イオン液体中で特有な金属イオン溶媒和クラスターの構造化学と分離分析への展開研究

离子液体中独特金属离子溶剂化簇的结构化学和分离分析

• 批准号: 07J03963
• 负责人: 藤井 健太
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo (2009)Saga University (2007-2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J03963/
• 关键词: イオン液体; 溶媒和; 金属イオン; 液体構造; ナノ不均一構造; 分離分析; 金属イオン溶媒和; 金属イオン錯形成

本年度は主に、(1)低粘性イオン液体中における金属イオン溶媒和とその特異性、(2)イオン液体(IL)中で発現するナノ相分離現象の静的・動的構造について実験・理論の両面から研究を進めた。低粘性を示す1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)amide,[C2mim][FSA]中のLiイオン溶媒和構造についてRaman分光法により調べたところ、[C2mim][FSA]中のLiイオンには3つのFSAが配位し、[Li(FSA)3]錯体が平均構造として溶存していることが分かった。この結果は、最も一般的に用いられる[TFSA]アニオンからなるIL中での結果(2つのTFSAがbi-dentate配位子として溶媒和する)とは大きく異なる。高エネルギーX線散乱(HEXRD, SPring-8)および理論的手法により詳細に検討したところ、FSAは酸素原子を使ってLiイオンに配位すること、その配位様式はbidentate FSAが1つ、mono-dentate FSAが2つであることが明らかになった。(2)では、比較的長いアルキル鎖を有するIL中で発現するナノ相分離現象について、小角中性子散乱実験(SANS)、HEXRDおよびMDを駆使し、その静的構造特性を調べた。[Cnmim][TFSA](n:アルキル鎖長数)を研究対象とした。重水素化ILを独自に合成し、同位体置換法を適用したSANS実験を行ったところ、鎖長の増加とともにナノスケールレベルでの構造形成が促進すること、これは主に長距離アニオン相関の成長に起因することが分かった。このことは、HEXRD実験およびMDの結果と良く一致した。最近では、高分解能X線非弾性散乱実験(Spring-8)をIL系に世界で初めて滴用し、ILの集団的ダイナミクス評価に研究を拡張している。

今年，我们将主要关注以下方面的实验和理论：（1）低粘度离子液体中的金属离子溶剂化及其特异性，以及（2）离子液体（IL）中发生的纳米相分离现象的静态和动态结构研究。是从双方进行的。当我们通过拉曼光谱研究表现出低粘度的1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)酰胺[C2mim][FSA]中的Li离子溶剂化结构时，我们发现[C2mim][FSA]中的Li离子] 发现三个FSA配位并且[Li(FSA)3]络合物作为平均结构溶解。该结果与最常用的由[TFSA]阴离子组成的IL中的结果显着不同，其中两个TFSA被溶剂化为双齿配体。使用高能X射线散射（HEXRD，SPring-8）和理论方法的详细研究表明，FSA利用氧原子与Li离子配位，配位模式为二齿FSA、单齿FSA。两个 FSA。在(2)中，我们使用小角中子散射(SANS)、HEXRD和MD来研究烷基链较长的离子液体中发生的纳米相分离现象的静态结构特征。 [Cnmim][TFSA]（n：烷基链长度的数量）是研究的主题。当我们独立合成氘化IL并进行同位素取代的SANS实验时，我们发现随着链长的增加，纳米级结构的形成加速，这主要是由于长程阴离子相关性所致。生长。这与 HEXRD 实验和 MD 结果非常吻合。最近，我们在世界上首次将高分辨率X射线非弹性散射实验（Spring-8）应用于IL系统，并正在扩大我们的研究以评估IL的集体动力学。

项目成果

1-アルキル-3-メチルイミダゾリウム系イオン液体のナノ相分離構造に関する実験および理論的研究

1-烷基-3-甲基咪唑基离子液体纳米相分离结构的实验与理论研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 藤井健太;高椋利幸;梅林泰宏;金久保光央;亀田恭男;石黒慎一
• 通讯作者: 石黒慎一

Anion Isomerization on the Li-ion Solvation Sphere in 1-Butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)amide(Poster)

1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰胺中锂离子溶剂化球的阴离子异构化（海报）

• 发表时间: 2009
• 作者: N. Yoshida;M. Noguchi;T. Tanaka;T. Matsumoto;N. Aida;M. Ishihara;A. Kobayashi;S. Shoda;K.Fujii
• 通讯作者: K.Fujii

Long-range Anion…Anion Correlation in 1-Alkyl-3-methylimidazolium Ionic Liquids Studied by Small-angle Neutron Scattering and MD Simulations(Poster)

长程阴离子…通过小角中子散射和MD模拟研究1-烷基-3-甲基咪唑离子液体中的阴离子相关性（海报）

• 发表时间: 2009
• 作者: Fumihiro AMEMIYA;Hideyuki MATSUMOTO;Keishi FUSE;Tsuneo KASHIWAGI;Chiaki KURODA;Toshio FUCHIGAMI;Mahito ATOBE;K.Fujii
• 通讯作者: K.Fujii

広角X線散乱実験およびMDシミュレーションによるイオン液体,l-ethyl-3-methylimidazolium bis-(trifluoromethansulfonyl) imide"の液体構造解析

通过广角 X 射线散射实验和 MD 模拟对离子液体 L-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚胺进行液体结构分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 藤井健太;他;藤井 健太;藤井 健太
• 通讯作者: 藤井 健太

Effect of methylation at the C2 position on the liquid structure of ionic liquids revealed by large-angle X-ray scattering experiments and MD simulations

大角X射线散射实验和MD模拟揭示C2位甲基化对离子液体液体结构的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Chem.Lett. 38
• 作者: K.Fujii;et al.
• 通讯作者: et al.