有序介孔碳固相微萃取涂层测定水中氯苯类有机污染物

采用溶剂挥发自组装结合提拉法,在石墨纤维表面制备有序介孔碳(Ordered mesoporous cabon,OMC)涂层,并开展其对水中氯苯类有机污染物的固相微萃取(SPME)测定.扫描电镜(SEM)结果显示,制备的OMC涂层完整,与基体结合紧密,厚度约为7μm.透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和氮吸附脱附结果证实,OMC涂层具有规整二维六方特征,比表面积和孔容分别为369.7 m2/g和0.28 cm3/g.以氯苯类污染物为分析对象,采用顶空固相微萃取与氢火焰气相色谱联用法对OMC涂层的萃取性能进行全面的评价,优化萃取时间和温度、解吸时间、搅拌速率、离子强度及顶空体积等萃取条件,并与商品化涂层进行比对.结果表明,最佳萃取条件为:萃取时间30 min,萃取温度50℃,脱附时间2 min,盐浓度0.35 g/mL,顶空体积15 mL.在最佳萃取条件下,检出限在0.05～0.15 μg/L之间;在1～1000 μg/L线性范围内,线性关系良好;7次平行样测定的相对标准偏差为4.1％ ～6.4％.制备的OMC涂层的峰面积是商用聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(Polydimethylsiloxane/divinylbenzene,PDMS/DVB)涂层的2倍,商用聚丙烯酸酯(Polyacrylate,PA)涂层的18倍.将此涂层应用于两种实际水样中,4种氯苯均未检出,添加浓度为20 μg/L时,样品回收率分别为99.4％～114.5％和92.3％～ 97.0％.     

碳量子点荧光猝灭法检测铁离子

以甘油为碳源,采用一步水热法合成稳定性高,水溶性好的蓝色荧光碳量子点,基于Fe3+对碳量子点的荧光猝灭效应,建立一种快速、选择性检测Fe3+的新方法.研究表明,Fe3+对碳量子点的荧光猝灭程度与Fe3+浓度在0.005～1.2 mmol/L内呈良好的线性关系(R2=0.995),检出限为2.2 μmol/L.将其应用于补铁药中铁含量的测定,标准偏差为0.41 mg/tablet,加标回收率为95.5％～101.0％,其结果与邻二氮菲法测定结果相符.     

催化的端炔C-H键与α,β-不饱和-γ-内酰胺的亲核加成反应

吡咯啉酮是一类重要的五元杂环,广泛存在于许多天然产物、生物活性分子和高聚物中.在众多吡咯啉酮衍生物中,5-炔基-2-吡咯啉酮引起了化学家们广泛的关注.因为这种分子结构不仅存在于具有潜在治疗作用的药物分子(如眼部降压药、α7乙酰胆碱受体激动剂、抗惊厥和消炎药物)中,也存在于许多天然产物中,例如刺桐类生物碱和多环类生物碱.鉴于此,人们发展了许多合成这类化合物的方法.目前文献报道最多的方法是炔基负离子对5-位具有离去基团的吡咯啉酮化合物的亲核取代反应.离去基团主要有苯硫基、1-苯并咪唑基和烷氧基等.但是这些方法操作步骤繁琐,产生大量的副产物,原子经济性不高.
　　本课题组发展了一例新型的端炔C–H键与α,β-不饱和-γ-内酰胺的亲核加成反应,合成了一系列5-炔基-2-吡咯啉酮衍生物.该反应以环状N-酰亚胺正离子为反应活性中间体,反应条件温和,操作简便.据我们所知,这是一例原子经济地合成5-炔基-2-吡咯啉酮衍生物的新方法.环状N-酰亚胺正离子是一类高活性的亲电试剂,广泛应用于构建含氮杂环体系.本课题组利用这一策略实现了一系列C–C和C–N成键反应.基于此,本文原位形成环状N-酰亚胺正离子,以端炔作为亲核试剂,与其发生亲核加成反应,合成了一系列5-炔基-2-吡咯啉酮衍生物,原子经济性为100%.
　　首先,我们以5 mol%TsOH为Br?nsted酸,考察了Lewis酸效应对反应收率的影响.结果表明, Al(OTf)3给出最好的反应收率,不加Lewis酸没有亲核加成产物生成.然后,我们以5 mol%Al(OTf)3为Lewis酸,考察了Br?nsted酸效应对反应收率的影响.结果表明, HAuCl4·4H2O给出最佳的反应收率54%,不加Br?nsted酸也没有亲核加成产物生成.值得一提的是,当HAuCl4·4H2O为单一催化剂,不加Al(OTf)3时,反应收率也达到55%.然后,我们以HAuCl4·4H2O为催化剂,考察了溶剂效应和反应温度对反应收率的影响.结果表明,四氯乙烷(TTCE)为反应最佳的溶剂,50 oC反应最佳.为了进一步提高反应收率,我们又考察了催化剂用量对反应收率的影响.结果表明,10 mol%的催化剂给出最佳的反应收率60%.进一步优化反应条件,我们没有得到更好的结果.因此最佳的反应条件： N-苄基-α,β-不饱和-γ-内酰胺1(0.4 mmol),苯乙炔2a (1.2 mmol), HAuCl4·4H2O (10 mol%), TTCE (2.0 mL),50 oC下反应15 h.
　　在确定了最佳的反应条件后,我们对端炔类底物的适用性进行了考察.结果表明,给电子的苯乙炔表现出较高的反应活性;弱吸电子的苯乙炔也表现出较高的反应活性;强吸电子的苯乙炔则抑制反应的发生;位阻效应对该反应没有明显影响;杂环端炔也给出中等以上的收率;然而,简单脂肪端炔不能给出相应的亲核加成产物.
　　本文发展了一例催化的端炔C–H键与α,β-不饱和-γ-内酰胺的亲核加成反应.该反应以环状N-酰亚胺正离子为关键中间体.反应条件温和,操作简便.构建了一种以中等的收率(45%–76%)合成一系列5-炔基-2-吡咯啉酮衍生物的方法.     

