电极 - 电解质界面的联合密度泛函理论：在固定电极电势、界面电容及零电荷电势中的应用
材料科学
2015-06-05 v2
摘要
本研究探讨了联合密度泛函理论 (joint density-functional theory) 的应用，这是一种用于从头算描述与液体环境处于热力学平衡的电子系统的新型密度泛函理论形式，旨在描述电化学系统。在回顾了基础电化学概念的物理原理后，我们在一个原则上精确的理论框架内，确定了常用测量电化学可观测量与微观可计算量之间的映射关系。随后，我们引入了一种简单且计算高效的近似泛函，发现其在捕捉先验基本电化学现象方面相当成功，包括电化学双电层中的电容性 Stern 区和扩散性 Gouy-Chapman 区、界面电容的定量值以及一系列金属的电化学零电荷电势。我们探讨了施加电势下的表面充电现象，并能够将从头算结果直接置于与标准氢电极 (SHE) 相关的标度上。最后，我们提供了在标准密度泛函理论软件包中实施的详细细节，其计算成本相较于在真空环境中进行的标准计算可忽略不计。
引用
@article{arxiv.1205.0526,
title = {Joint Density-Functional Theory of the Electrode-Electrolyte Interface: Application to Fixed Electrode Potentials, Interfacial Capacitances, and Potentials of Zero Charge},
author = {Kendra Letchworth-Weaver and T. A. Arias},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.0526},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 5 figures. Initially presented at APS March Meeting 2010. Accepted for publication in Physical Review B on Jul. 27, 2012