Understanding the Chemical Shifts of Aqueous Electrolyte Species Adsorbed in Carbon Nanopores.
Understanding the Chemical Shifts of Aqueous Electrolyte Species Adsorbed in Carbon Nanopores.
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了解碳纳米孔中吸附的水电解质物质的化学位移。
DOI：
10.1021/acs.jpclett.2c02260
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sasikumar A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sasikumar A
水电解质和纳米多孔碳之间的界面涉及许多技术应用，如能量存储和电容去离子。核磁波谱是一种非常有用的工具来表征离子吸附在这类系统中，由于它的核特异性和区分离子在体积和孔隙中的能力。我们使用互补的方法（密度泛函理论、分子动力学模拟和介观模型）来研究对吸附物质化学转移的各种影响的相对重要性：环电流、不同大小孔隙中的离子组织、特定的离子-碳相互作用和水合作用。我们表明，环电流和离子组织在确定Li+离子和水的氢原子的化学位移的情况下是主要的。对于较大的Rb+和Cs+离子，应考虑水化壳的附加效应来预测化学位移，与实验结果一致。
Interfaces between aqueous electrolytes and nanoporous carbons are involved in a number of technological applications such as energy storage and capacitive deionization. Nuclear magnetic spectroscopy is a very useful tool to characterize ion adsorption in such systems thanks to its nuclei specificity and the ability to distinguish between ions in the bulk and in pores. We use complementary methods (density functional theory, molecular dynamics simulations, and a mesoscopic model) to investigate the relative importance of various effects on the chemical shifts of adsorbed species: ring currents, ion organization in pores of various sizes, specific ion–carbon interactions, and hydration. We show that ring currents and ion organization are predominant for the determination of chemical shifts in the case of Li+ions and hydrogen atoms of water. For the large Rb+and Cs+ions, the additional effect of the hydration shell should be considered to predict chemical shifts in agreement with experiments.
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