離子液體(ILs)是一種由陽離子和陰離子構成的熔融鹽,它的蒸氣壓較低,是一種特殊的溶劑。選擇合適的陽離子和陰離子組合,就可以使得ILs的性能以滿足特定的應用。
離子液體與碳納米結構之間相互作用的研究仍處于萌芽階段,研究方向主要有兩方面:(I)探索IL與碳納米管或石墨烯混合物的性質;(II)探索將IL限制在碳納米管里的性質。
基于此,我們對1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺([Emim][TFSI])和1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺([Hmim][TFSI])進行建模,如圖1所示。通過對[Emim][TFSI]和[Hmim][TFSI]的結構性質進行表征,并對比已報道的結果,驗證了模擬IL所采用的模型。
隨后,對[Emim][TFSI]和[Hmim][TFSI]與CNT的混合物進行模擬并利用柱狀密度分布分析、自擴散系數、氫鍵平均數和相互作用能研究了它們的納米結構。在IL-CNT混合物中觀察到三個不同的區域:受限區域,將IL限制在納米管的內部區域;殼層區域,厚度為6 ?的外殼區域;殼層區域以外的塊體區域。在殼層區域中,陽離子和陰離子緊密堆積在一起。在CNT+[Emim][TFSI]的殼層區域中,陰離子明顯比陽離子多,而在CNT+[Hmim][TFSI]的殼層區域里,陰陽離子數量的差異較小。在碳納米管內部,CNT+[Emim][TFSI]中[Emim]+占據碳納米管的內表面和,而[TSFI]-只占據內表面而不存在于。與塊體區域相比,殼層區域和受限區域的離子遷移率明顯降低。
對[Emim][TFSI]和[Hmim][TFSI]與GDYNT的混合物進行了模擬及表征。在GDYNT-ILs混合物中,也存在與CNT相似的三個區域。由于GDYNT的孔隙率比CNT大,IL中較小的原子(F、H)更接近GDYNT的側壁,這增加了氫鍵連接的幾率,從而增加了相互作用能。較長的烷基尾部靠近GDYNT內壁,這使[Hmim]+離子難以堆積。因此GDYNT內[Hmim][TFSI]的遷移率明顯增加。
1-丁基-2,3-二甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:350493-08-2
1-丁基-2,3-二甲基咪唑硝酸鹽 cas:922521-06-0
1-丁基-2,3-二甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽 cas:765910-73-4
1-丙基-2,3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:169051-76-7
1-丙基-2,3-甲基咪唑六氟磷酸鹽 cas:157310-73-1
1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸鹽 cas:157310-72-0
1-丙基-2,3-甲基咪唑溴鹽 cas:107937-17-7
1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽 cas:174899-72-0
1-乙基-2,3-二甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:174899-90-2
1-乙基-2,3-二甲基咪唑溴鹽 cas:98892-76-3
1-乙基-2,3-二甲基咪唑氯鹽 cas:92507-97-6
1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽 cas:244193-64-4
1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽 cas:219947-95-2
1-十六烷基-3-甲基咪唑溴鹽 cas:132361-22-9
1-十四烷基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:404001-49-6
1-十四烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽 cas:219947-94-1
1-十四烷基-3-甲基咪唑溴鹽 cas:471907-87-6
1-十二烷基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:404001-48-5
1-十二烷基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽 cas:901791-87-5
1-十二烷基-3-甲基咪唑硝酸鹽 cas:799246-93-8
1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽 cas:219947-93-0
1-十二烷基-3-甲基咪唑氯鹽 cas:114569-84-5
1-癸基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:433337-23-6
1-癸基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽 cas:412009-62-2
1-癸基-3-甲基咪唑硝酸鹽 cas:1057409-91-2
1-辛基-3-甲基咪唑硫氰酸鹽 cas:847499-72-3
1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽 cas:497258-85-2
1-己基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽 cas:478935-29-4
1-己基-3-甲基咪唑硫氰酸鹽 cas:847499-74-5
1-己基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽 cas:460345-16-8
1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽 cas:916729-96-9
1-己基-3-甲基咪唑高氯酸鹽 cas:648424-43-5
1-己基-3-甲基咪唑硝酸鹽 cas:203389-26-8
1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯 cas:663199-28-8
1-丁基-3-甲基咪唑對甲基苯磺酸鹽 cas:925230-47-3
1-丙基-3-甲基咪唑硝酸鹽 cas:649745-76-6
1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽 cas:342573-75-5
1-乙基-3-甲基咪唑**二乙*鹽 cas:848641-69-0
1-乙基-3-甲基咪唑雙氰胺鹽 cas:923019-22-1
1-丁基-3-甲基咪唑雙氰胺鹽 cas:448245-52-1
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