基于固体核磁共振技术的固体酸结构、酸性及活性分析

固体酸是工业烃转化和生物质精炼中应用最广泛的非均相催化剂之一，了解它们的局部结构和酸性等性质有利于合理设计高效绿色固体酸催化剂，从而提高目标反应的活性和稳定性.近年来，固体核磁共振波谱在定性和定量表征固体酸的局部结构和酸性方面已显示出巨大的应用潜力，甚至可作为一种标准方法.二维固体核磁共振波谱的应用可以进一步揭示固体酸表面位点的结构对称性和不同位点的空间构效关系，从而加深对“催化剂结构-酸性-活性关系”的理解.在这篇综述中，我们总结了用于固体酸表征的固体核磁共振波谱方法和常规实验操作流程，并着重阐述了在使用和不使用探针分子的情况下，固体核磁共振波谱应用于固体酸局部结构和酸性性质研究的进展.     

固体核磁共振技术研究金属氧化物类固体酸催化剂的酸碱性

固体核磁共振技术是研究固体催化剂酸碱性的有效工具.本文主要介绍了本课题组利用固体核磁共振技术进行固体酸催化剂酸碱性研究的进展,包括吸附水分子对金属氧化物表面酸性质影响的研究,以及结合酸碱探针分子共吸附表征方法对金属氧化物表面酸碱性的研究,对固体核磁共振技术定性和定量分析固体催化剂的酸碱性提出了一些新的见解.     

沸石^17O固体核磁共振研究进展

沸石作为一类最重要的固体氧化物材料,是17O固体核磁共振最早研究对象之一.近年来,随着核磁共振谱仪磁体场强的不断提高,以及新脉冲序列的发展,17O固体核磁共振被越来越多地应用于沸石的结构表征,在研究骨架氧结构以及测定Brnsted酸位的O-H键长等方面都提供了非常丰富的信息.本文将介绍17O固体核磁共振的特点,回顾20年来它在沸石研究方面的发展并着重介绍近期这一方面的研究突破.     

高聚物微观结构的固体NMR研究

核磁共振波谱是研究高聚物结构和动力学的有效手段,特别是固体高分辨NMR实验方法的不断发展及谱仪技术的进步,使这方面的研究不断深入. 文中简述了若干固体高分辨NMR技术在固态高聚物结构研究中的应用和重要进展. 部分实验工作在Varian UNITYplus 400MHz NMR谱仪的固体单元上完成.     

沸石17O固体核磁共振研究进展

沸石作为一类最重要的固体氧化物材料,是¹⁷O固体核磁共振最早研究对象之一. 近年来,随着核磁共振谱仪磁体场强的不断提高,以及新脉冲序列的发展,¹⁷O固体核磁共振被越来越多地应用于沸石的结构表征,在研究骨架氧结构以及测定Brønsted酸位的O-H键长等方面都提供了非常丰富的信息. 本文将介绍¹⁷O固体核磁共振的特点,回顾20年来它在沸石研究方面的发展并着重介绍近期这一方面的研究突破.      

2001年新当选的中国科学院院士简介

叶　朝　辉物理学家 .194 2年出生于四川简阳 .196 5年毕业于北京大学无线电电子学系 .中国科学院武汉分院院长 ,中国科学院武汉物理与数学研究所研究员 .在核磁共振波谱学方面作出了较系统的重要研究成果 :固体高分辨率核磁共振波谱学方面提出了旋转固体中非均匀相互作用的普遍性 ,建议了一种快速测定魔角的方法 ,并在一种固体中发现了纵向弛豫时间的空间取向相关性 ;发展了Ｒａｍａｎ磁共振波谱学 ,并建议了直接测量多量子弛豫时间的方法 ;与他人合作研究了辐射阻尼效应及其对核磁共振线型的影响 ,并发展了研究核自旋动力学的转动算符方法…     

斑蝥素及其衍生物的谱学研究

研究了斑蝥素、去甲斑蝥素以及去甲斑蝥酸钠结构的光波谱特征,为控制该原料和产品的质量提供依据,并对用喷雾干燥法制备的去甲斑蝥酸-壳聚糖固体分散体的红外光谱进行分析研究. 通过紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱手段对各化合物进行结构分析. 样品斑蝥素、 去甲斑蝥素、去甲斑蝥酸钠及去甲斑蝥酸-壳聚糖固体分散体的光波谱均符合其结构特征. 研究表明紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱是确定已知化合物结构的有效手段,可为斑蝥素衍生物的原料及产品提供定性定量依据.     

