注册 English

分子动力学模拟研究[Bmim][PF6]+水+醇三元体系的微观结构和分子间相互作用

梅清清 ,  侯民强 ,  宁汇 ,  马珺 ,  杨德重 ,  韩布兴

downloadPDF
引用本文: 梅清清, 侯民强, 宁汇, 马珺, 杨德重, 韩布兴. 分子动力学模拟研究[Bmim][PF6]+水+醇三元体系的微观结构和分子间相互作用[J]. 物理化学学报, 2014, 30(12): 2210-2215. doi: 10.3866/PKU.WHXB201410151 shu
Citation:  MEI Qing-Qing, HOU Min-Qiang, NING Hui, MA Jun, YANG De-Zhong, HAN Bu-Xing. Microstructure and Intermolecular Interactions of [Bmim][PF6]+Water+ Alcohol Systems: A Molecular Dynamics Simulation Study[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(12): 2210-2215. doi: 10.3866/PKU.WHXB201410151 shu

分子动力学模拟研究[Bmim][PF6]+水+醇三元体系的微观结构和分子间相互作用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21133009, U1232203)资助项目 (21133009, U1232203)

摘要:

研究离子液体体系的微观结构和分子间相互作用具有重要意义. 本文对1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim][PF6])+水+乙醇和[Bmim][PF6]+水+异丙醇三元体系进行了分子模拟研究, 计算了径向分布函数和不同组成的水-醇混合溶剂与离子液体阴阳离子间的相互作用能, 并将其分解为库仑相互作用能和Lennard-Jones(LJ)势能. 在此基础上, 研究了溶液体系的微观结构、分子间相互作用和相行为. 结果表明, 水倾向于与离子液体阴离子和阳离子极性部分作用, 醇倾向于与阴离子和阳离子非极性部分作用; 库仑力主导阴离子-溶剂相互作用, 色散力主导阳离子-溶剂相互作用, 阴阳离子的缔合状态对色散力影响较小, 对库仑力的影响非常显著.

English

    1. [1]

      (1) Huo, F.; Liu, Z.;Wang,W. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 11780. doi: 10.1021/jp407480b

      (1) Huo, F.; Liu, Z.;Wang,W. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 11780. doi: 10.1021/jp407480b

    2. [2]

      (2) Xiong, D.; Li, Z.;Wang, H.;Wang, J. Green Chem. 2013, 15, 1941. doi: 10.1039/c3gc40411k(2) Xiong, D.; Li, Z.;Wang, H.;Wang, J. Green Chem. 2013, 15, 1941. doi: 10.1039/c3gc40411k

    3. [3]

      (3) Yuan, S.W.; Lü, R.; Yu, A. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (5), 987. [袁树威, 吕荣, 于安池. 物理化学学报, 2014, 30 (5), 987.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403112(3) Yuan, S.W.; Lü, R.; Yu, A. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (5), 987. [袁树威, 吕荣, 于安池. 物理化学学报, 2014, 30 (5), 987.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403112

    4. [4]

      (4) Ning, H.; Hou, M. Q.; Yang, D. Z.; Kang, X. C.; Han, B. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (10), 2107. [宁汇, 侯民强, 杨德重, 康欣晨, 韩布兴. 物理化学学报, 2013, 29 (10), 2107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201304172(4) Ning, H.; Hou, M. Q.; Yang, D. Z.; Kang, X. C.; Han, B. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (10), 2107. [宁汇, 侯民强, 杨德重, 康欣晨, 韩布兴. 物理化学学报, 2013, 29 (10), 2107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201304172

    5. [5]

      (5) Bai, T.; Ge, R.; Gao, Y.; Chai, J.; Slattery, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 19301. doi: 10.1039/c3cp53441c(5) Bai, T.; Ge, R.; Gao, Y.; Chai, J.; Slattery, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 19301. doi: 10.1039/c3cp53441c

    6. [6]

      (6) Ma, X. X.;Wei, J.; Zhang, Q. B.; Tian, F.; Feng, Y. Y.; Guan,W. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 9490. doi: 10.1021/ie401130d(6) Ma, X. X.;Wei, J.; Zhang, Q. B.; Tian, F.; Feng, Y. Y.; Guan,W. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 9490. doi: 10.1021/ie401130d

    7. [7]

      (7) Hallett, J. P.;Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248(7) Hallett, J. P.;Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248

    8. [8]

