液体27Al NMR是一种强大而直接的分析手段，用于在原子水平上揭示铝（Al）离子在溶液中的存在形态、配位结构、反应动力学与平衡。凭借其高分辨率与高灵敏度，它已成为环境化学、配位化学、材料科学和生物无机化学等领域不可或缺的工具。
就信号强度而言，27Al核具有100%天然丰度（无需同位素富集）和较高的磁旋比，这意味着检测灵敏度非常高，远优于常见的13C NMR。但是由于27Al是自旋量子数 I = 5/2 的四极核，四极相互作用会导致 NMR 信号峰严重展宽，甚至难以检测，对于电荷对称性低的分子，这一点尤其显著。
化学位移（δ，单位ppm）是27Al NMR最核心的参数，直接反映铝原子的电子环境和配位结构。常用 Al(NO₃)₃ 的酸性水溶液（[Al(H₂O)₆]³⁺，δ = 0 ppm）作为化学位移参考。
上图是使用本公司NMR所做的27Al NMR谱图，可以看到铝谱给出的信息类似于碳谱。但是需要注意的是，由于核磁管以及探头玻璃中不可避免地有Al本底信号(50-100ppm的一个宽包)，在谱图解析中需要注意区分，也可以通过空白实验以及后处理参数调整来进行扣除。
化学位移范围与配位数的经验关联：
- δ ≈ 0 – 20 ppm：六配位铝。主要是水合铝离子及其单核水解产物（如
[Al(OH)(H₂O)₅]²⁺），以及许多八面体构型的络合物。 - δ ≈ 30 – 50 ppm：五配位铝。相对少见，存在于某些特殊配位环境或中间体中。
- δ ≈ 50 – 120 ppm：四配位铝。这是最具特征的范围。典型代表包括：
- 著名的 Keggin型
Al₁₃聚阳离子（中心四面体铝，δ ≈ 62.5 ppm），是铝水解聚合的关键物种。 - 四面体络阴离子，如
[AlCl₄]⁻(δ ≈ 103 ppm)，在离子液体和电化学中至关重要。 - 铝酸盐溶液中的
[Al(OH)₄]⁻。
- 著名的 Keggin型
液体27Al NMR主要回答一个问题：“铝在溶液中以什么形式存在？”
- 铝的水解化学与聚合过程：
- 实时监测Al³⁺盐随pH升高，从单体(
[Al(H₂O)₆]³⁺)到低聚体，再到高阶聚合物（如Al₁₃,Al₃₀）的形态演变。这是水处理混凝剂（聚氯化铝PAC）、土壤化学和地球化学研究的核心手段。
- 实时监测Al³⁺盐随pH升高，从单体(
- 配位化学与络合平衡：
- 研究铝与无机阴离子（F⁻, SO₄²⁻等）或有机配体（草酸、柠檬酸、氨基酸、儿茶酚等）的络合作用。
- 区分快速/慢速配体交换动力学，测定络合物稳定常数，鉴定络合物结构。
- 生物无机化学与毒性研究：
- 直接表征铝在生理pH和模拟体液条件下与生物分子（ATP、多肽、神经递质）形成的络合物，为理解铝的神经毒性（如与阿尔茨海默病的潜在关联）提供分子层面的证据。
- 功能材料与电化学：
- 铝离子电池：表征离子液体/有机电解质中铝的活性物种（如
[AlCl₄]⁻，[Al₂Cl₇]⁻），是理解电化学反应机理的关键。 - 催化剂前驱体：研究烯烃聚合催化剂（如甲基铝氧烷MAO）在溶液中的铝物种结构。
- 离子液体：定量分析
AlCl₃基离子液体中不同氯铝酸根阴离子的分布。
- 铝离子电池：表征离子液体/有机电解质中铝的活性物种（如