分子动力学模拟咪唑型离子液体/石墨电极的界面结构与电容性质

来源 :第31届全国化学与物理电源学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:glsdap
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  采用分子动力学方法研究了温度对BMIM+/PF6-石墨电极的双电层(EDL)结构及微分电容(Cd)的影响.模拟发现:BMIM+/PF6-/石墨体系的微分电容-电势(Cd-U)曲线整体呈不对称的"双峰形",且Cd的最大值在负电势下随着温度的升高单调递减,而在正电势下则是从450 K到550 K时升高,而到600K时降低,可归因于升高温度,使BMIM+的特性吸附减弱,从而使负电势下的双电层变厚,而正电势下则为两种效应竞争的结果,即升高温度,一方面会造成BMIM+的特性吸附减弱,进而使PF6-对带正电荷的电极的屏蔽更加有效;另一方面,升高温度又会增加双电层的厚度.从Cd-U曲线可知:在450,500和550 K时前者占主导,而在600K时则为后者起主要作用.针对BMIM+阳离子和石墨之间的特性吸附现象,设计研究了在两者之间施加不同的排斥作用对BMIM+/PF6-/石墨的双电层结构的影响.发现:当石墨电极与BMIM+/PF6-之间的相互排斥作用较弱时,BMIM+倾向于平铺于电极表面,增大排斥时,BMIM+则倾向于呈倾斜状态,故EDL越厚,且负电势侧与正电势侧相比,相同的排斥下,负电势侧的双电层更薄,使其Cd-U曲线呈不对称的"双峰形".接着,采用分子动力学方法研究了具有相同阳离子BMIM+,阴离子为FSI-与Tf的离子液体/石墨电极的双电层结构及Cd.发现:BMIM+/FSI-的Cd-U曲线呈不对称的"双峰形",零电荷电势接近局部最小值,而BMIM+/Tf的Cd值在0-1.1 V之间变化不明显,可用Helmholtz EDL模型解释这一现象.
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