金铠仪器 核磁共振用超极化129Xe发生装置

仪器概述

  氙气（Xenon）是一种惰性单原子气体，不易与其它物质发生化学反应。¹²⁹Xe核自旋量子数为1/2，天然丰度为26.4%，抛开弛豫时间讲，¹²⁹Xe NMR核的检测灵敏度是¹³C 核的31.8倍，因此它比¹³C 核更容易观测。

 ¹²⁹Xe NMR 是材料研究中比较有效和灵敏的表征方法，能有效的提供孔结构信息、不同孔结构的差异、客体粒子的分布、吸附相的分布和积炭的位置以及吸附分子在表面的扩散过程等。超极化 ¹²⁹Xe NMR 比普通方法检测灵敏度提高约10⁴-10⁵倍，极大地提高检测灵敏度，缩短了检测时间，尤其对少量样品的检测、低比表面积材料的孔结构表征和非平衡过程的观测非常有效。

超极化¹²⁹Xe 核磁共振装置是采用激光和金属铷激发及光抽送技术的装置。通过光学抽运以及极化的电子自旋与核自旋之间的自旋交换来制备激光极化的惰性气体。采用的方法是激光极化碱金属自旋交换，它能够在较大的温度、压力和磁场强度范围内获得高的核自旋极化的氙。金属铷原子的电子能级在外 磁场作用下发生裂分，在激光作用下，电子从低能态跃迁到高能态产生极化态的铷原子（Rb），这种激光极化的铷原子与氙原子的极化转移可极提高氙核磁共振的检测灵敏度。

产品型号

我公司现有超极化¹²⁹Xe发生装置设备2种：

一种是利用NMR磁体周围环境磁场，靠近磁体的一款超极化¹²⁹Xe核磁设备，此设备极化后与样品间传输距离短，有效减少去极化，针对实验室检测孔材料结构所研发, 流量0-500ml 极化效率能达到10%。另一种是采用外加匀强磁场线圈，运用摆放位置灵活，极化稳定，极化效率提高，可以有更广泛的使用领域。

仪器参数

工作压力：0.1-0.4MPa                            气体流路：氙气混合气、氦气、氮气等

气体质量流量器：0-500SCCM，0-100SCCM            极化池可控温度：室温-200℃

磁场范围：0-100G                                激光器功率：0-120W（根据用户需求）

计算机控制 （任选）

产品优势和特点

- 目前超极化129氙发生装置装置已经在实验室运行使用，采样多次，已经成为实验室0-100G微孔材料检测不可或缺的装置。

- 通道设计，便于灵活运用，与反应气体连用，可以减少前期铷气化过程129氙的浪费。

- 采用冷凝装置，实现气化铷的冷凝，替代原来的冰袋冷凝

- 可以实现流量和压力的精准控制

展望

  超极化的¹²⁹Xe已被广泛应用到核物理、高能物理、材料研究、表面科学、化学物理、生物系统、核磁共振成象和核磁共振波谱等领域，并取得很多热平衡样品所未能取得的成果，而且目前正在深入医疗学科领域中去。

部分发表文章

1.Structural investigation of interlayer-expanded zeolite by hyperpolarized ¹²⁹Xe and  ¹H NMR spectroscopy

Zhenchao Zhao, Xin Li, Shihan Li, Shutao Xu*, Xinhe Bao, Yilmaz Bilge,Parvulescu  Andrei-Nicolae, Müller Ulrich,Weiping Zhang*  Microporous and Mesoporous Materials, 288(2019) 109555 

2.Insights into the Site-Selective Adsorption of Methanol and Water in Mordenite Zeolite by ¹²⁹Xe NMR Spectroscopy 

Ke Gong, Feng Jiao, Yuxiang Chen, Xianchun Liu, Xiulian Pan, Xiuwen Han, Xinhe  Bao, Guangjin Hou*  Journal of Physical Chemistry C, 123(2019) 17368-17374  

3.Mapping the dynamics of methanol and xenon co- adsorption in SWNTs by in situ  continuous- flow hyperpolarized  ¹²⁹Xe NMR+  

Shutao Xu*, Xin Liu, Cheng Sun, Anmin Zheng, Weiping Zhang, Xiuwei Han, Xianchuan Liu, Xinhe Bao*  Physical Chemistry Chemical Physics, 21(2020)(6)3287-3293 

 4.The Role of Water in Adsorption and Diffusion of Methane within Nanoporous  Silica Investigated by Hyperpolarized ¹²⁹Xe and ¹H PFG NMR Spectroscopy 

Yuanli Hu, Mingrun Li, Guangjin Hou, Shutao Xu, Ke Gong, Xianchun Liu, Xiuwen  Han, Xiulian Pan*, Xinhe Bao*  Nano Research, 11(2018)(1)360-369  

5.Hyperpolarized ¹²⁹Xe NMR Spectroscopy Investigation of Metal Cation-Exchanged  FAU Zeolites 

Shutao Xu, Weiping Zhang*, Xiuwen Han, Xinhe Bao*  Chinese Journal of Catalysis, 30(2009)(9)945-950 

 6.Direct Observation of the Mesopores in ZSM-5 Zeolites with Hierarchical Porous  Structures by Laser-hyperpolarized ¹²⁹Xe NMR 

Yong Liu, Weiping Zhang*, Zhicheng Liu, Shutao Xu, Yangdong Wang, Zaiku Xie,  Xiuwen Han, Xinhe Bao* Journal of Physical Chemistry C, 112(2008)(39)15375-15381 

7.Probing the Porosity of co-crystallized MCM-49/ZSM-35 Zeolites by Hyperpolarized ¹²⁹Xe NMR 

Yong Liu, Weiping Zhang*, Sujuan Xie, Longya Xu, Xiuwen Han, Xinhe Bao*  Journal of Physical Chemistry B, 112(2008)(4)1226-1231