Os zeólitos são amplamente utilizados em muitas indústrias, mas a sua natureza catalítica intrínseca não é completamente compreendida, devido à complexidade das porções hidroxila-alumínio.



A análise em escala atômica de ambientes locais para as espécies hidroxila é essencial para revelar a atividade catalítica intrínseca dos zeólitos e orientar o projeto de catalisadores de alto desempenho. No entanto, muitos fatores desfavoráveis ​​proíbem a elucidação de suas estruturas finas, como baixa quantidade, propriedade metaestável, similaridade estrutural, ambiente de ligação de hidrogênio e natureza desordenada de longo alcance.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Hou Guangjin e pelo Prof. Chen Kuizhi do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desvendou a estrutura precisa de grupos hidroxila complexos em zeólitas com um conjunto abrangente de autodesenvolvido e editado por acoplamento ¹ H- ¹⁷ O métodos de ressonância magnética nuclear (RMN) de estado sólido. O estudo foi publicado no Journal of the American Chemical Society .

Os ¹⁷ O RMN de estado sólido seria um candidato para melhorar a precisão analítica de zeólitas se pudesse superar as dificuldades técnicas relacionadas à abundância natural extremamente baixa, baixa razão giromagnética e natureza quadrupolar do ¹⁷ Ó isótopo. Portanto, os pesquisadores empregaram um romance ¹⁷ Método de enriquecimento O e desenvolveu uma série de ¹⁷ Sequências de pulso de edição espectral baseadas em O-NMR, permitindo-lhes melhorar a resolução espectral e abordar as estruturas protônicas sutis dentro dos zeólitos.

A identificação precisa e de alta resolução das espécies foi atribuída ao tratamento abrangente de uma interação de RMN frequentemente negligenciada e indesejada, ou seja, a interação de termo cruzado quadrupolar-dipolar de 2ª ordem (interação de 2ª QD), que foi de fato útil na obtenção de informações valiosas em estruturas zeólitas.

Além disso, os pesquisadores sondaram quantitativamente as proximidades de Al···H, O···H dentro de faixas de ligação única e multi-ligação, e perceberam semi-quantitativamente as taxas de dissociação de prótons hidroxila, como o sítio ácido de BrØnsted. Eles revelaram o ambiente local em escala atômica das porções Al-OH e Si-OH cataliticamente importantes.

As técnicas de RMN desenvolvidas neste estudo podem ser aplicadas posteriormente no fornecimento de análises de alta resolução de estruturas protônicas sutis em outras circunstâncias, como superfícies de óxido metálico, estruturas metal-orgânicas e biomateriais. "Nosso estudo pode fornecer uma estratégia genérica para análise de alta resolução das estruturas protônicas sutis em zeólitas com ¹⁷ Ó RMN de estado sólido", disse o Prof. Hou.

Mais informações: Yi Ji et al, Detalhes estruturais e dinâmicos precisos em zeólitas revelados por edição de acoplamento ¹ H– ¹⁷ O Espectroscopia de RMN de Dupla Ressonância, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14787
Informações do diário: Jornal da Sociedade Química Americana

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências