Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-39314
Titel: High-Temperature Quantum Tunneling and Hydrogen Bonding Rearrangements Characterize the Solid-Solid Phase Transitions in a Phosphonium-Based Protic Ionic Liquid
VerfasserIn: Khudozhitkov, Alexander E.
Donoshita, Masaki
Stepanov, Alexander G.
Philippi, Frederik
Rauber, Daniel
Hempelmann, Rolf
Kitagawa, Hiroshi
Kolokolov, Daniil I.
Ludwig, Ralf
Sprache: Englisch
Titel: Chemistry
Bandnummer: 28
Heft: 23
Verlag/Plattform: Wiley
Erscheinungsjahr: 2022
Freie Schlagwörter: ion pairing
ionic liquids
molecular mobility
quantum tunnelling
solid state NMR
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
Dokumenttyp: Journalartikel / Zeitschriftenartikel
Abstract: We report the complex phase behavior of the glass forming protic ionic liquid (PIL) d3-octylphosphonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide [C8H17PD3][NTf2] by means of solid-state NMR spectroscopy. Combined line shape and spin relaxation studies of the deuterons in the PD3 group of the octylphosphonium cation allow to map and correlate the phase behavior for a broad temperature range from 71 K to 343 K. In the solid PIL at 71 K, we observed a static state, characterized by the first deuteron quadrupole coupling constant reported for PD3 deuterons. A transition enthalpy of about 12 kJmol 1 from the static to the mobile state with increasing temperature suggests the breaking of a weak, charge-enhanced hydrogen bond between cation and anion. The highly mobile phase above 100 K exhibits an almost disappearing activation barrier, strongly indicating quantum tunneling. Thus, we provide first evidence of tunneling driven mobility of the hydrogen bonded P D moieties in the glassy state of PILs, already at surprisingly high temperatures up to 200 K. Above 250 K, the mobile phase turns from anisotropic to isotropic motion, and indicates strong internal rotation of the PD3 group. The analyzed line shapes and spin relaxation times allow us to link the structural and dynamical behavior at molecular level with the phase behavior beyond the DSC traces.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1002/chem.202200257
URL der Erstveröffentlichung: https://doi.org/10.1002/chem.202200257
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-393143
hdl:20.500.11880/35444
http://dx.doi.org/10.22028/D291-39314
ISSN: 1521-3765
0947-6539
Datum des Eintrags: 15-Mär-2023
Bezeichnung des in Beziehung stehenden Objekts: Supporting Information
In Beziehung stehendes Objekt: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/action/downloadSupplement?doi=10.1002%2Fchem.202200257&file=chem202200257-sup-0001-misc_information.pdf
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Chemie
Professur: NT - Prof. Dr. Kaspar Hegetschweiler
NT - Prof. Dr. Christopher Kay
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes



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