自1985年发现富勒烯以来，我们的眼前展开了一个新的化学世界。C₆₀，C₇₀，内包金属富勒烯，富勒烯二聚体等一系列碳纳米材料纷纷涌现。它们独特的笼形结构与众多的双键使得这些碳纳米材料表现出许多奇特的物理化学性质，为材料科学，药物科学，电子学和微电子学等的发展开辟了广阔的前景。本论文着重对内包金属富勒烯的衍生物，富勒烯二聚体，C₆₀衍生物的一些重要的性质与反应进行了研究。1．本文首次对内包金属富勒烯与哌嗪的反应进行了研究。在常温，Ar气保护下合成，并用硅胶柱分离了三种金属富勒烯衍生物。用激光解析飞行时间质谱，紫外可见近红外光谱，红外光谱等手段分析表明其结构分别为：La@C₈₂-C₄N₂H₈，La@C₈₂-C₄N₂H₈-H₈和La@C₈₂-（C₄N₂H₈）₂-H₆。对比C₆₀与哌嗪的反应结果发现：与空富勒烯相比，金属富勒烯反应活性更高，产物加成数目更多，且不同的金属富勒烯反应活性也有明显区别。这一结果对内包金属富勒烯的衍生物的合成与应用具有一定的指导意义。2．中子照射方法合成出新型桥碳型富勒烯二聚体C₁₃₁，C₁₄₁。本文利用高效液相色谱分离，激光解析飞行时间质谱，紫外可见光谱，以及循环伏安法，微分脉冲伏安法等系统的电化学研究方法对其电子性质进行研究。并用量子化学计算的方法对二聚体负离子的稳定性进行了理论计算。研究表明桥碳型富勒烯二聚体经历三个可逆的还原过程和三个不可逆的还原过程。还原过程开始时，二聚体仍基本保持原来C₆₀，C₇₀单体的电子性质，只是随着二聚体得到电子数目的增多，两个碳笼间的相互作用不能被忽略了。3．利用DBU作为催化剂，用溴代丙二酸酯与C₆₀在常温下成功合成出C₆₀羧酸酯衍生物。为制备C₆₀羧酸水溶化衍生物提供了原料。