富勒烯是上世纪八十年代中期由美国和英国科学家发现的碳的同素异形体之一,分为经典富勒烯(IPR富勒烯即符合“独立五元环”规则的富勒烯,如C₆₀、C₇₀)和非经典富勒烯（non-IPR富勒烯即具有相邻五元环的富勒烯以及含其非五元环、六元环的富勒烯）。IPR富勒烯因为研究比较成熟,其代表C₆₀、C₇₀等已经被合成、表征并应用于基础和应用研究。而non-IPR富勒烯由于其裸球的不稳定性,导致其合成、分离、表征极具挑战性。在研究富勒烯形成机理过程中,我组摸索出了一种有效捕获non-IPR富勒烯的方法——引入氯元素的等离子体合成体系法,合成并且表征了C₅₀Cl₁₀、C_2v-C₆₀Cl₈等non-IPR富勒烯衍生物。为了深入开展non-IPR富勒烯性质及应用上的研究,必须有充足的原料供应。本论文通过改进引氯条件下的石墨电弧体系,开展了以C_2v-C₆₀Cl₈为代表的non-IPR富勒烯的高产率合成、金属富勒烯的摸索合成及Stone-Wales转变的验证等一系列研究工作,取得以下主要研究成果:1.改进现有石墨电弧合成体系,使体系的搭建及使用更方便;并在此基础上,进行了富勒烯的优化合成,以及Stone-Wales转变验证实验及富勒烯形成机理研究。2.在抗腐蚀玻璃石墨电弧装置中,通过优化微环境（包括:反应时间、直流电流、氯气压、氦气压、石墨阳极中心密度、填充的石墨粉目数、金属等）,相比于相同He压力下无氯的情况,不仅大大提高了C₆₀、C₇₀的产率,更大大提高了以C_2v-C₆₀Cl₈为代表的non-IPR富勒烯的产率。C_2v-C₆₀Cl₈的产率超过了C₇₀的产率,成为该体系中第二高产率的富勒烯产物,仅次于C₆₀的产率;同时,通过提取方式的比较选定了引氯条件下合成的产物的提取方式。由于原始产物需通过提取成液体样品并经过长时间的高效液相色谱分离,就此还进行了产物提取液的稳定性研究。3.富勒烯的高产合成及金属富勒烯的合成探索:在引入微量银、镍、铁、铜、铝等金属线或者金属粉末时,大大提高C₆₀、C₇₀的产率,而且通过HPLC-MS分析,还有明显量的C₇₆、C₇₈、C₈₀、C₈₂、C₈₄等。经过对被引入金属进行量的调配,与引氯条件下合成结果相比,C₆₀、C₇₀等富勒烯的产率提高了四倍多。可以预计,在引入这些金属粉末的条件下,通过引入氯源、金属氧化物等,可以促进合成金属富勒烯及更为丰富、高产的富勒烯衍生物合成。于是,在提高富勒烯合成产率的基础上,通过向石墨阳极中引入金属氧化物,摸索条件以提高金属富勒烯产率。