离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐与水之间的氢键作用

宋大勇 陈静

引用本文: 宋大勇, 陈静. 离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐与水之间的氢键作用[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1605-1610. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407012 shu
Citation:  SONG Da-Yong, CHEN Jing. Hydrogen-Bonding Interactions between Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate and Water[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1605-1610. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407012 shu

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐与水之间的氢键作用

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2011CB201404) 

    国家自然科学基金(21133011)资助 

摘要:

通过衰减全反射红外(ATR-IR)光谱、二维红外相关谱结合量子化学计算研究了1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐([emim][OTf])和水之间的氢键作用. 结果表明,在[emim][OTf]-水体系中,当水的浓度较低时(0.1< x(D2O)< 0.3),水分子的主要存在形式是包裹在离子液体中的没有缔合的单体. 水分子优先填充到[emim][OTf]的空隙中,并且与[emim][OTf]的阴离子形成“[OTf]-…HOH…[OTf]-”结构,水分子与[emim][OTf]的阳离子的相互作用位点是烷基氢而不是芳香氢;当水分子浓度较高时,水分子倾向于自身缔合形成小团簇结构,水分子与[emim][OTf]的阳离子的相互作用位点是芳香氢而不是烷基氢.

English

    1. [1]

      (1) Hallett, J. P.;Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248

      (1) Hallett, J. P.;Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248

    2. [2]

      (2) Greaves, T. L.; Drummond, C. J. Chem. Rev. 2011, 108, 206.(3) Welton, T. Chem. Rev. 1999, 99, 2071. doi: 10.1021/cr980032t(2) Greaves, T. L.; Drummond, C. J. Chem. Rev. 2011, 108, 206.(3) Welton, T. Chem. Rev. 1999, 99, 2071. doi: 10.1021/cr980032t

    3. [3]

      (4) Dupont, J.; de Souza, R. F.; Suarez, P. A. Z. Chem. Rev. 2002, 102, 3667. doi: 10.1021/cr010338r(4) Dupont, J.; de Souza, R. F.; Suarez, P. A. Z. Chem. Rev. 2002, 102, 3667. doi: 10.1021/cr010338r

    4. [4]

      (5) Grabowski, S. J. Hydrogen Bonding: New Insights; Springer: Dordrecht, 2006.(6) Nicodemus, R. A.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5604. doi: 10.1021/jp111434u(5) Grabowski, S. J. Hydrogen Bonding: New Insights; Springer: Dordrecht, 2006.(6) Nicodemus, R. A.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5604. doi: 10.1021/jp111434u

    5. [5]

      (7) Tobias, D. J.; Hemminger, J. C. Science 2008, 319, 1197. doi: 10.1126/science.1152799(7) Tobias, D. J.; Hemminger, J. C. Science 2008, 319, 1197. doi: 10.1126/science.1152799

    6. [6]

      (8) Skarmoutsos, I.; Tom, T.; Hunt, P. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 3675. doi: 10.1039/c3cp54551b(8) Skarmoutsos, I.; Tom, T.; Hunt, P. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 3675. doi: 10.1039/c3cp54551b

    7. [7]

      (9) Fumino, K.;Wulf, A.; Ludwig, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8790. doi: 10.1039/b905634c(9) Fumino, K.;Wulf, A.; Ludwig, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8790. doi: 10.1039/b905634c

    8. [8]

      (10) Miki, K.;Westh, P.; Nishikawa K.; Koga, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9014. doi: 10.1021/jp046309c(10) Miki, K.;Westh, P.; Nishikawa K.; Koga, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9014. doi: 10.1021/jp046309c

    9. [9]

      (11) Elaiwi, A.; Hitchcock, P. B.; Seddon, K. R.; Srinivasan, N.; Tan, Y. M.;Welton, T.; Zora, J. A. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 21, 3467.(12) Zhang, L. Q.; Li, H. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2877. [张力群, 李浩然. 物理化学学报, 2010, 26, 2877.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20101123(11) Elaiwi, A.; Hitchcock, P. B.; Seddon, K. R.; Srinivasan, N.; Tan, Y. M.;Welton, T.; Zora, J. A. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 21, 3467.(12) Zhang, L. Q.; Li, H. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2877. [张力群, 李浩然. 物理化学学报, 2010, 26, 2877.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20101123

    10. [10]

      (13) Zhang, L. Q.;Wang, Y.; Xu, Z.; Li, H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 5978. doi: 10.1021/jp900139z(13) Zhang, L. Q.;Wang, Y.; Xu, Z.; Li, H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 5978. doi: 10.1021/jp900139z

