富勒烯并4,4'-二(N-乙酰基-2-氨乙基)二苯基环丙烷的合成

以对甲苯磺酰肼、4,4'-二(N-乙酰基-2-胺乙基)苯甲酮和C60为原料,采用一锅煮方法合成了富勒烯并4,4'-二(N-乙酰基-2-氨乙基)二苯基环丙烷,为后期水溶性核素促排剂的合成提供原料。该方法比已报道方法反应步骤简单,操作方便,安全性好。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1HNMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)对产物的结构进行了表征。     

复杂环境条件下富勒烯的微生物毒性效应

考察了光照、腐殖酸(HA)、共存污染物对富勒烯胶体悬浮液(nC60)的微生物毒性影响.研究结果表明,黑暗条件下2 h内7 mg·L-1的nC60、3—20 mg·L-1的HA、1.2 mg·L-1的1,2,4,5-四氯苯(TeCB)单独及其联合体系对埃希氏大肠杆菌(E.coli)均不产生急性毒性;光照条件下nC60悬浮液能通过滤光效应对E.coli起到保护作用;虽然HA不同加入方式改变了nC60形貌,但是在对E.coli毒性效应上并无差异;TeCB会与光照产生协同毒性效应,但是相同条件下TeCB与nC60混合体系所表现出的抑菌效应与单纯nC60体系相当,即复合污染体系中nC60的存在遮蔽了TeCB对微生物的毒性作用.复杂环境条件下富勒烯并不一定表现出普遍认为的毒性效应,其滤光作用反而会在一定程度上保护微生物免受光照及其他有毒物质的毒性影响.     

食物源nC_(60)损害斑马鱼脑、鳃、肾和肝胰腺正常机能

水体中稳定存在的富勒烯纳米晶体(nC_(60))可被浮游动物滤食,并通过食物链传递到更高营养级生物。为探究食物源nC_(60)的生物效应,本试验选取携带nC_(60)的大型溞喂养斑马鱼21 d,考察了食物源nC_(60)对斑马鱼脑、鳃、肾和肝胰腺4个器官中ROS、Na~+K~+-ATPase、Ca2+-ATPase、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性等指标,用以评价食物源nC_(60)对斑马鱼的机能影响。暴露于食物源nC_(60)下的结果表明:斑马鱼脑ROS随时间增加而增加,暴露21 d后增加了79.17%。鳃、肾Na~+K~+-ATPase活性随暴露时间增加而降低,暴露21 d后分别降低了47.09%和51.07%;鳃、肾Ca2+-ATPase活性随暴露时间增加而减少,暴露21 d后分别降低了28.28%和35.13%。鳃、肾、肝胰腺AKP活性随时间增加而增加,暴露21 d后分别增加45.97%、26.68%和83.01%;鳃、肾、肝胰腺ACP活性随时间增加而增加,暴露21 d后分别增加38.85%、84.12%和55.77%。肝胰腺GPT和GOT活性随时间增加而降低,暴露21 d后各降低了50.05%和76.50%。本研究不但阐述了食物源nC_(60)降低高一级水生动物(斑马鱼)脑、鳃、肾和肝胰腺的正常机能,而且为进一步研究食物源nC_(60)对水生生物的生态毒理提供了部分基础数据。     

富勒烯对PCR反应的抑制作用

以110bp单链DNA为模板,研究富勒烯(C60)对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的影响.实验结果表明,随着C60浓度的增加,PCR反应被显著抑制;将Taq DNA聚合酶、单链DNA模板与C60孵育后,其PCR扩增产物均显著减少;增加PCR反应体系中的Taq DNA聚合酶量,可消除C60的抑制作用,但增加起始单链DNA模板的数量,效应不明显,上述研究结果说明,C60不仅可抑制Taq DNA聚合酶活性,同时对DNA模板也具有一定的损伤作用.     

纳米富勒烯对土壤酶活性和微生物群落的影响

采用室内暗培养试验,研究了纳米富勒烯对土壤呼吸强度、酶活性及微生物结构群落多样性的影响.结果表明,添加纳米富勒烯抑制了土壤呼吸强度(p0.05),较对照处理CO_2累积量降低了1.2%～11.3%.纳米富勒烯显著抑制了土壤脲酶活性(p0.05),与对照相比,降低了19.1%～33.7%,土壤脱氢酶活性整体上表现为随纳米富勒烯添加量增加先增加后降低的趋势.与之相反,添加不同剂量纳米富勒烯整体上提高了土壤碱性磷酸酶活性,但差异不明显(p0.05).利用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids, PLFAs)分析发现,添加纳米富勒烯(10～500 mg·kg~(-1))后土壤总PLFAs含量较对照降低了3.6%～27.3%,在低剂量(≤50 mg·kg~(-1))纳米富勒烯处理下革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、细菌含量均有所提升,而当纳米富勒烯剂量达到500 mg·kg~(-1)时,土壤微生物数量在不同程度上受到抑制.土壤微生物生态学指数(Shannon、Simpson和Pielou指数)、聚类分析(Cluster analysis)、主成分分析(Principal component analysis)均显示纳米富勒烯对土壤中微生物群落多样性产生了负面影响.     

