电子自旋共振(ESR)及在催化中的应用-专题报告.pptx

《电子自旋共振(ESR)及在催化中的应用-专题报告.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电子自旋共振(ESR)及在催化中的应用专题报告电子自旋共振技术的发展WolfgangPauli(1900-1958)YevgenyZavoisky(1917-1976)1924年，泡利（WolfgangPauli）在研究光谱的精细结构时提出泡利不相容原理。1944年，前苏联的扎沃依斯基从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类中首次观察到电子顺磁共振现象，并提出了检测EPR信号的实验方法。随后电子顺磁共振逐步被用于科学研究。1925年，G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特受到泡利不相容原理的启发，提出电子具有内禀运动——自旋，并且有与电子自旋相联系的

2、自旋磁矩。ESR基本原理和特点ESR仪器构造和实验方法ESR在催化研究中的应用实例分析内容电子自旋共振(ESR)(ElectronSpinResonance)电子顺磁共振(EPR)(ElectronParamagneticResonance)电子磁共振(EMR)(ElectronMagneticResonance)基本原理µq（电子的磁共振电子自旋磁矩电子轨道磁矩（贡献很小）磁矩与外磁场H的相互作用未成对电子自旋磁矩与外磁场相互作用能E＝－µ▪H＝－µHcosq＝－µzH根据泡利不相容原理：只有存在未成对电子的物质在外磁场中才会呈现顺磁性。

3、ESR研究的是含有未成对电子的顺磁性物质基本原理物质在恒定外磁场作用下发生磁化，物质中的元磁矩受磁力矩作用，发生拉莫尔进动，磁矩µ会绕着B0方向进行旋转。此时，若在垂直于B0的方向施加一个弱磁场B1（B1<

4、man分裂1896年8月的一天，荷兰物理学家Zeeman把一盏燃烧着钠的本生灯（Bunsenburner）放到了电磁铁的两极间，奇妙的事情发生了：原本是单一谱线的钠光谱一下裂变成了三条！进一步的研究揭示了这一现象的奥秘：原来钠原子的电子能级在磁场的作用下产生了分裂，电子在不同能级间的跃迁就发出了三种不同波长的光。这一现象被命名为Zeeman分裂，Zeeman本人也因此获得1902年的诺贝尔物理奖。基本原理Zeeman分裂基本原理E=1/2gβHΔE=hν=gβHEβ=－1/2gβHhvEPR谱图ms准确测出最大吸收的位置基本原理h---Pl

5、anck常数，β---Bohr磁子，β=9.2741x10-28J▪Gs-1，g---朗德因子，简称g因子在自由基体系中(若g=2)施加磁场H=3500Gs，可以计算出电磁辐射场的频率υ＝9.79GHz，该频率属于微波频率范围。ΔE=hν=gβH——ESR共振条件基本原理EPR谱仪的扫描方式ΔE=hν=gβHν=gβH/h（扫频法）H=hv/gβ（扫场法）ESR一般采用扫场方式，因为磁场强度的可能做到非常均匀地连续变化。技术上，频率较难以做到大范围的均匀变化。检测方式：将样品放于磁场中，执行线性磁场扫描，与此同时对样品施加固定频率的微波基本原

6、理g因子：本质上反映了分子内局部磁场的特性，是ESR中能够提供化学键、分子结构及其环境信息的一个重要参数。对于自由电子：ge＝2.0023H0=hn/gbH′为分子内部各种磁性粒子所产生的局部磁场，由分子结构决定。对于实际体系的电子：H＝H0＋H′=hn/gb一般g≠ge共振所需的H随g因子而不同h铁磁性物质顺磁性物质反铁磁物质hν=gβHH1H0H2g1>ge>g2●一般有机自由基：g(2.002～2.010)≈ge化合物电子组态g值说明Fe3＋在ZnO中3d52.0060半充满g≈geNi2＋在ZnSiF6∙6H2O3d82.25大于半

7、充满g>geFe2＋在MgO中3d63.43大于半充满g>geTi3＋在CH3OH中3d11.9532小于半充满gge各类顺磁性物质的g因子：基本原理●过渡金属离子及其化合物的g值常常偏离ge值d壳层小于半充满，gge；d壳层半充满，g≈geESR谱线的线宽（一次微分线的峰间距△Hpp）基本原理从理论上讲，这ESR吸收谱线应该是无限窄的，而实际上ESR谱线都有一定的宽度，且不同的样品，线宽也不一样。谱线增宽的原因：驰豫过程：由于其它相互作用的存在，导致“受激跃

8、迁”后由不平衡态恢复至平衡态的过程。解决方法(1)寿命增宽---自旋–晶格弛豫。降温(2)久期增宽---自旋–自旋弛豫。稀释降温:降低自旋–晶格之间的相互作用稀释: