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Structural and Dynamical Properties of Water Confined in Highly Ordered Mesoporous Silica in the Presence of Electrolytes

Authors :
Fanni Juranyi
Diane Rébiscoul
Markus Baum
François Rieutord
Nanomatériaux pour l'Energie et le Recyclage (LNER)
Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Laboratory for Neutron Scattering and Imaging [Paul Scherrer Institute] (LNS)
Paul Scherrer Institute (PSI)
Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS )
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Source :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2018, 122 (34), pp.19857-19868. ⟨10.1021/acs.jpcc.8b02182⟩, Journal of Physical Chemistry C, 2018, 122 (34), pp.19857-19868. ⟨10.1021/acs.jpcc.8b02182⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2018.

Abstract

The structural and dynamical properties of water confined in highly ordered mesoporous silica (SBA-15) in the presence of ions having various kosmotropic properties (XCl2 with X = Ba2+, Ca2+, and Mg2+) were characterized using thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, and quasi-elastic neutron scattering and were related to the surface density of ions obtained by sorption isotherms. The results highlight that the water network is perturbed by the confinement and that the dynamics of water molecules at a picosecond time scale is slowed by the presence of ions. These results are mainly explained by the presence of the interfacial layer where both the structure of the water network and the water dynamics are influenced by the surface ion excess and the kosmotropic properties of ions.

Details

ISSN :
19327455 and 19327447
Volume :
122
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Journal of Physical Chemistry C
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dec3b05ca62500da9b82d46df852abc9
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b02182