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能源学院冯光团队离子液体固液界面研究获新进展

来源:能源学院浏览次数:13发布时间:2018-12-07编辑:汪泉

新闻网消息(记者陈正军)12月4日,《自然•通讯》发表了能源学院煤燃烧国家重点实验室丰光团队关于含水离子液体固液界面的最新研究成果。该论文题为[尽量减少电极上潮湿离子液体对水的电吸附],我们学校是第一个单位。

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离子液体仅由阴离子和阳离子组成,在室温下为液体。除了具有良好的热稳定性,低挥发性,不易燃性和不爆炸的优点外,离子液体具有比常用水或有机溶液电解质更高的工作电压(4~6V)。近年来,作为用于储能装置(例如电池和超级电容器),电润湿技术,场效应晶体管,电化学传感器等的电解质,离子液体越来越受到研究人员的关注和关注。然而,由于其固有的吸水性,离子液体中的水总是难以被完全除去。为了应对离子液体含水量的影响,冯光教授之前的工作(ACS Nano 2014,8,11685)通过纳米尺度模拟预测,在形成电极 - 离子液体双层固液界面的过程中,离子液体水将在电极表面富集,使器件/器件工作电压更小,最终导致性能降低。——随后,理论预测得到了许多实验和模拟工作的证实。因此,如何减少湿离子液体中水的负面影响(吸附在电极表面上)已成为离子液体电解质应用领域中需要解决的核心问题之一。

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冯光教授的团队使用分子动力学模拟作为研究方法。以离子液体的亲和​​性/疏水性为突破,发现使用亲水性离子液体可以有效地防止潮湿离子液体中的水吸附在负极表面上。避免降低工作电压;该解决方案适用于不同材料的电极。根据仿真结果的分析,进一步阐述了相应的微观机理和实现原理:来自电极和离子液体的范德瓦尔斯和静电相互作用——决定了水的状态,使亲水离子液体中的水远离从电极表面。 。模拟预测的结果得到了厦门大学团队合作者的证实。

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从微界面和能量转移的角度出发,以储能装置中的电极 - 电解质固液界面为研究对象。探讨了不同离子液体对电极表面吸附水的影响规律和机理。解决方案和实施原则。本研究结果不仅有助于人们进一步了解离子液体超级电容器的储能机理,而且为超级电容器的开发和设计提供了新的思路和新的解决方案,有利于其他电极 - 电解质固体中的离子液体。 - 液体接口。该领域关键点的应用也有助于研究人员利用模拟计算方法探索微纳米尺度界面和能量转移现象。

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论文的第一和第二作者是博士。能源学院毕比和王润珍的学生。作者是冯光教授,厦门大学严嘉伟教授和帝国理工学院教授Kornyshev。该项工作由国家自然科学基金和深圳市科技计划基础研究项目资助。

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链接到论文:https://doi.org/10.1038/s41467-018-07674-0

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