The Structures of alkylimidazolium fluorohydrogenate molten salts studied by high-energy X-ray diffraction

高エネルギーX線回折によるHF系アルキルイミダゾリウム室温溶融塩の構造

萩原 理加*; 松本 一彦*; 津田 哲哉*; 伊藤 靖彦*; 小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 松本 一*; 宮崎 義憲*

Hagiwara, Rika*; Matsumoto, Kazuhiko*; Tsuda, Tetsuya*; Ito, Yasuhiko*; Kohara, Shinji*; Suzuya, Kentaro; Matsumoto, Hajime*; Miyazaki, Yoshinori*

あるN-アルキルイミダゾリウム塩化物あるいはN-アルキルイミダゾルと無水フッ化水素(HF)の反応によって、無揮発性の室温型溶融塩を得ることができる。その室温型溶融塩は、XF2.3HFであり、ここで X=1-エチル-3-メチルイミダゾリウム (EMI),1-メチルイミダゾリウム (MeIm),1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム (BMI),1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム (HMI)である。室温での最大の固有導電率では、10mScmという高い値がEMIF2.3HFに関して得られている。そこで、これらの各室温型溶融塩についてSPring-8にいて高エネルギーX線回折による構造解析を行った。その結果、溶融塩中にもEMIFHF結晶の構造と類似のカチオンとアニオンの規則的な構造が存在することが明らかになった。この規則構造が、これらの室温型溶融塩の低粘性率の原因、ひいては高導電率の構造的な要因と考えられる

The structures of a series of XF2.3HF (X= 1-methylimidazolium (MI), 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI), 1-butyl-3-methylimidazolium (BMI), 1-hexyl-3-methyl-imidazolium (HMI)) room temperature molten salts have been investigated by high-energy synchrotron X-ray diffraction technique. The correlation peaks appeared in the total correlation function are mainly ascribed to intra-molecular correlation of alkylimidazolium cations. However, it is suggested that the peak at around 3.6 is ascribed not only to intra-molecular but also inter-molecular correlation of the cation. The contribution of the latter is also supported by the first sharp diffraction peak of the total structure factor found at almost the same position as that of a Bragg peak in the simulated X-ray diffraction pattern of solid EMIFHF with a layered structure, corresponding to the layer separation of