核磁共振在高聚物凝聚态结构中的应用

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核磁共振方法在高分子聚合物方面的应用_张雪芹

核磁共振方法在高分子聚合物方面的应用张雪芹1,2 潘远江1 李杨2(1浙江大学化学系,浙江杭州市　310027)(2北京燕山石油化工公司研究院分析中心,北京　102500)E-mail:kitten nn@摘　要　综述了近年来核磁共振波谱技术在高分子材料方面的应用,主要从液体核磁共振—固体核磁共振—核磁共振二维谱等技术方面进行了论述。

并且给出了该技术的一些具体应用实例。

如核磁共振碳谱对丁二烯序列结构的研究;乙丙共聚物的研究,二维相关谱对苯乙烯和聚乙烯甲基醚序列结构的测定等。

NM R在高分子性能表征方面的应用前景广阔。

关键词　核磁共振;高分子材料;序列结构中图分类号　O657.61The Application of NMR on High Molecular PolymersZ hang Xueqin1,2,　Pan Yangjang1,　Li Yang2(1The chemical Department of Zhejiang University,Zhejiang　310027)(2The Research Institute of Beijing Yans han Petrochemical corporation,Beijing　102500) Abstract　In this paper,we summarize the application of NM R at high molecular materials in recent years, f rom liquid NM R—solid NM R-two-dimension NM R correlation spectrum.Given several examples such as the study of sequence structure of butadiene by13C-NM R,the copolymer of ethylene and propylene,the st ructure of polysty rene and poly(vinyl methyl ether)by two-dimensional proton spect ral.The applied prospects of N M R in t he characterization of polymers are wide.Key words　NM R;high-molec ular materials;sequence st ructure1　引　言核磁共振现象是1946年由Bloch和Burcell[1]等人发现的。

高聚物结构分析-光谱分析-核磁共振

B：
CH2 CH
CH
CH2
S：
CH
CH2
38
举例2：苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物
CH CH2
CH3 CH2 C O C
MMA
O
CH3
S
A为δ＝7ppm处峰面积 A总为所有峰的总面积苯乙烯单元摩尔分数x：
39
举例3：乙二醇－丙二醇－二甲基硅氧烷共聚物
40
4.4.3 高聚物立构规整性测定
CH3 CH2 C n O C O
μ =γP
式中γ是磁旋比，是核的特征常数 P由自旋量子数I决定，I 的取值可为0，1/2，1， 3 /2等， P的绝对值由下式表示：
h P = I ( I + 1) 2π
6
产生核磁共振的首要条件是核自旋时有磁距产生。
μ =γP
P = I ( I + 1)
h 2π
只有当核的自旋量子数不等于零时，核自旋才具有一定的自旋角动量，产生磁距。因此I为0的原子核，没有磁矩，不能成为NMR研究的对象
CH3
PMMA中有三种氢：亚甲基，α-甲基，甲氧基不同立构中α-甲基的化学位移不同：等规最大 1.33ppm，无规1.21ppm，间规最小1.10 ppm 亚甲基等规中氢不等价 4重峰间规中氢等价单峰
41
42
4.4.4 高聚物序列结构
（h）
（i）
（j）
43
甲基丙烯酸甲酯－聚苯乙烯共聚物NMR
23
4.2.3.3 其它影响因素
氢键:有去屏蔽效应，能使质子在较低场发生共振，提高温度或使溶液稀释，具有氢键的质子的峰移向高场（化学位移减小）。加入少量D2O，活泼氢的吸收峰就会消失。溶剂效应:在溶液中质子受溶剂影响，化学位移发生改变。

核磁共振技术在分子结构研究中的应用

核磁共振技术在分子结构研究中的应用核磁共振技术是现代化学和生物学中非常重要的一项技术，这项技术的诞生不仅改变了化学和生物学研究这个行业的发展方向，同时也提高了科学研究的精度和有效性。

