在以醇为基础的多离子液体中双极相互作用的极性扰动
Jiahui Liu1, Md Walli Ullah1, Marek W Urban1
1Department of Materials Science and Engineering, Clemson University, Clemson, South Carolina 29634, United States.
这项研究合成了以醇为基础的聚合离子液体 (PILs),以了解水如何影响它们的导电性. 尽管含水量更高,但酸PIL显示出受限的移动性,与酸PIL不同,其导电性翻了一番.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 聚合离子液体 (PIL) 是具有可调节性质的先进材料.
- 了解离子,双极和水化相互作用之间的相互作用对于优化PIL性能至关重要.
- 基于醇的酸盐,特别是伊米达 (Im) 和三 (Tr),具有独特的结构特征.
研究的目的:
- 为了合成和描述以醇为基础的PILs (p(Im-TFSI) 和p(Tr-TFSI)).
- 阐明二极离子相互作用的起源及其对导电性和机械性质的影响.
- 研究水 (H2O) 在调节这些相互作用和材料行为的作用.
主要方法:
- 用 bis ((trifluoromethane sulfonyl) imide 离子合成以伊米达和为基础的 PIL.
- 谱分析用于研究相互作用和水合效应.
- 电化学阻抗光谱分析导电性和介电反应.
主要成果:
- 光谱分析显示,在p(Im-TFSI) 和p(Tr-TFSI) PIL中,不同的环-依赖的水化效应.
- p(Tr-TFSI) 显示出更强的阴离子-离子-H2O相互作用和局部聚类,导致尽管H2O含量更高,但离子流动性受到限制.
- p ((Im-TFSI) 呈现较弱的H2O联结,从而增强了离子流动性和导电率的两倍增长.
- 两种PIL类型都显示出独特的并行电阻-电容器 (RC) 反应,在H2O暴露时重新配置.
结论:
- 二极离子相互作用和水化显著影响以醇为基础的PIL的导电性.
- 特定的醇环结构 (Im vs. Tr) 决定了水化机制及其对离子移动性和导电性的影响.
- 水作为塑化剂,通过溶解离子-离子对来增强离子流动性,但其作用是由极相互作用的强度调节的.
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