偏压下 Pt-水双电层纳米尺度结构的揭示
化学物理
2019-05-29 v1 材料科学
摘要
带电界面处双电层内的纳米尺度质量与电荷分布在能源生产与转换等具有重大技术意义的电化学现象中起着关键作用。然而，尽管其十分重要，双电层的纳米尺度结构及其对施加电势的响应仍几乎完全未知，即使是对于最基本的电化学界面——Pt-水界面也是如此。使用一种通用的 ab initio 方法（将先前模型推进至对电极/电解质界面进行动态且更真实的描述），我们首次在真实的溶液条件下模拟了 Pt-水双电层的纳米尺度结构及其对施加电势的响应。我们发现，传统的电容器模型无法捕捉纳米尺度的金属/表面结构与充电过程，因为电极极化与双电层内的电荷振荡以及与电极接触的水层的致密化相关联，这两者均强烈依赖于施加的电势。此外，我们证明，界面偶极并非由与电极接触的第一水层的重新取向决定，而是由其充电状态及其数密度共同决定，而水分子的重新取向仅在第二水层中才变得相关。我们的发现对于开发 Pt-水界面催化过程的高度真实模型将是必不可少的。
引用
@article{arxiv.1905.11850,
title = {The nanoscale structure of the Pt-water double layer under bias revealed},
author = {Remi Khatib and Ashwinee Kumar and Stefano Sanvito and Marialore Sulpizi and Clotilde S. Cucinotta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.11850},
year = {2019}
}