Efficiency of dipolar and J-derived solid-state NMR techniques for a new pair of nuclei {31P,29Si}. Towards the characterization of Si–O–P mesoporous materials

Solid-state NMR methods based on dipolar and J-derived experiments such as CP, MAS-J-HMQC and MAS-J-INEPT MAS have been developed in the frame of the {31P,29Si} spin pair. The potential of these techniques has been demonstrated using model compounds including crystalline silicophosphate phases (Si5O(PO4)6 and various SiP2O7 polymorphs). Spatial interactions as well as through-bond connectivities were established. Evaluation of isotropic 2JP–O–Si coupling constants has been established by careful analysis of the HMQC and INEPT build-up curves under fast MAS. The efficiency of the 31P → 29Si CP MAS experiment for the detailed characterization of Si–O–P mesoporous materials (at low temperature) was demonstrated. The incorporation of P atoms in the silica network has been proved unambiguously. Such materials could be appropriate for biocompatibility purposes.

RésuméDes méthodes de RMN en phase solide fondées sur l'interaction dipolaire (polarisation croisée en rotation à l'angle magique) et l'interaction de couplage J (MAS-J-HMQC et MAS-J-INEPT) ont été développées dans le cadre de la paire de spins {31P,29Si}. La mise au point de ces séquences a été effectuée à l'aide de composés modèles, comme Si5O(PO4)6 et certains polymorphes de SiP2O7. Les proximités spatiales ainsi que les connectivités chimiques sont ainsi mises en évidence. L'évaluation des constantes isootropes de couplage 2JP–O–Si a été permise grâce à l'analyse détaillée des courbes d'évolution HMQC et INEPT. L'efficacité de la séquence 31P → 29Si CP MAS est démontrée dans le cadre de l'étude de matériaux mésoporeux de type Si–O–P. L'incorporation des atomes de phosphore au sein du réseau de silice est ainsi prouvée. Ces composés sont des candidats potentiels dans le cadre des matériaux biocompatibles.