Seyitömer ve Kalibre Gaz Akışının Karbon Yüzey Radikal Doğa keşfetmek
Summary
Karbon yüzeylerde mevcut stabil radikaller bir Heisenberg dönüş alışverişi yoluyla paramanyetik oksijen ile etkileşim. Bu etkileşim, önemli ölçüde karbon sistemi üzerinde bir diyamanyetik gazı akan STP koşullar altında indirgenebilir. Bu yazıda, bu radikallerin doğasını karakterize etmek için basit bir yöntem tarif etmektedir.
Abstract
Karbon radikallerin yapısı ve istikrar üzerinde oksidasyon etkilerine ilişkin ilk Elektron Paramanyetik Rezonans (EPR) çalışmaları 1980'li yılların başlarına kadar uzanmaktadır iken bu erken gazetelerin odak öncelikle (son derece sert koşullarda yapılara değişiklikleri karakterize pH veya sıcaklık ) 1-3. Ayrıca paramanyetik moleküler oksijen son derece EPR sinyali 4-6 genişletmekte kararlı radikalleri ile Heisenberg sıkma değişimi etkileşim geçirdiği bilinmektedir. Son zamanlarda, mevcut kararlı bir radikal yapının belli bir kısmı ile moleküler oksijen Bu etkileşimin tersine çevrilebilir STP 7 de karbon örnekler üzerinden diamanyetik akan gaz ile kolayca etkilenebilir ilginç sonuçlar bildirilmiştir. He, CO2 ve N2 akışları benzer bir etki olarak, bu etkileşimlerin gözenek sisteminin yüzey alanı meydana gelir.
Bu el yazması deneysel t vurgulamaktadırechniques, iş-up ve karbon yapılarında mevcut kararlı bir radikal hatanın etkileyen doğru analizi. Bu geniş toplum bu etkileşimlerin daha da geliştirilmesi ve anlayış yönünde yardımcı olacağı ümit edilmektedir.
Introduction
C / H / O atomu (% ağırlık) oranları değişen Elyaf mevcut farklı ve Elektron paramanyetik rezonans (EPR) ile saptanabilen kararlı radikallerinden konsantrasyonları 8. Bu radikaller makromoleküllerin yapısına bağlıdır ve son derece bunların aromatik doğası etkilenmektedir. Kömür radikallerin EPR spektrumu geniş tek rezonansı ile karakterize edilir. Bu gibi durumlarda, sadece g-değeri, çizgi genişliği ve sıkma konsantrasyonu elde edilebilir. EPR spektrumları g değerleri bir kök C-merkezli veya oksijen merkezli olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir. Elektron Zeeman etkileşim için temel denklem 
h Planck sabiti, v deneyde uygulanan sabit mw frekans olduğunu g-değeri, tanımlar, B 0 rezonans manyetik alan ve β e Bohr magneton olduğunu. Serbest elektronlar için g-değeri 2,00232 olduğunu. V2,00232 gelen g-değeri ariations yörüngesel açısal çiftlenmemiş elektron ivme ve kimyasal çevre ile ilgili manyetik etkileşimi ile ilgilidir. Organik kökler, genellikle organik matris 3, 8-10 serbest radikal yere bağlıdır serbest elektron g, yakın g-değerlerine sahiptir. Karbon-merkezli radikaller, serbest elektron g-değeri 2,0023 yakın g-değerlerine sahiptir. Oksijen merkezli radikaller> 2,004 olan g-değerlerine sahip ise, bir komşu oksijen atomu ile karbon-merkezli radikaller, 2,003-2,004 aralığında daha yüksek g-değerlerine sahiptir. 2,0034-2,0039 of g değeri sadece karbon-merkezli radikaller 11-15 bu artmıştır g değerleri ile sonuçlanan bir at oksijen heteroatomu karbon-merkezli radikaller için karakteristiktir. Takım genişliği spin-latis işlemi ile yönetilir. Bu nedenle, komşu radikaller arasında veya bir azalma ile bir radikal ve paramanyetik oksijen sonuçları arasında bir etkileşimeğirme latis zaman ve dolayısıyla çizgi genişliği 4-6 bir artış.
