电子顺磁共振(ESR)教程1ppt课件

.1、电子顺磁共振频谱(EPR、ESR )、ElectronParamagneticResonance、ElectronSpinResonance， 2、磁感应电子自旋能级分裂hplancks constant6. 626196 x 10-27 erg.secnfrequecy (ghzormhz ) gg-factor (approximately2.0) bbohrmagneton (9. 274 DE，DE=gbH，hn，microwave，source，gbH0=hn，4，电子进行顺磁共振，在与B0垂直的方向上施加频率h的电磁波，满足h=gB0时，处于两个能量电平之间的电子被激发转变，部分地低能量电平激发迁移产生的吸收信号通过电子光学系统处理，可以得到EPR光谱线。 (g因子，ge=2.0023； 波尔磁性体)，5，EPR/ESR，epristheresheresontansorpotionofmicroverationbyparemogrationsystemsinthepresenc HN=gbb=(GB/h ) b=2.8024 xbmhzzorb=3480 gn=9.75 GHz (x-band ) forb=420 gn=1.2 GHz (l-band ) forb=110 gn=300 MHz，6，g值和a值相当于标定，g系数和a值是EPR谱g值和a值的表示如下所示。7、g值和a值的定位、8、g/和A/的显示、9、ESR样品的制备、ESR测试的样品可以是气体、液体、固体。 样品的制造过程对得到完美准确的ESR信号很重要。10、气体样品的制造是在测试过程中常见的气体样品，例如测试烟草中的自由基含量，主要是吸烟浓缩，测试烟气的方法，另外还有一氧化氮气的测试(一氧化氮气是常见的气体自由基之一)。 11、液体样品的制造、ESR测试中，常见液体样品的测试，如自由基、有机反应中间体、过渡金属等，在液体样品的制造过程中需要注意以下几点。 测定液体样品时，要注意溶剂的极性，对于极性大的溶剂，必须将样品放入毛细管中进行测定，以免溶剂吸收微波。 2 .除氧。 液体样品中的氧对信号的影响很大，样品需要用氮或真空除去氧，以保证在检查中能看到细小的机构信息。 3、浓度控制，如果浓度过大或太小，会干扰样品信号，看不到微细结构，因此选择适当的浓度有助于测试。 在12、除氧、除氧、13、浓度的影响、14、溶液运动的影响、15、3、固体样品、固体样品的制造过程中，需要注意粒子的大小，粉末样品也需要注意顺磁浓度，浓度过大会影响信号。 固体样品的浓度过大的话，可以采用固体稀释方法，可以使用干燥的硅胶和碳酸钙等进行稀释。16、4、温度的作用，温度对信号的影响很大，主要来自两个方面，一个是热扰动的影响，另一个是高温，信号各向异性不明显。 同时，某些信号高温生存时间短，测试时间看不到信号，需要在较低的温度下收集。17、液体、粉、结晶Cu2的信号、18、固体表面的超阴离子和空穴一般需要在低温77K条件下进行测试，某些过渡金属的不稳定价格也需要经常在低温下进行测试，例如Ti3、Zr3等需要放入液氮中，很好地收集信号半导体材料的表面缺陷和超氧负离子信号，19，自由基：分子中含有一个未对电子的物质，例如二苯并肼基(DPPH )、三甲苯基，都是一个未对电子双基(Biradical )或多基(poly radi 三重态分子(tripletmolecule ) :该化合物的分子轨道中含有两个未对电子，距离近，相互有很强的相互作用。 像氧分子一样可以是基态也可以是激发态。电子顺磁共振的研究对象，20，过渡金属离子和稀土离子：这种分子在原子轨道上出现未对电子，例如常见的过渡金属离子为Ti3 (3d1)、V3 (3d7 )等。 固体中的晶格缺陷导致一个或多个电子或空穴在缺陷中或其附近凹陷，从而形成具有一个电子的物质，例如面心、体心等。 具有奇数电子的原子，如氢、氮、碱金属原子。 电子顺磁共振的研究对象21、EPR和NMR分别研究电子磁矩和核磁力矩在外磁场中重新取向所需的能量。 EPR的谐振频率处于微波带，NMR的谐振频率处于无线电带。 EPR的灵敏度比NMR的灵敏度高，EPR检测所需的自由基的绝对浓度约为10-8M级。 EPR和NMR设备结构上的差异，前者在一定频率下，可以采用扫描法，后者也在一定磁场下，可以采用扫描法。 EPR和NMR都是磁共振频谱，主要差异在于22，研究有机自由基：不仅可以证明自由基的存在，还可以得到分子结构、化学反应机制和反应动力学的重要信息。 催化剂的研究：得到催化剂表面的性质和反应机理。 生物医学研究证明细胞代谢过程、酶反应机制不脱离自由基。 此外，许多病理过程，如老化、癌变的过程也离不开自由基。 其重要原因是氧自由基的作用。 物理方面：可以利用EPR半导体掺杂的研究，指导使用不同的掺杂技术获得不同性质的半导体。 EPR的应用，23，光谱的解释，强度：理论上吸收曲线上的积分面积与样品中的不对电子数成比例，强度接近吸收曲线的峰值高度，或接近特定条件下测得的一次导数曲线的峰值宽度。 g值：自由基g值很少超过0.5%，非有机自由基、g值可以在大范围内变化。24、光谱解释，电子自旋能级分裂。 线宽：吸收线的宽度是电子及其环境相互作用的尺度。 自旋-自旋弛豫是引起吸收射线扩展的二次过程，包括电子与周围电子之间的偶极子相互作用和电子与核之间的偶极子相互作用。 超微分裂：核中有自旋和磁矩时，它与电子轨道的相互作用会在电子能级上引起轻微分裂。25、超微结构(HyperfineCoupling )、未对电子间耦合未对电子和磁芯间耦合偶极子-各向异性费米接触-各向同性： s轨道、26、 selectionruledms=1(电子) DMI=0(整数)、双精度，a HyperfineCoupling，e=gbb bsz (ha0 ) SZ ize=gbb bsz (a ) szz (ha0 (Hz )-szz selectionruledms=1(电子) DMI=0(nuclear )，triplet，a HyperfineCoupling，e=gbb bsz (ha0 ) SZ ize=gbb bsz (a ) szz (ha0 (Hz )-a -1，- 1，1，MI，0，0，28，ESR用于有机自由基的研究：在紫外光的照射下，含有少量H2O2的甲醇溶液发生光分解反应的ESR光谱如下。、29，上图显示，在该光分解反应中产生了CH2OH自由基，CH2的两个等效质子将对电子分裂分成三条光谱线(相对强度1:2:3603601，裂纹距离17.4Gs )。 OH中的质子又把一个光谱分裂成两个光谱(相对强度为1:1，裂纹距离为1.15Gs )。 ESR光谱证明CH2OH自由基的存在，该自由基的产生机理为H2O22OH、ch3ohch2ohh2o、30、自旋捕捉剂和自旋标记、亚硝基化合物、31、自旋捕捉剂和自旋标记、氮氧化合物、32、稳定自由基光谱应用例1 :一次自由基研究，有机过