Interfacial structure and orientation of confined ionic liquids on charged quartz surfaces

文献情報

出版日 2014-09-09
DOI 10.1039/C4CP03077J
インパクトファクター 3.676
著者

Yong-Lei Wang


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要旨

Atomistic molecular dynamics simulations have been performed to study microscopic ionic structures and orientational preferences of absorbed [BMIM] cations and four paired anions ([BF4], [PF6], [TFO] and [TF2N]) on quartz surfaces. Two chemically different quartz surface models were adopted: one is saturated with silanol Si(OH)2 groups, and the other one is covered by silane SiH2 groups, respectively. Simulation results reveal that dense ionic layers, characterized by distinct mass, number, charge and electron densities, are formed in quartz interfacial region. The orientational preferences of confined ionic groups are characterized with different features depending on the size and shape of anionic groups, and the quartz surface charge. The [BMIM] cations attach exclusively onto the negatively charged Si(OH)2 surface. The imidazolium rings lie preferentially perpendicular to Si(OH)2 surface, to which the directly connected methyl and butyl chains are oriented and elongated along Si(OH)2 surface, respectively. The anions are mainly absorbed on positively charged SiH2 surface. The main axes of asymmetric [TFO] and [TF2N] anions are perpendicular and parallel to SiH2 surface, respectively. Such distinct structural and orientational preferences of confined ionic groups attribute to the strong electrostatic interactions and the formation of hydrogen bonds between confined ionic species and quartz interfacial groups.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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