電化學(xué)界面雙電層理論研究
項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:雙電層對(duì)于電化學(xué)界面過程的意義重大,但目前依然對(duì)其缺乏足夠的微觀認(rèn)知。在該工作中,結(jié)合第一性原理分子動(dòng)力學(xué)方法和課題組自身發(fā)展的電極電勢(shì)計(jì)算方法(計(jì)算氫標(biāo)準(zhǔn)電極法,Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 16801),程俊教授等人模擬得到了不同電位下的Pt(111)/水溶液界面結(jié)構(gòu),在深入分析結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了化學(xué)吸附水的覆蓋度在Pt(111)表面隨電位變化遵循Frumkin等溫吸附的規(guī)律。更進(jìn)一步,通過理論推導(dǎo)證明了該化學(xué)吸附水覆蓋度隨電位的變化會(huì)對(duì)電化學(xué)界面造成一個(gè)負(fù)電容的貢獻(xiàn),這拓展了經(jīng)典的雙電層模型對(duì)于電化學(xué)界面的理解。同時(shí),該負(fù)電容能夠明顯增大緊密層電容,并且在零電荷電位附近形成一個(gè)峰,這很好得解釋了電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中觀察到的“鈴鐺狀”的微分電容曲線,解決了這一困擾基礎(chǔ)電化學(xué)工作者多年的一個(gè)疑問。該工作將為深入理解界面電催化的微觀機(jī)制提供重要幫助,并有望為雙電層超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)提供了新思路。
廈門大學(xué)
2021-04-10