      (8) Liu, Z.; Meng, X.; Zhang, R.; Xu, C.; Dong, H.; Hu, Y. AIChE J. 2014, 60, 2244. doi: 10.1002/aic.14394(8) Liu, Z.; Meng, X.; Zhang, R.; Xu, C.; Dong, H.; Hu, Y. AIChE J. 2014, 60, 2244. doi: 10.1002/aic.14394

    9. [9]

      (9) Wang, H. Y.;Wang, J. J.; Fan, M. H. Chem. Commun. 2012, 48, 392. doi: 10.1039/c1cc15600d(9) Wang, H. Y.;Wang, J. J.; Fan, M. H. Chem. Commun. 2012, 48, 392. doi: 10.1039/c1cc15600d

    10. [10]

      (10) Sun, X.; Chi, Y.; Mu, T. Green Chem. 2014, 16, 2736. doi: 10.1039/c4gc00085d(10) Sun, X.; Chi, Y.; Mu, T. Green Chem. 2014, 16, 2736. doi: 10.1039/c4gc00085d

    11. [11]

      (11) Zhang, Y. Q.; Zhang, S. J.; Lu, X. M.; Zhou, Q.; Fan,W.; Zhang, X. P. Chem. Eur. J. 2009, 15, 3003. doi: 10.1002/chem.v15:12(11) Zhang, Y. Q.; Zhang, S. J.; Lu, X. M.; Zhou, Q.; Fan,W.; Zhang, X. P. Chem. Eur. J. 2009, 15, 3003. doi: 10.1002/chem.v15:12

    12. [12]

      (12) Wang, C. M.; Cui, G. K.; Luo, X. Y.; Xu, Y. J.; Li, H. R.; Dai, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11916. doi: 10.1021/ja204808h(12) Wang, C. M.; Cui, G. K.; Luo, X. Y.; Xu, Y. J.; Li, H. R.; Dai, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11916. doi: 10.1021/ja204808h

    13. [13]

      (13) Ren, S.; Hou, Y.; Tian, S.; Chen, X.;Wu,W. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 2482. doi: 10.1021/jp311707e(13) Ren, S.; Hou, Y.; Tian, S.; Chen, X.;Wu,W. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 2482. doi: 10.1021/jp311707e

    14. [14]

      (14) Morris, R. E. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 442. doi: 10.1002/anie.200704888(14) Morris, R. E. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 442. doi: 10.1002/anie.200704888

    15. [15]

      (15) Ding, K. L.; Miao, Z. J.; Liu, Z. M.; Zhang, Z. F.; Han, B. X.; An, G. M.; Miao, S. D.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6362. doi: 10.1021/ja070809c(15) Ding, K. L.; Miao, Z. J.; Liu, Z. M.; Zhang, Z. F.; Han, B. X.; An, G. M.; Miao, S. D.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6362. doi: 10.1021/ja070809c

    16. [16]

      (16) Kang, X.; Zhang, J.; Shang,W.;Wu, T.; Zhang, P.; Han, B.;Wu, Z.; Mo, G.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3768. doi: 10.1021/ja5001517(16) Kang, X.; Zhang, J.; Shang,W.;Wu, T.; Zhang, P.; Han, B.;Wu, Z.; Mo, G.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3768. doi: 10.1021/ja5001517

    17. [17]

      (17) Seki, S.; Kobayashi, Y.; Miyashiro, H.; Ohno, Y.; Usami, A.; Mita, Y.; Kihira, N.;Watanabe, M.; Terada, N. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 10228. doi: 10.1021/jp0620872(17) Seki, S.; Kobayashi, Y.; Miyashiro, H.; Ohno, Y.; Usami, A.; Mita, Y.; Kihira, N.;Watanabe, M.; Terada, N. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 10228. doi: 10.1021/jp0620872

    18. [18]

      (18) Bayley, P. M.; Best, A. S.; MacFarlane, D. R.; Forsyth, M. ChemPhysChem 2011, 12, 823. doi: 10.1002/cphc.201000909(18) Bayley, P. M.; Best, A. S.; MacFarlane, D. R.; Forsyth, M. ChemPhysChem 2011, 12, 823. doi: 10.1002/cphc.201000909

    19. [19]

      (19) Saint, J.; Best, A. S.; Hollenkamp, A. F.; Kerr, J.; Shin, J. H.; Doeff, M. M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A172. doi: 10.1149/1.2820627(19) Saint, J.; Best, A. S.; Hollenkamp, A. F.; Kerr, J.; Shin, J. H.; Doeff, M. M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A172. doi: 10.1149/1.2820627

