13C固体核磁共振测定气体水合物结构实验研究.pdfVIP

第 39 卷 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究简报 第 9 期 1447~1450 2011 年 9 月 Chinese Journal of Analytical Chernistry EKI: 10. 3724/SP.J. 1096.2011.01447 13C 固体核磁共振测定气体水合物结构实验研究 孟庆国幡口 刘昌岭U 业渝光口 1 (国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室，青岛 266071) 2( 青岛海洋地质研究所，青岛 266071) 摘 要 采用高功率1 日去偶结合魔角旋转口C 固体核磁共振技术，在低温常压条件下对合成的乙:院和丙烧气 体水合物进行了测试，获得了两种纯气体水合物的13C 核磁共振谱图，初步建立了固体核磁共振波谱法测定 天然气水合物的实验方法。实验表明:乙烧水合物的13C 核磁共振谱图中仅有一条谱线(ð 7.7) ，结构类型为 12 2 s 1 ，且乙烧分子仅填充在大笼中(5 6 ) ;丙烧气体水合物13C 核磁共振谱图有 2 条谱线，分别为甲基碳 12 4 (ð 16.7) 和亚甲基碳(ð 17.5) 的共振峰，其结构类型为 sll ，且丙炕分子只填充在大笼(5 6 ) 中。 关键词 固体核磁共振;乙烧水合物;丙烧水合物;水合物结构$高功率lH 去偶 τ主r 1 引 1=1 近年来，针对固体核磁共振(Solid-state m缸.SSNMR) 发展的魔角旋转(Magic angle spinning. MAS) 、高 功率lH 去偶(Hi由 power 1H decoupling. HPDEC)和交叉极化(Cross polarization.CP)3 种谱线窄化和灵敏度增 强技术，使得固体核磁技术有了长足的发展，并广泛应用于化学、医药、生物、材料等领域[1] 0 气体水合物是由水和小分子气体(如甲:皖、乙皖等，称为客体分子〉在一定温度和压力条件下形成的 一种形态似冰、非化学计量性的笼形化合物[2，3] 。作为一种非常规的油气资源，水合物资摞调查及基础 研究工作迅速发展[明。我国分别在南海海域和祁连山冻土区发现了天然气水合物，并开展了系列测试 研究工作[川。固体核磁共振技术在研究水合物特征的所有谱学技术中具有突出优势，它对不同结构类 型水合物中客体分子所处的化学环境及动力学过程具有高灵敏度，能够为研究水合物的结构及动力学 特性提供大量准确的定性和定量数据闷。国外将核磁共振技术用于水合物研究较早IW1 ，在水合物的结 构鉴定、化学组成的确定、笼占有率计算以及水合物中水分子迁移等方面都有应用。1] 。国内将固体核磁 共振应用于水合物的研究工作处于起步阶段间，气体水合物的固体核磁共振的分析测试实验技术和理 论研究相对匮乏。积极开展水合物的相关测试研究必将为我国海域和陆域天然气水合物实物样品的分 析测试提供有力的理论和技术支撑。 本研究采用固体核磁共振技术在常压、温度 173 K 条件下，对合成的乙A挠、丙烧气体水合物进行了 测定，成功获得了两种纯气体水合物的13C 核磁共振谱图，并对水合物结构类型进行了判定，初步建立了 固体核磁共振测试气体水合物的实验方法。 2 实验部分 2.1 试荆与仪器 AVANCE III 300MHz 型超导固体核磁共振谱仪(德国 Bruker 公司) ;小型气体水合物合成用高压反 应釜(烟台科立化工设备有限公司，设