Abstract
The infrared (IR) spectra of ionic liquids involving 1-butyl-3-methylimidazolium (BMI) and the (CF3SO2)2N-, BF4-, or PF6- anions, recorded in the transmission and attenuated total reflection (ATR) modes, exhibit strong differences in the most intense anion absorption profiles. These distortions come from optical effects and make difficult any quantitative analysis of, for example, the antisymmetric stretching vibrations of the BF4- and PF6- anions. A method is proposed to determine the optical constants, from which any type of experimental spectrum can be simulated. It is then possible to use the anion vibrational bands as spectroscopic probes of the local interactions occurring in the neat ionic liquids and in solutions. This is illustrated by a direct identification of ion pairs and separated ions in the IR spectra of BMI-PF6 solutions.
Get full access to this article
View all access options for this article.
References
1.
Bonhôte
P.
Dias
A.-P.
Papageorgiou
N.
Kalyanasundaram
K.
Grätzel
M.
, Inorg. Chem. 35 , 1168 (1996 ).
2.
Welton
T.
, Chem. Rev. 99 , 2071 (1999 ).
3.
Wassercheid
P.
Welton
T.
, Eds., Ionic Liquids in Synthesis (Wiley-VCH , New York , 2002 ).
4.
Galiński
M.
Lewandowski
A.
Stępniak
I.
, Electrochim. Acta 51 , 5567 (2006 ).
5.
Hardacre
C.
Holbrey
J. D.
Nieuwenhuyzen
M.
Youngs
T. G. A.
, Acc. Chem. Res. 40 , 1146 (2007 ).
6.
Elaiwi
A.
Hitchcock
P. B.
Seddon
K. R.
Srinivasan
N.
Tan
Y.-M.
Welton
T.
Zora
J. A.
, J. Chem. Soc. Dalton Trans. , 3467 (1995 ).
7.
Dieter
K. M.
Dymek
C. J.
Jr.
Heimer
N. E.
Rovang
J. W.
Wilkes
J. S.
, J. Am. Chem. Soc. 110 , 2722 (1998 ).
8.
Katsyuba
S. A.
Dyson
P. J.
Vandyukova
E. E.
Chernova
A. V.
Vidis
A.
, Helv. Chim. Acta 87 , 2556 (2004 ).
9.
Holbrey
J. D.
Reichert
W. M.
Rogers
R. D.
, Dalton Trans. , 2267 (2004 ).
10.
Talaty
E. R.
Raja
S.
Storhaug
V. J.
Dolle
A.
Carper
W. R.
, J. Phys. Chem. B 108 , 13177 (2004 ).
11.
Consorti
C. S.
Suarez
P. A. Z.
de Souza
R. F.
Burrow
R. A.
Farrar
D. H.
Lough
A. J.
Loh
W.
da Silva
L. H. M.
Dupont
J.
, J. Phys. Chem. B 109 , 4341 (2005 ).
12.
Umebayashi
Y.
Fujimori
T.
Sukizaki
T.
Asada
M.
Fujii
K.
Kanzaki
R.
Ishiguro
S.-I.
, J. Phys. Chem. A 109 , 8976 (2005 ).
13.
Fujii
K.
Fujimori
T.
Takamuku
T.
Kanzaki
R.
Umebayashi
Y.
Ishiguro
S.-I.
, J. Phys. Chem. B 110 , 8179 (2006 ).
14.
Tsuzuki
S.
Tokuda
H.
Hayamizu
K.
Watanabe
M.
, J. Phys. Chem. A 109 , 16474 (2005 ).
15.
Heimer
N. E.
del Sesto
R. E.
Meng
Z.
Wilkes
J. S.
Carper
W. R.
, J. Mol. Liquids 124 , 84 (2006 ).
16.
Köddermann
T.
Wertz
C.
Heintz
A.
Ludwig
R.
, ChemPhysChem 7 , 1944 (2006 ).
17.
Choudhury
A. R.
Winterton
N.