二氧化碳膨胀乙醇体系中碳基金属复合物的合成及其催化和电化学性能(英文)

与块体材料相比,功能复合材料表现了更加优异的性能,而且比其中任何单一组分的性能都好,因此在催化、锂离子电池等领域得以广泛研究.通常情况下,在复合材料的制备中金属或金属氧化物粒子要求能够以足够小的粒径在基底上均匀分散,并实现活性组分负载量的可控.据报道,很多方法可以将金属(或氧化物)活性组分引入到载体之中,比如水热/溶剂热、水解、热分解、化学气相沉积等,但这些方法均存在如下缺点.第一,为了获得满意的负载量和可控包覆,碳基底需要预氧化处理使其表面含有丰富的含氧官能团.例如,由于碳纳米管自身的相容性和加工性较差,需要硝酸预氧化处理;石墨烯也需要预处理为石墨烯氧化物然后再进行第二组分的负载.但是,剧烈的氧化处理条件不可避免地造成对碳sp~2结构和电子特性的破坏,并且增加了繁杂的后续处理过程.第二,金属组分前驱体在基底上负载不完全,易形成自由粒子聚集在溶液中,从而降低活性组分的有效利用.第三,传统方法中由于使用水、乙醇等表面张力大的极性溶剂,导致粒子结晶再生长,形成的颗粒尺寸大,对催化剂会降低活性表面积及催化效率;对于电池材料会增加电极/电解液的接触面积,增加锂离子的扩散距离及电池充电过程的内部应力.而且,有机溶剂由于粘度大,不利于金属纳米粒子在基底上的均匀分散及合成过程的绿色化.因此,我们利用资源丰富,廉价的二氧化碳作为绿色溶剂,研究了二氧化碳膨胀的乙醇体系中金属(氧化物)纳米粒子在碳基底上均匀负载的方法.由于超临界二氧化碳具有独特的低粘度、"零"表面张力、高扩散能力、以及物性参数随温度和压力可调等特点,可以使金属(氧化物)前驱体不受液体毛细作用的限制在孔道中快速、均一地分散,保证孔结构稳定,对多孔复合材料的加工和制备表现了巨大的优势.同时,超临界二氧化碳的抗溶剂能力也能够有效降低乙醇和水引起的溶剂效应,从而降低纳米粒子之间的聚集.此外,通过改变前驱体的浓度可以精确调控表面组分的负载量.更重要的是,碳基底可以直接利用制备碳基复合材料,无需任何预处理及表面活性剂参与,避免了前处理对基底的形貌和电子特性的破坏.本综述首先介绍了超临界二氧化碳膨胀乙醇体系的属性,讨论了碳基复合材料在该体系中的形成机理.然后分别介绍了零维碳球、一维碳纳米管、二维石墨烯、三维多孔碳材料作为基底形成的一系列金属(氧化物)复合材料,及这些材料在催化和锂离子电池领域中的应用.最后,对超临界二氧化碳沉积方法的应用进行了总结和展望.     

芳酮类化合物羰基邻位sp~3-C—H键的乙酰氧基化反应研究

成功地发展了一种高效的芳酮类化合物羰基邻位sp~3-C—H键的乙酰氧基化的方法,并构建出了一系列的α-乙酰氧基苯乙酮类型的化合物.考察了反应时间、多种铜盐和单质碘以及它们的用量等因素对反应的影响,确定了最优反应条件.提出了芳酮类化合物羰基邻位sp~3-C—H键的乙酰氧基化反应机理.该方法具有操作简单、产率高等特点,为α-乙酰氧基苯乙酮衍生物的合成提供了一条新的途径..     

