离子液体模板化离子硅材料多尺度孔隙的受控形成
软凝聚态物质
2024-09-09 v1
摘要
介观系统因其高内部表面积和可调孔径而屡见不鲜于膜科学及其应用。提出了一种由离子液体 (IL) 模板形成的水解离子硅薄膜的新型合成路径，并与传统非水解策略进行比较。对于两种路径，均将孔隙的多尺度形成作为离子液体含量的函数进行研究，结合热重分析 (TGA) 、氮吸附和小角 X 射线散射 (SAXS) 的结果。TGA 与氮吸附的组合可获取离子硅及孔隙体积分数，分别贡献于中孔和大孔。我们随后提出一种基于小球 (Rs = 1 -- 2 nm) 和圆柱 (Lcyl = 10 -- 20 nm) 带有径向多分散性的原创定量几何模型来分析 SAXS 数据，该模型基于氮吸附等温线提供的径向多分散性。主要结果表明，对于给定的模板离子液体掺入量，两种合成路径产生的孔隙几何几乎相同，但新型水解薄膜的模板掺入效应更好，因而实现更高的中孔度。我们的综合研究为介观孔隙几何提供了一致视图，从而为以可接近中孔度为目标的孔隙离子膜优化提供了路径，具体表现为改善离子性能的可及中孔度，例如用于燃料电池和电池，以及分子储存。
引用
@article{arxiv.2409.04051,
title = {Controlled formation of multi-scale porosity in ionosilica templated by ionic liquid},
author = {Shilpa Sharma and Julian Oberdisse and Johan Alauzun and Philippe Dieudonné-George and Thomas Bizien and Cansu Akkaya and Peter Hesemann and Anne-Caroline Genix},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.04051},
year = {2024}
}