核磁共振技术的应用除了可以用于物质分析、核磁共振成像等领域，还可以在分子结构研究中发挥巨大的作用。

本文就从以下三个方面介绍核磁共振技术在分子结构研究中的应用。

1.分子结构的鉴定核磁共振技术可以单独或者与其它谱学技术结合使用，如红外光谱、质谱等，来对分子结构进行鉴定。

基于核磁共振谱图数据并结合分子结构图，可以通过对谱图中不同的峰的变化和数量的分析，初步确定分子的基本结构，如分子中含有哪些基团、它们相互的化学成键方式等。

通过这种方式，科学家们可以利用核磁共振技术来对新发现的化合物或者未知的天然产物进行结构鉴定，以实现对它们的分析，进而挖掘它们的潜在生物活性。

2.分子构象的研究分子的构象是指分子空间排列的几何形态，对于理解分子的性质和探究分子之间的相互作用非常重要。

核磁共振技术可以通过对分子的空间构型进行分析，来研究分子的构象。

核磁共振技术通常会在分子的分子环境和构象上发生变化，从而在谱图中呈现出不同的信号。

根据这些信号变化，可以通过分析来确定分子的空间结构和构象。

例如，核磁共振技术可以用来研究带有手性中心的化合物，它们有两种绝对体式，即L型和D型，通过核磁共振技术我们可以得到它们不同的谱图，从而确定分子的绝对构型。

3.分子动力学的研究分子动力学研究是研究分子间相互作用、分子内反应和反应机理的重要手段。

通过核磁共振技术，可以获得分子的动力学数据，比如反应速率、反应机理等。

同时，核磁共振技术还可以根据信号强度或者其他特征来定量分子的动力学变化，例如研究催化反应中催化剂的反应机理。

综上所述，核磁共振技术在分子结构研究中的应用非常广泛，并且该技术的应用范围也在不断扩大。

通过不断深入研究和探索，该技术在后续的应用中也将为科学研究带来更多的机会和可能。

核磁共振在高分子中的应用

NMR法研究高分子链的构型NMR法虽然不能表征高分子链上每一个链节的构型，但却能检测出相邻链节构型的异同。

根据所得相邻链节数及其异同分布状况，可分为二单元组、三单元组、四单元组和五单元组等。

对于单取代聚乙烯类高分子，每个单体均有一个不对称碳原子，其构型有d和l两种。

高分子链上，相邻单体的取向相同时，即d-d和l-l用m(meso)表示;不同时，用r(racimic)表示。

故各单元组的书写方式如同所示。

如果各单元组构型相同，mmmm..,称为全同，相邻的单体构型均不相同，rrrrrr……, 称为间同。

如不规则分布，rrmrm……,则称无规（random）或杂同（heterotactic）.图为甲基丙烯酸甲酯的1H-NMR谱（40MHz,溶剂为CDCL3）。

（a）为自由基聚合得到的无规立构聚合物；（b）为正丁基锂阴离子聚合得到的全同立构聚合物。

图中吸收峰归属如下：（a）和（b）中最左边的强峰是溶剂氯仿的吸收峰，δ=3.6是甲酯中的CH3的吸收峰，其值不受链结构的影响。

δ=1.22，1.05，0.91处的吸收峰分属于三个α-甲基，其相对强度随聚合方法不同而有很大的变化。

δ=1.22处的峰在（b）图中吸收很强，而δ=0.91处的峰在（a）中很强。

这是由于前者为全同立构——m构型中的α-甲基，后者为自由基聚合得到的间同立构——r构型中中心单体单元的α-甲基。

δ=1.05处的峰归属于杂同立构结构中的α-甲基。

即在一个三单元组中，中心链节在任一端处为相反构型。

NMR 法研究高分子在稀溶液中链节的分布共聚物的物理或机械性能与其序列结构密切相关。

Randall和Hsieh研究了乙烯和1-己烯（CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3）的一系列共聚物在稀溶液中13C-NMR谱。

见图。

按序列分布的形式谱图进行分析，这里E和H分别代表乙烯和1-己烯两种链节，两种乙烯/1-己烯共聚物的三组分分布的结果见表。

由于两种共聚物中乙烯含量均很高，所以三组分序列中EEE占绝对优势。

NMR在高分子结构研究的应用

k=5,90 10 α = 0.349
NMR (●,o) GPC(- - -)
2.0
3.0
4.0
5.0
-1
6.0
Log(M/gmol )
Degradation of γ-PGA
Example-2
MWD as a function of degradation time, the degradation time is from left to right, 3, 5, 16, 24, 44, 55, 65, 76, 98 and 120 hours, respectively
< r >= (6 DT H 1(1ρ ) )1/ 2
D——自旋扩散系数
1)跟踪测量自旋扩散过程
π/2+x π/2-x π/2 CP DD
ACQ
Fickian扩散方程——相尺寸
D-自旋扩散系数,D的MAS转速依赖性,Z. L. Jia et al. J. Phys. Chem. 2008
PS/PVME的2D 质子高分辨自旋扩散谱
fC/% 56 + 2 54 + 3 60 + 3 62 + 2 62 + 2 63 + 2 60 + 5 61 + 2 61 + 3 62 + 3 61 + 3
L. L. Zhang et al. Macromolecules, 2007
2)多相高聚物的相容性及相尺寸
自旋扩散导致的1H T1和 T1ρ的均一化
D---- self-diffusion coefficient
PFG NMR
Applications of PFG NMR

核磁共振技术在材料科学研究中的应用

核磁共振技术在材料科学研究中的应用核磁共振技术（NMR）是一种常用于物质结构分析的非常重要的科学方法，它广泛应用于化学、生物、医学等多个领域，其中最为广泛的应用就是在材料科学领域。

