纳米多孔介质中LiCl.6H2O溶液的玻璃态动力学

理解纳米限域如何改变玻璃形成水合电解质的动力学，对于阐明离子水合、氢键结构和界面效应之间的相互作用至关重要。这里，我们使用SBA-15介孔硅（平均孔径8 nm）研究了LiCl.6H2O在bulk和受限条件下的行为。结合差示扫描量热法、拉曼光谱、准弹性中子散射、1H自旋-晶格弛豫和脉冲场梯度NMR，我们探测了热行为、氢键结构、局部运动和传输动力学，覆盖互补的时间和长度尺度。 calorimetric结果表明LiCl.6H2O在受限条件下仍保持玻璃形成特性，其玻璃转变的热特征在bulk基础上略有变宽并向高温移动。O-H伸缩区域的拉曼光谱表明，浓缩的LiCl溶液具有比bulk水更弱且四面体连接性更少的氢键网络。在亚纳秒时间尺度上，弹性固定窗口分析显示受限条件下均方位移减小，表明孔内的运动幅度被抑制。在inelastic固定窗口中子散射扫描中，基于跳跃-扩散框架分析得到较低的等效平移扩散系数和更长的驻留时间，表明限域主要阻碍了从瞬态局部环境中的平移逃逸。1H弛豫进一步表明限域拓宽了局部质子涨落时间分布，而PFG-NMR证实了bulk LiCl.6H2O溶液中的长程水运动相对于bulk水被降低。虽然当前数据尚不能解决受限LiCl.6H2O中的界面和孔中心不同群体，但动力学在不同时间尺度上被显著改变，从玻璃态到液态，导致更慢的、空间受限的、更异质性的运动。