Labeling and Probing the Silica Surface Using Mechanochemistry and (17) O NMR Spectroscopy*.
Labeling and Probing the Silica Surface Using Mechanochemistry and (17) O NMR Spectroscopy*.
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DOI：
10.1002/chem.202101421
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发表时间：
2021-09-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Laurencin D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen CH;Mentink-Vigier F;Trébosc J;Goldberga I;Gaveau P;Thomassot E;Iuga D;Smith ME;Chen K;Gan Z;Fabregue N;Métro TX;Alonso B;Laurencin D
近年来，人们越来越关注开发具有成本效益，快速和用户友好的17 O富集方案，以帮助通过使用17 O NMR光谱来了解材料的结构和反应性。 在这里，我们首次展示了如何使用球磨（BM）来选择性和有效地富集气相二氧化硅的表面，气相二氧化硅在工业规模上得到了广泛的应用。短的研磨时间（最多15分钟）允许调节富集水平（最多约15分钟）。 5%）而不显著改变材料的性质。通过使用大几何二次离子质谱（LG‐西姆斯）在不同研磨时间测量高精度17 O组成。高分辨率的17 O NMR分析（包括在35.2 T下）可以清楚地识别硅氧烷（Si−O−Si）和硅烷醇（Si−OH）的信号，而通过使用直接17 O极化和间接17 O {1H} CP激发进行的DNP分析与表面的选择性标记一致。 表面Si−OH环境分布的信息是从2D 1H− 17 O D-HMQC相关性中获得的。最后，将表面标记的二氧化硅与二氧化钛反应，并使用17 O DNP探测它们的共同界面，并识别Si−O−Ti键。开发了一种快速、用户友好的17 O富集方法，通过球磨选择性地富集气相二氧化硅表面。各种高分辨率固态17 O NMR实验（超高磁场（35.2 T）、17 O MQMAS、2D 17 O −1H D‐HMQC、17 O DNP）证明，表面存在的硅氧烷和不同的硅烷醇键（包括氢键和孤立的硅烷醇）可以被标记并详细表征。
In recent years, there has been increasing interest in developing cost‐efficient, fast, and user‐friendly 17O enrichment protocols to help to understand the structure and reactivity of materials by using 17O NMR spectroscopy. Here, we show for the first time how ball milling (BM) can be used to selectively and efficiently enrich the surface of fumed silica, which is widely used at industrial scale. Short milling times (up to 15 min) allowed modulation of the enrichment level (up to ca. 5 %) without significantly changing the nature of the material. High‐precision 17O compositions were measured at different milling times by using large‐geometry secondary‐ion mass spectrometry (LG‐SIMS). High‐resolution 17O NMR analyses (including at 35.2 T) allowed clear identification of the signals from siloxane (Si−O−Si) and silanols (Si−OH), while DNP analyses, performed by using direct 17O polarization and indirect 17O{1H} CP excitation, agreed with selective labeling of the surface. Information on the distribution of Si−OH environments at the surface was obtained from 2D 1H−17O D‐HMQC correlations. Finally, the surface‐labeled silica was reacted with titania and using 17O DNP, their common interface was probed and Si−O−Ti bonds identified. A fast, user‐friendly17O enrichment approach by ball milling was developed to selectively enrich the surface of fumed silica. A variety of high‐resolution solid‐state 17O NMR experiments (ultra‐high magnetic field (35.2 T), 17O MQMAS, 2D 17O−1H D‐HMQC, 17O DNP), demonstrate that siloxane and different silanol bonds present at the surface, including H‐bonded and isolated silanols, can be labeled and characterized in detail.
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DOI：
10.1021/jp505752c
发表时间：
2014-08-07
期刊：
The journal of physical chemistry. A
影响因子：
--
作者：
Colaux H;Dawson DM;Ashbrook SE
通讯作者：
Ashbrook SE
影响因子：
2.2
作者：
Comellas, Gemma;Lopez, Jakob J.;Rienstra, Chad M.
通讯作者：
Rienstra, Chad M.
影响因子：
4.3
作者：
Grünberg, B;Emmler, T;Buntkowsky, G
通讯作者：
Buntkowsky, G
影响因子：
3.9
作者：
Ewing, Christopher S.;Bhavsar, Saurabh;Johnson, J. Karl
通讯作者：
Johnson, J. Karl
影响因子：
--
作者：
GRANDINETTI, PJ;BALTISBERGER, JH;PINES, A
通讯作者：
PINES, A