本文将讨论核磁共振技术在材料科学研究中的应用。

一、核磁共振成像技术核磁共振成像技术（MRI）是一种用于人体内部结构成像的先进技术，但是用于物质结构成像也有很大的前景。

通过MRI技术，科学家可以非常精确地测量和分析不同样本内部的结构和组成，这对于材料科学研究非常重要。

此外，MRI技术能够大大降低计算机模拟和实验过程中的错误率，因此在工程和工业领域拥有很大的应用前景。

二、核磁共振谱技术核磁共振谱（NMR）技术在材料科学研究中广泛应用，其中核磁共振谱装置通常与微区离析技术相结合。

NMR技术可以提供详细的信息，包括分子结构、组成、反应动力学以及材料结构和性质。

此外，NMR技术还可以用于检测材料中的污染物和其他有害物质。

三、核磁共振动力学技术核磁共振动力学技术可以用于研究分子和原子间的相互作用和运动，以及分子在固体中的速度和方向。

由于材料科学中涉及大量的分子和原子运动问题，因此核磁共振动力学技术被广泛应用于材料科学研究。

此外，核磁共振动力学技术还可以用于测量液态、固态和气态材料中分子和原子的分布和运动情况，这对于研究高分子材料的构成、性质、结构以及功能具有重要的意义。

四、核磁共振催化技术核磁共振催化技术是一种增强催化剂活性和选择性的方法，它在材料科学领域中有着广泛的应用，被用于研究催化反应的基本原理和机制。

通过核磁共振催化技术，科学家们可以通过观察原子和分子在催化剂表面上的位置、活动和相互作用来了解催化反应的因素、动力学以及催化剂的性质。

此外，核磁共振催化技术还可以用于研究新型催化剂的开发和优化，以及监测工业催化过程中的催化剂活性和选择性变化。

总结起来，核磁共振技术在材料科学研究中具有非常重要的应用价值。

在材料科学研究中，核磁共振技术不仅可以提供材料的结构和组成信息，还能深入研究分子和原子的运动过程、催化反应的机理和催化剂的活性等方面。

核磁共振波谱法在高分子材料中的应用

核磁共振波谱法在高分子材料中的应用摘要：1946年，Bloch和Purcell发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。

人们在发现核磁共振现象之后很快就产生了实际用途，化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响，发展出了核磁共振谱，用于解析分子结构，随着时间的推移，核磁共振谱技术从最初的一维氢谱发展到13C谱、二维核磁共振谱等高级谱图，核磁共振技术解析分子结构的能力也越来越强。

关键词：核磁共振波谱法测试原理高分子材料正文：核磁共振波谱是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。

通常专指氕原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究。

同一核素的原子核在不同化学环境下能产生位置、强度、宽度等各异的谱线，为研究复杂的分子结构提供重要的信息。

核磁共振波谱的基本知识一、原子核产生核磁共振吸收的必要条件（1）原子核的自旋量子数I不能为零。

原子核有无自旋现象决定于核的自旋量子数I。

当I=0时，此原子核没有自旋现象，不能产生核磁共振作用。

自旋量子数I取决于组成原子核的中子数和质子数的数目。

（2）有自旋的原子核必须置于一个外加磁场Hₒ中，使核磁能级发生分裂。

当将自旋核置于外加磁场Hₒ中时，根据量子力学原理，由于磁矩与磁场相互作用。

磁矩相对于外加磁场有不同的取向，它们在外磁场方向的投影是量子化的。

（3）必须有一个外加的频率为ν的电磁辐射，其能量正好是作旋进运动的原子核的两能级差，才能被原子核吸收，使其从低能量态跃迁到高能态，从而发生核磁共振吸收。

二、饱和与弛豫自旋原子核在外加磁场下有不同的取向，给它一定的射频辐射，原子核自旋能级会从低能态跃迁到高能态，如果这种跃迁继续下去，低能态的核总数就不断减少，如果高能态核没有什么途径回到低能态，那么经过一定的时间后，两种能级的核数量相等，达到饱和，即不再有净的吸收，这是将得不到核磁共振的信号。

