ЭПР-спектроскопический анализ пшеничных отрубей

Спектр исходного образца растительного сырья имел следующие параметры: концентрация свободных радикалов (КСР) N = 4.8*10¹⁵ спин/г, ширина линий ЭПР DH = 8,7 Эрстеда и g-фактор составлял 2,0036.

Рисунок 13 - Зависимость концентрации свободных радикалов от температуры карбонизации ПО

Уже при температуре карбонизации 250 °C величина КСР возросла на два порядка, а DH сузилась до значения 6,5 Эрстеда. В ходе дальнейшего роста температуры значение КРС продолжает расти и достигает максимума при 500°C N= 2,1*10¹⁹ спин/г, а величины DH и g-фактор уменьшаются до 4,2 Эрстеда и 2,0026, соответственно. При температуре карбонизации 600°Cнаблюдается малый минимум значения КСР (рис. 13). При дальнейшем увеличении температуры до 650 °C величина КСР возрастает в 2 раза, по сравнению со значением N при 600 °C, а ширина линий ЭПР уменьшается до DH = 3,5 Эрстеда. Однако при увеличении температуры ещё на 50 °C происходят неожиданно резкие изменения параметров ЭПР-спектра: концентрация свободных радикалов уменьшается в 1400 раз, ЭПР линия сужается до DH = 1,1 эрстеда. При 750 °C опять наблюдается рост значения КСР (в 7 раз) и ширины линии(DH = 3,4 Эрстеда).

Интересно проследить изменение значения g-фактора образцов с ростом температуры: g-фактор исходного образца растительного сырья соответствует высушенному биологическому материалу. С ростом температуры карбонизации наблюдается уменьшение значения g-фактора.

Рисунок 14 - Зависимость ширины линий ЭПР от температуры карбонизации

Это связано с тем, что в ходе карбонизации происходит выделение летучих соединений, в том числе и в виде влаги, с последующим образованием поликонденсированных систем, что в свою очередь ведёт к увеличению содержания углерода в образце с усилением графитизации. Значение g-фактора в ходе карбонизации уменьшается от g = 2.0033 (250 °C) до 2.0023 (800 °C).

Естественно, процессы образования полициклических систем и графитовых плоскостей предполагают общее уменьшение значения КСР с ростом температуры карбонизации [133]. Однако было предположено, что резкое изменение параметров ЭПР-линии в интервале температур 650-750 °C связано с образованием наноструктур.