ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1. Ионные жидкости 5
1.2. Объемная структура ионных жидкостей 6
1.3. Физические и химические свойства ионных жидкостей 7
1.3.1. Температура плавления 8
1.3.3. Плотность и вязкость 9
1.3.4. Гидрофобность 9
1.4. Понятие самодиффузии 10
1.5. Основы ЯМР ЯМР как метод измерения КСД 12
1.6. Самодиффузия ИЖ при наличии пространственных ограничений 14
1.6.1. Поведение ИЖ при взаимодействии с различными поверхностями 14
1.6.2. Динамика ИЖ, заключенной между полярными стеклами 15
1.6.3. Самодиффузия ионных жидкостей в мезопористых средах 17
1.6.4. ЯМР эксперименты в исследовании различных молекулярных
жидкостей 22
1.7. Влияние магнитного поля на динамику молекул ИЖ 24
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 25
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 26
2.1. Объекты исследования 26
2.2. Приготовление образцов 28
2.3. Результаты и обсуждение 30
2.3.1. Анализ диффузионных затуханий объемного НЭА и НЭА в порах Vycor
и Varapor 30
2.3.2. Декан и НЭА в пористом стекле Varapor 33
2.3.3. Зависимость КСД от времени диффузии декана 36
2.3.4. Анализ релаксационных затуханий спин-спиновой релаксации НЭА и декана 37
2.3.5. Сравнение времен Т2-релаксации НЭА в пористых стеклах Vycor и
Varapor 38
2.3.6. Сравнение времен Т2-релаксации НЭА и декана, заключенных
пористом стекле Varapor 40
2.3.7. Анализ влияния магнитного поля на фазовое состояние ограниченной ионной жидкости 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44
Ионные жидкости комнатной температуры плавления представляют собой новый класс соединений, который стал предметом интенсивных исследований в последние 20 лет. Благодаря совокупности уникальных свойств ионных жидкостей они находят широкое применение в различных областях науки и техники. Например, они могут быть использованы в качестве электролитов в литиевых батареях и суперконденсаторах, могут выступать в качестве экологически чистой или «зеленой» альтернативы органическим растворителям для химического синтеза и катализа и в качестве новых материалов для смазки
[1] . Однако к недостаткам ионных жидкостей относят низкие коэффициенты диффузии, текучесть, возможность утечки, трудности с очисткой и рециркуляцией продукта, а так же высокую стоимость.
Одним из способов обойти эти проблемы может послужить заключение ионных жидкостей в нанопористые матрицы. Свойства таких систем могут быть улучшены путем подбора геометрии, размеров пор, химической структуры ионных жидкостей и внешних условий, таких как электрическое поле или температура для удовлетворения требований любого конкретного приложения
[2] . Из-за эффектов пространственного ограничения, а также взаимодействия между ионной жидкостью со стенками пор структура и физико-химические свойства, проявляемые ионными жидкостями, заключенными в нанопоры, будет существенно отличаться от соответствующих объемных систем [1]. Таким образом, изучение ионных жидкостей в ограниченном пространстве представляет собой особый интерес и имеет первостепенное значение, как с научной, так и с прикладной точек зрения.
В данной работе было исследовано влияния наноразмерных ограничений и магнитного поля на динамику нитрата этиламмония. В ходе работы были проведены исследования самодиффузии и времени спин-спиновой релаксации объемного НЭА, а также НЭА заключенных в пористые стекла с размером 4 нм и 9 нм. Были сделаны следующие выводы:
1. Обнаружено уменьшение значений коэффициента самодиффузии НЭА в порах по сравнению с объемом, тем большее, чем меньше размер пор. Основной вклад в это уменьшение дает извилистость пор.
2. Обнаружено уменьшение времен спин-спиновой релаксации НЭА в порах по сравнению с объемом, тем большее, чем меньше размер пор. Оно может быть объяснено вкладом в Т2 поверхностного слоя НЭА, который имеет более короткие времена релаксации.
3. Выдержка молекул НЭА, помещенных в пористое стекло Varapor, в датчике спектрометра при наличии магнитного поля не показала никаких изменений времени спин-спиновой релаксации и коэффициента самодиффузии. Это свидетельствует о том, что система находится в равновесном состоянии.