核磁共振谱技术在物质结构分析中的应用

核磁共振谱技术在物质结构分析中的应用核磁共振谱技术是一种强大的分析工具，在物质结构分析中得到了广泛的应用。

它能够提供高分辨率、高灵敏度、高可信度的数据，帮助科学家们深入理解物质的结构和性质。

本文将详细介绍核磁共振谱技术在物质结构分析中的应用。

一、核磁共振谱技术的基本原理核磁共振谱技术是一种基于原子核核磁共振现象的分析方法。

其基本原理是利用原子核旋磁矩在外磁场中的行为来测定样品中核的种类、数量、环境以及分子结构等信息。

其测量依赖于原子核的磁偶极矩、环境和磁场强度。

在强磁场中，原子核会发生共振吸收，在磁场通过时，原子核能级发生精细分裂，谱线会出现干涉现象，从而产生特定的信号。

通过谱线的分析，可以得到样品中核的种类、数量和环境等信息。

二、核磁共振谱技术在物质结构分析中的应用1. 化学物质结构分析核磁共振谱技术在化学物质结构分析中得到广泛应用。

通过对样品分子结构进行核磁共振谱分析，可以确定物质的成分、化学结构和反应动力学等信息。

例如，核磁共振谱技术可以用于测定脂肪酸、酯、糖类、氨基酸等有机分子中不同原子核（如氢、碳、氮、氧等）的种类和化学环境，从而确定它们的结构和空间构型。

2. 生物大分子结构分析核磁共振谱技术也在生物大分子结构分析中得到了广泛的应用。

通过核磁共振谱分析，可以用高分辨率和高灵敏度测定生物大分子（如蛋白质、核酸等）中的原子核类型和离子交互作用等信息，从而确定它们的三维结构和功能。

例如，核磁共振谱可以用来研究蛋白质、核酸等大分子的结构和动力学性质。

通过测定峰位、峰形、强度等参数，可以建立分子结构模型及其构象间相互作用关系，从而确定分子的功能和相互作用机制。

此外，核磁共振谱还可以用于分析蛋白质和小分子药物相互作用，从而确定它们在生物体内的作用机制。

3. 材料结构分析核磁共振谱技术在材料结构分析中也起到了重要的作用。

通过核磁共振谱分析，可以用高分辨率和高灵敏度测定材料中不同原子核（如氢、碳、氮等）的种类和其在材料中的环境，从而确定它们的结构和形态。

核磁共振聚合物可用于解析高分子材料的结构与性能

核磁共振聚合物可用于解析高分子材料的结构与性能
核磁共振聚合物是利用核磁共振技术对聚合物进行结构分析和性能研究的材料。

核磁共振技术基于核自旋的量子性质，通过对样品施加外部磁场和射频脉冲，测量样品中核自旋的共振频率和强度，从而获得关于聚合物结构和性质的信息。

它能够提供关于聚合物分子结构、化学环境、动力学行为和物理性质的信息，为聚合物研究提供了重要的支持。

随着技术的不断发展，核磁共振聚合物将继续在聚合物科学和工程领域发挥重要作用，推动聚合物材料的创新和应用。

核磁共振聚合物的应用：
1.可以提供聚合物的分子结构和化学环境的信息，如官能团的类型、相对位置和取代基的分布等。

这对于研究聚合物的合成方法、反应机理和结构性能关系具有重要意义。

2.可以用于研究聚合物的动力学行为，如链段运动、分子扭曲和自由体积等。

通过测量不同核自旋的横向弛豫时间和纵向弛豫时间，可以揭示聚合物分子运动的速率和方式。

3.还可以用于测量聚合物的物理性质，如熔点、玻璃化转变温度、晶体结构和溶解度等。

这对于了解聚合物的热力学性质和相变行为具有重要意义。

核磁共振聚合物在聚合物研究中的重要性：
1.能够提供聚合物结构与性能之间的关联，帮助研究人员理解聚合物的性质来源，并优化聚合物的性能。

2.通过核磁共振聚合物，可以研究聚合物反应的机理和动力学过程，从而指导聚合物的合成和改性方法。

3.是新型聚合物材料的设计和开发提供了重要的结构和性能信息，有助于开发具有特定功能和性能的高分子材料。

核磁共振在化学中的应用

核磁共振技术在有机化学构型等方面的应用摘要: 本文综述了核磁共振在复杂分子结构解析、光学活性化合物构型确定、有机合成反应机理研究、组合化学、高分子化学等方面的应用进展。

关键词: 核磁共振、化学构型1 概述核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance ,NMR) 现象是1946 年由哈佛大学的伯塞尔( E. M.Purcell)和斯坦福大学的布洛赫( F. Bloch) 用不同的方法在各自的实验室里观察到的[1]。

六十年来,核磁共振波谱技术取得了极大的进展和成功.检测的核从1H 到几乎所有的磁性核;仪器不断向更高频率发展;从连续波谱仪到脉冲傅立叶变换谱仪,并随着多种脉冲序列的采用而发展了各种二维谱和多量子跃迁测定技术;固体高分辨核磁技术和核磁共振成像技术的出现[2]。

