离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺的低温相变
化学物理
2021-07-28 v1 其他凝聚态物理
摘要
若干量热测量已表明，1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺[C2C1im][N(CN)2]是一种成玻璃液体，尽管其在室温下是低黏度液体。此处我们通过拉曼光谱测量发现，[C2C1im][N(CN)2]在冷却过程中发生缓慢结晶。拉曼光谱的低频范围显示，在210 K下通过冷却或重新加热玻璃（冷结晶）均获得相同的晶相。另一晶相在约260 K形成，恰在270 K熔化之前。X射线衍射与量热测量证实[C2C1im][N(CN)2]存在两种晶相。拉曼光谱表明，多晶型与[C2C1im]+有关：乙基链位于咪唑环平面上（低温晶体）或非平面（高温晶体）。尽管离子分子结构相对简单，[C2C1im][N(CN)2]具有成玻璃能力的结构原因通过量子化学计算和分子动力学（MD）模拟进行了探究。为绘制阴离子绕阳离子的自由能面，对离子对进行了密度泛函理论（DFT）计算。使用可极化模型的MD模拟提供了阴离子绕阳离子出现概率的图谱。量子与经典计算均表明，阴离子绕阳离子优选位置的非定域化（阳离子采取乙基链的不同构象）是冷却过程中结晶受阻以及由此产生的[C2C1im][N(CN)2]成玻璃能力的根源。
引用
@article{arxiv.2107.12573,
title = {Low Temperature Phase Transitions of the Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Dicyanamide},
author = {Kalil Bernardino and Thamires A. Lima and Mauro C. C. Ribeiro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.12573},
year = {2021}
}
备注
Author revised version of the paper published in J. Phys. Chem B in 2019. File contains 31 pages with 7 figures plus 8 pages of supporting information with 7 figures