总的来讲,在气体水合物的研究方面,国内和国外的差距还比较大。我从一个方面谈一谈。
国内搞气体水合物合成的单位也很多了,可是有时我总觉得有一个缺陷,就是搞结构和物化分析的研究太少。
怎么说呢,现在国内的相关研究,多是基于气体水合物的相图的研究,就是说,假定在某个条件下气体和水的“产物”是水合物,并作一点非常简单的表征,通常是点燃这个产物。
从某种意义来讲,这样作没有大问题,可是万一碰到某个钻牛角尖的人就麻烦了,“你到底怎么知道这就是水合物?是哪种水合物?”
这种问题不是没有根据的。比如说这个领域的初涉者都知道甲烷可以形成结构II型水合物,也能形成结构I型水合物。如果是简单的气体和水混和物,还可以用已知的相平衡条件来判断,可是万一是复杂的气体和水的混合物,这个相平衡条件就不一点管用了。
所以,我们需要solid proof。下面我就这方面的方法简单的谈一谈。
首先谈一下粉末衍射的应用。
粉末衍射法,简称XRD,是判断水合物产物结构的非常理想的工具。不同的晶体结构能给出不同的衍射花样,而已知的晶体结构的衍射花样可以计算出来。所以,如果你有一个水合物样品,可以作粉末衍射来判断它的结构。
这个方法的好处是结论非常有力,灵敏度比较高。
但缺点是一般不能作动力学研究,所以对反应过程的了解帮助不大。但是有些研究组,比如小日本的几个实验室,太有钱了,装备有可以研究动力学的XRD,关键是有一个高压低温样品池。
这个方法的一个非常有力但是更难研究的近亲,这就是单晶衍射法。可是水合物单晶是非常难得到的,关键是要得到没有什么缺陷的单晶太难。天然的气体水合物样品里面含有完美单晶的几率比较大,可是有几个实验室能同时拥有天然气体水合物样品和单晶衍射分析高手呢?不过最近我认识的一个朋友所在的实验室接连从天然气体水合物里面发现了两个完美单晶,分析结果几乎完美,估计一篇高档次文章又要出来了。
粉末衍射仪不贵的,国内要是有多几个实验室装备了就好了。好像广州能源所已经买了一台。
下一次谈一谈核磁共振NMR
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