离子液体如何形成电双层?

电化学AFM实验和分子动力学模拟使研究人员能够表征纳米级结构双电层由离子液体在固体界面上形成。

电池、超级电容器等能量储存离子液体的独特性质将极大地促进离子液体技术的发展。然而，离子液体和固体界面形成的电双层(EDL)的知识有限，阻碍了商业应用。

为了解决这一问题，美国和中国的研究人员利用原位电化学AFM实验和分子动力学模拟研究了EDL的结构和动力学。他们检测了由1-丁基-1-甲基吡咯烷酰二(三氟甲磺酰)亚胺(PYR)形成的EDLs₁₄-TFSI)的高度有序热解石墨(HOPG)。

对EDL平面结构的高分辨率AFM图像显示，第一层吸附离子层包含具有纳米尺度周期性的无序和有序横向畴。当相对于开路电位(OCP)施加一个正或负的电偏压时，横向畴的覆盖范围会减小，然后消失。这些发现用分子动力学模拟来解释，考虑了阴离子方向的双峰分布。

这些结果增加了我们对EDLs的理解，并可能提供了在电化学应用中需要的离子液体充放电动力学的见解。bob综合app官网登录

仪器使用

数字

技术使用

对EDL结构进行成像数字悬臂梁浸没在PYR液滴中的原子力显微镜₁₄-TFSI。上图中的图像表示开发模式相位(左)和高度(中、右)，并证明了Cypher AFMs的超高分辨率，即使在液体中操作。在成像之前,力的测量确定了离子液体的面外分层位置和合适的成像参数。下面的数字显示偏转当电偏压作用于HOPG衬底时获得的图像。虽然在这个工作中没有使用电化电池附件是一个方便的现场电化学研究的交钥匙解决方案。

引用:蔡伟，赵伟等，石墨表面离子液体双层结构的滞后有序-无序跃迁。纳米能量60886(2019)。https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.022

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