EPR樣品怎么準(zhǔn)備

電子順磁共振波譜(Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy, EPR)，也叫電子自旋共振波譜(Electron Spin Resonance Spectroscopy, ESR)，其研究對(duì)象是含有未偶電子的順磁性物質(zhì)（自由基、過渡金屬價(jià)態(tài)、晶格缺陷等），是目前唯一能夠直接跟蹤未配對(duì)電子的分析儀器。EPR技術(shù)可以原位、無(wú)損地獲取電子、軌道和原子核等微觀存在，從而得到分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等重要信息。

X波段EPR儀器組成

EPR技術(shù)靈敏度高、前處理簡(jiǎn)單、且不破壞原始樣品，是跨多學(xué)科的一種流行設(shè)備，但由于國(guó)內(nèi)興起交晚，仍有很多測(cè)試需求者缺乏對(duì)EPR技術(shù)樣品制備、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)解析的認(rèn)知。

為防止污染腔體，同時(shí)避免測(cè)試時(shí)產(chǎn)生雜峰，待測(cè)樣品需放置在專用順磁管中進(jìn)行測(cè)試。順磁管的材質(zhì)為高純度石英，可以保證其自身在磁場(chǎng)下不產(chǎn)生信號(hào)。順磁管有φ 3/4 mm和φ 4/5 mm兩種規(guī)格，長(zhǎng)度250 mm，測(cè)試時(shí)在保證樣品高度不超出腔體的前提下，根據(jù)樣品實(shí)際用量選擇合適尺寸的順磁管。

EPR測(cè)試中氣體樣品相對(duì)液體或固體較少，因其自旋濃度較低，且一般都需在順磁管中封存足夠濃度的樣品或采用連續(xù)流動(dòng)的方式通過諧振腔才可以測(cè)試。

液體樣品為固態(tài)或液態(tài)的順磁性物質(zhì)溶于溶劑中形成的溶液試樣，絕大部分有機(jī)自由基（如羥基、超氧、單線態(tài)氧、甲酸根、硫酸根等）較為活潑，存在周期短暫，需通過自旋捕獲劑與其反應(yīng)，形成相對(duì)穩(wěn)定的自旋加合物進(jìn)行檢測(cè)。

常見捕獲劑可檢測(cè)的有機(jī)自由基、溶劑及對(duì)應(yīng)模擬圖

1. 按一定濃度將樣品分散在溶劑中，形成溶液、懸濁液或勻漿；
   

2. 超聲或者振蕩使樣品盡可能混勻；

3. 加入與樣品相對(duì)應(yīng)的捕獲劑并混勻，建議捕獲劑終濃度為10-100 mM；

4. 按需加入一定量的氧化劑或抑制劑，混勻；

5. 用毛細(xì)管取樣，管內(nèi)樣品高度≤40 mm，并確保兩端封口（用封口膠或石蠟等無(wú)順磁信號(hào)的物質(zhì)密封，或酒精燈灼燒封口）；

6. 將封口毛細(xì)管以平緩的角度放置于順磁管中，將順磁管傾斜，緩慢旋轉(zhuǎn)使毛細(xì)管滑入順磁管底部，謹(jǐn)防下滑速度過快損壞樣品管。
   

液體樣品一般準(zhǔn)備流程（德國(guó)布魯克培訓(xùn)視頻）

固體樣品多為多晶或粉末，為保證信號(hào)穩(wěn)定和較高信噪比，樣品顆粒需要足夠小（置于稱量紙上或自封袋內(nèi)用手指揉搓無(wú)砂礫感）。

• 一般粉末樣品：可直接測(cè)試，建議控制用量10-20 mg，順磁管中樣品高度≤20 mm。

固體樣品一般準(zhǔn)備流程（德國(guó)布魯克培訓(xùn)視頻）

• 含F(xiàn)e、Co、Ni等元素的鐵磁性物質(zhì)：

1. 若樣品具有強(qiáng)磁性（可被回形針吸起），則不適用于EPR測(cè)試，強(qiáng)行測(cè)試不僅無(wú)法獲得預(yù)期信號(hào)，還可能會(huì)對(duì)儀器造成永久性不可逆損傷。

2. 若樣品無(wú)明顯磁性（無(wú)法用回形針吸起），建議控制用量在0.5-1.0 mg，毛細(xì)管封裝后轉(zhuǎn)移至順磁管進(jìn)行測(cè)試，盡可能避免鐵磁信號(hào)對(duì)空位、缺陷、價(jià)態(tài)等順磁信號(hào)的干擾。
   

EPR和NMR均屬磁共振波譜，物理原理相似，二者主要卻別在于：

1. EPR測(cè)量的是未配對(duì)電子，NMR測(cè)量的是質(zhì)子或其它核自旋；

2. 分別是研究電子磁矩和核磁矩在外磁場(chǎng)中重新取向所需的能量；

3. EPR共振頻率在微博波段，NMR共振頻率在射頻波段；

4. EPR的靈敏度比NMR的靈敏度高，EPR檢出所需自由基的絕對(duì)濃度約在10^-8 M數(shù)量級(jí)；

5. 儀器結(jié)構(gòu)上的差別，前者是恒定頻率，采取掃場(chǎng)法，后者還可以恒定磁場(chǎng)，采取掃頻法。

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