EPR测试自由基的相关问题（非常全面）

在做EPR测试时，发现还有一些同学对电子顺磁共振谱（EPR/ESR）只是有一个简单的了解，但是对于其原理等还有很多地方不是很明白，铄思百检测小编辑进行整理了相关问题解答汇总，希望对同学们有帮助！

一、电子顺磁共振EPR的原理：

电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。对自由基而言，轨道磁矩几乎不起作用，总磁矩的绝大部分（99%以上）的贡献来自电子自旋，所以电子顺磁共振亦称“电子自旋共振“（ESR）。

自由基通常指一个分子或分子的一部分，由于正常的化学键被破坏而产生了一个不配对的电子——自由基，物质就具有顺磁性。顺磁共振波谱仪就是基于这一原理设计的，将样品放入一个强度固定的磁场，在磁场中通过一个临界的固定频率微波，测得自由基的数目，因自由基可以共振，它们交替地吸收并发射电磁能，当磁场发生微小变化时，都将改变微波的频率，以顺磁共振吸收谱线的峰形展示其强度（共振峰面积），据此可计算出自由基的浓度，常以10^-18/克样（每克样品中自由电子的数目）为单位表示。

二、电子顺磁共振EPR的研究对象：

自由基、 双基或多基、三重态分子、过渡金属离子和稀土离子、固体中的晶格缺陷、 具有奇数电子的原子，如氢、氮、碱金属原子。

ESR样品的状态：气体、液体、固体。

气体：常见的气体样品如一氧化氮、香烟中的自由基含量，主要是将烟气吸收富集，对烟气进行测试。

液体：液体样品自由基，有机反应中间体，过渡金属的测试。液体样品制备过程中需要注意以下几点：

（1）溶剂:测量液体样品时，要注意溶剂的极性，对于极性大的溶剂，需要将样品放在毛细管中进行测试，以避免溶剂对微波的吸收。

（2）除氧:液体样品中氧气对信号的干扰非常大，需要对样品进行通氮或真空除氧，以保证测试过程中能看到精细的机构信息。

（3）浓度控制:浓度过大或过小都会对样品信号造成干扰，导致精细结构看不到，因此选择适当的浓度会对测试提供帮助。

固体：固体样品制备过程中需要注意颗粒大小，粉末样品也需要注意顺磁浓度，浓度太大的话会对信号造成干扰，固体样品如果浓度太大可以采用固体稀释方法，使用干燥的硅胶或者碳酸钙等都能起到稀释的作用。

数据：

g因子和A值是EPR谱图中两个最重要的信息，通过测试g因子和A值我们可以判断出单电子的类型，可能得结构信息，然后通过计算及模拟得出准确的结构。EPR谱的表示方式:通常情况下，EPR波谱仪记录的是吸收信号的一次微分线形，即一次微分谱线。横轴用磁场H强度（1mT=10G）或g因子/张量表示。前者方便于分析A张量，后者便于分析g因子；纵轴用ΔA/ΔH或任意单位（arbitraryunit, a.u.）表示信号相对强度，或不标。

三、电子顺磁共振EPREPR/ESR相关问题的回答：

1、epr测试需要光照吗？

EPR测定光催化自由基做对比实验时候，需要光照。

2、为什么用EPR测定光催化中的自由基要加入捕获剂DMPO，DMPO起什么作用？EPR测自由基是什么原理，能简单介绍一下吗？

首先要解释为什么需要捕获自由基，是因为自由基大部分都是寿命非常短的物质，例如羟基自由基，超氧负离子自由基，都是飞秒级别的寿命，因此在体系中，自由基的量肯定无法维持在一个较高的浓度，有一些文献报道的直接测试瞬时的自由基的信号，是以如双氧水与重铬酸等反应，产生羟基自由基，那么在这种情况下，是能保持一个流动性的平衡浓度，可以持续测到羟基自由基的信号。捕获了之后，以DMPO为例，捕获羟基自由基后的加合物DMPO-OH的寿命也仅有约3-4min，那么在这3-4min内羟基自由基还在源源不断产生，因此这肯定是个累积浓度，如果你的扫描时间够长的话，应该看到OH自由基的信号的峰是越来越高的（相对）。另一个呢是顺磁本身不是定量工具，因此以顺磁来定浓度本身就有误差，更大的是作为一个定性工具来使用。用EPR是最直观的看到自由基的形式，因为未成对电子存在自旋，最好的方式是EPR谱图表征，EPR是最直观的看到未成对电子的手段，

