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氟化离子液体（IL）因其优异的气体溶解度而被广泛用作氮（N 2 ）电还原反应中的电解质。然而，氟化官能团对N 2溶剂化和溶解度增强的影响仍不清楚。通过大规模分子动力学模拟和自由能微扰方法研究了 11 种传统离子液体和 9 种氟化离子液体中 N 2 的溶解度。
结果表明，1-乙基-3-甲基咪唑鎓三(五氟乙基)三氟磷酸酯([Emim]FAP)的氟化IL表现出超高溶解度，为4.844 × 10 –3 ，比传统IL 1-Ethyl-3-高约118倍。硝酸甲基咪唑鎓 ([Emim]NO 3 )。此外，具有超过10个C-F键的氟化离子液体比其他离子液体具有更高的N 2溶解度，并且在溶剂化过程中表现出放热性质。
随着离子液体中C-F键数量的减少，N 2溶解度显着降低并表现出相反的吸热行为。为了理解氟化离子液体中N 2 的超高溶解度，我们提出了氟致密化能（FDE）的概念，指的是具有氟域的离子液体中每单位体积原子之间相互作用的平均强度，证明了与C-F键的线性关系。
物理上，较低的FDE导致较低的N 2 -阴离子对解离能和较高的自由体积，最终提高N 2溶解度。因此，极性环境中的中长烷基氟尾部定义了独特的氟域，强调了 FDE 在增强 N 2溶解度方面的作用。
总的来说，这些定量结果不仅将加深对离子液体中N 2溶剂化的理解，而且还可能为基于离子液体的高性能N 2捕获和转化技术的合理设计提供启示。
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