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固体NMR技术是表征多相催化剂微观结构和催化反应机理的有力工具,其广泛应用深化了人们从原子分子水平上对多相催化体系的结构性质、催化性能及其构效关系的认识。顺磁弛豫增强是顺磁中心的孤电子与周边原子核产生的偶极-偶极相互作用导致周边原子核的弛豫速率增强的现象。目前顺磁弛豫增强NMR技术已广泛应用于生物大分子的结构解析和动力学性质的研究中。将顺磁金属离子引入到多相催化剂中,它既可扮演催化反应的活性中心,亦可作为探针从一个全新的视角来探测多相催化体系的内在构效关系。本论文主要利用顺磁弛豫增强固体NMR技术,系统深入地研究了分子筛骨架结构、活性中心和催化反应,拓展了该技术在多相催化体系中的应用。另外,本论文还利用多核多维固体NMR方法深入研究了组氨酸与锌离子在不同pH值下的相互作用。主要研究内容和研究结果包括：一、通过顺磁弛豫增强固体NMR技术,我们实现了天然丰度的催化反应过程的观测。当我们将少量的顺磁性的Cu(Ⅱ)离子加入到HY分子筛后,分子筛骨架原子如29Si和吸附分子的纵向弛豫时间T1极大缩短,实现了NMR信号的快速采样。在天然丰度丙酮反应物的多相催化反应中,13C谱图的信号至少有5-30倍的增强。顺磁弛豫增强固体NMR技术在天然丰度多相催化体系中应用,极大的缩减原位固体NMR实验中同位素富集的成本,而且还缩短了固体NMR的采样时间。二、利用顺磁弛豫增强固体NMR技术检测了催化反应过程中Cu-HY分子筛中铜物种的价态的变化过程,其中铜物种的价态变化过程与分子筛中骨架原子(如29Si)和吸附分子的纵向弛豫时间T1的变化密切相关。具体研究了三甲基膦和CO氧化过程中铜物种的价态的变化。该方法可以同时兼顾对金属离子活性中心的检测和催化机理的研究。三、利用固体NMR技术研究了含顺磁离子的Cu-H-MOR分子筛上甲醇羰基化反应的过程,探讨了铜物种对羰基化反应的影响。铜掺杂的Cu-H-MOR分子筛上羰基化反应活性和选择性均远高于H-MOR分子筛。我们发现体系中的Cu(Ⅰ)物种能稳定中间产物二甲醚,抑制了二甲醚与甲醇的进一步反应生成碳水化合物,并且大量二甲醚的存在也是在Cu-H-MOR分子筛上高选择性生成乙酸甲酯的原因。此外,实验中还发现,与Cu(I)紧密吸附的CO并不是羰基化反应中的活性物种,相反会占据Cu(Ⅰ)位点,影响二甲醚在Cu(Ⅰ)上的吸附,导致碳水化合物的大量生成。这些实验结果将为羰基化反应的金属掺杂的双功能催化剂的设计提供参考依据和思路。四、结合多种固体NMR技术和理论计算研究了不同pH条件下组氨酸与锌离子的相互作用。借助二维同核和异核相关NMR技术对不同结构的组氨酸-锌离子复合物中的1H,13C和15N的化学位移进行了一个全归属；并且测量了不同复合物中13C和15N的化学位移各向异性以及1H-15N耦合常数的大小,这些参数的变化反映了组氨酸与锌离子相互作用后化学环境的变化；根据NMR的实验结果,提出了不同的组氨酸与锌离子相互作用的结构模型,并利用DFT计算进行了证实。这些结果给生物蛋白中组氨酸与金属离子相互作用的结构与功能之间的关系提供一些基础。