מחקר חדש שיפר את הניתוח המבני של זאוליטים, והציע תובנות לגבי המנגנונים הקטליטיים שלהם ויישומים פוטנציאליים רחבים יותר במדעי החומר. קרדיט: DICP
חוקרים במכון דאליאן לפיזיקה כימית קידמו את הניתוח של זאוליטים תוך שימוש בטכניקות NMR חדשניות במצב מוצק 17O, חושפים את המבנים המורכבים של קבוצות הידרוקסיל ומשפרים את ההבנה שלנו לגבי התכונות הקטליטיות שלהן. לפריצת דרך זו יכולה להיות יישומים רחבים יותר בניתוח חומרים מורכבים אחרים.
זאוליטים מועסקים באופן נרחב בתעשיות שונות, אך ההבנה המלאה של התכונות הקטליטיות המהותיות שלהם נותרה חמקמקה, בעיקר בשל המורכבות של חלקי הידרוקסיל-אלומיניום.
ניתוח בקנה מידה אטומי של סביבות מקומיות עבור ההידרוקסיל מִין חיוני לחשיפת הפעילות הקטליטית המהותית של זאוליטים והנחיית התכנון של זרזים בעלי ביצועים גבוהים. עם זאת, גורמים שליליים רבים אוסרים על הבהרת המבנים העדינים שלהם, כגון כמות נמוכה, תכונה מטה-יציבה, דמיון מבני, סביבת קשרי מימן וטבע מופרע לטווח ארוך.
לאחרונה, צוות מחקר בראשות פרופ' Hou Guangjin ופרופ' Chen Kuizhi ממכון דאליאן לפיזיקה כימית (DICP) של האקדמיה הסינית למדעים (CAS) גילה את המבנה המדויק של קבוצות הידרוקסיל מורכבות בזאוליטים עם סט מקיף של צימוד בפיתוח עצמי-ערוך 1ח-17O שיטות תהודה מגנטית גרעינית (NMR) במצב מוצק. המחקר פורסם ב- כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה.
התקדמות ב-17O NMR במצב מוצק
ה 17O NMR במצב מוצק יהיה מועמד לשפר את הדיוק האנליטי של זאוליטים אם הוא יוכל להתגבר על הקשיים הטכניים הקשורים לשפע הטבעי הנמוך ביותר, היחס הג'ירומגנטי הנמוך והטבע המרובע-פולרי של 17הו איזוטופ. לכן, חוקרים השתמשו ברומן 17שיטת העשרה O ופיתחה סדרה של 17רצפי פולסים של עריכה ספקטרלית מבוססת O-NMR, המאפשרים להם לשפר את הרזולוציה הספקטרלית ולטפל במבנים הפרוטוניים העדינים בתוך זאוליטים.
זיהוי המינים המדויק וברזולוציה גבוהה יוחס להתייחסות מקיפה לאינטראקציית NMR המוזנחת לעתים קרובות ולא רצויה, כלומר, אינטראקציה מרובעת-קוטבית-דו-קוטבית מסדר 2 (אינטראקציה 2nd-QD), אשר אכן הועילה בהשגת מידע רב ערך. על מבני זאוליט.
חוץ מזה, חוקרים בדקו כמותית את קרבות Al···H, O···H הן בטווחי קשר אחד והן בטווחי רב-קשר, והבינו באופן חצי כמותי את שיעורי הדיסוציאציה של פרוטונים הידרוקסיל כגון BrØnsted חוּמצָה אֲתַר. הם חשפו את הסביבה המקומית בקנה מידה אטומי של חלקי Al-OH ו-Si-OH החשובים מבחינה קטליטית.
ניתן ליישם את טכניקות ה-NMR שפותחו במחקר זה במתן ניתוח ברזולוציה גבוהה של מבנים פרוטוניים עדינים בנסיבות אחרות כגון משטחי תחמוצת מתכת, מסגרות מתכת-אורגניות וחומרים ביולוגיים. "המחקר שלנו עשוי לספק אסטרטגיה גנרית לניתוח ברזולוציה גבוהה של המבנים הפרוטוניים העדינים בזאוליטים עם 17הו נמ"ר מצב מוצק", אמר פרופ' הו.
