氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法技术

本发明专利技术公开了氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，包括以下步骤，仪器配置与样品准备；根据优化后的1H通道90

【技术实现步骤摘要】
氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法


[0001]本专利技术涉及固体核磁共振(NMR)的实验方法，尤其涉及氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法。

技术介绍

[0002]核磁共振是一种无损检测方法，广泛应用于蛋白质、催化剂、影像医学、爆炸物检测等领域。固体核磁共振(SSNMR)，通过重耦技术重新引入被魔角旋转(MAS)消除的偶极相互作用，可以探测原子核之间的空间临近关系，其中二维核磁共振实验技术更可以直观地获取相同或不同元素的核间关联信息，成为从原子
‑
分子层面了解结构和动力学信息的有效表征手段。相比于X射线电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、电感耦合等离子体(ICP)等技术，SSNMR具有非入侵、探测深度深、限域空间结构解析准确等优势。异核偶极耦合相关谱可以提供不同元素空间临近关系，而J耦合相关谱可以提供化学键连接信息；使用氢(1H)作为检测核，可以显著提高谱图信噪比，缩短采样时间。元素周期表NMR可观测核(同位素)中有超过三分之二的为核自旋量子数大于1/2的半整数四极核X(核自旋量子数F＝3/2、5/2、7/2
…
，如
11
B、
17
O、
23
Na、
27
Al等，下文写作X)，它们占据了各类材料的关键位置，因此氢与四极核的固体核磁共振研究在材料科学中有重要作用。
[0003]在1H
‑
X相关谱中，相比于传统氢检测异核偶极耦合相关谱，使用多量子演化作为二维谱间接维演化，可以在间接维获得各向同性化学位移信息，消除由于核四极相互作用展宽造成间接维谱峰分辨率低的影响，具有半峰全宽窄、分辨率高的特点。此外，高转速(≥35kHz)可以充分消除各向异性化学位移、偶极作用以及部分四极作用，是多量子高分辨相关谱的关键条件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法。
[0005]本专利技术的上述目的通过以下技术手段实现：
[0006]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、调试谱仪，准备1H标准样品和X标准样品，将装有1H标准样品和X标准样品的转子分别放入探头样品腔，优化1H通道90
°
脉冲宽度和X通道90
°
脉冲宽度，使得1H通道和X通道的谱峰高度最高，标定1H标准样品和X标准样品的谱峰中心化学位移值；
[0008]步骤2、将待测样品填装在转子中，将装好待测样品的转子投入到探头样品腔中，分别按照步骤1获得的优化后的1H通道90
°
脉冲宽度和X通道90
°
脉冲宽度，设置1H通道90
°
脉冲宽度和X通道的90
°
脉冲宽度，以及累加次数、循环延迟，使用onepulse脉冲序列分别获取待测样品的一维1H核直接激发谱和待测X核直接激发谱。
[0009]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，还包括步骤3：
[0010]使用3QMAS脉冲序列，调整二维X核多量子实验中的多量子激发脉冲宽度、以及多
量子转换脉冲宽度，使谱峰高度或面积最大，根据步骤1中优化后的X通道的90
°
脉冲宽度计算低功率中心跃迁选择性激发脉冲宽度，也即低功率滤波脉冲宽度，设置累加次数、循环延迟、间接维增量步数、以及间接维增量，进行二维X核多量子实验获取二维X核多量子谱。
[0011]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，还包括步骤4：
[0012]使用具有预饱和的二维1H{X}相关谱序列，当二维1H{X}相关谱是偶极耦合相关谱时，设置选取偶极重耦序列，并根据步骤2中优化的1H通道90
°
脉冲宽度计算偶极重耦功率，使射频场中质子拉莫尔进动频率等于转子魔角旋转频率的N倍，优化重耦时间，使得重耦效率最高，获得优化后的偶极重耦序列，进行二维1H{X}相关谱实验，获取二维1H{X}偶极耦合相关谱；
[0013]当二维1H{X}相关谱是J耦合相关谱时，设置J耦合延迟τ＝1/4J，J为耦合常数，获取二维1H{X}J耦合相关谱。