利用17O固体核磁共振波谱分析Ni/CeO2表面镍离子含量

本文以具有重要催化应用前景的Ni/CeO₂体系为例，借助¹⁷O固体核磁共振波谱技术，根据表面氧物种¹⁷O NMR信号的变化，尝试分析了Ni/CeO₂表面层中镍离子的含量.分析结果显示，10% NiCe-500和20% NiCe-300两种Ni/CeO2样品表面第一和第二金属离子层中Ni离子的含量分别位于9%~17%和8%~15%范围内.这一方法或可推广至研究其它一系列顺磁掺杂氧化物的表面掺杂含量.     

核磁共振波谱在药物发现中的应用

核磁共振波谱通过检测组成有机化合物分子的原子核跃迁而得到反映核性质的参数以及周围化学环境对这些参数的影响规律. 这些参数的相关内容包含了极其详尽的有机化合物分子结构和分子间相互作用的信息,并构成了核磁共振结构解析和生物靶分子-配体相互作用研究的理论基础. 在生物医药研发领域内,科研院所和公司企业的研发工作者们一直在努力探索利用核磁共振波谱监测生物靶分子-配体相互作用作为药物发现工具的潜能. 本文旨在针对核磁共振波谱在药物发现过程中活性化合物筛选的最新研究进展进行综述.     

前言

韩秀文研究员是中国科学院大连化学物理研究所核磁共振波谱学的奠基人,长期从事核磁共振波谱及其在结构化学、催化化学的应用研究,在有机化合物、天然产物、生物分子、匀相和多相催化剂的结构研究分析方面取得了丰硕的成果.同时,韩老师在多年的科研生涯中,培养了许多核磁共振波谱学人才,他们目前在多个科研领域发挥着重要作用.韩老师连续多年担任中国物理学会波谱专业委员会委员和《波谱学杂志》编委,成功组织承办了第十二届全国波谱学学术会议.她多次为我国波谱学科和期刊的发展建言献策,为国内波谱学领域作出了突出的贡献.     

固体核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用

水泥基材料组分、结构复杂，其水化过程、水化产物组成和结构表征是研究中的难点.一维固体核磁共振谱图可定性或定量分析胶凝材料（水泥及矿物掺合料）的水化程度、水化产物（特别是非晶相）的种类和结构，从而揭示胶凝材料的组成、外加剂和环境等因素对水泥基材料水化过程的影响.而二维核磁共振谱可进一步研究不同或同种原子核之间的连接情况，从而明确水化产物中的掺杂、取代，以及有机外加剂在水泥浆体中的分散情况.因此，固体核磁共振技术可获取其它方法难以获得的信息，有力促进水泥水化及其微观结构的研究.     

固体核磁共振技术在锡硅分子筛表征中的应用

生物质等绿色资源的高效转化利用是催化科学的重要发展方向.锡硅分子筛因具有优良的催化性能而得到相关研究者的普遍关注.准确构建催化剂活性中心结构/酸性与催化反应性能之间的构效关系是新型高效催化剂设计与研发的基础.固体核磁共振（NMR）是研究分子筛活性中心局域结构、酸特性与催化反应机理的重要手段.本文简述了近年来固体NMR技术在锡硅分子筛研究领域的一系列主要进展,并进行了展望.     

固体核磁共振技术在甲醇制烯烃反应中的应用

甲醇制烯烃过程是由非石油路线生成低碳烯烃的重要途径之一.分子筛因具备独特的孔结构和可调变的酸性质,而成为甲醇制烯烃过程的核心催化剂.固体核磁共振(NMR)是鉴定物质结构、阐释催化反应机理的强有力的工具,在甲醇制烯烃的研究中被广泛应用.本文主要总结了近年来利用原位固体NMR、多维多核NMR、脉冲梯度场NMR等固体NMR技术研究甲醇制烯烃反应机理取得的重要进展.原位固体NMR可以在真实反应条件下监测催化反应中反应物、中间体和产物的动态演变过程;多维多核NMR可以在不破坏催化剂结构情况下确定反应中间体结构信息,特别是¹²⁹Xe NMR可以很灵敏探测反应中催化剂的孔道结构变化;脉冲梯度场NMR可用于测定孔道内分子的扩散系数,阐明分子筛的扩散机制.     