硫酸氢酯化富勒烯醇的合成与表征

为了提高聚合物膜的质子传导性能、阻醇性能、化学稳定性及热稳定性,以C60为原料,与NaOH和H2O2反应制得富勒烯醇1,富勒烯醇再与发烟硫酸反应制得硫酸氢酯化的富勒烯醇2.用FT-IR(傅立叶变换红外光谱)、MS(质谱)和元素分析等测试方法对产物结构进行了表征.产物2的最佳合成工艺条件为:反应物富勒烯醇与20%发烟硫酸的物质的量比为1∶11,反应温度为25℃,反应时间为72h.此时产物2产率可达到52.2%(以消耗的C60计).     

海洋多孔介质中微塑料和富勒烯的共迁移

采用海水和天然海砂，模拟构建了一维柱状的海洋多孔介质体系，研究了粒径1μm的聚苯乙烯微塑料（PS）与富勒烯（C₆₀）在海水饱和砂柱中的共迁移行为.结果发现：单体系下，15mg/L PS的穿透率（M_eff）和最大穿透浓度（MEC）可分别达到36.8%和0.42；而15mg/L的C₆₀团聚明显，其M_eff和MEC值仅分别为16.8%和0.22.当15mg/L PS与15mg/L C₆₀ 1：1共存时，PS能与部分C₆₀形成稳定共团聚体，促进C₆₀迁移；但反之C₆₀却抑制了PS迁移.如果将双体系下PS的浓度由15mg/L增至45mg/L，PS对C₆₀的迁移促进则转变为迁移抑制，这主要源于PS-C₆₀共团聚体体积的增大和数量的增加.     

碳纳米材料在环境中的转化

碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯.随着碳纳米材料的研究和应用范围不断扩大,其对环境的影响和在环境中的行为也逐渐受到关注,而在环境中的转化是环境行为的一个重要方面.首先,环境转化会改变碳纳米材料的性质,从而影响其它行为如聚集沉降和生态毒性.同时,作为一种以碳为骨架的材料,能否被自然界转化、从而进入碳循环是评价碳纳米材料长期环境影响的必要信息.因此,本文重点总结了碳纳米材料在自然环境条件和水处理条件下可能发生的生物或非生物转化,并分析影响碳纳米材料转化的因素,和转化过程对其环境行为的影响.     

Effects of stable aqueous fullerene nanocrystal （nC60） on Daphnia magna： Evaluation of hop frequency and accumulations under different conditions

We investigated the e ects of environmental factors and properties of water-stable crystal fullerene (nC60) on the uptake of nC60 by Daphnia magna based on known accumulation in our laboratory. This study was performed for seven days using di erent environmental factors including temperature, pH, water hardness, concentration (density of particle), and particle size. Results demonstrated that body burden of C60 increased with time in all experiments. Body burden of C60 increased with increasing concentration and particle size, and uptake of particles >100 nm reached their maximums more quickly than those <100 nm. Under high hardness in aqueous systems with lower pH and high temperature, uptake was higher than those under opposite conditions. Uptake in all batch tests reached balance within five days. Both nC60 properties and environmental factors influenced uptake of nC60 by D. magna in an aqueous system. Additionally, environmental factors may have a ected accumulation by changing nC60 properties, which are critical to understand the accumulation of fullerenes in aqueous systems.     

2-苯基[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成研究

为了给高能炸药提供钝感剂,以提高其安全性能,用甘氨酸、苯甲醛和C60等为原料合成了2-苯基[60]富勒烯吡咯烷衍生物(产物1),探讨并获得了产物1的适宜合成工艺条件: 反应物C60、苯甲醛和甘氨酸物质的量之比为1∶4∶6,温度为105 ℃,反应时间为14 h,此时产率可达到75%(以消耗的C60计).用FT-IR(傅立叶变换红外光谱)、UV-Vis(紫外可见光谱)、1H-NMR(核磁共振氢谱)和MS(质谱)表征了产物1的结构,初步探讨了产物1对HMX(奥克托今)的钝感作用.结果表明,产物1对HMX具有明显的钝感作用,添加质量分数为1%的产物1可使HMX的摩擦感度降低到33%,撞击感度降低到48%.