基于离子液体的超级电容的分子动力学模拟

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鉴于离子液体宽广的电化学窗口和环境友好等性质,它已在取代传统非水电解质溶液方面受到了广泛关注,并应用于超级电容器中。由于无溶剂分子,离子液体这种新型电解液与电极表面的双电层结构也备受关注,而研究双电层结构的一种有效方法是探究微分电容随极化电势的变化趋势。   本文通过分子动力学模拟方法,研究了咪唑型离子液体的特性吸附作用对于微分电容和双电层结构的影响。我们采用了恒电荷密度的石墨电极模型和两种拥有相同阴离子的离子液体体系,即1,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐(DMIM+/PF6-)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIM+/PF6-)。模拟结果表明,咪唑环与电极表面存在着很强的特性吸附作用,其使得负电荷极化时的微分电容较正电荷极化时的高。这一现象可以归因于咪唑环与电极表面的强特性吸附作用,这一作用比阳离子与正电荷极化的电极表面之间的静电排斥力更强。咪唑阳离子的特性吸附阻碍了PF6-阴离子进一步靠近电极表面,进而致使双电层的厚度增加,使得正电荷极化时的微分电容值降低。
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