离子液体与二氧化硅表面是如何相互作用的？

离子液体材料在电极材料、润滑摩擦、环境保护领域具有广泛的应用。然而缺乏在原子尺寸上理解离子液体分子与二氧化硅材料的相互作用。

本研究基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究离子液体小分子[P₁₁₁₁][BOB]与二氧化硅表面的相互作用。计算研究表面阳离子[P₁₁₁₁]⁺与阴离子[BOB]^-与氢钝化的二氧化硅相互作用存在明显的差异。

此外它们与二氧化硅表面的相互作用为物理吸附。阴离子[BOB]^-的氧原子极其容易与氢钝化的二氧化硅的表面氢原子形成弱的氢键。

通过旋转离子液体小分子构建不同的结构构型得到单个氢键的结合能约为0.30到0.45eV。另外计算也发现，在水分子浸润条件下，水分子能够形成表面膜，使得离子液体分子能够灵活的与水分子的氧原子形成氢键。

研究人员也发现采用最新的强约束-适当规范（strongly constrined and appropriately normed,SCAN）泛函能够更精确的捕获该体系的结构信息。总之该研究揭示了氢键在表面吸附过程的重要作用，为离子液体在摩擦领域的物理机理应用研究了一定的理论指导。