固体核磁共振技术在锂/钠离子电池碳负极中的应用及研究进展

碳负极材料作为锂/钠离子电池的传统负极材料一直获得广泛的推广和应用,但其仍存在充电时间长、库伦效率低等问题,研究碳负极材料充放电机理是解决这些问题的关键.固体核磁共振（NMR）技术是一种研究固体材料中目标原子所处化学环境以及材料内部结构变化的有效手段.通过测定锂/钠离子电池中⁶Li、⁷Li和²³Na高速魔角旋转（MAS）条件下的固体NMR谱图,能够清晰获得锂/钠离子电池碳负极脱/嵌过程中的结构变化,以及碳原子与Li/Na的配位情况,从而为碳负极材料的设计及其电化学性能的提升提供充分的理论依据.本文综述了近年来固体NMR技术在锂/钠离子电池碳负极材料研究中的应用以及相关研究进展.     

磷酸铁锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)的理论比容量为170mAh·g-1,电压平台为3.5V(vs.Li/Li+),安全性好,原材料来源丰富,成本低,对环境友好,因此成为当前研究热点之一.文章从LiFePO4的晶体结构和充放电机制入手,分析了其导电性和倍率性能差的原因,回顾了其充放电机制研究的进展,综述了各种改善LiFePO4导电性、提高其倍率性能的方法,最后对LiFePO4正极材料的研究方向进行了展望.     

19F固体核磁共振技术研究膜蛋白相互作用的进展

固体核磁共振技术因其可实现细胞膜环境中的蛋白质结构研究而广受关注.¹⁹F元素由于灵敏度高、天然丰度高,无生物背景等优点,被广泛应用于生物核磁共振技术中.氟标固体核磁共振技术常被用于细胞膜中蛋白质的相互作用研究,如：抗菌肽与细胞膜的相互作用、聚合膜蛋白结构分析等.此篇综述介绍了常用的蛋白质氟标修饰的实验方法,总结了常用的¹⁹F生物固体核磁共振实验技术,以及介绍了应用¹⁹F固体核磁共振研究膜蛋白的成功案例.此外,此篇综述讨论了¹⁹F固体核磁共振技术在蛋白质研究中的局限性.     

固体核磁共振研究固体酸催化剂酸性进展

酸性直接与固体酸催化剂的活性相关,因此研究固体酸催化剂的酸性受到了科研工作者的广泛关注. 固体核磁共振技术已经成为研究固体酸催化剂酸性的一种强有力的工具. 该文介绍了固体核磁共振的特点和各种常用技术,着重综述了固体核磁共振研究固体酸催化剂酸性的进展.     

固体核磁共振魔角旋转条件下的定量交叉极化技术(英文)

交叉极化与魔角旋转结合（CP/MAS）的方法已经成为增强固体核磁共振（NMR）检测灵敏度最重要的技术之一.CP/MAS技术的应用大大提高了固体NMR谱图的采集效率.然而,I-S偶极耦合作用、旋转坐标系下的自旋-晶格弛豫、分子运动,以及样品中丰核的分布情况等因素,通常会导致CP/MAS谱图失去定量作用.近年来,多个研究组通过改进或者设计新型固体NMR脉冲序列,获得了基于CP的可用于定量分析的固体NMR谱图.本综述首先简要介绍了CP及CP动力学,随后介绍了一系列基于CP的定量固体NMR信号增强技术,具体包括ramped-amplitude CP（RAMP-CP）、multiple-contact CP、quantification of CP（QCP）、Lee-Goldburg frequency modulated CP（LG-FMCP）和quantitative CP（QUCP）.     

锂离子电池正极材料LiMnPO4研究进展

综述了新型锂离子电池正极材料LiMnPO4的研究进展,重点对该材料的结构、结构与电化学性能的关系、阳离子掺杂对材料性能的影响、多种合成方法和材料改性措施进行了较详细的评述,并对该材料的应用前景进行了展望.     

改性VOx/Al2O3催化剂催化氧化甲醇的固体核磁共振研究

采用固体核磁共振研究了NaOH 和HNO₃改性的VO_x/Al₂O₃上甲醇选择性催化氧化反应. 实验结果表明: 在甲醇的氧化反应中, 酸位对二甲氧基甲烷的生成起了重要作用. 与VO_x/Al₂O₃催化剂相比, 酸改性的VO_x/Al₂O₃上的强的Bronsted酸位对二甲氧基甲烷的选择性较高, 没有Bronsted酸位的碱改性的VO_x/Al₂O₃上生成的不是二甲氧基甲烷而是甲酸盐.     

4A碳纳米管及相关结构的嵌锂特性(英文)

碳纳米管独特的一维结构和强烈的卷曲效应为外来原子提供了理想的嵌入通道。本文全面总结了近年来我们对直径仅为4A的三种单壁碳纳米管嵌锂特性的密度泛函研究工作。我们具体讨论了体系嵌锂后的结构、能量、电子、电化学等特性。由于这些超小直径的碳纳米管最初合成于沸石晶体的纳米管道,我们也讨论了碳纳米管?沸石晶体复合体系的嵌锂特性。另外,我们还研究了由(5,0)和(14,0)碳纳米管组成的双壁碳纳米管体系的嵌锂特性。我们的理论计算表明,超小直径碳纳米管及相关结构作为锂离子电池负极材料具有很好的应用前景。     

碳热还原法制备V2O3-C双层包覆磷酸铁锂及其电化学性能

通过V₂O₅的碳热还原反应制备了具有优异倍率性能和循环稳定性的V₂O₃-C双层包覆的磷酸铁锂正极材料. 粉末X射线衍射、元素分析、高分辨投射电镜和拉曼光谱研究表明V2O3相与碳层共包覆于磷酸铁锂颗粒表面. 在V₂O₅的碳热还原反应后,碳含量明显降低,但石墨化程度未发生明显改变. 电化学测试结果表明少量V₂O₃显著改善了磷酸铁锂正极材料的倍率性能和高温循环性能,包含1%氧化钒的复合正极材料在0.2 C放电容量为167 mAh/g,5 C时放电容量为129 mAh/g,并且循环稳定性优异;在55 oC和1 C时放电容量为151 mAh/g,循环100次后无明显容量衰减.     