Steiner
A.
Cooper
A. I.
Johnson
K. A.
, J. Am. Chem. Soc. 127 , 16792 (2005 ).
18.
Lachwa
J.
Bento
I.
Duarte
M. T.
Canongia Lopes
J. N.
Rebelo
L. P. N.
, Chem. Commun. , 2445 (2006 ).
19.
Borodin
O.
Smith
G. D.
Henderson
W. A.
, J. Phys. Chem. B 110 , 16879 (2006 ).
20.
Matsumoto
K.
Hagiwara
R.
Tamada
O.
, Solid State Sci. 8 , 1103 (2006 ).
21.
Choudhury
A. R.
Winterton
N.
Steiner
A.
Cooper
A. I.
Johnson
K. A.
, Cryst. Eng. Comm. 8 , 742 (2006 ).
22.
Jeon
Y.
Sung
J.
Kim
D.
Seo
C.
Cheong
H.
Ouchi
Y.
Ozawa
R.
Hamaguchi
H.-O
, J. Phys. Chem. B 112 , 923 (2008 ).
23.
Kiefer
J.
Fries
J.
Leipertz
A.
, Appl. Spectrosc. 61 , 1306 (2007 ).
24.
Katsyuba
S. A.
Zvereva
E. E.
Vidiš
A.
Dyson
P. J.
, J. Phys. Chem. A 111 , 352 (2007 ).
25.
Tsuzuki
S.
Tokuda
H.
Mikami
M.
, Phys. Chem. Chem. Phys. 9 , 4780 (2007 ).
26.
Yasaka
Y.
Wakai
C.
Matubayasi
N.
Nakahara
M.
, J. Phys. Chem. A 111 , 541 (2007 ).
27.
Yokozeki
A.
Kasprzak
D. J.
Shiflett
M. B.
, Phys. Chem. Chem. Phys. 36 , 5018 (2007 ).
28.
Holomb
R.
Martinelli
A.
Albinsson
I.
Lassègues
J. C.
Johansson
P.
Jacobsson
P.
, J. Raman Spectrosc. 39 , 793 (2008 ).
29.
Lassègues
J. C.
Grondin
J.
Holomb
R.
Johansson
P.
, J. Raman Spectrosc. 38 , 551 (2007 ).
30.
Höfft
O.
Bahr
S.
Kempter
V.
, Langmuir 24 , 11562 (2008 ).
31.
Seki
T.
Grunwaldt
J.-D.
Baiker
A.
, J. Phys. Chem. B 113 , 114 (2009 ).
32.
Herstedt
M.
Smirnov
M.
Johansson
P.
Chami
M.
Grondin
J.
Servant
L.
Lassègues
J. C.
, J. Raman Spectrosc. 36 , 762 (2005 ).
33.
Grondin
J.
Talaga
D.
Lassègues
J. C.
Johansson
P.
Henderson
W. A.
, J. Raman Spectrosc. 38 , 53 (2007 ).
34.
Lassègues
J. C.
Grondin
J.
Cavagnat
D.
Johansson
P.
, J. Phys. Chem. A 113 , 6419 (2009 ).
35.
Chabanel
M.
Legoff
D.
Touaj
K.
, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 92 , 4199 (1996 ).
36.
Grondin
J.
Talaga
D.
Lassègues
J. C.
Henderson
W. A.
, Phys. Chem. Chem. Phys. 6 , 938 (2004 ).
37.
Burba
C. M.
Frech
R.
, J. Phys. Chem. B 109 , 5161 (2005 ).
38.
Robinson
T. S.
, Proc. Phys. Soc., London B65 , 910 (1952 ).
39.
Robinson
T. S.
Price
W. C.
, Proc. Phys. Soc., London B66 , 969 (1953 ).
40.
Hawranek
J. P.
Jones
R. N.
, Spectrochim. Acta, Part A 32 , 111 (1976 ).
41.
