Verkenning van de Radical Nature van een Carbon Surface van elektronen paramagnetische resonantie en een gekalibreerd Gas Flow

Het algemene doel van het volgende experiment is om de aard van stabiele radicalen op het oppervlak van vaste koolstofsubstraten te karakteriseren en het effect van oxidatie op die radicalen. Dit wordt bereikt door droge koolstofmonsters te bereiden bij 95 graden Celsius in een vacuümoven. Als tweede stap wordt een diamagnetische gasstroom door de monsters geblazen en wordt de aard van de koolstofradicalen gedetecteerd door EPR-spectroscopie, die de aard en snelheid van vorming van koolstofradicalen in een inert milieu karakteriseert.

Vervolgens wordt lucht of zuurstof door het koolstofmonster geblazen om het verdwijnen van koolstofradicalen in een oxiderende omgeving te volgen. De resultaten tonen aan dat koolstofsubstraten verschillend worden beïnvloed door oxidatiebehandeling, afhankelijk van hun composieten en poreuze dichtheid op basis van B-E-T-F-T-I-R en EPR-metingen. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot vaste energiebronnen zoals steenkool.

Omdat deze oxidatieprocessen belangrijke implicaties hebben voor de juiste opslag en gebruik. Hoewel deze methode inzicht kan geven in oppervlaktefunctionele groepen op vaste oppervlakken, kan deze ook worden toegepast op andere systemen zoals zeoliet, meso, postmaterialen en monolagen. We hadden dit idee voor het eerst toen we ontdekten dat verschillende schedelmonsters worden gekenmerkt door verschillende radicale aarden.

Voordat u met deze procedure begint, bereidt u koolstofmonsters voor voor EPR-metingen door de monsters te verwarmen in open glazen flesjes onder een inert milieu in een vacuümoven. Vul vervolgens elk flesje met een steenkoolmonster en sluit elk monsterflesje af met een rubberen septum en een aluminium dop om alle sporen van zuurstof te verwijderen. Verbind het flesje met een vacuümsysteem en sluit alle kleppen.

Zet de vacuümpomp aan. Nadat u de vacuümklep hebt geopend, wacht u tot de monitoren een vacuüm van ongeveer 0,1 millibar laten zien. Zorg ervoor dat er minimaal lekkage is door de vacuümklep te sluiten en tot 30 te tellen.

Open de monstersklep om de atmosfeer in het flesje te verwijderen. Zodra de druk is teruggekeerd naar de oorspronkelijke drukwaard die in de vorige stap is bepaald, herhaalt u de lekkagetest. Nadat u een vacuüm hebt bereikt en de flesjes effectief van de resterende atmosfeer hebt gezuiverd, sluit u de vacuümklep.

Open vervolgens onmiddellijk de klep voor inert gas en laat de druk tot 0,5 atmosfeer komen. Sluit daarna de klep voor inert gas en open de vacuümklep om het gas te verwijderen. Nadat het systeem is gezuiverd, sluit u de vacuümklep en opent u onmiddellijk de gasklep, waardoor de druk 0,5 atmosfeer bereikt.

Zodra het systeem een tweede keer is gezuiverd, opent u de gasklep en laat u de druk tot één atmosfeer komen. Na het sluiten van de gasklep en de monstersklep, verwijdert u het flesje door voorzichtig naar beneden te trekken en de naald te verwijderen. Open vervolgens de vacuümklep om het gas uit het vacuümsysteem te verwijderen.

Open de monstersklep om lucht in het systeem te laten en zet tegelijkertijd de vacuümpomp uit om een terugstroom van de olie te voorkomen. Op dit punt draait u voorzichtig de open uiteinden van een vers gespoelde EPR-buis in het flesje met het koolstofmonster. Druk en draai de EPR-buis.

Tik vervolgens voorzichtig totdat het monster gelijkmatig op de bodem is verdeeld. Zodra de buis een voldoende hoeveelheid monster bevat, verzegelt u de punt met ongeveer 0,5 tot een centimeter rubberen Teflon-kit. Om het stroomsysteem op te zetten, steekt u de kwartsbuis in de EPR-resonator en zorgt u ervoor dat het gedeelte van de EPR-buis gevuld met de steenkool de hele resonatorholte vult.

Stel een tank in met het gewenste stroomgas, zorg ervoor dat er twee bedieningskleppen zijn om de stroom te regelen. Verbind vervolgens rubberen buisjes met de tank en zorg ervoor dat de buisjes de punt van de EPR-kwartsbuis bereiken met voldoende trek om geen spanning op de kwartsbuis uit te oefenen. Verbind een stroomregelaar aan de rubberen buisjes om de gasstroom te controleren.

Nadat u een kleine naald met een manometer aan de rubberen buisjes hebt bevestigd, steekt u de naald door de rubberen Teflon-kit tot deze zich ongeveer drie tot vier centimeter boven het monster bevindt, om het magnetische veld niet te beïnvloeden. Prik vervolgens een gat in de rubberen kit om het uitstromende gas vrij te geven. Nadat u de EPR-spectrometer hebt ingeschakeld, opent u het microgolfafstemmingspaneel.

Loceer de dip bij 33 decibelvermogen en gebruik Auto-Tune voor het verkrijgen van de beste afstemvoorwaarden. Zodra het microgolfvermogen is ingesteld op twee milliwatt, opent u het 2D-experiment als functie van magnetisch veld en tijd. Stel vervolgens de geschikte parameters van het experiment in.

Start vervolgens de meetcyclus en zet de gasstroom aan. Nadat het monster in evenwicht is gebracht en er geen verdere verandering in de EPR-lijnvorm meer is, stopt u de gasstroom, stelt u het monster bloot aan lucht en gaat u verder met de metingen. Totdat 50 spectra zijn verkregen of totdat er evenwicht is bereikt.Een.

Bij het uitvoeren van de EPR-experimenten op verschillende steenkoolmonsters werd een tweede soort bij een G-waarde van ongeveer 2,0028 waargenomen. Deze G-waarde ligt dicht bij de waarde van een vrij elektron en komt overeen met onvervangen attische koolstofgecentreerde radicalen. De totale spinconcentratie voor elk monster bleef echter constant binnen plus of min 10% Experimentele fouten die hier zijn getoond, zijn nul seconden en 1900 seconden scans nadat het steenkoolmonster werd blootgesteld aan koolstofdioxide.

Het EPR-spectrum bij 1900 seconden wordt gekenmerkt door twee soorten. De eerste bij een G-waarde van 2,004 met een lijnbreedte van vijf 5G, en een tweede soort, die veel smaller is bij een G-waarde van 2,0028 met een lijn