随着这些实验技术的迅速发展,核磁共振的研究领域不断扩大。

核磁共振提供分子空间立体结构的信息,是分析分子结构和研究化学动力学的重要手段。

在化学领域,核磁共振为化学家提供了认识未知世界的有效途径。

2 应用核磁共振确定有机化合物绝对构型有机化学家常常需要确定合成或分离得到的光学活性化合物的绝对构型。

应用核磁共振方法测定有机化合物的绝对构型,主要是测定R和S手性试剂与底物反应的产物的1 H 或13 C NMR 化学位移数据,得到Δδ值与模型比较来推定底物手性中心的绝对构型[3] 。

包括应用芳环抗磁屏蔽效应确定绝对构型的NMR 方法和应用配糖位移效应确定绝对构型的NMR 方法。

表中,将计算的Δδ值与表中的配糖位移效应比较,确定底物仲醇手性中心的绝对构型。

2.1 芳环抗磁屏蔽效应确定绝对构型利用芳环抗磁屏蔽效应测定有机化合物绝对构型最为典型的方法是应用 1 H NMR 和应用19 F NMR 的Mosher 法[4-5]。

1H NMR 的Mosher 法是将仲醇(或伯胺) 分别与(R) 和( S)-MTPA (α2甲氧基三氟甲基苯基乙酸) 反应形成酯(Mosher 酯) ,然后比较( R) 和( S)-MTPA 酯的1 H NMR 得到Δδ(Δδ=δS -δR ) , 在与Mosher 酯的构型关系模式图比较的基础上,根据Δδ的符号来判断仲醇手性碳的绝对构型。

