【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院徐君和鄧風團隊在Chemical Society Reviews上，撰寫了題為Solid-state NMR studies of internuclear correlations for characterizing catalytic materials的綜述論文，系統介紹了包括課題組工作在內的固體核磁共振(NMR)相關譜技術及其在催化材料表征應用方面的最新研究進展。
深入理解多相催化材料的結構與性質是高性能催化材料可控制備的關鍵，這需要對催化材料進行精確表征。分子篩、氧化物和有機金屬框架材料(MOFs)等重要催化材料的結構、組成和性質的多樣性，使得精確表征研究成為一項復雜的系統工作，其最大挑戰是如何了解催化材料骨架組成和微觀結構、催化反應中的相互作用及反應機制，進而建立催化材料結構與性能的聯系(構-效關系)，指導催化劑的設計與合成。固體NMR相關譜技術通過探測催化材料上原子核間的相互作用，建立原子核間關聯，測量核間距離，從而實現在原子-分子水平上對催化材料進行精確表征，是催化材料和催化反應研究中的強有力工具。
該研究綜述介紹了用于固體NMR相關譜技術的基本原理，包括二維(2D)同核和異核相關譜以及雙共振技術，還包括近年來涌現出的三維(3D)固體NMR相關譜技術和靈敏度增強的動態核極化(DNP)等新技術。三維(3D)固體核磁共振相關技術使得對三個原子間的相互作用觀測成為可能，DNP技術能夠獲得2~3個數量級的核磁共振信號增強，提高了催化材料樣品的觀測靈敏度，拓寬了固體NMR的研究能力和研究范圍。文章討論了如何利用固體NMR相關譜技術解決催化劑材料研究中的一些重要問題，如利用多維(2D,3D)固體NMR相關譜技術能夠建立催化材料樣品特定原子核間化學鍵連的相關性，用于表征分子篩、氧化物、復合材料、MOFs的骨架和表面結構；通過固體NMR雙共振技術，獲取基團間相互作用、空間臨近性和距離等信息以研究催化材料上協同活性中心、吸脫附過程中的主客體相互作用；利用原位固體NMR相關技術，可捕捉、鑒定反應中間體結構，并跟蹤其轉化過程以揭示催化反應機理。最后，該研究綜述對固體NMR相關譜技術面臨的挑戰和發展前景進行了評述及展望。
研究工作獲得國家自然科學基金委和中科院的支持。
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