单阳离子和双阳离子离子液体中CS?的光学克尔效应光谱研究：揭示离子液体中的分子间相互作用

摘要： 采用光学外差检测拉曼诱导克尔效应光谱法(OHD-RIKES)，对比研究了CS2在单阳离子与双阳离子离子液体(ILs)中的分子间动力学特性。在295K条件下，测定了CS2与1-烷基-3-甲基咪唑双[(三氟甲烷)磺酰]亚胺([CnC1im][NTf2]，n=3-5)及1,2n-二(3-甲基咪唑-1-基)烷烃双[(三氟甲烷)磺酰]亚胺([(C1im)2C2n][NTf2]2，n=3-5)混合体系的约化谱密度(RSDs)随浓度的变化关系。通过加和模型获取了0-200 cm?1频段内CS2对混合体系RSD的贡献。本研究旨在揭示CS2作为探针分子用于研究ILs中分子间/离子间相互作用的可行性。实验选取的浓度使含[(C1im)2C2n][NTf2]2(DIL(2n))混合体系中CS2与咪唑环的摩尔分数与含[CnC1im][NTf2](MIL(n))体系保持一致。如先前单阳离子ILs中CS2的研究所示，双阳离子ILs中CS2的分子间光谱频率更低且峰宽更窄。新发现表明：DIL(2n)中CS2的分子间光谱频率高于对应MIL(n)体系，意味着CS2分子在双阳离子ILs中受到的势场约束强于单阳离子ILs。该现象与近期分子动力学模拟结果(Lynden-Bell和Quitevis，《化学物理学报》2018,148,193844)一致——即DIL(2n)中CS2受到更强约束导致势场更刚硬。本研究同时阐明了如何解析稀释效应与溶质分子在溶液中感知的分子间势场影响。