    20. [20]

      (20) Yang, P. X.; Liu, L.; Hou, J.; Zhang, J. Q. Chin. J. Chem. Phys. 2013, 26, 439. doi: 10.1063/1674-0068/26/04/439-444(20) Yang, P. X.; Liu, L.; Hou, J.; Zhang, J. Q. Chin. J. Chem. Phys. 2013, 26, 439. doi: 10.1063/1674-0068/26/04/439-444

    21. [21]

      (21) Chaban, V. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1623. doi: 10.1021/jz500563q(21) Chaban, V. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1623. doi: 10.1021/jz500563q

    22. [22]

      (22) Pei, Y.; Huang, Y.; Li, L.;Wang, J. J. Chem. Thermodynamics 2014, 74, 231. doi: 10.1016/j. jct. 2014.02.007(22) Pei, Y.; Huang, Y.; Li, L.;Wang, J. J. Chem. Thermodynamics 2014, 74, 231. doi: 10.1016/j. jct. 2014.02.007

    23. [23]

      (23) Swatloski, R. P.; Visser, A. E.; Reichert,W. M.; Broker, G. A.; Farina, L. M.; Holbrey, J. D.; Rogers, R. D. Chem. Commun. 2001, 2070. doi: 10.1039/B106601N(23) Swatloski, R. P.; Visser, A. E.; Reichert,W. M.; Broker, G. A.; Farina, L. M.; Holbrey, J. D.; Rogers, R. D. Chem. Commun. 2001, 2070. doi: 10.1039/B106601N

    24. [24]

      (24) Rivera-Rubero, S.; Baldelli, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11788. doi: 10.1021/ja0464894(24) Rivera-Rubero, S.; Baldelli, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11788. doi: 10.1021/ja0464894

    25. [25]

      (25) Swatloski, R. P.; Visser, A. E.; Reichert,W. M.; Broker, G. A.; Farina, L. M.; Holbrey, J. D.; Rogers, R. D. Green Chem. 2002, 4, 81. doi: 10.1039/b108905f(25) Swatloski, R. P.; Visser, A. E.; Reichert,W. M.; Broker, G. A.; Farina, L. M.; Holbrey, J. D.; Rogers, R. D. Green Chem. 2002, 4, 81. doi: 10.1039/b108905f

    26. [26]

      (26) Najdanovic-Visak, V.; Esperanca, J.; Rebelo, L. P. N.; da Ponte, M. N.; Guedes, H. J. R.; Seddon, K. R.; de Sousa, H. C.; Szydlowski, J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12797. doi: 10.1021/jp034576x(26) Najdanovic-Visak, V.; Esperanca, J.; Rebelo, L. P. N.; da Ponte, M. N.; Guedes, H. J. R.; Seddon, K. R.; de Sousa, H. C.; Szydlowski, J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12797. doi: 10.1021/jp034576x

    27. [27]

      (27) Najdanovic-Visak, V.; Esperanca, J.; Rebelo, L. P. N.; da Ponte, M. N.; Guedes, H. J. R.; Seddon, K. R.; Szydlowski, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1701. doi: 10.1039/b201723g(27) Najdanovic-Visak, V.; Esperanca, J.; Rebelo, L. P. N.; da Ponte, M. N.; Guedes, H. J. R.; Seddon, K. R.; Szydlowski, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1701. doi: 10.1039/b201723g

    28. [28]

      (28) Canongia Lopes, J. N.; Costa mes, M. F.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16816. doi: 10.1021/jp063603r(28) Canongia Lopes, J. N.; Costa mes, M. F.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16816. doi: 10.1021/jp063603r

    29. [29]

      (29) Méndez-Morales, T.; Carrete, J. S.; Cabeza, O. S.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 6995. doi: 10.1021/jp202692g(29) Méndez-Morales, T.; Carrete, J. S.; Cabeza, O. S.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 6995. doi: 10.1021/jp202692g

    30. [30]

      (30) Méndez-Morales, T.; Carrete, J.; Cabeza, O.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11170. doi: 10.1021/jp206341z(30) Méndez-Morales, T.; Carrete, J.; Cabeza, O.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11170. doi: 10.1021/jp206341z

    31. [31]

      (31) Mutelet, F.; Ortega-Villa, V.; Moïse, J. C.; Jaubert, J. N. l.; Acree,W. E. J. Chem. Eng. Data 2011, 56, 3598. doi: 10.1021/je200454d(31) Mutelet, F.; Ortega-Villa, V.; Moïse, J. C.; Jaubert, J. N. l.; Acree,W. E. J. Chem. Eng. Data 2011, 56, 3598. doi: 10.1021/je200454d