凝聚态物理学：探索物质的新奇态

凝聚态物理学：探索物质的新奇态引言凝聚态物理学是研究物质在固态或液态中的行为的学科。

凭借对于物理定律的全面理解以及通过不断进行实验来探索物质的新奇态，凝聚态物理学为我们开启了了解和改进各种材料的机会。

本文将介绍凝聚态物理学的重要性、相关定律以及到实验准备和过程。

此外，我们还将讨论实验的应用和其他专业角度。

凝聚态物理学的重要性凝聚态物理学对于我们理解和应用各种材料至关重要。

材料的特性和性能是由其微观结构和相互作用来决定的，而凝聚态物理学正是研究这些结构和性能之间的关系。

通过理解物质的行为，我们可以开发出新的材料，改进现有材料，以及解决现实世界中的各种问题。

相关定律凝聚态物理学涉及到许多不同的定律和原理，以下是其中几个重要的定律：1. 弹性力学定律：描述了物质在受力作用下的弹性变形行为。

弹性力学定律可以通过实验来验证，比如通过拉伸实验来测量材料的弹性模量。

2. 热力学定律：包括热平衡、热力学系统的状态方程和内能、熵、温度等基本概念。

这些定律为我们提供了研究物质的热性质和行为的基础。

3. 量子力学：描述了微观世界中的物质和辐射的行为。

这个定律揭示了许多奇异的现象，如量子隧穿和量子纠缠。

准备实验要进行凝聚态物理学实验首先需要准备实验设备和样品。

设备要求根据实验目标而定，可以包括高精度测量仪器、温控设备、真空系统等。

而样品的选择则与研究目的有关，可能需要特定的结构或化学成分。

接下来，需要设计实验步骤和方法。

这包括确定所需参数的测量方法，比如温度、压力、电阻等。

还要确保实验条件的稳定性，并确保实验结果的可重复性。

进行实验实验的过程通常涉及不同的技术和方法，以下是几个常用的实验技术：1. X射线衍射：通过照射物质并观察其衍射图案，可以确定物质的晶体结构和晶格参数。

2. 核磁共振：利用原子核在强磁场中的共振行为，可以获取关于物质的结构和动力学信息。

3. 扫描电子显微镜：利用电子束来观察物质的表面形貌和微观结构。

核磁共振谱技术在聚合物领域的研究

核磁共振谱技术在聚合物领域的研究聚合物是当前高分子化学研究的重要领域，其在材料学、生物学、医学等领域有着广泛的应用。

而核磁共振谱技术是一种强大的手段，可以用于对聚合物的结构、成分、性质等进行研究。

本文将介绍核磁共振谱技术在聚合物领域的研究进展与应用。

一、核磁共振谱技术简介核磁共振谱技术是通过核磁共振现象来分析物质结构的一种手段。

物质分子经过强磁场作用，核自旋磁矩会发生共振吸收放射现象，形成谱线。

通过谱线的位置、强度、形状等信息可以得知分子的结构、成分、环境等信息。

目前核磁共振谱技术在有机化学、生物化学、物理化学、材料科学等领域都有着广泛的应用。

二、核磁共振谱技术在聚合物领域的应用1.结构表征在聚合物的研究中，了解其分子结构的变化与性质的关系是非常重要的。

核磁共振谱技术可以用于聚合物结构表征，如聚合物的单体组成、链结构、分子量分布等。

比如，对聚丙烯样品进行谱线测量，可以观察到甲基、亚甲基、丙烯基、苯乙烯基等基团的信号，并得出聚合物的分子量和分子量分布等信息。

2.研究反应过程聚合反应过程的控制和优化也是聚合物研究的重要内容之一。

核磁共振谱技术可以用于研究聚合反应机理和反应过程中的物质转化情况，如反应物消耗情况、产物生成情况等。

通过观察谱线的变化和产物的含量，可以了解不同反应条件、催化剂、单体结构等对反应的影响。

3.性质研究聚合物的性质研究也是聚合物领域的热点之一。

核磁共振谱技术可以用于研究聚合物的热力学和动力学性质。

比如，通过分析聚合物样品的自由体积和链统计长度等参数，可以得出聚合物间的相互作用力和溶解度等性质。

三、核磁共振谱技术在聚合物领域的最新研究近年来，核磁共振谱技术在聚合物领域得到了广泛的应用和发展。

以下是其中的几个最新研究方向：1.端基结构控制聚合物链端结构的控制是调节聚合物性质的重要手段。

近年来，一些新的聚合物链端结构控制和检测方法被提出。

例如，通过核磁共振化学位移电荷效应等技术实现了对苯环端基结构的控制和识别。

核磁共振技术在高分子材料结构分析中的应用

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核磁共振技术在高分子材料结构分析中的应用
聚醚聚醇的两种三氟乙酸酯可以用 19F NMR 谱加以区别，如图 2-3，与伯醇及仲醇反应后的三氟甲基的 19F 共振峰被分裂成间隔为 0.5ppm 的两部分。根据他们的积分强度比，可算出原来共聚物中伯醇端基占整个端基的比例，即
伯醇%
[ I1 ] 100% [ I1 ] [ I 2 ]
图中 m 表示等规立构排列，mm 表示三元组立构序列；相关性可以判别出 1H 峰对应的立体规整度的序列 r
3.2 分子链的相互作用
二维 NOE 谱简写为 NOESY（nuclear overhauser effect spectroscopy），2D NOESY 可以用来研究高分子链与链之间的分子作用。如果两个质子靠得较近，2D NOESY 中的交叉峰能够反映出质子间的偶极-偶极相互作用，即使没有任何化学键把他们连接在一起。由于 NOE [12] 反比于核间距的 6 次方，若核间距大于 5 挨，就不会有 NOE 相关的交叉峰出现。 NOESY 成功地被用来研究甲基丙烯酸甲酯-4-乙烯基吡啶共聚物中的甲氧基质子与苯乙烯-磺酸苯乙烯共聚物中芳烃质子间的空间偶极作用[13]。被用来测定苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯交替共聚物的相邻链段的质子间的距离[14]。
2 溶液 NMR 谱在高分子结构研究中的应用
溶液 NMR 谱用于研究高分子结构已有较长的历史，也积累了相当丰富的经验与知识。将高分子样品溶解在合适的溶剂中，测定其 NMR 谱，可以得到样品的化学位移，共振峰的积分强度，偶合现象和偶合常数，弛豫时间 T1 及 T2，以及旋转坐标系中的弛豫时间 T1ρ等重要信息。分析这些波普信息，便可以推断出有关的化学组分、相对分子质量、支化度、几何异构和分子链序列结构等知识。溶液 NMR 谱在高分子结构研究中发挥了重要作用。

核磁共振光谱在结构分析中的应用

海南大学硕士研究生2010 —2011 学年度第 2 学期课程考试论文学院（中心、所）：材料与化工专业：材料学研究方向高分子材料班级10级材料学学生姓名周宇学生证号10080502210008课程名称：聚合物结构分析论文题目：核磁共振光谱在结构分析中的应用任课老师：廖双泉教授（以上由学生填写）教师评阅：阅卷教师（签名）：年月日核磁共振光谱在结构分析中的应用1 核磁共振的机理核磁共振是材料分子结构表征中最有用的一种仪器测试方法之一。

用一定频率的电磁波对样品进行照射，可使特定化学结构环境中的原子核实现共振跃迁，在照射扫描中记录发生共振时的信号位置和强度，就得到核磁共振谱。

1.1原子核的自旋原子是由原子核与电子组成，而质子和中子又组成原子核。

原子核具有质量并带有电荷。

某些原子核能绕轴做自旋运动，各自有它的自旋量子数Ⅰ，自旋量子数有0、1/2、1、3/2…等值。

Ⅰ=0意味着原子核没有自旋。

每个质子和中子都有其自身的自旋，自旋量子数Ⅰ是这些自旋的合量，即与原子核的质量数和原子序数有关，若原子核的原子序数和质量数均为偶数时，Ⅰ为零，原子核无自旋，如12C、16O原子，他们没有NMR 信号。