Compositional analysis of multi-element magnetic nanoparticles with a combined NMR and TEM approach

The increasing interest in nanoscale materials goes hand in hand with the challenge to reliably characterize the chemical compositions and structural features of nanosized objects in order to relate those to their physical properties. Despite efforts, the analysis of the chemical composition of individual multi-element nanoparticles remains challenging—from the technical point of view as well as from the point of view of measurement statistics. Here, we demonstrate that zero-field solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) complements local, single particle transmission electron microscopy (TEM) studies with information on a large assembly of chemically complex nanoparticles. The combination of both experimental techniques gives information on the local composition and structure and provides an excellent measurement statistic through the corresponding NMR ensemble measurement. This analytical approach is applicable to many kinds of magnetic materials and therefore may prove very versatile in the future research of particulate magnetic nanomaterials.     

Developing DNP/Solid-State NMR Spectroscopy of Oriented Membranes

Dynamic nuclear polarization (DNP)/solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy bears great potential for the investigation of membrane-associated polypeptides which can often be produced only in small amounts and which need to be ‘diluted’ in lipid bilayer environments to adopt or maintain their functional structure. Here we present investigations using biradicals, such as TOTAPOL and bTbK, for solid-state NMR signal enhancement using DNP in the context of lipid membranes. By transferring polarization from electron to nuclear spins using microwave irradiation signal enhancement factors of up to 13 are obtained with TOTAPOL and up to 17 with bTbK. The possible reasons why these factors are below those obtained in glassy samples of bulk solvents (40–60 under similar conditions) are evaluated and discussed. In order to further ameliorate the enhancement factors the physico-chemical characteristics of TEMPOL, TOTAPOL, bTbK, and bCTbK, such as their partitioning between hydrophilic and hydrophobic solvents or their stability under different environmental conditions are presented. Finally, having provided proof-of-concept that DNP/solid-state NMR measurements can be performed with oriented membrane samples work in progress is presented on the development of a flat-coil probe for DNP/solid-state NMR experiments on oriented membranes.     

Solid-State 1H-NMR Relaxation Properties of the Fruit of a Wild Relative of Eggplant at Different Proton Larmor Frequencies

¹H longitudinal relaxation time profiles (T1) at different proton Larmor frequencies were registered for a solid-state plant tissue by using fast field cycling (FFC) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. T1 distributions were obtained and the curves deconvoluted in order to differentiate among the different T1 components. Among the components, two were assigned to hydrophobic (e.g., fatty acid) and hydrophilic (e.g., saccharide) molecular systems, whereas the others were attributed to bulk and bound water. This paper shows for the first time solid-state FFC-NMR spectroscopy applied to plant tissue and reveals that relaxometry is a very promising technique for studying plant systems.     

NMR方法在煤炭分析中的应用进展

简要介绍了核磁共振（NMR）方法在煤炭组成及热解过程分析中的应用. 目前用于煤炭分析的NMR方法主要包括固体NMR和液体NMR. 从检测手段来看,以¹³C NMR和¹H NMR方法较多,¹⁵N NMR, ¹⁹F NMR和³¹P NMR也在煤炭的分析中发挥了重要作用. 其中用于区分和选择性检测不同官能团的NMR谱编辑方法的发展, 进一步推进了NMR在煤炭化工中的应用.     

Characterization of Filler-rubber Interaction,Filler Network Structure,and Their Effects on Viscoelasticity for Styrene-butadiene Rubber Filled with Different Fillers

For styrene-butadiene rubber (SBR) compounds filled with the same volume fraction of carbon black (CB), precipitated silica and carbon–silica dual phase filler (CSDPF), filler-rubber interactions were investigated thru bound rubber content (BRC) of the compounds and solid-state ¹H low-field nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The results indicated that the BRC of the compound was highly related to the amount of surface area for interaction between filler and rubber, while the solid-state ¹H low-field NMR spectroscopy was an effective method to evaluate the intensity of filler-rubber interaction. The silica-filled compound showed the highest BRC, whereas the CB-filled compound had the strongest filler-rubber interfacial interaction, verified by NMR transverse relaxation. The strain sweep measurements of the compounds were conducted thru a rubber process analyzer; the results showed that the CSDPF-filled compound presented the lowest Payne effect, which is mainly related to the weakened filler network structure in polymer matrix. The temperature sweep measurement, tested by dynamic mechanical thermal analysis, indicated that the glass transition temperature did not change when SBR was filled with different fillers, whereas the storage modulus in rubbery state and the tanδ peak height were greatly affected by the filler network structure of composites.