富勒烯家族有着数量庞大的碳笼异构体，其中最常见的是符合独立五元环(IPR)规则的Ih-#1，812C60和D5h-#8，149C70。根据IPR规则，富勒烯碳笼上的所有五元环均被六元环分隔开的结构(IPR富勒烯)才是稳定的，而那些含有相邻五元环的碳笼（非IPR富勒烯）则是活泼的、不稳定的。实际上，对于碳数小于70的碳笼，除了Ih-C60，其他的碳笼均不可避免的含有相邻五元环。对某一碳数的富勒烯，非IPR富勒烯异构体的数量远远大于IPR富勒烯。目前，得到表征的非IPR富勒烯已有数十种，然而关于非IPR富勒烯的稳定性和反应性的理论研究，还需要更多的实验结果来佐证和补充。本论文就发现了含有三重直接相邻五元环富勒烯的新的氯化稳定模式，并对非IPR富勒烯的氧化进行了研究，推测了可能的氧化机理。本论文的主要内容分为五个部分:　　 第一章:介绍了富勒烯的研究背景，合成、分离、表征方法和相关应用。重点对内嵌和外接两种稳定非IPR富勒烯的方法做了阐述，尤其是内嵌和外接非IPR富勒烯的稳定原理，以及内嵌、外接非IPR富勒烯的衍生化。　　 第二章:含有三重直接相邻五元环的非IPR碳笼#1，911C64，成功地被氯原子捕获，以#1，911C64Cl8的形式存在，并用X-射线单晶衍射得到了明确的表征。本章展示了之前未曾报道的一种新的氯化形式，三重直接相邻五元环位上的4个碳原子，有一个没有被氯化。基于这个碳原子周围的其他碳原子锥角的下降，以及氯原子分隔而成的类苯环的碳六元环的芳香性，这两方面的稳定因素使得这个未被氯化的碳原子得以保持sp2杂化。这项工作提出了稳定含三重直接相邻五元环富勒烯的新的氯化形式，加深了对非IPR富勒烯的稳定性的认识，并为预测非IPR富勒烯异构体的稳定性提供了新的实验证据和启示。　　 第三章:通过#913C56Cl10O这一#913C56Cl10的氧化物阐述了非IPR富勒烯的氧化，并推测了可能的氧化机理。研究发现，非IPR氯化富勒烯的氧化与相邻五元环无直接关系。氧原子加成在碳笼上键长较短的具有高电子云密度的C-C键上，这样的键带有明显的双键特性。另一方面，碳原子六元环处更负的NICS值，代表了该处有更强的芳香性。在NICS值较负的碳原子六元环上的较短的C-C键，由于较强的芳香性，可以免于被氧化。在非IPR氯化富勒烯#913C56Cl10中，C-C键具有明显的电子局域性，这是与Ih-C60等IPR富勒烯不同的。由于非IPR富勒烯碳笼异构体在富勒烯家族中占多数，这一关于非IPR富勒烯氧化方面的发现，有助于理解富勒烯的氧化。另外，非IPR氯化富勒烯的环氧化物也是通过区域选择性化学反应，制备富勒烯基纳米新材料的潜在的有机合成子。　　 第四章:用以碳纳米管为模板的热化学取代法制备了表面带有大量氨基的氮化硼纳米管，可直接用水溶液法，将Au和Pd纳米颗粒借助氨基，负载到氮化硼纳米管上，得到负载Au或Pd纳米颗粒的氮化硼纳米管催化剂，均在对硝基苯酚催化氢化反应中表现出良好的催化性能和稳定性。　　 本章还开发了另一种制备氮化硼纳米管基催化剂的方法，利用超临界二氧化碳制备金属纳米颗粒负载在氮化硼纳米管外或填充在氮化硼纳米管内部的催化剂，这种催化剂可以用于一氧化碳催化氧化的气相催化反应以及对硝基苯酚催化氢化的液相催化反应。　　 第五章:本论文涉及工作的总结和后续工作的展望