若原子序数为奇数或偶数、质量数为奇数时，Ⅰ为半整数，原子序数为奇数、质量数为偶数时，Ⅰ为整数，如表1-1所示。

原子序数质量数Ⅰ实例偶偶0 12C 16O8偶、奇奇半整数13C6 17O8奇偶整数2H110B51.2原子核的磁矩与自旋角动量原子核在围绕核轴做自旋运动时，由于原子核自身带有电荷，因此沿核轴方向产生一个磁场，而使核具有磁矩μ，μ的大小与自旋角动量（P）有关，它们之间关系的的数学表达式为:μ=νp式中，ν为磁旋比，是核的特征常数。

依据量子力学原理，自旋角动量是量子化的，其状态是由核的自旋量子数Ⅰ所决定，P的绝对值为P=ｈ/2 ［Ⅰ(Ⅰ+1)］1/2其中h为普朗克常量。

1.3磁场中核的自旋的能量在一般的情况下，自选的磁矩可以任意取向，但是当把自旋的原子核放入外加磁场（H o）中，除自旋外，原子核还将绕H o运动，由于磁矩与磁场的相互作用，核磁矩的取向是量子化的。

核磁共振在高聚物凝聚态结构中的应用

朱诚身. 聚合物结构分析[M]. 科学出版社, 2004.
3、聚合物立构规整度测定
• 3.2 13C-NMR测定
全同结构，有三个峰
PP13C-NMR谱：
无规结构，宽峰，α 甲基碳由于空间位置不同，出现三个峰
朱诚身. 聚合物结构分析[M]. 科学出版社, 2004.
4、共聚物组成测定
• 利用共聚物的NMR谱中各峰面积与共振核数目成正比的原则，可定量计算共聚物的组成。 • 苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）
4、共聚物组成测定
吸收峰面积 A1为芳烃质子数吸收峰面积A2为亚甲基、次甲基质子数和
两单体物质的量之比为：
杨一青, 王荣伟, 石正金, 等. 分析测试学报, 2003, 22(4): 80-82.
4、共聚物组成测定
PS Poly(S-CA)
PCA Poly(S-BA) PBA
Mathakiya I, Rao P V C, Rakshit A K. Journal of Applied Polymer Science, 2001, 79(8): 1513-1524.
•
许多结构类似，红外光谱也基本相似的聚合物都可以很容易地用1H-NMR和 13C-NMR来鉴别。
2、聚合物鉴别与结构测定
1H-NMR谱：
聚丙烯
聚异丁烯
聚异戊二烯
2、聚合物鉴别与结构测定
Sandhya T E, Ramesh C, Sivaram S. Macromolecules, 2007, 40(19): 6906-6915.
2、聚合物鉴别与结构测定
Sandhya T E, Ramesh C, Sivaram S. Macromolecules, 2007, 40(19): 6906-6915.

核磁共振波谱法在高分子材料中的应用

核磁共振波谱法在高分子材料中的应用摘要：1946年，bloch和purcell发现，將具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置於磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。

关键词：核磁共振波谱法测试原理高分子材料正文：核磁共振波谱是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。

通常专指氕原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究。

同一核素的原子核在不同化学环境下能产生位置、强度、宽度等各异的谱线，为研究复杂的分子结构提供重要的信息。

核磁共振波谱的基本知识一、原子核产生核磁共振吸收的必要条件（1）原子核的自旋量子数I不能为零。

原子核有无自旋现象决定于核的自旋量子数I。

当I=0时，此原子核没有自旋现象，不能产生核磁共振作用。

自旋量子数I取决于组成原子核的中子数和质子数的数目。

（2）有自旋的原子核必须置于一个外加磁场Hₒ中，使核磁能级发生分裂。

当将自旋核置于外加磁场Hₒ中时，根据量子力学原理，由于磁矩与磁场相互作用。

磁矩相对于外加磁场有不同的取向，它们在外磁场方向的投影是量子化的。

核磁共振法在高分子材料中的应用

核磁共振法在高分子材料中的应用摘要：本文介绍了不同核磁共振方法和技术在高分子材料研究中的应用。

主要论及核磁共振的常规氢谱、碳谱、多脉冲技术，以及固体核磁共振仪、核磁共振成象技术和核磁共振在高分子科学中的应用。

关键词：核磁共振方法；高分子材料核磁共振波谱是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。

通常专指氕原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究。

同一核素的原子核在不同化学环境下能产生位置、强度、宽度等各异的谱线，为研究复杂的分子结构提供重要的信息。

1核磁共振基本原理核磁共振研究的对象为具有磁矩的原子核。

原子核是带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才具有磁矩。

原子核的自旋运动与自旋量子数 I 相关，I＝0 的原子核没有自旋运动，I≠0的原子核有自旋运动。

核磁共振研究的主要对象是 I＝1/2 的原子核，这样的原子核不具有电四极矩，核磁共振的谱线窄，最易于核磁共振检测。

原子核同时具有电荷及自旋，根据古典电磁学理论，旋转的电荷可视为环电流，故原子核也有对应的磁矩μ ，其与自旋角动量P 成正比，关系如下：μ = γ P= γI (1.1)磁矩和自旋角动量之间的比例常数定义为旋磁比γ，旋磁比随原子核种类而有所不同，I为自旋算符，P为角动量算符，是Plank常数h除以2π。