如果有时间分辨EPR光谱，你可以直接测定寿命为几十个纳秒以上的自由基。但是一般实验室条件下，如果没有时间分辨EPR光谱， 则采用自由基标定技术（自由基捕获技术）不失为一种简单易行的有效方法。所谓的自由基标定技术，是指利用自由基捕获剂（如DMPO， TEMPO等），对原本短寿命的、无法用常规的非时间分辨EPR 光谱进行检测的自由基（比如OH，O， O2- 等）进行捕获，得到可以检测的稳定自由基加成产物（比如DMPO-OH， DMPO-O，DMPO-O2-等），这些自由基加成产物具有特定的EPR信号，由此可以推断生成的不稳定的短寿命的自由基到底是什么。

3、想测试超氧自由基和羟基自由基，DMPO的浓度需要配多大的？测试是将催化剂分散到DMPO的溶液中，进行光照前后的测试吗？

1mol每升，边照边测。（先配1mmol/l的试一下，不同体系要求不一样，适当调节。催化剂分散到捕获剂要在测试前一会配，因为捕获自由基的时间很短。）

4、请问用EPR检测羟基自由基和超氧自由基 一定要用DMPO做捕获剂吗？

可以用其他捕获剂，如TEMPO，TEMP等，但是价格都很高，其中DMPO最常用。

5、本人在做光化学水相体系中氧氯自由基（ClO·）的EPR检测、体系中有羟基自由基（HO·）、氯自由基（Cl·）以及氧氯自由基（ClO·）等，应该选择哪种自由基捕获剂呢？

这个用DMPO就可以了啊，就是分峰的时候需要小心一些。

6、用EPR测羟基自由基样品和过氧化氢和DMPO需要调节ph值？

不用。

7、我用TEMP做捕获剂测单线态氧，我用的溶剂是pH=7.2的缓冲溶液，为什么背景比样品信号高？

背景值一般波动比较大，容易盖住样品的信号，要扣除背景值，或者提高样品的浓度试试。

8、EPR和NMR有什么不同？

EPR和NMR都属磁共振谱，主要的区别

EPR和NMR是分别研究电子磁矩和核磁矩在外磁场中重新取向所需的能量。

EPR的共振频率在微波波段，NMR共振频率在射频波段。

EPR的灵敏度比NMR的灵敏度高，EPR检出所需自由基的绝对浓度约在10-8M的数量级。

EPR和NMR仪器结构上的差别，前者是恒定频率，采取扫场法，后者还可以恒定磁场，采取扫频法。

9、Value值为1.94和2.04两个对称的峰是否代表氧空位？与氧结合的其他化合物是否在图中没有体现？

凝聚态物理氧空穴在2.004，1.94跟2.04预计是金属元素峰或者是C缺失峰位，ESR没法分析元素种类，与氧结合的其他化合物的物种无法解析出来。

10、在什么溶液中测试什么自由基是固定的吗？

是有体系区别的，超氧自由基在甲醇体系中测试，羟基自由基在水体系中测试，不同自由基在不同体系不同溶液中测试，因为水跟DMPO的结合力高于超氧基和DMPO的结合力，如果在水中测试超氧自由基的话，水跟DMPO的结合速度大于超氧基和DMPO的结合，超氧自由基就不容易被捕获到，这是原理上为何产生不了；当然如果产生量特别大，也有可能被DMPO捕获到；所以测试要选择合适的捕获剂和测试环境；

11、单次进样量多少？

固体制样固定的：1mg样品+1ml溶剂+10ppmDMPO（捕获剂），制好后取10微升进样测试；液体取样量比较少，单次大概取10微升测试

12、ESR检测常规条件参数是什么呢？

中心磁场3500.00G；扫场宽度为150.00G；扫场时间为30.00s；微波功率为3.99mW；调制幅度为1.000G；转换时间为40.0ms。

以上就是铄思百检测小编对“EPR测试自由基的相关问题”相关资料的整理，如有测试需求，可以和铄思百检测联系，我们会给与您最准确的数据和最好的服务体验，希望可以在大家的科研路上有所帮助。

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