廈門大學化學化工學院顏佳偉教授與華中科技大學能源學院馮光教授、英國帝國理工學院Kornyshev教授合作,分別從實驗和理論模擬的角度,利用電化學方法和分子動力學模擬研究離子液體電化學界面,取得了重要進展。
減小受潮離子液體中水的負面影響是離子液體作為電解質需解決的關鍵問題。
華中科技大學能源學院馮光教授利用分子動力學模擬發現,電極材料對水的電吸附沒有明顯的影響,但是離子液體本身的親疏水性質會極大地改變電極表面水的電吸附行為。
界面離子分布對電極性能的影響
廈門大學化學化工學院顏佳偉教授利用電化學方法從實驗上證實,對于疏水離子液體而言,即使是少量水的存在(3815ppm),也會明顯減小該種離子液體的電化學窗口;
而對于親水離子液體,即使水含量高達22800 ppm,該離子液體的電化學窗口仍沒有明顯減少。碳電極和金電極表現出相同的趨勢。由不同陰陽離子構成的多種離子液體均符合此規律。
離子液體中的含水量對電化學窗口的影響
總之,該工作以離子液體的親/疏水性為突破口,發現采用親水性離子液體可以有效避免受潮離子液體中的水吸附在荷負電的電極表面。
研究表明其微觀作用機制為:來自于電極和離子液體的范德華和靜電作用決定了水的賦存狀態。以上研究結果為離子液體在儲能裝置等實際器件中的應用提供了新的設計思路。
Bi S, Wang R, Liu S, et al. Minimizing the electrosorption of water from humid ionic liquids on electrodes[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 5222.
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