溶质引起的液态水定量电子结构与功函数变化
化学物理
2022-01-21 v2
摘要
定量液体射流光电子能谱的最新进展使得能够精确测定液体及溶液中物种的绝对尺度电子能量学。我们的主要目标是确定液态水的最低电离能绝对值，发现其随溶质加入而变化，并依赖于溶质浓度。我们讨论了两种原型水溶液：NaI(aq) 和四丁基碘化铵 TBAI(aq)，后者是一种强表面活性剂。揭示了显著不同的行为：在 NaI(aq) 溶液中，水的 1b1 能级在浓度增至近饱和时升高了 300 meV，而对于 TBAI，在形成表面层时该能量降低了约 0.7 eV。由 I- 5p 峰能量的浓度依赖性位移推断，溶质诱导效应对溶质结合能的量化也同样得到。对于 NaI(aq)，发现 I- 5p 位移与水的 1b1 结合能位移几乎相同，而在 TBAI(aq) 溶液中则出现方向相反的更大位移。我们表明，NaI(aq) 中的这一结果主要可归因于溶液体相中水电子结构的变化。相反，TBAI(aq) 的 1b1 能量表观变化可与溶液功函数的变化相关，后者可能源于表面分子偶极子。此外，对于此处研究的两种溶液，测得的水 1b1 结合能均可与高盐浓度下发生的广泛溶液分子结构变化相关联，其中在 NaI(aq) 情况下，可用于水合单个离子的水分子过少，溶液呈现类晶相。我们还评论了液态水 3a1 轨道的浓度依赖形状，它是水-水氢键相互作用的敏感特征。
引用
@article{arxiv.2107.06161,
title = {Quantitative electronic structure and work-function changes of liquid water induced by solute},
author = {Bruno Credidio and Michele Pugini and Sebastian Malerz and Florian Trinter and Uwe Hergenhahn and Iain Wilkinson and Stephan Thürmer and Bernd Winter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.06161},
year = {2022}
}
备注
28 pages, 12 figures, including Supporting Information