固体核磁共振研究淀粉样蛋白纤维的进展

淀粉样蛋白纤维是一类纤维状的蛋白质聚集体,与多种蛋白质沉积疾病相关. 对淀粉样蛋白纤维结构的研究,有助于人们从分子水平上阐述其形成机理, 提供相关疾病预防或治疗的依据. 由于淀粉样蛋白纤维不可溶、非结晶,因此液体核磁共振和X-射线衍射等方法对这类体系的应用受限,而固体核磁共振被认为是研究这类体系最具前景的技术. 该综述介绍了固体核磁共振解析蛋白质结构的方法及其应用于淀粉样蛋白纤维体系的研究进展.     

氧化物纳米材料表面结构与性质的固体核磁共振波谱研究

氧化物纳米材料的多种应用与其表面结构和性质密切相关.近年来,固体核磁共振波谱在相关研究中提供了关键信息.本综述总结了近期发展的、以固体核磁共振波谱为主的两种表征氧化物纳米材料表面结构和性质的方法,包括表面选择的同位素标记¹⁷O核磁共振波谱与动态核极化表面增强核磁共振波谱,并对氧化物纳米材料的固体核磁共振波谱研究的发展趋势进行了展望.     

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.     

五配位铝强化硅铝固体酸的固体核磁共振研究

Brønsted酸（B酸）是无定型硅铝（ASAs）表面最重要的催化活性位点.通常认为B酸位的形成只依赖于不饱和四配位铝（Al^IV）,且仅具有弱B酸性.通过合成五配位铝（Al^V）富集的ASAs能够大幅提升高铝硅比（Al/Si）时的B酸含量及强度,克服传统Al^IV富集的ASAs的酸性强化瓶颈.本文介绍了Al^V在ASAs酸性强化及合成单原子催化剂中的重要作用.通过采用多种二维固体核磁共振（SSNMR）及原位质子NMR技术,证明了Al^V能够大量富集在ASAs表面,着重介绍了两种基于Al^V的新B酸位的形成机制,并阐明了Al^V诱导单原子催化剂在ASAs表面形成的机理.     

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.     

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.     

SHA+脉冲序列用于g-C3N4样品15N-15N相关性的固体核磁共振研究

利用固体核磁共振实验研究了15N标记的g-C3N4样品中的15N-15N空间相关性,在高场和魔角旋转条件下对比两种不同的脉冲序列PDSD和SHA+的实验效果。发现当某个氮上连有质子的时候,脉冲序列SHA+比PDSD可以更好地检测15N原子间的极化转移。该研究可以为材料科学领域,特别是含氮掺杂的碳材料,提供一种有价值的研究方法。     

六氟硅酸铵后处理对H-ZSM-5分子筛酸性影响的固体NMR研究

本文利用固体核磁共振（NMR）实验对六氟硅酸铵（AHFS）溶液洗涤前后H-ZSM-5分子筛上铝物种变化引起的酸性改变进行了研究.结果显示经AHFS洗涤处理后,分子筛上构成Brøsted酸的骨架四配位铝物种会部分减少;具有Lewis酸性的骨架三配位铝量在经AHFS脱铝处理后少量降低;同时AHFS温和脱铝的方式主要会引起分子筛上另一类具有Lewis酸性且含Al-OH的铝物种大量减少,从而导致处理后分子筛整体酸性的显著改变.     

生物固体核磁共振中样品发热的研究进展

近年来,固体核磁共振被广泛应用于膜蛋白、纤维化蛋白等体系的结构和功能研究．在固体核磁共振实验中,快速魔角旋转或高功率射频场照射等实验条件将导致样品发热．生物样品发热能导致严重的后果,例如样品温度的快速升高,信号分辨率、信噪比的降低,发热严重时甚至导致样品的不可逆损坏．近年来,人们对样品发热问题进行了一些研究,发现通过优化样品制备条件或固体核磁共振实验条件,以及改进探头设计等手段,可以在一定程度上减轻样品发热．该文主要综述了生物固体核磁共振研究中导致样品发热的原因和减轻样品发热的方法．     

固体核磁共振结合密度泛函理论计算研究SSZ-39分子筛的钠离子落位与铝分布

具有AEI结构的SSZ-39分子筛的骨架外阳离子落位和铝分布对其催化性能影响显著.AEI笼中有三个结晶学不等价位,且铝取代T位具有一定的倾向性.本文结合固体核磁共振（NMR）技术（²⁷Al/²³Na MQ MAS NMR）,以及密度泛函理论（DFT）计算,研究了不同硅铝比Na-SSZ-39分子筛中的Na⁺落位和铝分布.在孤立铝分布的情况下,铝原子优先占据于T3位,Na⁺主要落位于AEI笼中的SIIa0和SIII'a0位点上,其中SIII'a0位点的优先度较高,此外少部分Na⁺还落位于六棱柱内部的SIa0.当铝对存在时,AlSiSiAl分布的铝对占据六元环的对位（T3-T3）,对应的Na⁺分别落位于SIIa1和SⅢ'a1位点.随着分子筛结构的部分破坏,游离的Na⁺可能形成明显的SIII'b位点.本文可加深对SSZ-39分子筛构效关系的理解,为更好地调控催化性能奠定基础.