当受到外加磁场B0影响时，具自旋角动量的原子核其能级会分裂为（2I＋1）个非简并态，两个能级的能量差为ΔE＝－γ B0。

核磁共振就是样品处于某个静磁场中，具有磁距的原子核存在着不同能级，用某一特定频率的电磁波来照射样品，并使该电磁波满足两个能级的能级差条件，原子核即可进行能级之间的跃迁，发生核磁共振。

在考虑磁距与磁场相互作用时，可以用量子力学或经典力学加以处理。

每一种处理都有其方便之处。

对于弛豫和交换过程以经典处理更为合适；而在讨论化学位移和自旋耦合时，须要使用能级知识，因而要用量子力学进行处理。

核磁共振对高分子材料结构的在线分析

第24卷第1期高分子材料科学与工程Vol.24,No.1　2008年1月POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN GJan.2008核磁共振对高分子材料结构的在线分析任晓红1,王靖岱1,阳永荣1,Kai Kremer 2,Bernhard Bl ümich 2(1.浙江大学化学工程与生物工程学系,浙江杭州310027; 2.Institute for Technical and Macromolecular Chemistry ,RWTH Aachen ,Worringerweg 1,52074Aachen G ermany )摘要:传统NMR 技术需将被检测物体置于高频超导磁铁中心,其应用范围受到了很大限制。

近年来出现了一种新型便携式核磁共振通用表面探测仪(NMR 2MOUSE ),它可以放置于被检测物表面进行在线分析,灵敏地检测出材料的变化,可在相关领域用于评估材料性能,并预测材料的使用寿命。

文中主要介绍NMR 2MOUSE 的基本原理,并着重讨论其在非均相橡胶和塑料高分子聚合物表征领域中的应用情况。

关键词:便携式核磁仪;材料性能;在线分析;质量监控中图分类号:O631.1+2 文献标识码:A 文章编号:100027555(2008)0120001205收稿日期:2006208226;修订日期:2006212208基金项目:CSC 2DAAD 合作PPP 项目(2005)和国家自然科学基金重大项目(20490200)联系人:阳永荣,主要从事聚合反应工程,化工系统工程等研究,E 2mail :yangyr @ 核磁共振作为一种物理现象被广泛地应用于物质分子性能的检测[1],目前已发展成为医学诊断、物质化学成分与结构分析以及化工过程分析中一种强有力的工具[2]。

此外,核磁共振还成功地应用于石油勘探中对油井壁内的油水比和空隙率的检测[3]。

核磁共振技术在凝聚态物理中的应用

pauli老师我认为考虑电子具有spin可以理解您提出的双值量子自由度1925年初georgeuhlenbecksamuelgoudsmit1925年提出自旋概念1925年秋天自旋是所有基本粒子的内秉属性是一个重要的量子力学概念没有任何经典物理量与之对应自旋对原子尺度的系统格外重要诸如单一原子质子电子甚至是光子都带有正半奇数1232等等或含零正整数012的自旋
• 金属离子同位素的应用
• 生物膜蛋白质——脂质的互相作用
• 动力学核磁研究
• 压力作用下血红蛋白质构的变化
• 质子密度成像
• 生物体中水的研究
• T1T2成像
• 生命组织研究中的应用
• 化学位移成像
• 生物化学中的应用
• 其它核的成像
• 在表面活性剂方面的研究
• 指定部位的高分辨成像
• 原油的定性鉴定和结构分析
• 元素的定量分析
• 沥青化学结构分析
• 有机化合物的结构解析
• 涂料分析
• 表面化学
• 农药鉴定
• 有机化合物中异构体的区分和确定 • 食品分析
• 大分子化学结构的分析
• 药品鉴定
主要内容
• 核磁共振原理简介 • 脉冲核磁共振技术 • 核磁共振在超导和磁性材料中的应用
Erwin L. Hahn R. Ernst
“Spin-echo”
1950年
R. R. Ernst in 1960’s, Pulse NMR, Fourier Transform (FT) and multi dimensional NMR.
主要内容
• 核磁共振原理简介 • 脉冲核磁共振技术 • 核磁共振在超导和磁性材料中的应用
F. Bloch
E. M. Purcell