睛損傷。
參考資料 >
Buckminsterfullerene.National Library of Medicine.2022-11-14