公共技术中心承担的中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目——高温液态熔盐核磁共振原位检测技术的功能开发,于2021年9月通过项目验收。该项目针对高温熔盐检测的难点,自主设计开发了耐腐蚀的密闭性陶瓷高温密闭样品池,以满足熔盐检测过程中的密闭性要求,并通过优化样品池材质,提高了最高检测温度。
核磁共振技术在解析化合物微观结构方面具有明显的优势,是化学、生物、药学、材料科学和地理学等领域中不可或缺的分析方法,也是目前化合物结构鉴定的重要表征手段。在熔盐领域的研究中,高温核磁共振技术可以提供丰富的结构信息,是目前熔盐研究领域中的一种重要手段。然而在商业化仪器上实现对高温熔盐的原位检测十分困难,这主要是由于熔盐具有强的腐蚀性和挥发性,并且易吸水氧化,导致测试结果存在较大误差。经过本项目中相关功能的开发,该设备可用于高温液态熔盐体系的高温原位核磁共振信号检测,可开展熔盐体系的配位结构及离子运动能力等微观信息的分析,用以揭示熔盐结构对腐蚀性、溶解性等性能的影响机制,为熔盐性能优化及新型熔盐体系的设计与选型提供科学依据及可行方向。
项目开发至今,主要服务于研究所钍基熔盐堆项目中熔盐相关的基础研究工作,具体包括检测熔盐使役过程中离子配位、氟离子活性的演变规律,监测熔盐结构对燃料盐溶解度、熔盐性能的影响;评估高温熔盐体相和表界面微观结构数据,理解掌握使役熔盐本质特征,为先进熔盐制备、运行调控及净化提供关键数据。此外,基于高温核磁共振技术,实验室还与所外单位合作开发了材料在高温条件下分子运动的原位检测方法,从分子运动方面给出了材料性能转变的分子机制,合作单位包括福州大学,中国科学院福建物构所,江西理工大学等。

文章封面图:Phys. Chem. Chem. Phys., 2023, 25, 19446.