用于固体核磁测试样品的一体化反应器制造技术

一种用于固体核磁测试样品的一体化反应器，主体为一“十”字型的石英玻璃管；底部装置转子架，转子架开口部为倒锥子形状，转子放置于转子架中；顶部由一卡套密封，卡套为中心部位嵌有密封波纹管的盖状物，一长臂机械手穿过波纹管并与其固接，机械手头部为一与转子内径相适应的捣杆；一个支臂为样品池通过阀门接吸附，另一支臂通过阀门接抽空；支臂与底部之间斜向下有一凸起处，其中放置密封胶塞架。本实用新型专利技术可以在原位条件下对样品处理、装样和密封一次完成。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及核磁共振测量，特别提供了一种用于固体核磁测试样品的集样品的原位处理、装样和样品管密封多功能于一体的反应器。在固体核磁共振实验中，很多样品是空气敏感的。当样品暴露在大气中时，会吸附空气中的氧、水等杂质或与空气中的氧发生化学反应，从而影响NMR测试结果。在对一些固体样品，尤其是催化剂等进行MAS NMR实验前往往需要对样品进行脱水、脱氧、吸附、氧化和还原等一系列处理，然后将处理过的样品与空气隔绝再进行测试。关于样品密封方面的技术国际上有过一些报道。在国内中科院武汉物理所也作过一些尝试。迄今为止，文献报道的主要方法有1．用热封法制小安瓶将固体粉末样品预先装入准备好的一定直径的小玻璃管中，抽真空，加热和吸附等处理完毕后，将细玻璃一端放在液氮中，另一端用火焰将细玻璃管烧熔封死。2．用环氧树脂密封法制小安瓶预先将样品放入小玻璃管中，将样品抽空、加热等处理；或者先将样品进行处理，然后再移入小玻璃管中，用环氧树脂将细玻璃管封死。3．改装探头，自制样品转子把MAS探头经过改装，然后用自制的特殊的转子代替标准的转子，应用特制的转子可以实现对样品的处理。由于在MAS NMR实验时，探头和样品均处于一个均匀的强磁场中，对于固体样品，为了消除化学位移等的各向异性，样品必须高速旋转，在如此苛刻的条件下，对探头和样品管转子进行改造是很困难的。目前的报导只是在低场仪器上实现了对探头的改造。由文献报道看，目前国际上较为常见的封管方法是用玻璃管密封的办法。但是此种方法有很大的局限性。由于固体核磁共振检测条件下，样品管必须高速旋转(4K-15K/sec之间)，小样品管和样品本身的均匀性必须得到保证，否则，就不可能旋转到需要的速度。无论是热封管方法还是环氧树脂封管方法，都很难作到对旋转轴对称，难以达到高的旋转速度。且实验技能要求高，封管成功率低。在吸附某些气体时，用热封玻璃管法会有很大的危险性。用环氧树脂密封法难以作到原位操作。再有一点，用玻璃封警方法难以解决的问题是密封材料的背景信号对需要检测的信号的干扰。从以上描述来看，现有的方法都有很大的局限性。本技术的目的在于提供一种用于固体核磁测试样品的一体化反应器，其可以在原位条件下对样品处理、装样和密封一次完成。本技术提供了一种用于固体核磁测试样品的一体化反应器，其特征在于该反应器的主体为一″十″字型的石英玻璃管(1)；石英玻璃管(1)的底部装置转子架(2)，转子架(2)开口部为倒锥子形状，转子(3)放置于转子架(2)中；石英玻璃管(1)的顶部由一卡套(4)密封，卡套(4)为中心部位嵌有密封波纹管(5)的盖状物，一长臂机械手(6)穿过波纹管(5)并与其固接，机械手(6)头部为一与转子(3)内径相适应的捣杆(7)；石英玻璃管(1)的一个支臂为样品池(9)，其通过阀门接吸附处理另一支臂通过阀门接抽空；石英玻璃管(1)支臂与底部之间斜向下有一凸起处，其中放置密封胶塞架(8)，该胶塞架(8)为一空心锥体，其与转子架(2)的锥口相适应，密封胶塞架(8)中放置胶塞(11)。此外，本技术中样品池(9)外附设加热器(10)。本技术操作时，首先将样品装入样品池；用特制的卡套将石英反应器与机械手装置卡紧，中间用O圈密封；将样品经过加热、抽空和吸附等处理后移入转子中；用机械手通过样品捣杆将样品捣实；再将密封盖子放入转子中密封样品即可。本技术技术关键是实现了通过操作机械手，可以在真空或各种特殊气氛下对样品处理，原位进行装样和样品管加盖，一次完成。操作简单，无需特殊实验技能。由于样品是直接装入普通转子中，通过样品捣杆将装入转子的样品捣实，这避免了用玻璃管所造成的不均匀性，所以用此方法密封的样品转速可方便地达到固体核磁共振谱仪设计的转速，这是现有的其它方法难以达到的。密封材料是橡胶或聚四氟等，它们可以满足大多数情况下的密封要求。