1. Infrared spectroscopy quantification of functional carbon groups in kerogens and coals: A calibration procedure
- Author
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Corentin Le Guillou, Jésus Raya, Nathalie Carrasco, Van T.H. Phan, Sylvain Bernard, Lydie Bonal, Eric Quirico, Thomas Gautier, Lora Jovanovic, Pierre Beck, Yann Le Brech, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PLANETO - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie de Strasbourg, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centrale Lille Institut (CLIL), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Lille, CNRS, INRA, ENSCL, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble [IPAG], Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble [IPAG ], Laboratoire Réactions et Génie des Procédés [LRGP], Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207, and Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie [IMPMC]
- Subjects
Murchison meteorite ,Infrared ,Analytical chemistry ,chemistry.chemical_element ,Infrared spectroscopy ,02 engineering and technology ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,Analytical Chemistry ,Insoluble organic matter ,Chondrite ,Magic angle spinning ,Spectroscopy ,Absorption (electromagnetic radiation) ,Instrumentation ,Coals ,[CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Atomic and Molecular Physics, and Optics ,0104 chemical sciences ,Kerogens ,chemistry ,13. Climate action ,Chondrites ,Nuclear magnetic resonance (NMR) ,0210 nano-technology ,Carbon ,Composition - Abstract
International audience; The determination of the abundances of the CHx, C=O and aromatic groups in chondritic Insoluble Organic Matter (IOM) and coals by Infrared (IR) spectroscopy is a challenging issue due to insufficient knowledge on the absorption cross-sections and their sensitivity to the molecular environment. Here, we report a calibration approach based on a 13C synthetic model material whose composition was unambiguously determined by Direct-Pulse/Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance (DP/MAS NMR). Ratios of the cross-sections of the CHx, C=O and aromatic groups have been determined, and the method has been applied to IOM samples extracted from four chondrites as Orgueil (CI), Murchison (CM), Tagish Lake (C2-ungrouped) and EET 92042 (CR), and to a series of coals. The estimate of the aliphatic to aromatic carbon ratio (nCHx/nAro) in IOM samples from Orgueil, Murchison and Tagish Lake chondrites is in good agreement with Single-Pulse/NMR estimates earlier published, and is lower by a factor of 1.3 in the case of the CR chondrite EET 92042 (but the error bars overlap). In contrast, the aliphatic to carbonyl ratio (nCHx/nC=O) is overestimated for the four chondrites. These discrepancies are likely due to the control of the absorption cross-section of the C=O and C=C bonds by the local molecular environment. Regarding coals, the use of published NMR analyses has brought to light that the integrated cross-section ratio ACHx/AAro varies with the vitrinite reflectance over an order of magnitude. Here as well, the local oxygen speciation plays a critical control in AAro, which decreases with increasing the vitrinite reflectance. We provide an analytical law that links ACHx/AAro and vitrinite reflectance, which will allow the determination of nCHx/nAro for any coal sample, provided its vitrinite reflectance is known.
- Published
- 2021