Espectroscopia de ressonância magnética nuclear de alta temperatura e alta pressão no situ Magic Angle Spinning Nuclear Resonance

Resumo

As estruturas moleculares e a dinâmica de sólidos, líquidos, gases e misturas são de interesse crítico para diversos campos científicos. A NMR mas de alta temperatura e alta pressão permite a detecção do ambiente químico dos constituintes em sistemas de fases mistas em ambientes químicos fortemente controlados.

Resumo

A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) representa uma técnica importante para entender a estrutura e os ambientes de ligação das moléculas. Existe um impulso para caracterizar materiais em condições relevantes para o processo químico de interesse. Para lidar com isso, in situ métodos mas nMR de alta temperatura e alta pressão foram desenvolvidos para permitir a observação de interações químicas sobre uma gama de pressões (vácuo para várias centenas de barras) e temperaturas (bem abaixo de 0 °C a 250 °C). Além disso, a identidade química das amostras pode ser composta por sólidos, líquidos e gases ou misturas dos três. O método incorpora rotores de NMR all-zirconia (porta-amostras para MAS NMR) que podem ser selados usando uma tampa roscada para comprimir um anel O. Este rotor exibe grande resistência química, compatibilidade de temperatura, baixo fundo NMR, e pode suportar altas pressões. Esses fatores combinados permitem que ele seja utilizado em uma ampla gama de combinações de sistemas, que por sua vez permitem seu uso em diversos campos como sequestro de carbono, catálise, ciência material, geoquímica e biologia. A flexibilidade dessa técnica torna-a uma opção atraente para cientistas de inúmeras disciplinas.

Introdução

A análise espectroscópica das amostras é uma ferramenta analítica usada para obter informações valiosas sobre materiais de interesse, como seu estado químico, estrutura ou reatividade. Em uma visão simplista, a ressonância magnética nuclear (RMN) é uma dessas técnicas que utiliza um forte campo magnético para manipular o estado de rotação dos núcleos atômicos para entender melhor o ambiente químico das espécies de interesse. O estado de rotação nuclear refere-se à direção relativa do momento magnético induzida pelo movimento do núcleo giratório, uma partícula positivamente carregada. Na ausência de um campo magnético, os giros nucleares são orientados aleatoriamente, ....

Protocolo

O protocolo é dividido em quatro seções que especificam 1) a preparação de quaisquer materiais sólidos que estão sendo utilizados no sistema ou ativação ou compensação de espécies adsorvidas indesejadas, 2) adição dos materiais sólidos e líquidos ao rotor NMR, 3) adição de gases ao rotor e 4) conduzindo os experimentos de RMN no espectrômetro. O procedimento é representativo de uma sequência típica, mas pode ser modificado para atender às necessidades específicas do experimento.

1. Pré-tratamento de amostras sólidas

1. Pesar aproximadamente o dobro da massa da amostra sólida desejada para o experimento NMR (para um rotor de 7,5 mm, ~....

Resultados

A saída do espectrômetro NMR assume a forma de uma decadência de indução livre (FID), que é o sinal de domínio de tempo das rodadas animadas à medida que relaxam de volta ao equilíbrio termodinâmico. Tal FID se assemelha à Figura 3. Quando Fourier se transformou do domínio temporal para o domínio de frequência (frequência para PPM pela Equação 3, pela qual a frequência absoluta e uma referência é dividida pela frequência portadora do espectrômetro NMR), representa o espectro NMR para o qual .......

Discussão

O método de realização de medições espectroscópicas mas nmrescópicas aqui delineadas representa o estado da arte para a realização de NMR mas de alta temperatura e alta pressão. Tais métodos permitem a observação de interações ocorridas em atmosferas de vácuo até várias centenas de barras e de baixas temperaturas (bem abaixo de 0 °C a 250 °C) de forma confiável e reprodutível. A capacidade de sondar sistemas contendo misturas de sólidos, líquidos e gases em ambientes químicos flexíveis permite uma ampla gama de experimen.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
1) Preparação de amostras
			de fluxo de massa de gás
de maniforld
Termopar
forno
bomba de vácuo
de tubo
quartzo 2) Carregamento de amostras sólidas no rotor
Porta-luvas
Rotor
Funil de amostra
Haste
Suporte do rotor
microsseringa
Broca
de tampa do rotor 3) Adição de gases ao rotor
			de carregamento de RMN
Estágio do rotor e inserções
Bomba de
Manipulador de
			de fluxo de massa de gás
fita
bomba
Controlador
Termopar
Chave
Haste
Chaves
Manômetro Bomba
			de seringa de alta pressão
Bomba			de seringa líquida
4) Conduzindo o
			da NMR de MAS
NMR

de sólidosControladores de gás de temperatura de de tubo de Válvulas de isolamento de quartzo Lã de secoNMR de alta temperatura e alta pressãode embalagem de amostra Microsseringa de Câmara de tamanho apropriadovácuo gás Controladores Temperatura da de aquecimento da de vácuoAllenroscada espectrômetro da ponta de prova das experiências da Computador para controlar o espectrómetro