Kapitel 2 Carbon Black - bei DuEPublico - an der Universität ...

6.6 Halbwertsbreiten und T2-Relaxation
Diskussion 127
Im Vergleich zum freien Xenon unterliegen die Xenonatome innerhalb der porösen
Carbon Black Struktur zusätzlichen Relaxations- und Austauscheffekten, die zu einer
erhöhten Linienverbreiterung führen. Ist eine Relaxation beim Xenon in der reinen
Gasphase nur über skalare und dipolare Kopplungen während der Kollisionen
untereinander möglich, so tragen beim intraporösen Xenon zusätzliche Kopplungen mit
den Kernen der Adsorbentoberfläche zu einer Verringerung der transversalen
Relaxationszeit und somit zur homogenen Verbreiterung der Resonanzlinie bei
(Kapitel 4.1). Darüber hinaus sind bei Carbon Blacks magnetische Suszeptibilitäts- und
Ringstromeffekte von Bedeutung, die zu einer Anisotropie der chemischen Verschiebung
und somit zu einer inhomogenen Verbreiterung der Resonanzlinie führen können
(Kapitel 4.3.8). Dies gilt ebenso für die bereits vorgestellten Austauscheffekte und
Porengrößenverteilungen (s. Kapitel 4.1-3 und 6.4).
Dass die Resonanzsignale hauptsächlich einer inhomogenen Linienverbreiterungen
unterliegen, zeigt sich beim Vergleich der transversalen Relaxationszeiten T2 und T2 * . Die
T2-Zeiten aus den CPMG-Experimenten sind mit < 20 ms deutlich größer als die aus den
Halbwertsbreiten bestimmten Relaxationszeiten T2 * =(π∆ν1/2) -1 mit < 3 ms (s.
Tabelle 5.3-2).
6.6.1 Porengrößenverteilung
Es wurde bereits in Kapitel 6.3 darauf hingewiesen, dass Austauschprozesse zwischen
Bereichen unterschiedlicher 129 Xe-NMR-Verschiebung zu Linienverbreiterungen führen
können. Ohne Austausch kann jeder Porengröße bei gleicher Belegung ein
Resonanzsignal im 129 Xe-NMR-Spektrum zugeordnet werden. Hohe Austauschraten
zwischen den Poren führen schließlich dazu, dass die Signale zu einer einzigen,
homogen verbreiterten Resonanzlinie koalieren. Eine Abnahme der Austauschrate, z. B.
durch steigender Dichte oder sinkender Temperatur, führt zu einer inhomogenen
Linienverbreiterung, die bei sehr langsamen Austauschgeschwindigkeiten zu einer
Aufspaltung der Resonanzsignale kann, wie es z. B. bei Vulcan PF mit zunehmendem
Druck zu beobachten ist (s. Abbildung 5.2-2).