二氧化硅表面对室温离子液体结构与动力学的影响：分子动力学模拟研究
化学物理
2017-10-27 v1
摘要
固面处的室温离子液体（IL）因其在电化学与电子器件中显著的表面性质而受到关注。为查明界面效应，我们研究了两种 IL 在不同温度纳米限域下的动力学与结构性质。具体而言，我们对由 1-丁基-3-甲基咪唑阳离子与六氟磷酸根（[Bmim][PF6]）或四氟硼酸根（[Bmim][BF4]）阴离子组成、夹于非晶二氧化硅板间的 IL 进行全原子分子动力学模拟。离子物种跨狭缝的密度分布显示，[PF6] 与 [BF4] 阴离子比 [Bmim] 阳离子更靠近板壁，从而在界面区形成双层排列。对阳离子，我们观察到其在表面有优选取向：甲基指向壁面，丁基尾向内伸展。均方位移与非相干散射函数揭示狭缝孔中所有离子物种的动力学变慢且呈异质性。特别是，空间分辨分析表明结构弛豫时间当接近二氧化硅表面时增大约两个数量级，这一效应在设计应用时须加以考虑。受限 IL 结构与动力学特征的改变可关联于非晶二氧化硅表面存在阴离子的优选位点。对广泛分布的位点与表面性质之间关系的详细分析表明，当硅醇基团呈三角形排列、能与给定阴离子的各个氟原子形成多重氢键时，会产生特别稳定的阴离子位点，从而阐明了表面处一种重要的捕获机制。
引用
@article{arxiv.1710.09563,
title = {Effects of Silica Surfaces on the Structure and Dynamics of Room Temperature Ionic Liquids: A Molecular Dynamics Simulation Study},
author = {Tamisra Pal and Constantin Beck and Dominik Lessnich and Michael Vogel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.09563},
year = {2017}
}