长烷基链质子型离子液体与水的相互作用

我们采用实验与理论相结合的方法，研究了水在改变硝酸丁铵（BAN）水溶液光学响应所表征的微观相互作用中的作用。以质子型离子液体信号为主的拉曼光谱作为含水量的函数被采集，并利用经典分子动力学计算研究了离子对相应的空间组织，以及它们与水分子的局部排列。高质量的光谱数据结合仔细的分析表明，水会影响溶液中 BAN 的振动光谱：随着水浓度的增加，归属于伸缩模的峰表现出频率硬化与峰形变窄，而归属于弯曲模的峰则表现出相反的行为。计算结果清楚地表明，离子对存在纳米尺度的空间组织，且至少在中等含水量范围内，这种组织不会随含水量的增加而被破坏。我们的综合结果确实表明，低水浓度甚至会增强局部有序性。水分子位于离子对之间，且相比阳离子更靠近阴离子，氢键数目的计算证实了这一点——水与阴离子之间的氢键多于水与阳离子之间的氢键。因此，整体结果集阐明了 BAN-水相互作用的微观图景，并强调了水分子与硝酸根阴离子之间扩展的氢键网络的主要作用。