本反应器可以达到的真空度为10-4Pa。下面通过附图结合实施例详述本技术。附附图说明图1为用于固体核磁共振的一体化反应器结构示意图。附图2为未经真空脱水处理的SAPO-34分子筛的1H MAS NMR。附图3为真空加热脱水处理的SAPO-34分子筛的1H MAS NMR。附图4为SAPO-34分子筛晶化初始时刻的27Al MAS NMR谱，a为真空脱水处理的样品，b为未真空脱水的样品。附图5为SAPO-44分子筛吸附甲醇后在不同温度下加热测得的13C CP/MAS NMR谱。实施例1如图1所示，用于固体核磁测试样品的一体化反应器，主体为一″十″字型的石英玻璃管(1)；石英玻璃管(1)的底部装置转子架(2)，转子架(2)开口部为倒锥子形状，转子(3)放置于转子架(2)中；石英玻璃管(1)的顶部由一卡套(4)密封，卡套(4)为中心部位嵌有密封波纹管(5)的盖状物，一长臂机械手(6)穿过波纹管(5)并与其固接，机械手(6)头部为一与转子(3)内径相适应的捣杆(7)；石英玻璃管(1)的一个支臂为样品池(9)，其通过阀门接吸附，另一支臂通过阀门接抽空；石英玻璃管(1)支臂与底部之间斜向下有一凸起处，其中放置密封胶塞架(8)，该胶塞架(8)为一空心锥体，其与转子架(2)的锥口相适应。SAPO-34分子筛的脱水后的1H MAS NMR实验。样品经过上述的反应器的处理。处理条件是将样品在真空条件下加热到550℃，连续抽空10小时，真空度达10-3Pa。MAS NMR检测时，样品转速为4千转/秒。从图2中可以看到，未经过真空脱水处理的分子筛的1H MAS NMR谱图是一个很宽的峰，有用的信息都被掩盖在此峰下面，无法分辨出来。经过上述处理再做相同的实验，就得到了图3的结果。在0ppm附近的峰为密封胶塞的信号，3.4ppm处的峰为与分子筛骨架铝相连的羟基的1H共振峰，*所标示的是旋转边带的共振。从图3和图2的对比可知，在不脱水的情况下是无法得到分子筛骨架上的羟基的信息。实施例2用MAS NMR方法研究SAPO-34分子筛晶化反应的机理。合成SAPO-34分子筛的过程中，各种原料经过混合，搅拌等老化过程，然后经加热，开始合成。在分子筛合成的初始时刻，首先取样，经固液分离得到固体粉末样品，将该样品在550℃于空气中焙烧4小时，在空气中冷却后放置一定时间得到样品b，固体粉束样品在空气中放置通常会吸附大量的水，它的27Al MAS NMR谱示于图4b。将样品b用本专利技术的装置进行真空脱水处理。处理条件如实施例1。得到样品a，它的27Al MAS NMR谱示于图4a。在图4b中，发现样品中只有非骨架铝(0ppm)，而经过真空脱水处理的样品的27Al MAS NMR谱(图4a)中可以发现在38ppm处有一个明显的共振峰，它是SAPO-34分子筛的特征峰。这表明，在晶化的初始时刻，已经有少量的SAPO-34分子筛的晶核。实施例3用原位核磁共振方法研究催化反应是催化工作者梦寐以求的愿望。醇经SAPO-44分子筛的催化转化制取低碳烯烃，其甲醇转化事这100％，低碳烯烃的收率达90％以上，这样的反应体系很适合用核磁共振的方法来研究。过去研究这类反应是用玻璃封管的方法，由于玻璃封管的方法装样品量有限，所用甲醇必须用13C同位素交换的甲醇试剂，其昂贵的价格使得很多研究工作无法进行。我本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固体核磁测试样品的一体化反应器，其特征在于：该反应器的主体为一“十”字型的石英玻璃管（１）；石英玻璃管（１）的底部装置转子架（２），转子架（２）开口部为倒锥子形状，转子（３）放置于转子架（２）中；石英玻璃管（１）的顶部由一卡 套（４）密封，卡套（４）为中心部位嵌有密封波纹管（５）的盖状物，一长臂机械手（６）穿过波纹管（５）并与其固接，机械手（６）头部为一与转子（３）内径相适应的捣杆（７）；石英玻璃管（１）的一个支臂为样品池（９），其通过阀门接吸附，另一支臂通 过阀门接抽空；石英玻璃管（１）支臂与底部之间斜向下有一凸起处，其中放置密封胶塞架（８），该胶塞架（８）为一空心锥体，其与转子架（２）的锥口相适应，密封胶塞架（８）中放置胶塞（１１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪春，赵琦，包信和，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]