L'analisi su scala atomica degli ambienti locali per le specie idrossiliche è essenziale per rivelare l'attività catalitica intrinseca delle zeoliti e guidare la progettazione di catalizzatori ad alte prestazioni. Tuttavia, molti fattori sfavorevoli impediscono la delucidazione delle loro strutture fini, come la bassa quantità, la proprietà metastabile, la somiglianza strutturale, l'ambiente di legame idrogeno e la natura disordinata a lungo raggio.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Hou Guangjin e dal Prof. Chen Kuizhi dell'Istituto di fisica chimica di Dalian (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha svelato la struttura precisa dei gruppi idrossilici complessi nelle zeoliti con una serie completa di ¹ modificato in accoppiamento autosviluppato H- ¹⁷ O metodi di risonanza magnetica nucleare (NMR) allo stato solido. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of American Chemical Society .

I ¹⁷ Una NMR allo stato solido sarebbe un candidato per migliorare la precisione analitica delle zeoliti se riuscisse a superare le difficoltà tecniche legate all'abbondanza naturale estremamente bassa, al basso rapporto giromagnetico e alla natura quadrupolare dei ¹⁷ O isotopo. Pertanto, i ricercatori hanno utilizzato un romanzo ¹⁷ Metodo di arricchimento O e sviluppato una serie di ¹⁷ Sequenze di impulsi di modifica spettrale basate su O-NMR, che consentono loro di migliorare la risoluzione spettrale e affrontare le sottili strutture protoniche all'interno delle zeoliti.

L'identificazione precisa e ad alta risoluzione delle specie è stata attribuita alla capacità di affrontare in modo completo un'interazione NMR spesso trascurata e indesiderata, vale a dire l'interazione a termine quadrupolare-dipolare di 2° ordine (interazione 2°-QD), che è stata effettivamente utile per ottenere informazioni preziose sulle strutture della zeolite.

Inoltre, i ricercatori hanno analizzato quantitativamente le prossimità di Al···H, O···H all'interno degli intervalli sia di un legame che di più legami e hanno realizzato in modo semiquantitativo i tassi di dissociazione dei protoni idrossilici come il sito dell'acido di BrØnsted. Hanno rivelato l'ambiente locale su scala atomica delle porzioni Al-OH e Si-OH cataliticamente importanti.

Le tecniche NMR sviluppate in questo studio potrebbero essere ulteriormente applicate per fornire analisi ad alta risoluzione di strutture protoniche sottili in altre circostanze come superfici di ossidi metallici, strutture metallo-organiche e biomateriali. "Il nostro studio può fornire una strategia generica per l'analisi ad alta risoluzione delle sottili strutture protoniche nelle zeoliti con ¹⁷ O NMR allo stato solido", ha affermato il Prof. Hou.