Development of multinuclear, high-temperature, and diffusion NMR probe and dynamics of supercritical aqueous solutions

多核、高温、扩散核磁共振探针的开发和超临界水溶液的动力学

基本信息

  • 批准号:
    15205004
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In order to elucidate the dynamics of hot water including supercritical, a high-resolution nuclear magnetic resonance (NMR) probe (500 MHz for ^1H) has been developed for multinuclear pulsed field gradient spin-echo (PGSE) diffusion measurements at high temperatures up to 400℃. The convection effect on the self-diffusion measurement is minimized by achieving the homogeneous temperature distributions of±1 and ±2℃, respectively, at 250 and 400℃. The high temperature homogeneity is attained by using the solid-state heating system composed of a ceramic (AlN) with high thermal conductivity comparable with that of metal aluminium. The self-diffusion coefficients D for light (^1H_2O) and heavy (^2H_2O) water are distinguishably measured at subcritical temperatures of 30-350℃ with intervals of 10-25℃ on the liquid-vapor coexisting curve and at a supercritical temperature of 400℃ as a function of water density between 0.071 and 0.251 g/cm^3. The D value obtained for ^1H_2O is 10%-20% smaller than those previously reported because of the absence of the convection effect. At 400℃, the D value for ^1H_2O is increased by a factor of 3.7 as the water density is reduced from 0.251 to 0.071 g/cm^3. Roughly speaking, the observed self-diffusion coefficient of supercritical water appears, although not exactly, inversely proportional to the density or the number of hydrogen bonds in the low-density region covered in this study. The isotope ratio D(^1H_2O)/D(^2H_2O) decreases from 1.23 to 〜1.0 as the temperature increases from 30 to 400℃. Since ^2H_2O is considered to be more structured than ^1H_2O, the isotope effect is interesting to discuss in terms of intermolecular interaction, typically hydrogen bonding, apart from the density and the temperature dependences.
为了研究超临界热水的动力学,研制了一种高分辨率核磁共振(NMR)探针(500 MHz),用于400℃以下高温下的多核脉冲梯度场自旋回波(PGSE)扩散测量。通过在250 ℃和400℃下分别实现±1 ℃和±2℃的均匀温度分布,使对流对自扩散测量的影响最小化。通过使用由具有与金属铝相当的高导热性的陶瓷(AlN)组成的固态加热系统来实现高温均匀性。在30-350℃的亚临界温度和400℃的超临界温度下,分别测量了轻(^1H_2O)和重水(^2H_2O)的自扩散系数D,在汽液共存曲线上,D的间隔为10-25℃,D是水密度在0.071 ~ 0.251 g/cm ^3之间的函数。对于^1H_2O,由于不考虑对流效应,所得D值比以前报道的小10%~ 20%.在400℃时,当水的密度从0.251 g/cm^3降低到0.071 g/cm^3时,^1H_2O的D值增加了3.7倍。粗略地说,所观察到的超临界水的自扩散系数似乎,虽然不完全,在本研究中所涵盖的低密度区域的密度或氢键的数量成反比。在30 ~ 400℃温度范围内,同位素比值D(^1H_2O)/D(^2H_2O)从1.23减小到1.04。由于^2H_2O被认为比^1H_2O更有结构,因此除了密度和温度依赖性之外,从分子间相互作用(通常是氢键)的角度来讨论同位素效应是很有趣的。

项目成果

期刊论文数量(198)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
电影
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    岡村恵美子;中原勝
  • 通讯作者:
    中原勝
水熱反応を利用した水素の製造方法
水热反应制氢方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Matubayasi, M.Nakahara: "Theory of solutions in the energy representation. III. Treatment of the molecular flexibility"Journal of Chemical Physics. 119. 9686-9702 (2003)
N.Matubayasi,M.Nakahara:“能量表示中的解决方案理论。III.分子柔性的处理”化学物理杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Acid-Catalyzed Hydrothermal Formation of Carbon-Carbon Bond in Glycolic Acid from a Series of Formaldehyde Producers
一系列甲醛生产设备的乙醇酸中碳-碳键的酸催化水热形成
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Morooka;S.;Wakai;C.;Matubayasi;N.;Nakahara;M
  • 通讯作者:
    M
Side-Chain Conformational Thermodynamics of Aspartic Acid Residue in the Peptides and Achatin-I in Aqueous Solution
水溶液中肽和Achatin-I中天冬氨酸残基的侧链构象热力学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Kimura;N.Matubayasi;M.Nakahara
  • 通讯作者:
    M.Nakahara
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

NAKAHARA Masaru其他文献

NAKAHARA Masaru的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('NAKAHARA Masaru', 18)}}的其他基金

Dynamic and Multinuclear NMR Studies of Molecular Transport and Distribution in Biomembrane
生物膜中分子传输和分布的动态和多核核磁共振研究
  • 批准号:
    18350004
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Mechanisms of Noncatalytic Organic Chemical Reactions in Super- and Subcritical Water
超临界和亚临界水中非催化有机化学反应的机理
  • 批准号:
    13440179
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Aqueous Solution Chemistry at Supercritical Conditions
超临界条件下的水溶液化学
  • 批准号:
    10304047
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A).

相似海外基金

CAREER: High-Resolution NMR for Paramagnetic Sodium Electrodes
职业:顺磁性钠电极的高分辨率核磁共振
  • 批准号:
    2141754
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
High resolution NMR structure determination of membrane proteins using novel phospholipid analogs
使用新型磷脂类似物测定膜蛋白的高分辨率 NMR 结构
  • 批准号:
    19K22493
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Development of phospholipid analogs for stable solubilization of membrane proteins and application for high resolution NMR analysis
开发稳定溶解膜蛋白的磷脂类似物及其在高分辨率核磁共振分析中的应用
  • 批准号:
    26670012
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Spin Transition and Crystal Defects in Coordination Compounds: a Solid-State High-Resolution NMR Study
配位化合物中的自旋跃迁和晶体缺陷:固态高分辨率核磁共振研究
  • 批准号:
    24550003
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
A Device for Automating Titration Experiments in High-Resolution NMR Spectroscopy
高分辨率核磁共振波谱中自动滴定实验的装置
  • 批准号:
    8163708
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
A Device for Automating Titration Experiments in High-Resolution NMR Spectroscopy
高分辨率核磁共振波谱中自动滴定实验的装置
  • 批准号:
    8490399
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
A Device for Automating Titration Experiments in High-Resolution NMR Spectroscopy
高分辨率核磁共振波谱中自动滴定实验的装置
  • 批准号:
    8299621
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
REQUEST TO PURCHASE A VARIAN HIGH RESOLUTION NMR REPLACEMENT CONSOLE
请求购买 VARIAN 高分辨率 NMR 替换控制台
  • 批准号:
    7794735
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
High Resolution NMR and X-ray Crystallography
高分辨率 NMR 和 X 射线晶体学
  • 批准号:
    8180894
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
High resolution NMR development for 1) solid phase synthesis, and 2) quadrupolar nuclei in solids
高分辨率 NMR 开发,用于 1) 固相合成和 2) 固体中的四极核
  • 批准号:
    155579-2005
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 27.79万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了