原位电化学与核磁共振联用新技术及其应用进展

电极表面微观的电化学反应动力学机制无法通过孤立的传统电化学方法直接揭示,核磁共振技术能在分子水平上提供待测样品的化学位移和J耦合产生的微小分裂等信息,它可以更容易地鉴定同分异构体、分子构象和电子变化。因此,原位电化学与核磁共振联用技术可以从分子层面上对物质反应机理和反应动力学过程进行原位无损实时研究,发现非原位技术无法监测的短寿命中间体,揭示反应机理和构效关系等相关信息,是一种非常有发展前途的原位谱学技术。但是由于电化学池和核磁共振的不兼容性,对原位电化学与核磁共振的研究及应用相对较少,为了让更多的人了解原位电化学与核磁共振联用这一新技术,文章分别阐述了该技术的国内外进展、工作原理、面临的挑战及其在电化学催化及物质反应机理、燃料电池和药物研究等方面的应用,并对今后需要解决的关键性问题进行了展望。

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之核磁共振岩心分析技术

对储层孔隙微观结构以及赋存其中的不同流体的表征和可动性评价是页岩油气储层评价工作的重点内容。页岩矿物成分多样,孔隙结构复杂,通常具有低孔隙度、低渗透率和非均质性强的特征,难以使用常规的岩石物性表征技术开展研究。低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)具有快速、无损、近原位测试的技术优势,结合多样化的前处理方式可获取样品孔隙度、渗透率、可动流体饱和度、润湿性等岩石物理参数。近些年来,T1-T2二维核磁共振技术使得页岩中不同含氢组分得以区分,为页岩储层以及赋存于其中的流体的精细化表征提供了技术手段。

利用核磁共振技术研究聚苯胺纳米棒的成核机理

利用核磁共振技术原位追踪了在酸性条件下以Na VO3为氧化剂氧化苯胺制备聚苯胺纳米棒的形成过程。通过分析反应中各主要物种共振吸收峰的信号演变规律及彼此在时域上的关联性,得出聚苯胺纳米棒的成核过程经历了两个主要阶段:诱导期和晶种聚集期。相较其它一维纳米材料(纳米纤维和纳米管),聚苯胺纳米棒的成核过程具有如下特点:1非常长的诱导期;2由单体组成的胶束在成核前后结构保持不变;3反应初期只生成具有吩嗪结构的寡聚物。较长的诱导期有助于反应前苯胺单体排列成棒状胶束,吩嗪寡聚物中高度共轭的芳环使之容易在反应前期与胶束中的苯胺相互作用,并且最终在棒状胶束的诱导下紧密排列成一维纳米棒。

液相电化学-核磁共振联用技术及其应用

原位电化学-核磁共振(EC-NMR)是一种具有良好应用前景的原位谱学方法,可以用于微观层次和分子水平研究电化学吸附、催化的过程和机理。作者综述了近年来发展起来的各种流动式和静态式液相EC-NMR联用技术,简要分析了电解池构造以及与EC-NMR装置联用时NMR谱线的特征。通过比较几种常用方法的优缺点,归纳了设计原位EC-NMR联用装置的主要要求。针对电解电极置于NMR谱仪样品检测区域对磁场均匀性的影响及电解电流引起谱线增宽造成分辨率降低这两个问题,提出从硬件上采用薄膜工作电极和电解电流平行静磁场的方法加以有效改善;方法上则可采用分子内多量子相干转移、章动回波、核Overhauser效应和分子间多量子相干转移技术来获得不均匀场下的高分辨NMR谱图,并比较分析了它们的优缺点和适用性。

