铂(111)/水电气双层结构、质子转移与电容的离子调制
化学物理
2025-09-18 v1 材料科学
计算物理
摘要
电气双层（EDL）主导电催化、能源转换与储能，但其原子结构、电容和可反应性仍不为人知。本文引入一种机器学习原子势框架，纳入长程电荷相互作用，使在施加电场偏压下对金属-电解质界面进行纳秒级模拟的准量子机械精度。我们在 Pt(111)/水和 Pt(111)/aqueous KF 电解质界面上解析了 EDL 的分子结构，揭示了阴极水分解和离子水物种扩散背后的质子转移机制，并计算了微分电容。我们发现，尽管 K+ 和 F- 离子在不改变界面水结构方面基本不活跃，但它们通过屏蔽体场、减慢质子转移并在零电位附近产生显著电容峰来影响电容。这些结果表明，离子特异性相互作用是电容和可反应性的核心因素，这些因素在均匀场模型中被忽略，为解释实验和设计电解质提供了分子层面的依据。
引用
@article{arxiv.2509.13727,
title = {Ion-modulated structure, proton transfer, and capacitance in the Pt(111)/water electric double layer},
author = {Xiaoyu Wang and Junmin Chen and Zezhu Zeng and Frederick Stein and Junho Lim and Bingqing Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.13727},
year = {2025}
}