Electro-Interfacial Composition Control by Ionic Liquid Technology
Nanostructure, Self-Assembly, and Friction
Tid: Fr 2024-03-01 kl 14.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/68134795851
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Sichao Li , Yt- och korrosionsvetenskap
Opponent: Professor Nicholas Spencer, ETH Zürich, Switzerland
Handledare: Professor Mark W. Rutland, Yt- och korrosionsvetenskap; Professor Sergei Glavatskih, Maskinkonstruktion
QC 20240112
Abstract
Med tanke på potentialen hos jonvätskor (IL) för batterier, superkondensatorer och avancerade smörjmedel är det viktigt att förstå hur elektriska fält påverkar gränsytans beteende i IL-lösningsmedelssystem och det intrikata förhållandet mellan nanostrukturer och tribotroniska egenskaper. Denna avhandling undersöks strukturella och kompositionella förändringar av ILs med olika lösningsmedel vid elektrifierade gränssnitt.
Avhandlingen baseras på fyra artiklar och kan grovt delas i två bredare studier. Den första studien beskriver det elektro-interfaciala beteendet hos olika monokatjoniska (MILs) och dikatjoniska ILs (DILs) dispergerade i propylenkarbonat. Kombinationen av elektrokemisk kvartskristallmikro-balans, neutronreflektivitet (EC-NR) och atomkraftsmikroskopi har lett till avslöjandet av en spänningsinducerad fasövergång från ett självassocierad katjonbilager till en konventionell elektrisk dubbelskiktsstruktur i MIL med bis(oxalato)boratanjon. Denna interfasövergång har inte observerats i DILs, vilket tillskrivs de dubbla laddningscentra som minskar segregeringen mellan polära och apolära domäner av dikationer för självassoceringsinteraktion.
Den andra studien undersöker tre MIL som delar samma fosfoniumkatjon med olika ortoboratbaserade anjoner löst i 2-etylhexyllaurat (2-EHL). EC-NR-mätningar avslöjar ett lösningsmedelsrikt korona-skikt i gränsytan och hur anjonarkitekturen påverkar de elektro-interfaciala egenskaperna. Samtidigt har EC-NR belyst de nanoskaliga strukturella och kompositionella förändringarna i gränsskikten i IL/2-EHL-system med varierande potentialer, vilket ger en direkt koppling av den molekylära styrbarheten och makroskopiska tribotroniska prestandan.
Denna avhandling bidrar till den grundläggande förståelsen av elektro-interfacial beteende och styrbarhet hos IL-lösningsmedelssystem och erbjuder värdefulla molekylära insikter för att använda dessa nya IL som tillsatser i avancerade tribologiska och elektrokemiska sammanhang.