二维斑点追踪超声心动图评价CTD合并PAH病人危险分层的价值

目的:采用二维斑点追踪(2D-STI)超声心动图检查结缔组织病(CTD)合并肺动脉高压(PAH)病人右心功能,评估2D-STI心动图在CTD合并PAH危险分层中的应用价值。方法:选取我院2019年1月—2021年12月收治的80例CTD合并PAH病人,将病人分为低风险组、中等风险组和高风险组;纳入同期在医院接受体检的80名健康体检者作为对照组。所有研究对象均接受2D-STI超声心动图检查,获取相关参数[三尖瓣反流速度(TRV)、肺动脉瓣反流面积(ATR)、三尖瓣收缩期位移(TAPSE)、右心室面积变化率(FAC),右心房储备功能(RASr)、右心房管道功能(RASc)、右心房泵功能(RASp)、右心室游离壁纵向应变(RVLSrw)],并分析各指标与CTD合并PAH危险分层的关系。结果:共纳入80例CTD合并PAH病人,经评估低风险组26例(32.50%)、中等风险组38例(47.50%)、高风险组16例(20.00%)。对照组FAC、TAPSE、RASr、RASc、RASp均大于CTD合并PAH病人,RVLSrw、TRV、ATR低于CTD合并PAH病人,FAC、TAPSE、RASr、RASc在低风险至高风险CTD合并PAH病人中处于递减趋势,RVLSrw、TRV、ATR在低风险至高风险CTD合并PAH病人中处于递增趋势(P<0.05)。Kendall′s tau-b相关分析显示,CTD合并PAH病人2D-STI参数RASr、RASc随着危险分层增加而降低(r值分别为-0.600,-0.628,P<0.05);RVLSrw随着危险分层增加而升高(r=0.630,P<0.05);RASp与CTD合并PAH危险分层相关性无统计学意义(r=-0.048,P>0.05)。结论:CTD合并PAH不同危险分层病人右心室指标存在差异,其中2D-STI参数RASr、RASr、RVLSrw均与CTD合并PAH危险分层有关。

单分子成像和追踪技术

单分子成像和追踪技术实现了在分子水平上对细胞内部结构和生命活动的直接可视化和原位测量,深化了对生物过程及其机理的理解,促进了各种新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研发。目前,单分子成像和追踪技术在工业微生物研究中的应用尚处缶起步阶段,在实际应用中仍面临诸多挑战。为此,《广西科学》本期邀请广西科学院生物中心研究员严少敏、吴光撰写此篇综述,分析这些新技术在+业微生物研究中的应用现状及存在问题,以提升酶工程改造的创新能力,促进绿色制造的发展。

二次电池储能机理的电化学谱学研究进展

随着人类社会向电动化、信息化和智能化快速迈进,对可充式二次电池的需求急剧增加.二次电池的性能在很大程度上取决于其电池材料的组成、结构与性质,以及它们在充放电循环过程中的晶相、电子结构与局域结构演化、界面形成与重构行为.深入了解电池电极材料和电极/电解质界面的特性,尤其是它们在循环过程中的动态演化行为,对于优化当前二次电池体系及开发新材料和新体系以提升其性能至关重要.近年来,随着各种谱学技术,尤其是电化学原位谱学技术的快速发展,在二次电池电化学反应机理和构效关系研究中取得了重要的研究进展,为二次电池科学和技术的发展提供了强大支撑.本文结合本课题组的研究工作,综述了几种先进的谱学技术,特别是电化学原位X射线衍射及吸收谱、固体核磁共振谱学及其成像技术在二次电池研究中的应用.

ε-多聚赖氨酸产生菌发酵研究与产物鉴定

为了提高ε-多聚赖氨酸(ε-PL)产生菌的发酵效率和产量,在筛选高产ε-多聚赖氨酸产生菌株基础上,对发酵培养基成分进行优化,以提高比发酵量以及发酵效率为途径获得最佳培养基成分。辅助以原位分离发酵实验,结果发现当甘油与D-木糖按照3:7混合作为复配碳源,(NH4)2SO4与酵母粉按照1:1.25混合作为复配氮源时,产量最高为1.76 g/L,相比于优化前的发酵产量、比发酵量和发酵效率分别提高了30.1%、18.8%和17.1%。同时通过核磁共振波谱与薄层层析确定发酵产物,从而验证整个发酵体系的性能。