CC BY
29
Том 153, кн. 1
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Физико-математические пауки
2011
Пгшенов Г.Г., Гиштуллии Б.И. Ядерная магнитная релаксация адсорбированных жидкостей в пористых средах, содержащих парамагнитные примеси // Учеп. зап. Казап. уп-та. Сер. Физ.-матем. пауки. 2011. Т. 153, кп. 1. С. 48 57.
УДК 539.143.43^544.723.213
ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ
АДСОРБИРОВАННЫХ ЖИДКОСТЕЙ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ ПАРАМАГНИТНЫЕ ПРИМЕСИ
Г. Г. Пименов, Б. И. Гизатуллин
Аннотация
Импульсным методом ядерного магнитного резонанса измерены времена ядерной магнитной релаксации молекул диэтилепгликоля в пористых стеклах Vycor с диаметром пор 11 пм в интервале температур 99 342 К и молекул воды в межслоевом пространстве бептопита Даш-Салахлипского месторождения (Азербайджан) в диапазоне температур 178 293 К. Концентрация диэтилепгликоля в пористых стеклах была близка к мопослой-пому содержанию и составляла 11.1 мае. %. а содержание воды в бентоните равнялось 22 мае. %. В области низких температур время спин-решеточной релаксации Ti диэтилепгликоля определяется временами релаксации электронного спипа примесных ионов и механизмом спиновой диффузии как в исходных, так и промытых в соляной кислоте образцах пористого стекла. В работе обсуждается природа сильного отличия темпе-
Ti
промытом в соляной кислоте образцах пористого стекла. Спип-решеточпая релаксация молекул воды определяется концентрацией парамагнитных ионов и временем корреляции молекулярных движений воды.
Ключевые слова: ЯМР, время релаксации, пористые стекла, бептопиты, мопослой, время корреляции.
Summary
G.G. Pimenov, B.I. Gizatullin. Nuclear Magnetic Relaxation of Adsorbed Liquids in Porous Media Containing Paramagnetic Impurity.
Pulse NMR was used to measure nuclear magnetic relaxation times of dietliylene glycol molecules in porous Vycor glasses with a diameter of pores of 11 nm in the temperature interval of 99 342 К and of water molecules in bent.onit.e (Dasli-Salaklily deposits, Azerbaijan) at temperatures of 178 293 K. The concentration of dietliylene glycol in porous glasses was close to the monolayer content of 11.1 wt. %, and the water content in bentonit.e was kept
Ti
glycol is determined by the relaxation times of an electron spin of impurity ions and the spin diffusion mechanism both in original and HCl-waslied porous glasses. This work discusses
Ti
glycol molecules in original and HCl-waslied porous glasses. Spin-lattice relaxation of the water molecules depends on the paramagnetic ions concentration and the correlation time of the water molecular motions.
Key words: NMR, relaxation time, porous glasses, bentonites, monolayer, correlation time.
Литература
1. Resing H.A. Nuclear Magnetic Resonance Relaxation of Molecules Adsorbed 011 Surfaces // Adv. Mol. Relax. Process. 1967 1968. V. 1. P. 109 154.
2. Pfeifer H. Nuclear Magnetic Resonance and Relaxation of Molecules Adsorbed 011 Solids // NMR: Basic Principles and Progress. 1972. V. 7. P. 53 153.
3. Kokuu A.A., Изместъев A.A. О влпяппп адсорбированного вещества па форму лилии магнитного резонанса // Жури. физ. химии. 1965. Т. 39, Л' 3. С. 577.
4. Beekert D. Theorie der intermolekularen keriimagiiet.isclieii Relaxation adsorbierter Moleküle // Ann. der Physik. 1967. V. 475, N0 5 6. P. 220 229.
5. Korb J.-P., Jonas J. Confinement effects 011 dipolar relaxation by t.ranslat.ional dynamics of liquids in porous silica glasses//J. Cliem. Pliys. 1993. V. 98, No 3. P. 2411 2422.
6. Sitnitsky A.E., Pimenuv G.G., Anisimuv A.V. Spin-lattice NMR Relaxation by Anomalous Traiislational Diffusion // J. Magn. Reson. 2005 V. 172. P. 48 55.
7. Wuessner D.E. Spin Relaxation Processes in a Two-Proton System Undergoing Anisotropic Reorientation // J. Cliem. Pliys. 1962. V. 36, No 1. P. 1 4.
8. Boddenberg В. NMR-Relaxatioiisverhalt.eii von adsorbiertem Benzol an einer met.liy-liert.en Silika-Oberfiaclie. I. Transversale Relaxationszeiten und Signalintensitaten. Gefriererscheinungen in Kapillarfiussigkeit.en // Ber. Bunsen. Gesel. Cliem. 1974. V. 78, N0 4. P. 354 361.
9. Селвуд П. Магиетохимия. M.: Изд-во иностр. лит., 1949. 285 с.
10. Ростшшвили В.Г., Иржак В.И., Розенберг Б.А. Стеклование полимеров. Л.: Химия, 1987. 190 с.
11. Сандгтюв Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. 259 с.
12. А брагам А. Ядерный магнетизм. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. 551 с.
13. Bloembergen N., Murgan L.O. Proton Relaxation Times in Paramagnetic Solution // J. Cliem. Pliys. 1961. V. 34, No 3. P. 842 850.
14. Альтшулер С.А., Козырев Б.И. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. М.: Наука, 1972. 672 с.
15. Антипин A.A., Катышев А.Н., Курки? i И.Н. Спип-решеточпая релаксация ионов группы редких земель в монокристаллах структуры шеелита и флюорита // Парамагнитный резонанс: Сб. ст. Казань: Изд-во Казап. ун-та, 1971. Вып. 7. С. 3 97.
16. Fielding A.J., Fox S., Millhauser G.L., Chattopadhyay M., Kroneek P.M.H., Fritz G., Eaton G.R., Eaton S.S. Electron spin relaxation of copper(II) complexes in glassy solution between 10 and 120 К // J. Magn. Reson. 2006. V. 179, No 1. P. 92 104.
17. Хуцишоили Г.P. Спиновая диффузия // Усп. физ. паук. 1965. Т. 87, Л'2. С. 211 254.
18. Hougardy J., Stone W.E.E., Fripiat J.J. NMR study of adsorbed water. I. Molecular orientation and prot.onic motions in the two-layer hydrate of a Na vermiculit.e // J. Cliem. Pliys. 1976. V. 64, No 9. P. 3840 3851.
19. Гтатуллин Б.И., Пименов F.F. Ядерная магнитная релаксация и фазовые переходы диэтилепгликоля в пористых стеклах типа Vycor // Коллоид, жури. 2010. Т. 72,
5. С. 613 619.
20. Delville A. Letellier М. Structure and Dynamics of Simple Liquids in Heterogeneous Condition: An NMR Study of the Clay-Water Interface // Langmuir. 1995. V. 11, No 4. P. 1361 1367.
21. Olivier D., Lauginie P., Fripiat J.J. Relationship between the longitudinal relaxation rates of water protons and of well defined paramagnetic centers at low temperature in hydrat.ed vermiculite // Cliern. Pliys. Lett. 1976. V. 40, No 1. P. 131 133.
Поступила в редакцию 19.01.11
Пименов Геннадий Георгиевич кандидат физико-математических паук, доцепт кафедры физики молекулярных систем Института физики Казанского (Приволжского) федерального университета. E-mail: gpimenuv200email.ru
Гизатуллин Вулат Ильдарович инженер кафедры физики молекулярных систем Института физики Казанского (Приволжского) федерального университета. E-mail: bulat_ giziimail.ru
