通过固体间动态核极化实现的表面增强核磁共振光谱技术

《Journal of the American Chemical Society》：Surface-Enhanced NMR Spectroscopy via Solid-to-Solid Relayed Dynamic Nuclear Polarization

　　

摘要

在过去的15年里，动态核极化（DNP）作为一种独特而强大的技术，被用于增强表面物质的固态核磁共振（NMR）信号。这种方法被称为DNP表面增强NMR光谱（DNP SENS），已成功应用于多种功能材料。DNP SENS依赖于使用外源性电子源，通常是稳定的有机自由基。将这些极化剂添加到目标材料中并获得高NMR信号增强因子的一个关键方法是使用含有自由基的溶液进行浸渍处理（IWI）。然而，由于极化溶液与目标表面之间的化学不相容性，DNP SENS并不适用于所有材料，这极大地限制了其应用范围。在这里，我们报道了一种新型多孔硅基固体的设计和合成方法，这些固体在其内部框架中嵌入了有机双自由基。这些极化固体可以与其他粉末材料混合，一旦用纯溶剂或溶剂混合物浸渍，它们就能有效地将极化传递到外部表面。数值模拟为描述从极化固体到目标固体的¹H自旋扩散传递过程提供了理论框架。这种固体到固体的极化传递方法已经在原始和功能化的氧化铝颗粒以及敏感的催化表面上得到了验证。实验结果显示，表面物质的NMR灵敏度显著提高，为DNP SENS开辟了一种新的策略。