[0014]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，还包括步骤5：使用间接维高分辨二维1H{X}相关谱序列，间接维高分辨二维1H{X}相关谱序列包含多量子序列和极化转移序列，多量子序列按照时序依次包含多量子激发脉冲(EXC)、回波前延迟(t1)、多量子转换脉冲(CON)、低功率滤波脉冲、回波后延迟(t2)；极化转移序列包括两个相同的序列块，每个序列块包含偶极重耦序列或J耦合延迟(τ
REC
‑
π
‑
τ
REC
)，以及1H、X通道同时施加的180
°
脉冲,两个序列块间用1H、X通道同时施加的90
°
脉冲隔开，根据步骤3中优化的多量子激发脉冲宽度、转换脉冲宽度设置间接维高分辨二维1H{X}相关谱序列的多量子序列中的多量子激发脉冲宽度、多量子转换脉冲宽度、回波前延迟、回波后延迟，根据步骤4中的偶极重耦序列或J耦合延迟，实施间接维高分辨二维1H{X}实验，获取间接维高分辨二维1H{X}相关谱。
[0015]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，所述步骤1中X标准样品为核自旋量子数大于1/2的半整数四极核样品。
[0016]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，所述步骤2中，设置的循环延迟使得对应的自由感应衰减FID信号充分驰豫。
[0017]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，所述步骤3中，设置的间接维增量步数使得对应的自由感应衰减FID信号衰减完全，设置的间接维增量为魔角旋转周期的整数倍。
[0018]氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，所述步骤4在不低于35kHz高速魔角旋转条件(MAS)下进行。
[0019]本专利技术具有下列优点和积极效果：
[0020]1、可以观测到不同1H、X位点的空间临近关系或化学键连接信息，提高谱峰归属、结构解析的准确性、可靠性；
[0021]2、可以消除间接维四极相互作用展宽，显著提高间接维分辨率；
[0022]3、谱图两个维度都是各向同性化学位移，因此可通过高斯/洛伦兹函数拟合，分辨出经典相关谱难以确定的相关关系；
[0023]4、通过高转速消除了各向异性化学位移、同/异核偶极作用以及部分四极相互作用，提高氢检测直接维分辨率。
附图说明
[0024]图1是间接维高分辨二维1H{X}相关方法脉冲序列示意图。
[0025]图2是异丙醇铝的单脉冲谱：
[0026](a)异丙醇铝的单脉冲1H谱；
[0027](b)异丙醇铝的单脉冲
27...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、调试谱仪，准备1H标准样品和X标准样品，将装有1H标准样品和X标准样品的转子分别放入探头样品腔，优化1H通道90
°
脉冲宽度和X通道90
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脉冲宽度，使得1H通道和X通道的谱峰高度最高，标定1H标准样品和X标准样品的谱峰中心化学位移值；步骤2、将待测样品填装在转子中，将装好待测样品的转子投入到探头样品腔中，分别按照步骤1获得的优化后的1H通道90
°
脉冲宽度和X通道90
°
脉冲宽度，设置1H通道90
°
脉冲宽度和X通道的90
°
脉冲宽度，以及累加次数、循环延迟，使用onepulse脉冲序列分别获取待测样品的一维1H核直接激发谱和待测X核直接激发谱。2.根据权利要求1所述氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，其特征在于，还包括步骤3：使用3QMAS脉冲序列，调整二维X核多量子实验中的多量子激发脉冲宽度、以及多量子转换脉冲宽度，使谱峰高度或面积最大，根据步骤1中优化后的X通道的90
°
脉冲宽度计算低功率中心跃迁选择性激发脉冲宽度，也即低功率滤波脉冲宽度，设置累加次数、循环延迟、间接维增量步数、以及间接维增量，进行二维X核多量子实验获取二维X核多量子谱。3.根据权利要求2所述氢检测半整数四极核高分辨固体NMR异核相关谱方法，其特征在于，还包括步骤4：使用具有预饱和的二维1H{X}相关谱序列，当二维1H{X}相关谱是偶极耦合相关谱时，设置选取偶极重耦序列，并根据步骤2中优化的1H通道90
°
脉冲宽度计算偶极重耦功率，使射频场中质子拉莫尔进动频率等于转子魔角旋转频率的N倍，优化重耦时间，使得重耦效率最高，获得优化后的偶极重耦序列，进行二维1H{X}相关谱实验，获取二维1H{X}偶极耦合相关谱；当二维1H{X}相关谱是...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑铭基，王强，徐君，邓风，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：