    32. [32]

      (32) Gupta, K. M.; Hu, Z. Q.; Jiang, J.W. RSC Adv. 2013, 3, 12794. doi: 10.1039/c3ra40807h(32) Gupta, K. M.; Hu, Z. Q.; Jiang, J.W. RSC Adv. 2013, 3, 12794. doi: 10.1039/c3ra40807h

    33. [33]

      (33) Ferreira, A. R.; Freire, M. G.; Ribeiro, J. C.; Lopes, F. M.; Crespo, J. G.; Coutinho, J. A. P. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 3483. doi: 10.1021/ie2025322(33) Ferreira, A. R.; Freire, M. G.; Ribeiro, J. C.; Lopes, F. M.; Crespo, J. G.; Coutinho, J. A. P. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 3483. doi: 10.1021/ie2025322

    34. [34]

      (34) Ning, H.; Hou, M. Q.; Mei, Q. Q.; Yang, D. Z.; Han, B. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (4), 678. [宁汇, 侯民强, 梅清清, 杨德重, 韩布兴. 物理化学学报, 2013, 29 (4), 678.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201301314(34) Ning, H.; Hou, M. Q.; Mei, Q. Q.; Yang, D. Z.; Han, B. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (4), 678. [宁汇, 侯民强, 梅清清, 杨德重, 韩布兴. 物理化学学报, 2013, 29 (4), 678.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201301314

    35. [35]

      (35) Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435. doi: 10.1021/ct700301q(35) Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435. doi: 10.1021/ct700301q

    36. [36]

      (36) Jorgensen,W. L.; Maxwell, D. S.; TiradoRives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225. doi: 10.1021/ja9621760(36) Jorgensen,W. L.; Maxwell, D. S.; TiradoRives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225. doi: 10.1021/ja9621760

    37. [37]

      (37) Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2007, 127, 114510. doi: 10.1063/1.2772268(37) Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2007, 127, 114510. doi: 10.1063/1.2772268

    38. [38]

      (38) Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463.(38) Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463.

    39. [39]

      (39) Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577. doi: 10.1063/1.470117(39) Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577. doi: 10.1063/1.470117

    40. [40]

      (40) Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255. doi: 10.1080/00268978400101201(40) Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255. doi: 10.1080/00268978400101201

    41. [41]

      (41) Nosé, S.; Klein, M. L. Mol. Phys. 1983, 50, 1055. doi: 10.1080/00268978300102851(41) Nosé, S.; Klein, M. L. Mol. Phys. 1983, 50, 1055. doi: 10.1080/00268978300102851

    42. [42]

      (42) Parrinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182. doi: 10.1063/1.328693(42) Parrinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182. doi: 10.1063/1.328693

    43. [43]

      (43) Martínez, L.; Andrade, R.; Birgin, E. G.; Martínez, J. M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2157. doi: 10.1002/jcc.v30:13(43) Martínez, L.; Andrade, R.; Birgin, E. G.; Martínez, J. M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2157. doi: 10.1002/jcc.v30:13

    44. [44]

      (44) Canongia Lopes, J. N. A.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3330. doi: 10.1021/jp056006y(44) Canongia Lopes, J. N. A.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3330. doi: 10.1021/jp056006y

    45. [45]

      (45) Méndez-Morales, T.; Carrete, J.; García, M.; Cabeza, O.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 15313. doi: 10.1021/jp209563b(45) Méndez-Morales, T.; Carrete, J.; García, M.; Cabeza, O.; Galle , L. J.; Varela, L. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 15313. doi: 10.1021/jp209563b

    46. [46]

      (46) Raju, S. G.; Balasubramanian, S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4799. doi: 10.1021/jp8111777(46) Raju, S. G.; Balasubramanian, S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4799. doi: 10.1021/jp8111777

    47. [47]

      (47) Li,W.; Zhang, Z.; Han, B.; Hu, S.; Xie, Y.; Yang, G. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6452.

      (47) Li,W.; Zhang, Z.; Han, B.; Hu, S.; Xie, Y.; Yang, G. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6452.

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  739
  • 文章访问数:  746
  • HTML全文浏览量:  6
文章相关
  • 发布日期:  2014-11-27
  • 收稿日期:  2014-08-16
  • 网络出版日期:  2014-10-15
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

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net