[发明专利]一种水热法制备电子自旋共振标准物的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种电子自旋共振定量分析标准物的制备方法，具体地说是一种水热法制备电子自旋共振标准物的方法。

二、背景技术

电子自旋共振是研究电子自旋能级跃迁的一个最直接的手段，也是检测自由基最有效的方法。通常的电子自旋共振技术涉及两个物理量的测量：其一是g因子，它是一个与自由基结构相关的物理量，本质上是未成对电子自旋角动量与轨道角动量之间的耦合的反映；其二是自由基的浓度，用每克、每毫克样品中所含有的自旋数来表示，它正比于该样品的电子自旋共振信号吸收峰的面积。通常g值的测量需要利用已知标准物的g值来进行标定，另外，要做自由基浓度的绝对测量非常困难，一般采用比较法，通过将标准物和未知样品的信号进行积分，并比较，即可算出未知样品自由基的自旋浓度。目前普遍采用的电子自旋共振标准物是主要金刚砂，这种标准物主要存在的问题是生产成本高，产量少，因此价格十分昂贵。

三、发明内容

本发明旨在提供一种低成本的制备用作电子自旋共振标准物的方法，所要解决的技术问题是遴选一种物质可以替代现有的电子自旋共振标准物金刚砂。

本发明遴选的物质为碲纳米晶替代现有的电子自旋共振标准物。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明水热法制备电子自旋共振标准物的方法，其特征在于按以下步骤操作：

将碲的化合物0.4-0.5g、还原剂0.7-0.8g和表面活性剂0.3-0.5g置于聚四氟乙烯反应釜中，加入30-50mL去离子水，搅拌混合均匀，在密闭条件下于135-145℃反应110-180分钟，反应结束后降至室温，依次经离心、洗涤和干燥后得到电子自旋共振标准物碲纳米晶；

所述洗涤是依次经乙醇、丙酮和去离子水洗涤；

所述碲的化合物选自纯度≥99.99％的Na₂TeO₃、K₂TeO₃、H₂TeO₃或TeO₂；

所述还原剂选自纯度≥99.9％的Na₂S₂O₃、Na₂SO₃、硫脲、尿素或水合肼；

所述表面活性剂选自纯度≥99.9％的聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或十六烷基三甲基溴化铵。

所述乙醇的质量百分浓度为99.9％，所述丙酮的质量百分浓度为99.5％。

本发明的理论基础是：一方面，在水溶液中，碲纳米晶体的生长过程受到晶化温度不高的影响，会在纳米晶体内部引入大量的碲原子空位(即缺陷)，这些缺陷等同于自由基，都可以通过电子自旋共振谱测量出来。由于这种缺陷完全确定的结构，这种自由基对应的g值是固定不变的，因此，它可以用于电子自旋共振技术中g值的标定。另一方面，这些自由基的浓度决定于合成的温度，因而可以通过选择合适的温度制备具有特定自由基浓度的碲纳米晶。此外，在溶剂的生长环境下，由于反应条件温和，所制备的纳米晶不容易被氧化，而且，这种方法合成的碲纳米晶产量大，成本低，因此，所合成的产物可以用作电子自旋共振的标准物。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明是基于溶液反应容易在纳米结构内部引入大量缺陷的特点。由于这种缺陷的结构是特定的，因而它的电子自旋共振谱中对应的g值也是确定的，因此，它可用来作为未知物g值的的标定。另外，这种方法制备的碲纳米晶含有的固定的自由基浓度。这两个特点令利用到这种合成技术制备的标准物可以用于电子自旋共振的定量分析。

2、传统的电子自旋共振的标准物是通过高温的的方法得到的金刚砂，成本较高，产量较低。本发明采用了水热法，一步合成，工艺简单，适合大规模制备，能很好的解决了目前电子自旋共振标准物存在的问题；

3、由于常用的电子自旋共振标准物价格昂贵，因此目前大部分的电子自旋共振谱仪都不没有配备这种标准物，因此都不具备进行定量分析的能力，这极大的限制了电子自旋共振谱的应用，本发明将彻底改变这一现状，它的应用将使得电子自旋共振的定量分析变得普遍，促进这一领域相关研究的发展。

四、附图说明

图1为本发明制备的碲纳米晶电子自旋共振标准物的X-射线衍射图(Rigaku D/Mar-rB)。通过与JCPDS卡片对比分析，得到碲纳米晶物相是六角铅锌矿结构。

图2为本发明制备的碲纳米晶电子自旋共振标准物的扫描电子显微镜(飞利浦XL30-FEG)。图中碲纳米晶的直径约为600～900nm。