NMR spectroscopy of complex samples using compact instruments

• NMR Spektroskopie komplexer Mischungen mittels kompakter Geräte

Duchowny, Anton; Blümich, Bernhard (Thesis advisor); Liauw, Marcel (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Kurzfassung

Das Themenfeld der kernmagnetischen Resonanz (eng.: Nuclear Magnetic Resonance, NMR) beinhaltet eine umfassende theoretische Grundlage, welche auf dem ersten Blick überwältigend erscheinen kann. Obwohl diese physikalischen Gesetzmäßigkeiten nicht vereinfacht werden können, erreichen moderne benchtop Spektrometer verbesserte Zugänglichkeit und Nutzerfreundlichkeit, womit NMR in Labore und Produktionsstätten Platz finden kann, wo dies vorher noch nicht der Fall war. Jedoch ist die aktuell erreichbare Magnetfeldstärke, und die sich daraus ergebende spektrale Auflösung, von Spektrometern mit Permanentmagneten begrenzt. Dementsprechend erhält man von komplexen chemischen Systemen Spektren mit stark überlappenden Signalen, welche schwierig zu interpretieren sind. In dieser Arbeit werden Lösungsansätze hierfür präsentiert, wodurch die modernen NMR Spektrometer alltagstauglicher werden können. Die wissenschaftliche Arbeit wird in einen breiten Kontext gebracht und mit Hintergrundinformationen geschmückt, wovon sowohl der Energie- als auch der Chemiesektor, welche beide leistungsfähige Analytik im Alltag benötigen, profitieren können. Hierfür wird eine simple, aber dennoch vielseitige Hochdruckapparatur präsentiert, welche die Analyse von bis zu 200 bar komprimierten Gasen mittels benchtop NMR erlaubt. Mittels dieser Apparatur wurde komprimiertes Erdgas quantifiziert, welches eine Mischung vieler sich ähnelnder Moleküle darstellt. Obwohl die Methodik als Prototyp gesehen werden kann, sind die Ergebnisse vergleichbar zur Standardmethode, der Gaschromatographie. Des Weiteren wird die Alterung von konventionellen und Biobrennstoffen, sowie deren Mischungen, untersucht. Neben weiteren analytischen Methoden, konnte die benchtop NMR Spektroskopie aufschlussreiche Erkenntnisse in diesem wenig erforschtem Gebiet gewinnen.

Einrichtungen

• Fachgruppe Chemie [150000]
• Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie [154810]