Bertie
J. E.
Jones
R. N.
Keefe
C. D.
, Appl. Spectrosc. 47 , 891 (1993 ).
42.
Bertie
J. E.
Jones
R. N.
Apelblat
Y.
Keefe
C. D.
, Appl. Spectrosc. 48 , 127 (1994 ).
43.
Bertie
J. E.
Jones
R. N.
Apelblat
Y.
, Appl. Spectrosc. 48 , 144 (1994 ).
44.
Bertie
J. E.
Lan
Z.
Jones
R. N.
Apelblat
Y.
, Appl. Spectrosc. 49 , 840 (1995 ).
45.
Bertie
J. E.
Apelblat
Y.
, Appl. Spectrosc. 50 , 1039 (1996 ).
46.
Graf
R. T.
Koenig
J. L.
Ishida
H.
, Appl. Spectrosc. 39 , 405 (1985 ).
47.
Buffeteau
T.
Blaudez
D.
Péré
E.
Desbat
B.
, J. Phys. Chem. B 103 , 5020 (1999 ).
48.
Blaudez
D.
Boucher
F.
Buffeteau
T.
Desbat
B.
Grandbois
M.
Salesse
C.
, Appl. Spectrosc. 53 , 1299 (1999 ).
49.
Buffeteau
T.
Le Calvez
E.
Castano
S.
Desbat
B.
Blaudez
D.
Dufourcq
J.
, J. Phys. Chem. B 104 , 4537 (2000 ).
50.
Tshmel
A. E.
Vettegren
V. I.
, Spectrochim. Acta, Part A 29 , 1681 (1973 ).
51.
Bertie
J. E.
Eysel
H. H.
, Appl. Spectrosc. 39 , 392 (1985 ).
52.
Bardwell
J. A.
Dignam
M. J.
, J. Chem. Phys. 83 , 5468 (1985 ).
53.
Dignam
M. J.
, Appl. Spectrosc. Rev. 24 , 99 (1988 ).
54.
Dignam
M. J.
Mamiche-Afara
S.
Acta
Spectrochim
., Part A 44 , 1435 (1988 ).
55.
Bertie
J. E.
Zhang
S. L.
Manji
R.
, Appl. Spectrosc. 46 , 1660 (1992 ).
56.
Huang
J. B.
Urban
M. W.
, Appl. Spectrosc. 46 , 1666 (1992 ).
57.
Tickanen
L. D.
Tejedor-Tejedor
M. I.
Anderson
M. A.
, Appl. Spectrosc. 46 , 1848 (1992 ).
58.
Bertie
J. E.
Zhang
S. L.
, Appl. Spectrosc. 48 , 176 (1994 ).
59.
Picard
F.
Buffeteau
T.
Desbat
B.
Auger
M.
Pézolet
M.
, Biophys. J. 76 , 539 (1999 ).
60.
http://www.solvionic.com (2009 ).
61.
Buffeteau
T.
Desbat
B.
, Appl. Spectrosc. 43 , 1027 (1989 ).
62.
Buffeteau
T.
Le Calvez
E.
Desbat
B.
Pelletier
I.
Pezolet
M.
, J. Phys. Chem. B 105 , 1464 (2001 ).
63.
Rollins
J. R.
Fitchett
B. D.
Conboy
J. C.
, J. Phys. Chem. B 111 , 4990 (2007 ).
64.
Bovio
S.
Podestà
A.
Lenardi
C.
Milani
P.
, J. Phys. Chem. B 113 , 6600 (2009 ).
65.
Bankmann
D.
Giernoth
R.
, Progr. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 51 , 63 (2007 ).
66.
Kossmann
S.
Thar
J.
Kirchner
B.
Hunt
P. A.
Welton
T.
, J. Chem. Phys. 124 , 174506 (2006 ).
67.
Izgorodina
E. I.
Forsyth
M.
MacFarlane
D. R.
, Phys. Chem. Chem. Phys. 11 , 2452 (2009 ).