~(12)CO_2/~(13)CO_2体系中碳同位素的显微激光拉曼光谱研究

采用自行设计的装置制备了一系列不同比例的12CO2/13 CO2混合物,对混合物样品进行显微激光拉曼测试,获得CO2气体碳同位素分子的拉曼特征峰。对实验数据分析发现,12CO2的摩尔分数[x(12CO2)]与12CO2/13 CO2混合物中拉曼特征峰峰面积比之间存在数学关系式。根据拟合的关系式,利用显微激光拉曼光谱可以预测CO2气体碳同位素的组成,并为以后预测单个流体包裹体中12CO2的摩尔分数奠定了理论基础。     

基于Ag@C@Ag核壳型纳米材料电化学传感器的制备及对邻苯基苯酚的测定

本文通过一种简单的水热反应合成出核壳型纳米材料Ag@C,然后再利用Ag@C表面丰富的功能基团均匀地负载一层Ag纳米颗粒,得到了大小均一、形貌良好的三层Ag@C@Ag核壳型纳米材料。实验结果表明,该Ag@C@Ag核壳纳米材料对邻苯基苯酚的电化学测定有良好的催化活性。据此,成功构建了一种简单、快速检测邻苯基苯酚的新型电化学传感器。该电化学传感器测定邻苯基苯酚的线性范围为0.08~35μmol/L,检出限为13.6nmol/L。     

不同Al含量聚铝碳硅烷纤维空气不熔化及氧含量控制研究

利用低分子量聚碳硅烷(L-PCS)与乙酰丙酮铝间的热聚合反应,通过调节原料配比和反应条件,合成了不同Al含量,且具有良好可纺性的聚铝碳硅烷(PACS).研究了PACS的分子量分布和分子结构,PACS纤维空气不熔化特点并与PCS纤维进行比较.结果表明,[Al(Ac Ac)3]以-Al(Ac Ac)2悬挂和-Al(Ac Ac)-桥联两种方式接入L-PCS分子结构,PACS分子量呈双峰分布.PACS中Si—H含量和反应活性随Al含量增加而下降,氧化生成的Si—OH难以进一步形成Si—O—Si交联结构.这导致Al含量越高,凝胶点温度越高,凝胶含量随温度升高增加缓慢,同时引入多余氧.通过预氧化与高温处理相结合的方法,将不熔化纤维中氧含量控制在11 wt%以下.高温处理过程中发生自交联:Si—OH间脱水生成Si—O—Si;Si—H与Si—OH或Si—CH3脱氢生成Si—CH2—Si.     

微波原位法制备碳点/壳聚糖荧光复合物及其应用研究

选择壳聚糖水溶液作为唯一反应物,利用简单方便的微波原位法制备碳点/壳聚糖荧光复合物,该复合物无需经过产物分离提纯等步骤就能够直接进行后续应用.测试结果表明,碳点/壳聚糖复合物溶液呈黄棕色,透明均一,在365 nm紫外光下显示出明显的蓝色荧光.此外,碳点/壳聚糖复合物中的碳点分散良好,尺寸比较均一.重要的是,该碳点/壳聚糖复合物具有新的综合性能特点,即不仅被赋予了碳点的多色荧光性能,而且还保留了壳聚糖的成膜性能和p H刺激响应性能,可以十分方便地直接进行多种应用,包括利用该复合物制备荧光复合膜和复合球,以及采用电沉积方法制备具有特定形状的荧光涂层,还可以直接应用于细胞成像.因此,这种微波原位法制备的碳点/壳聚糖复合物在荧光材料、荧光涂层、生物成像和生物标记等领域具有潜在的应用价值.     

不同LET碳离子束辐照拟南芥干种子的当代损伤效应

本研究以拟南芥（Columbia野生型）干种子为材料,利用兰州重离子研究装置（HIRFL）产生的碳离子束对材料进行辐射处理,统计其存活率、根长、下胚轴长及每果荚种子数,以探讨不同传能线密度（Linear Energy Transfer,LET）的碳离子束辐照对拟南芥当代损伤效应的影响。结果表明,在相同LET辐射条件下,随着辐射剂量的增大,拟南芥的存活率、根长、下胚轴长度、每果荚种子数都呈现下降趋势。在相同剂量不同LET辐射处理情况下,随着LET的增大,存活率、根长、下胚轴长、每果荚种子数都显著下降,可见高LET辐射严重抑制了拟南芥的生长和发育。研究表明,当LET为50 keV/μm时,碳离子束辐射拟南芥干种子对应的最佳诱变剂量为200 Gy,为后续开展碳离子束辐射的诱变效率研究奠定了前期基础。Aimed to study the biological effects of carbon ion beams with different linear energy transfer (LET) values provided by Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL), dry seeds of Arabidopsis thaliana (Columbia-WT) were irradiated and a series of biological effects of postembryonic development, such as survival rate, primary root length, hypocotyls length and number of seeds per silique, were investigated. The results showed that, under the radiation condition of the same LET value, the survival rate, root length, hypocotyls length and number of seeds per silique were decreased with the increasing dose. In addition, under the radiation conditions with different LET values, but same dose, the extent of the decline of the survival rate, root length, hypocotyls length and number of seeds per silique were reinforced with the increasing LET. It was also found that high LET radiations inhibited the subsequent growth and development of Arabidopsis thaliana severely. In brief, it was suggested that the optimum dose of carbon ion beam with 50 keV/μm value on Arabidopsis thaliana dry seeds was 200 Gy. This research complemented the preliminary theoretical foundation for the comparative study of the highest mutation efficiency of carbon ion beam irradiations at IMP, CAS(Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences).