Dynamics and Structure of Hydration Water on Rutile and Cassiterite Nanopowders Studied by Quasielastic Neutron Scattering and Molecular Dynamics Simulations

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F67985858%3A_____%2F07%3A00099464" target="_blank" >RIV/67985858:_____/07:00099464 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

angličtina

Original language name

Dynamics and Structure of Hydration Water on Rutile and Cassiterite Nanopowders Studied by Quasielastic Neutron Scattering and Molecular Dynamics Simulations

Original language description

Quasielastic neutron scattering (QENS) experiments carried out using time-of-flight and backscattering neutron spectrometers revealed the diffusion dynamics of hydration water in nanopowder rutile (TiO2) and cassiterite (SnO2). When hydrated under ambient conditions, the nanopowders had similar levels of hydration: about 3.5 (OH/H2O) molecules per Ti2O4 surface structural unit of TiO2 and about 4.0 (OH/H2O) molecules per Sn2O4 surface unit of SnO2. Molecular dynamics simulations at these levels of hydration indicate three structurally distinct sorbed water layers. Three hydration water diffusion components, on the time scale of a picosecond, tens of picoseconds, and a nanosecond could be extracted from the QENS spectra of both oxides. In TiO2 hydrationwater, the more strongly bound water molecules in the second layer exhibited slow nanosecond dynamics characterized by super-Arrhenius behavior above 220 K and the dynamic transition to Arrhenius behavior at lower temperatures.

Czech name

Dynamika a struktura hydratační vodz na rutilových a kasiteritových nanočásticích studované kvazielastickou neutronovou difrakcí a molekularně dynamickými simulacemi

Czech description

Kvazielastická neutronová difrakce (QENS) time-of-flight a backscattering spektrometry byla použita ke studiu dynamiky hydratační vody na rutilových (TiO2) a kasiteritových (SnO2) nanočásticích. Za laboratorních podmínek jsou oba typy nanočástic hydratovány pododobným množstvím vody: přibližně 3,5 molekul na Ti2O4 povrchovou jednotku a při přibližně 4,0 molekul na Sn2O4 povrchovou jednotku. Molekulárně dynamické simulace s uvedeným množstvím adsorbované vody ukázaly tři vyhraněné vrstvy vody. QENS experimenty na obou systemech ukázaly tři komponenty difúze v řádu pikosekund, desítek pikosekund a nanosekund. Silněji vázaná hydratační voda na TiO2 pocházející ze druhé vrstvy vykazovala pomalou dynamiku v řádu nanosekund se super-arrheniovským chováním nad 220 K a s arrheniovským chováním za nižších teplot.

Type

J_x - Unclassified - Peer-reviewed scientific article (Jimp, Jsc and Jost)

CEP classification

CF - Physical chemistry and theoretical chemistry

OECD FORD branch

—

Project

—

Continuities

Z - Vyzkumny zamer (s odkazem do CEZ)<br>N - Vyzkumna aktivita podporovana z neverejnych zdroju

Publication year

2007

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Journal of Physical Chemistry C

ISSN

1932-7447

e-ISSN

—

Volume of the periodical

111

Issue of the periodical within the volume

11

Country of publishing house

US - UNITED STATES

Number of pages

14

Pages from-to

4328-4341

UT code for WoS article

—

EID of the result in the Scopus database

—