【摘要】 固体核磁共振波谱已成为表面研究的有力工具,因为它从多个角度提供了原子水平的局部结构表征,提供了关于化学键和空间结构的全面信息。

固体表面的金属氢化物,即表面氢化物,是多相催化中普遍存在但又至关重要的物种,其在脱氢、烷烃活化等反应中的中介作用已被提出[1],然而,详细的光谱表征仍然具有挑战性。

 

固体核磁共振波谱已成为表面研究的有力工具,因为它从多个角度提供了原子水平的局部结构表征,提供了关于化学键和空间结构的全面信息。

 

核磁共振技术在固载单位多相催化剂、体相金属氧化物和金属改性沸石等固体催化剂上表征表面甲基物种的最新研究进展。我们还讨论了这一领域的机遇和挑战,以及最新的单核磁共振技术的潜在应用/发展,使金属氢化物在多相催化中的进一步探索成为可能。

 

表面甲基环己烷物种在表面化学和多相催化中起着重要作用。在这种背景下,单核磁共振技术已被证明是全面表征这些表面甲基物种的有力工具。

 

在M-H物种鉴定方面,高分辨率1H-ssNMR谱对不同化学环境中的1H核高度敏感,特别是当1H直接与金属原子相连时,化学键/电子分布通常不同,从而导致相当独特的化学位移。更重要的是,通键异核相关核磁共振谱可以提供表面甲基物种最明确的特征特征,从而可以获得氢原子与金属原子之间的直接化学键信息。

 

此外,基于全空间偶极耦合的同核和异核相关核磁共振实验不仅有助于物种的分类,而且还揭示了这些物种特有的原子级局部结构信息,如氢气解离的位置规范,这些信息是其他传统光谱方法难以提取的。

 

Bao及其同事最近的发现[2],他们发现在低至153K的温度下,H2在氧化锌上解离形成Zn-H和羟基,这表明低温有助于在特定位置稳定M-H,并且在另一个极端条件下,即极低的温度条件下,可以观察到稳定的M-H。请注意,这项研究也可以在商用低温单核磁共振探针上实现。

 

此外,其他先进的技术,如对氢增强核磁共振技术,也可以应用于这一领域,更好地与原位单核磁共振技术相结合,以实现对表面甲基环己烷物种的广泛勘探。

 

综上所述,单核磁共振波谱已被证明是表面M-H分析中的一种强大的表征工具,在这方面显示出与其他技术相比的多个明显优势。然而,挑战依然存在,我们预计将在最先进的单核磁共振技术的帮助下,对表面M-H物种进行更广泛的探索。

 

[1] W. Zhang, S. Xu, X. Han, X. Bao, In situ solid-state NMR for heterogeneous catalysis: a joint experimental and theoretical approach, Chem. Soc. Rev. 41 (2012) 192e210.

[2] A. Dong, L. Lin, R. Mu, R. Li, K. Li, C. Wang, Y. Cao, Y. Ling, Y. Chen, F. Yang, X. Pan, Q. Fu, X. Bao, Modulating the formation and evolution of surface hydrogen species on ZnO through Cr addition, ACS Catal. 12 (2022) 6255e6264.

 

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