EPR algılama ile tıkalı akım deneyler zaman tarama satın alma (kinetik ekran) ile iki fazın etkileşim sırasında ayrı bir alan değeri bir EPR sinyalin amplitüdünün zamana bağlı değişimlerin gözlem izin verir. Bu tür bir ölçüm sonucu oluşumu, çürüme ya da para-manyetik bir türünün dönüştürülmesi için bir oran sabitidir. Prosedür ayrı bir dalga boyunda optik absorpsiyon bir zaman-bağımlılığı görülmektedir ki, optik algılama ile durduruldu akışı operasyon köklü durum benzer. EPR-durduruldu doğrudan incelenebilir edilemez – (O 2), örneğin hidroksil (x OH) ya da süperoksit Tipik olarak durdurulur akış deneyleri, kısa olması nedeniyle gevşeme süresi, T 1 sıvı halde tespit EPR olmayan radikaller olarak sıvı halde yürütülmektedir teknikleri akış. Bu possibl Bununla birlikte, Bu EPR-etkindir ve kinetik akışı durduruldu EPR 16-18 ile de izlenebilir gibi, nitroksit tipi radikaller (spin-trans) verecek şekilde nitronların bu radikallerin spin-adüktleri incelemek için e.
EPR algılama hızlı akışlı gaz teknikleri kullanılarak kimyasal reaksiyonlar oranlarının ölçüm yöntemi, aynı zamanda, daha önce 19-22 kurulmuştur. Aslında, bu yöntem mesafenin bir fonksiyonu olarak bir reaktifin konsantrasyonunun, EPR ile, ölçüm bağlıdır (ve bu nedenle sabit bir hız, zaman at) reaktif akışında bir reaktif gaz ile temas halinde olan, üzerinde tüp. Ölçülen çürüme sözde birinci dereceden, böylece reaktif gaz yoğunluğu yaklaşık olarak sabit olduğu, burada koşullar genellikle kullanılır.
Mevcut çalışma, basit bir gaz akışı ayar uygulanmıştır ve gaz sabit bir akış katı karbon alt-tabakanın yüzeyine tanıtıldı.
ntent "> mevcut çalışma detaylı olarak yöntem ile, mevcut kararlı bir radikal yapının belli bir kısmı ile moleküler oksijen Bu etkileşimin geri çevrilebilir STP'de karbon örnekler üzerinden diamanyetik akan gaz ile kolayca etkilenebilir ilgi çekici sonuçlar elde başardı. Bu yöntemin bir sonucu olarak, para-manyetik etkileşim gazın çıkarılması bir serbest elektron daha yakındır ag değer ile yeni bir radikal yüzey açığa çıkarır.Protocol
Representative Results
Discussion
Karbon malzemelerin yüzey oksidasyonu önemli endüstriyel ve akademik ilgi. Karbon alt-katman oksidasyon etkisi EPR analitik teknikler de dahil olmak üzere, geniş bir yelpazesi ile karakterize edilmiştir. Bu oksidasyona bir eğilim vardır kömür (bir enerji kaynağı olarak bu nedenle ana kullanım) ve karbon alt-tabaka ile moleküler oksijen etkileşimini inceleyen zaman numune hazırlama ve depolama son derece önemlidir.
Bizim örnekleri, enerji sektöründe kullanımı için tutan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SR İsrail bilim vakfın desteği kabul eder, hiçbir hibe. 280/12.
Materials
| EPR spectrometer | Bruker | Elexsys E500 | |
| EPR quartz tube | Wilmad-Lab Glass | ||
| vacuum oven | Heraeus | VT6060 | |
| Balance | Denver Instrument | 100A | |
| High Vacuum Silicone Grease | VWR international | 59344-055 | |
| Teflon putty | |||
| Laboratory (Rubber) Stoppers | Sigma-Aldrich | Z114111 | |
| Aluminum Crimp seals | Sigma-Aldrich | Z114146 | |
| Hand Crimper | Sigma-Aldrich | Z114243 | |
| Borosilicate vials | Sigma-Aldrich | Z11938 | |
| Rubber tubing | |||
| Aluminum hose clamps | |||
| Screwdriver | |||
| Custom made vacuum system | |||
| glass storage cylinders | |||
| BD Regular Bevel Needles | BD | 305122 | |
| Helium | oxar LTD | ||
| Argon | oxar LTD | ||
| CO2 99.99% | Maxima | ||
| N2 99.999% | oxar LTD | ||
| O2 | Maxima | ||
| Air | Maxima |
References
- Jezierski, A., Czechowski, F., Jerzykiewicz, M., Chen, Y., Drozd, J. Electron parametric resonance (EPR) studies on stable and transient radicals in humic acids from compost, soil, peat and brown coal. Spectrochim. Acta A. 56 (2), 379-385 (2000).
- Ottaviani, M. F., Mazzeo, R., Turro, N. J., Lei, X. EPR study of the adsorption of dioxin vapours onto microporous carbons and mesoporous silica. Micropor. Mesopor. Mat. 139 (1-3), 179-188 (2011).
- Pilawa, B., Wieckowski, A. B., Pietrzak, R., Wachowska, H. Multi-component EPR spectra of coals with different carbon content. Acta Physica Polonica. A. 108 (2), 403-407 (2005).
- Kweon, D. -. H., Kim, C. S., Shin, Y. -. K. Regulation of neuronal SNARE assembly by the membrane. Nat. Struct. Biol. 10 (6), 440-447 (2003).
- Merianos, H. J., Cadieux, N., Lin, C. H., Kadner, R. J., Cafiso, D. S. Substrate-induced exposure of an energy-coupling motif of a membrane transporter. Nat. Struct. Biol. 7 (3), 205-209 (2000).
- Xu, Y., Zhang, F., Su, Z., McNew, J. A., Shin, Y. -. K. Hemifusion in SNARE-mediated membrane fusion. Nat. Struct. Mol. Biol. 12 (5), 417-422 (2005).
- Green, U., Aizenshtat, Z., Ruthstein, S., Cohen, H. Reducing the spin-spin interaction of stable carbon radiclas. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (17), 6182-6184 (2013).
- Green, U., Aizenshtat, Z., Ruthstein, S., Cohen, H. Stable radicals formation in coals undergoing weathering: effect of coal rank. Phys .Chem. Chem. Phys. 14 (37), 13046-13052 (2012).
- Weil, J. A., Bolton, J. R. . Electron Paramegntic Resonance: Elementary theory and parctical applications. , (2007).
- Aizenshtat, Z., Pinsky, I., Spiro, B. Electron spin resonance of stabilized free readicals in sedimentary organic matter. Org. Geochem. 9 (6), 321-329 (1986).
- Dellinger, B., et al. Formation and stabilization of persistent free radicals. Proc. Combust. Inst. 31 (1), 521-528 (2007).
- Kausteklis, J., et al. EPR study of nano-structured graphite. Phys. Rev. B. Condens. Matter Mater. Phys. 84 (12), 125406-125411 (2011).
- Pol, S. V., Pol, V. G., Gedanken, A. Encapsulating ZnS and ZnSe nanocrystals in the carbon shell: a RAPET approach. J. Phys. Chem. C. 111 (36), 13309-13314 (2007).
- Ross, M. M., Chedekel, M. R., Risby, T. H., Lests, S. S., Yasbin, R. E. Electron Paramagnetic Resonance spectrometry of diesel particulate matter. Environm. Int. 7, 325-329 (1982).
- Tian, L., et al. Carbon-centered free radicals in particulate matter emissions from wood and coal combustion. Energy Fuels. 23 (5), 2523-2526 (2009).
- Jiang, J., Bank, J. F., Scholes, C. P. The method of time-resolved spin-probe oximetry: its application to oxygen consumption by cytochrome oxidase. Biochemistry. 31 (5), 1331-1339 (1992).
- Jiang, J., Bank, J. F., Scholes, C. P. Subsecond time-resolved spin trapping followed by stopped-flow EPR of Fenton products. J. Am. Chem. Soc. 115 (11), 4742-4746 (1993).
- Lassmann, G., Schmidt, P. P., Lubitz, W. An advanced EPR stopped-flow apparatus based on a dielectric ring resonator. J. Magn. Reson. 172 (2), 312-323 (2005).
- Breckenridge, W. H., Miller, T. A. Kinetic Study by EPR of the Production and Decay of SO(1Δ) in the Reaction of O2(1Δg) with SO(3Σ. J. Chem. Phys. 56 (1), 465-474 (1972).
- Brown, J. M., Thrush, B. A. E.s.r. studies of the reactions of atomix oxygen and hydrogen with simple hydrocarbons). Trans. Faraday Soc. 63 (1), 630-642 (1967).
- Hollinden, G. A., Timmons, R. B. Electron Spin Resonance study of the kinetics of the reaction of oxygen (1. DELTA.. zeta.) with tetramethylethylene and 2,5,-dimethylfuran. J. Am. Chem. Soc. 92 (14), 4181-4184 (1970).
- Westenberg, A. A. Applications of Electron Spin Resonance to Gas-Phase kinetics. Science. 164, 381-388 (1969).
- Stoll, S., Schweiger, A. EasySpin, a comprehensive software package for spectral simulation and analysis in EPR. J. Magn. Reson. 178 (1), 42-55 (2006).
