Espectroscopia de resonancia magnética nuclear giratoria en ángulo mágico in situ de alta temperatura y alta presión

Resumen

Las estructuras moleculares y la dinámica de sólidos, líquidos, gases y mezclas son de interés crítico para diversos campos científicos. Mas NMR in situ de alta temperatura y alta presión permite la detección del entorno químico de los componentes en sistemas de fase mixta en entornos químicos estrictamente controlados.

Resumen

La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) representa una técnica importante para entender la estructura y los entornos de unión de las moléculas. Existe un impulso para caracterizar materiales en condiciones relevantes para el proceso químico de interés. Para hacer frente a esto, se han desarrollado métodos MAS NMR in situ de alta temperatura y alta presión para permitir la observación de interacciones químicas sobre una gama de presiones (vacío a varios cientos de bar) y temperaturas (muy por debajo de 0 °C a 250 °C). Además, la identidad química de las muestras puede estar compuesta por sólidos, líquidos y gases o mezclas de los tres. El método incorpora rotores NMR de zirconia (soporte de muestra para MAS NMR) que se pueden sellar utilizando una tapa roscada para comprimir un anillo O. Este rotor exhibe una gran resistencia química, compatibilidad de temperatura, bajo fondo NMR, y puede soportar altas presiones. Estos factores combinados permiten su uso en una amplia gama de combinaciones de sistemas, que a su vez permiten su uso en diversos campos como secuestro de carbono, catálisis, ciencia de materiales, geoquímica y biología. La flexibilidad de esta técnica la convierte en una opción atractiva para científicos de numerosas disciplinas.

Introducción

El análisis espectroscópico de muestras es una herramienta analítica utilizada para obtener información valiosa sobre materiales de interés como su estado químico, estructura o reactividad. En una visión simplista, la resonancia magnética nuclear (RMN) es una de esas técnicas que utiliza un campo magnético fuerte para manipular el estado de giro de los núcleos atómicos para comprender mejor el entorno químico de las especies de interés. El estado de giro nuclear se refiere a la dirección relativa del momento magnético inducido por el movimiento del núcleo giratorio, una partícula cargada positivamente. En ausencia de un campo magnético, los giros nucleares están orien....

Protocolo

El protocolo se divide en cuatro secciones que especifican 1) la preparación de cualquier material sólido que se utilice en el sistema o activación o desbroce de especies adsorbidas no deseadas, 2) adición de los materiales sólidos y líquidos al rotor NMR, 3) adición de gases al rotor, y 4) la realización de los experimentos NMR en el espectrómetro. El procedimiento es representativo de una secuencia típica, pero puede modificarse para adaptarse a las necesidades específicas del experimento.

1. Pretratar muestras sólidas

1. Pesar aproximadamente el doble de la masa de la muestra sólida que se desea para el experimento NMR (para un ro....

Resultados

La salida del espectrómetro NMR toma la forma de una decaimiento de inducción libre (FID) que es la señal de dominio de tiempo de los giros excitados mientras se relajan de nuevo al equilibrio termodinámico. Tal FID se asemeja a la Figura 3. Cuando Fourier se transformó del dominio de tiempo al dominio de frecuencia (frecuencia a PPM por la ecuación 3, por la cual la diferencia de frecuencia absoluta y una referencia se divide por la frecuencia portadora del espectrómetro NMR), representa el.......

Discusión

El método de realización de mediciones espectroscópicas MAS NMR esbozadas en este documento representa el estado de la técnica para la realización de MAS NMR de alta temperatura y alta presión. Estos métodos permiten observar las interacciones que se producen en atmósferas de vacío de hasta varios cientos de bar y desde bajas temperaturas (muy por debajo de 0 °C a 250 °C) de una manera fiable y reproducible. La capacidad de sondear sistemas que contienen mezclas de sólidos, líquidos y gases en entornos químicos flexibles.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
1) Preparación de muestras de sólidos
, manifiestación
controladores de flujo másico de gas,
bomba
horno
termopar
Válvulas
Lana
de
2) Carga de muestras sólidas en el rotor
Guantera
Rotor
Embudo de muestras
Varilla
Soporte
Balanza analítica Microjeringa
Broca
			la tapa
del rotor 3) Adición de gases al rotor
			de carga de RMN
Etapa del rotor e insertos de
Bomba
Colector
Controladores de flujo másico de gas
Cinta
Temperatura Controlador
Termopar
Llave Allen
varilla
Manómetro Manómetro
Bomba
Bomba			de jeringa líquida
4) Realización de los experimentos de
Sonda
espectrómetro
computadora para controlar el espectrómetro

de gas, de vacío, controlador de temperatura de tubular, de aislamiento de tubo de cuarzo cuarzo secade RMN de alta temperatura y alta presiónde empaque de muestradel rotordeCámara tamaño adecuadode vacíode gas Bomba de vacíocalefactora Llaves de roscadade jeringa de alta presiónRMN:de RMN MAS, de RMN,