    11. [11]

      (14) Cammarata, L.; Kazarian, S. G.; Salterb, P. A.;Welton, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5192. doi: 10.1039/b106900d(14) Cammarata, L.; Kazarian, S. G.; Salterb, P. A.;Welton, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5192. doi: 10.1039/b106900d

    12. [12]

      (15) Zhang, L.; Xu, Z.;Wang, Y.; Li, H. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6411. doi: 10.1021/jp8001349(15) Zhang, L.; Xu, Z.;Wang, Y.; Li, H. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6411. doi: 10.1021/jp8001349

    13. [13]

      (16) Wang, N. N.; Zhang, Q. G.;Wu, F. G.; Li, Q. Z.; Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8689. doi: 10.1021/jp103438q(16) Wang, N. N.; Zhang, Q. G.;Wu, F. G.; Li, Q. Z.; Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8689. doi: 10.1021/jp103438q

    14. [14]

      (17) Zhang, Q. G.;Wang, N. N.; Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 4747. doi: 10.1021/jp1009498(17) Zhang, Q. G.;Wang, N. N.; Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 4747. doi: 10.1021/jp1009498

    15. [15]

      (18) Zhang, Q. G.;Wang, N. N.;Wang, S. L. Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11127. doi: 10.1021/jp204305g(18) Zhang, Q. G.;Wang, N. N.;Wang, S. L. Yu, Z.W. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11127. doi: 10.1021/jp204305g

    16. [16]

      (19) Wang, Y.; Li, H. R.; Han, S. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24646. doi: 10.1021/jp064134w(19) Wang, Y.; Li, H. R.; Han, S. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24646. doi: 10.1021/jp064134w

    17. [17]

      (20) Köddermann, T.;Wertz, C.; Heintz, A.; Ludwig, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 3697.(21) Bonhôte, P.; Dias, A.; Papageorgiou, N.; Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. Inorg. Chem. 1996, 35, 1168. doi: 10.1021/ic951325x(20) Köddermann, T.;Wertz, C.; Heintz, A.; Ludwig, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 3697.(21) Bonhôte, P.; Dias, A.; Papageorgiou, N.; Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. Inorg. Chem. 1996, 35, 1168. doi: 10.1021/ic951325x

    18. [18]

      (22) Behar, D.; Neta, P. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3139.(23) Socrates, G. Infrared Characteristic Group Frequencies; John Wiley & Sons: Chichester, U.K., 1980; p 91.(24) Andanson, J.; Baiker, A. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12210. doi: 10.1021/jp403340v(22) Behar, D.; Neta, P. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3139.(23) Socrates, G. Infrared Characteristic Group Frequencies; John Wiley & Sons: Chichester, U.K., 1980; p 91.(24) Andanson, J.; Baiker, A. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12210. doi: 10.1021/jp403340v

    19. [19]

      (25) Tait, S.; Osteryoung, R. A. Inorg. Chem. 1984, 23, 4352. doi: 10.1021/ic00193a049(25) Tait, S.; Osteryoung, R. A. Inorg. Chem. 1984, 23, 4352. doi: 10.1021/ic00193a049

    20. [20]

      (26) Joseph, J.; Jemmis, E. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4620. doi: 10.1021/ja067545z(26) Joseph, J.; Jemmis, E. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4620. doi: 10.1021/ja067545z

    21. [21]

      (27) Noda, I. Appl. Spectrosc. 1993, 47, 1329. doi: 10.1366/0003702934067694(27) Noda, I. Appl. Spectrosc. 1993, 47, 1329. doi: 10.1366/0003702934067694

    22. [22]

      (28) Yang, J. Z.; Lu, X. M.; Gui, J. S.; Xu,W. G. Green Chem. 2004, 6, 541. doi: 10.1039/b412286k(28) Yang, J. Z.; Lu, X. M.; Gui, J. S.; Xu,W. G. Green Chem. 2004, 6, 541. doi: 10.1039/b412286k

    23. [23]

      (29) Choudhury, A. R.;Winterton, N.; Steiner, A.; Cooper, A. I.; Johnson, K. A. CrystEngComm 2006, 8, 742. doi: 10.1039/b609598d

      (29) Choudhury, A. R.;Winterton, N.; Steiner, A.; Cooper, A. I.; Johnson, K. A. CrystEngComm 2006, 8, 742. doi: 10.1039/b609598d

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  648
  • 文章访问数:  866
  • HTML全文浏览量:  18
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-05-21
  • 网络出版日期:  2014-07-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章