JACS：阳离子的性质严重影响负电荷二氧化硅界面水

NavyLIu

2022-10-24

了解带电表面上离子的集体行为对于地质和电化学过程至关重要。离子屏蔽了表面电荷，界面场破坏了表面附近的中心对称性，这些可以通过二阶非线性光谱进行探测。基于泊松-玻尔兹曼方程的平均场模型半定量地解释了电解质浓度对非线性光学响应的影响。然而，为了解释先前报道的离子特异性对光谱响应的影响，需要理解界面性质中的剧烈离子特异性变化，包括表面酸度和介电常数，或强离子吸附/解吸。近日，马克斯·普朗克聚合物研究所Johannes Hunger、格拉茨技术大学Douwe Jan Bonthuis、维也纳大学Ellen H. G. Backus研究了阳离子的性质对负电荷二氧化硅界面水的影响。

本文要点：

1) 作者使用和频产生（SFG）光谱来探测不同浓度的碱金属氯化物溶液（LiCl、NaCl、KCl和CsCl）接触的带电二氧化硅表面上水分子的对称性破坏。发现水响应随阳离子而变化：与CsCl相比，LiCl的SFG响应显著增强。果。

2) 在平均场模型中，无论是特定的离子-表面相互作用还是界面附近水的介电常数降低都不能解释光谱强度随阳离子性质的变化。分子动力学模拟证实，电化学电位的衰减仅弱依赖于盐的类型。相反，不同的盐对光学响应的影响是间接的，通过界面水的重组：直接在界面上水的盐类型相关排列可以解释观察结果。

参考文献：

Johannes Hunger et.al Nature of Cations Critically Affects Water at the Negatively Charged Silica Interface JACS 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02777

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02777