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科学研究
一种可促进电荷储存的自组装纳米结构离子液体
 最后更新: 2020-04-14  作者: 佚名  浏览: 272次

  传统液态电解质的易泄露和易挥发等缺点限制了其被广泛应用,而离子液体的低可燃性、不挥发性和高电化学稳定性等特性恰恰是解决以上问题的关键。但是,目前离子液体与电极表面的分子作用机理尚不明确,因此离子液体-电极表面的能量储存机制成为了一个研究热点。近期,Xianwen Mao等在Nature materials上发表了题目为“Self-assembled nanostructures in ionic liquids facilitate chargestorage at electrified interfaces”的文章。作者设计了一种具备自组装性能的表面活性离子液体(SAILs),其能够显著增强电容器的电荷储存能力。

  在传统的非两亲性离子液体(NAILs)中,离子分布主要由库仑力决定。而在SAILs中,离子分布则主要由范德华力决定,因此该离子液体具有两亲活性,阴阳离子排列后最终在电极表面形成分层结构。分子动力学模拟结果表明纯净的SAILs在高温下或SAIL-NAIL混合物在室温下具有很高的能量密度,且具有更高的稳定性和安全性。与传统电解质不同,在电极极化的中等程度时,SAILs显示出最佳的性能,这是因为低电荷密度的烷基尾部被排除在电极表面之外,而沿表面形成的非极性域则抑制了不良的过筛效应。

  由于离子液体阴阳离子种类繁多,具有很高的可设计性,因此该项研究对未来进一步设计SAILs来控制表面电化学性质具有一定的意义。此外,由于离子液体的稳定性和可控的电化学表现,SAILs也可被应用于一系列的电化学装置中来提高安全性。

图1. 作者使用的SAIL的结构和其电化学表征: 1-丁基-3-甲基咪唑鎓1,4-双(2-乙基己氧基)-1,4-二氧代丁烷-2-磺酸盐([C4C1Im][AOT])

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Nature materials)

 
 
 

 

原文链接:

http://doi.org/10.1038/s41563-019-0449-6

原文作者:

Xianwen Mao*, Paul Brown, Ctirad Červinka, Gavin Hazell, Hua Li, Yinying Ren, Di Chen, Rob Atkin, Julian Eastoe, IsabelleGrillo, Agilio. A. H. Padua, Margarida. F. Costa Gomes* and T. Alan Hatton*

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