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Structural Anomalies and Electronic Properties of an Ionic Liquid under Nanoscale Confinement

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Pham, Tuan Anh ; Coulthard, Riley M. ; Zobel, Mirijam ; Maiti, Amitesh ; Buchsbaum, Steven F. ; Loeb, Colin ; Campbell, Patrick G. ; Plata, Desirée L. ; Wood, Brandon C. ; Fornasiero, Francesco ; Meshot, Eric R.:
Structural Anomalies and Electronic Properties of an Ionic Liquid under Nanoscale Confinement.
In: The Journal of Physical Chemistry Letters. Bd. 11 (2020) Heft 15 . - S. 6150-6155.
ISSN 1948-7185
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c01810

Abstract

Ionic liquids (ILs) promise far greater electrochemical performance compared to aqueous systems, yet key physicochemical properties governing their assembly at interfaces within commonly used graphitic nanopores remain poorly understood. In this work, we combine synchrotron X-ray scattering with first-principles molecular dynamics simulations to unravel key structural characteristics of 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([TFSI]−) ionic liquids confined in carbon slit pores. X-ray scattering reveals selective pore filling due to size exclusion, while filled pores exhibit disruption in the IL intermolecular structure, the extent of which increases for narrower slit pores. First-principles simulations corroborate this finding and quantitatively describe how perturbations in the local IL structure, particularly the hydrogen-bond network, depend strongly on the degree of confinement. Despite significant deviations in structure under confinement, electrochemical stability remains intact, which is important for energy storage based on nanoporous carbon electrodes (e.g., supercapacitors).

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Juniorprofessur Festkörperchemie - Mesostrukturierte Materialien
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige Professoren > Juniorprofessur Festkörperchemie - Mesostrukturierte Materialien - Juniorprof. Dr. Mirijam Zobel
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige Professoren
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 17 Aug 2020 09:37
Letzte Änderung: 17 Aug 2020 09:37
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/56510