离子液体基电解质在电极表面的微观模型研究

离子液体作为一种环境友好的电解质近年来广泛应用于电化学、燃料电池等领域。其在电极表面所表现的传输性质、电容电势特性目前为止还不能用传统的电化学双层模型来给予很好的解释。而要建立新的离子液体电极表面的微观模型，需要对其在电极表面的微观结构及其传输性质、电势电容变化有清晰的认识。分子动力学模拟方法提供了一种极为有效的手段去描述离子液体在不同电极表面的微观结构及各项特性。本项目拟主要采用分子动力学模拟方法辅助于电化学实验，选取含不同取代的阳离子或阴离子基团的若干咪唑类离子液体和石墨、铂、金、汞等电极表面为研究对象，研究离子液体在各种电极表面的微观结构、传输性质及电容电势等特性。该项目研究，将有助于从微观、动态、分子层面揭示离子液体的电极表面特性；有望通过调整离子液体的阳离子的化学结构及阴阳离子组合，实现对电化学系统的优化；也必将为更好的建立新的离子液体电极微观模型提供理论依据。

离子液体作为一种环境友好的电解质近年来广泛应用于电化学、燃料电池等领域。其在电极表面所表现的传输性质、电容电势特性目前为止还不能用传统的电化学双层模型来给予很好的解释。而要建立新的离子液体电极表面的微观模型，需要对其在电极表面的微观结构及其传输性质、电势电容变化有清晰的认识。本项目采用了分子动力学模拟方法结合其他实验手段研究了离子液体在电极表面的电双层结构、离子液体电解质传输性质、离子液体萃取金属离子等。研究结果发现：(1) 离子液体在电极表面会出现阴阳离子的离子分层谐振结构。(2) 离子液体/水电解质体系模拟表明在中等浓度下由于阴离子水合效应，可以由稀电解质溶液理论描述。(3) 首次发现，由于离子液体与单晶金属电极之间会发生强烈的阳离子特性吸附层和过度屏蔽效应，从而诱使钟型微分电容的出现。(4) 离子液体-电极吸附效应和离子液体之间的离子-离子相互作用互相竞争是产生不同的驼型和钟型微分电容的根本原因。上述结果将有助于从微观、动态和分子层面揭示离子液体传输性质和电极表面特性，为其最终建立强电解质的微观模型提供理论依据。