非晶材料中水分子吸附机制的固体核磁共振研究
发布时间：2021-06-16 05:18
吸附在材料中的水分子常常会对材料的性能产生很大的影响。研究水分子在材料中吸附机制对于理解材料在吸附水分子前后性能变化的来源常常具有重要意义。本文利用多种先进的固体核磁共振技术对水分子在几种功能材料非晶结构中的状态进行了深入研究,具体研究内容和结果如下:1、研究了多孔COF材料TpPa-1中吸附水分子的位置以及水与COF孔道的相互作用。制备了原生态TpPa-1样品和经过高压后TpPa-1样品。利用二维质子（1H）双量子-单量子（DQ-SQ）相关实验和二维1H-13C异核相关（HETCOR）实验等核磁技术研究了水分子之间的相互作用和水分子与材料表面不同化学基团之间的相互作用。通过分析对比原生态样品和受压样品,研究了压力对样品吸水机制的影响。结果表明:原生态样品和受压样品中吸附的水分子存在于材料中不同的位置:原生态样品中吸附的水分子主要位于孔隙中,并且仅与材料的化学基团较弱地相互作用。相反,受压样品中的一部分水分子进入TpPa-1材料中层与层之间的空隙中,并与材料的氨基和羰基相互作用。受压样品中水分子的重新分布为该类材料在受压...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
魔角旋转示意图
2020年华东师范大学硕士学位论文21.1.2高功率去耦（high-powerdecoupling）在很多固体有机材料中，如果要实现核磁信号分辨率的提高，通常还需要对核磁信号进行高功率去耦。高功率去耦的目的是压制或去除固体有机材料中富含的1H自旋对观测核（通常为13C）异核偶极相互作用的影响。以有机高分子为例。在常见的有机高分子，如聚乙烯，尼龙等，中常常含有大量的1H自旋。1H自旋与其他核自旋之间存在强烈的异核偶极相互作用。异核偶极相互作用的存在会导致观测核，如13C,29Si,31P等，信号大幅增宽，导致分辨率降低。压制或者消除异核偶极相互作用的一种常用方式是高功率异核去耦。以图1-2展示的脉冲序列为例。为了增强13C自旋信号的分辨率，可在质子通道的频率上施加一个大功率去耦脉冲。图1-2具有异核偶极去耦模块的脉冲序列示意图1.1.3交叉极化（Cross-Polarization）在非同位素富集的样品中，稀核13C，29Si等核自旋的自然丰度低，旋磁比γ也较校因此，这类核自旋的信号要远低于丰核1H，31P等核自旋的信号。通过常规直接激发核自旋的方式采集稀核13C，29Si的信号，常常需要多次累加以获
2020年华东师范大学硕士学位论文3得足够的信号强度。同时，对于稀核13C，29Si来说，其信号弛豫时间常常比较长，在一次信号采集后，需要较长的体系回复时间才能实现信号的有效累加。对于稀核13C，29Si的信号采集来说，多次累加和较长的体系回复时间使常规直接激发核自旋获取核磁信号的方式变得非常低效。交叉极化技术可以有效地提升稀核核磁信号采集的效率。下面以图1-3的交叉极化序列示意图来介绍交叉极化实验的基本过程。在常见的有机样品中，1H核为丰核。实验中首先对1H核进行激发，然后在交叉极化（CP）步骤中通过1H-X偶极相互作用将1H的信号传递给X核自旋，信号传递过程需满足交叉极化匹配条件：γHBH=γxBx其中，γH和γX分别为1H核和X核的旋磁比，BH和BX分别为交叉极化过程中1H核和X核的射频场强度。随后的1H核去耦过程是去除异核偶极相互作用，进而提高X核的信号分辨率。在交叉极化脉冲中，1H信号传递给X核可以有效提升X核的信号强度。同时，交叉极化实验的循环等待时间取决于1H核的弛豫时间。而1H自旋常常具有较短的弛豫时间。所以，交叉极化技术还大大缩短了采样循环等待时间，提高了信号采集效率。图1-3交叉极化脉冲序列示意图。该序列的作用是通过1H和X自旋之间的偶极耦合将磁化从样品中丰富的1H自旋转移到X自旋。
本文编号：3232443
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
魔角旋转示意图
2020年华东师范大学硕士学位论文21.1.2高功率去耦（high-powerdecoupling）在很多固体有机材料中，如果要实现核磁信号分辨率的提高，通常还需要对核磁信号进行高功率去耦。高功率去耦的目的是压制或去除固体有机材料中富含的1H自旋对观测核（通常为13C）异核偶极相互作用的影响。以有机高分子为例。在常见的有机高分子，如聚乙烯，尼龙等，中常常含有大量的1H自旋。1H自旋与其他核自旋之间存在强烈的异核偶极相互作用。异核偶极相互作用的存在会导致观测核，如13C,29Si,31P等，信号大幅增宽，导致分辨率降低。压制或者消除异核偶极相互作用的一种常用方式是高功率异核去耦。以图1-2展示的脉冲序列为例。为了增强13C自旋信号的分辨率，可在质子通道的频率上施加一个大功率去耦脉冲。图1-2具有异核偶极去耦模块的脉冲序列示意图1.1.3交叉极化（Cross-Polarization）在非同位素富集的样品中，稀核13C，29Si等核自旋的自然丰度低，旋磁比γ也较校因此，这类核自旋的信号要远低于丰核1H，31P等核自旋的信号。通过常规直接激发核自旋的方式采集稀核13C，29Si的信号，常常需要多次累加以获
2020年华东师范大学硕士学位论文3得足够的信号强度。同时，对于稀核13C，29Si来说，其信号弛豫时间常常比较长，在一次信号采集后，需要较长的体系回复时间才能实现信号的有效累加。对于稀核13C，29Si的信号采集来说，多次累加和较长的体系回复时间使常规直接激发核自旋获取核磁信号的方式变得非常低效。交叉极化技术可以有效地提升稀核核磁信号采集的效率。下面以图1-3的交叉极化序列示意图来介绍交叉极化实验的基本过程。在常见的有机样品中，1H核为丰核。实验中首先对1H核进行激发，然后在交叉极化（CP）步骤中通过1H-X偶极相互作用将1H的信号传递给X核自旋，信号传递过程需满足交叉极化匹配条件：γHBH=γxBx其中，γH和γX分别为1H核和X核的旋磁比，BH和BX分别为交叉极化过程中1H核和X核的射频场强度。随后的1H核去耦过程是去除异核偶极相互作用，进而提高X核的信号分辨率。在交叉极化脉冲中，1H信号传递给X核可以有效提升X核的信号强度。同时，交叉极化实验的循环等待时间取决于1H核的弛豫时间。而1H自旋常常具有较短的弛豫时间。所以，交叉极化技术还大大缩短了采样循环等待时间，提高了信号采集效率。图1-3交叉极化脉冲序列示意图。该序列的作用是通过1H和X自旋之间的偶极耦合将磁化从样品中丰富的1H自旋转移到X自旋。
本文编号：3232443
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