超越介电体：界面水极化决定石墨烯基电化学界面
化学物理
2025-05-21 v2
摘要
水分子传统上被视为电化学系统中的被动介电介质。本文我们使用分子动力学模拟和理论分析，挑战了这一常规观点。我们显示，界面水的极化方式不同于 bulk 水，有效地屏蔽了离子与表面之间的静电势。这超越了经典电双层 (EDL) 模型，后者将水仅视为被动介电体。观察到的过度屏蔽现象是由于显著部分的水极化直接响应于石墨烯表面，除去屏蔽离子与带电表面之间的静电相互作用外，还起到了屏蔽作用。 Furthermore，我们揭示了这种由界面水引起的表面极化支配电势分布和 EDL 电容，甚至可以反转电极表面电位极性，凌驾于离子贡献之上。这些分子水平的见解导致了对 EDL 模型的修订，更准确地描述了界面 EDL 区域中的电势和化学势分布。
引用
@article{arxiv.2411.13747,
title = {Beyond Dielectrics: Interfacial Water Polarization Governs Graphene-Based Electrochemical Interfaces},
author = {Peiyao Wang and Gengping Jiang and Yuan Yan and Longbing Qu and Xiaoyang Du and Dan Li and Jefferson Zhe Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.13747},
year = {2025}
}