电解质溶液界面结构的分子动力学模拟研究

电解质溶液界面结构的研究不仅具有重要的理论意义, 而且具有一定的实用价值. 采用分子动力学模拟研究了LiCl, LiBr, LiI, NaI, KI, CsI水溶液中阴阳离子在1×105 Pa和300 K下的气液界面分布情况, 探讨离子水化与电解质溶液界面结构的关系, 并分析阳离子水化能力的强弱对共存阴离子在界面富集分布的影响. 通过对模拟结果的分析发现, 离子的水化能力越强, 就越能形成稳定的水化结构而处于本体相中, 水化能力越弱, 则越易在界面富集. 该机理合理地解释了离子在界面的分布现象, 阳离子水化能力一般较其共存阴离子强而处于本体相, 阴离子则趋向在界面处富集; 不同阴离子在界面的密度分布也与阴离子的水化能力相关, 阴离子水化能力越弱, 其在界面富集程度越高, 不同阴离子在界面的富集趋势为Cl－＜Br－＜I－; 阳离子水化能力的强弱也影响其共存阴离子在界面的富集程度, 阳离子的水化能力越弱, 其共存阴离子在界面的富集程度就越低.     

电解质水溶液结构研究进展及前景*

叙述盐湖中主要离子Li⁺ 、Na⁺ 、K⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Cl^- 、SO^2-₄ 、NO^-₃ 的水溶液和纯水的结构, 简单介绍了主要的研究方法, 分析讨论了溶液结构研究的现状和发展前景。     

表面增强红外光谱电化学揭示电极-电解质界面处的抗衡离子效应

选用4种中性电化学反应体系中常用的电解质,利用表面增强红外吸收光谱电化学技术结合振动斯塔克效应对电极-电解质溶液界面处特殊的抗衡离子效应进行谱学-电化学表征.应用不同分子长度的振动斯塔克探针,揭示了阴离子作为抗衡离子,因与电极表面相互作用强度的差异而在双电层中具有不同的浓度分布,进而对界面局域电场产生不同的屏蔽效应.与...     

电极/碱性聚电解质界面的微分电容曲线和零电荷电位测定（英文）

碱性聚合物电解质作为现代碱性氢氧燃料电池的核心组成部分,其单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面的性质与“电极/溶液”界面有所不同。本文使用微电极,运用循环伏安、电化学交流阻抗以及浸入法等方法,测定了电极/碱性聚电解质界面的微分电容曲线和零电荷电位。该界面的微分电容曲线呈“U”状,且存在局域极小值,该极小值所对应的电位与浸入法测得的零电荷电位数值一致。单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面在零电荷电位两侧表现出不同的电化学极化行为。     

水溶液法原位构建ZnO亲锂层稳定锂-石榴石电解质界面

固态电池以其高安全性和高能量密度而备受关注。石榴石型固体电解质(LLZO)由于具有较高的离子导电性和对锂金属的稳定性,在固态电池中具有应用前景,但陶瓷与锂金属较差的界面接触会导致高的界面阻抗和可能形成的枝晶穿透。我们利用LLZO表层独特的H⁺/Li⁺交换反应,提出了一种简便有效的金属盐类水溶液诱发策略,在电解质表面原位构建ZnO亲锂层,界面处LiZn合金化实现紧密连续的接触。引入改性层后,界面阻抗可显著降低至约10Ω·cm²,对称电池能够在0.1mA·cm^-2的电流密度下实现长达1000h的长循环稳定性。匹配正极LiFePO₄(LFP)或LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)的准固态电池在室温下能够稳定循环100次以上。     

隐藏高分子界面及生物界面分子结构的和频振动光谱研究

界面的分子结构决定界面的性质.为了以优化界面的结构来改进材料的性质,原位实时地研究界面的分子结构是很重要的.近年来和频振动光谱已发展成为一个很有效及独特的手段来研究隐藏界面的分子结构,例如液/液界面、固/液界面及固/固界面等.这篇综述讨论了和频振动光谱在研究高分子界面及生物界面等复杂界面的分子结构上的应用.具体说来,本文论述了高分子表面在水里的分子结构变化,高分子及模型粘合促进剂硅烷在界面相互作用的分子机理和隐藏的高分子/高分子及高分子/金属界面的结构.另外,此文还将介绍不同二级结构的多肽及几个有代表性的蛋白分子在界面的结构.界面在诸如化学、生物、物理、材料科学及工程和纳米技术等许多领域都很重要.发展一个独特的能原位研究隐藏界面的分子结构的技术会有力地促进这些领域的研究及跨学科研究的发展.     

MX—NX2和MX—NX3电解质水溶液的热力学研究

本文用Pitzer方程研究相同阴离子的非对称性混合电解质溶液的热力学性质,讨论了高次静电项(~Eθ_(ij)、~Eθ′_(ij))所产生的效应。引入混合参数(θ_(ij))和离子强度(Ⅰ)的关系式,估算了25℃时MX-NX_2和MX-NX_3电解质水溶液的Pitzer混合参数~Sθ_(ij)~(0)、~Sθ_(ij0~(1)和φ_(ij)k,其计算值和文献值吻合。     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(II): 混合电解质溶液

假定纳滤膜具有狭缝状孔, 使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征, 用流体力学半径和无限稀释扩散系数表征了离子特性. 采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Poisson-Boltzmann理论描述了混合电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象, 计算了三种商用纳滤膜(ESNA1-LF, ESNA1和LES90)对同阴离子、同阳离子和含四种离子的混合电解质体系中离子的截留率, 并与实验数据进行了比较. 计算结果表明, 电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移, 纳滤膜对混合电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定. 该模型在低浓度时对含一价离子的混合电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果比较准确, 但对高浓度或含高价离子的混合电解质溶液则偏差较大.     

利用和频振动光谱研究空气/短链脂肪酸界面的分子取向

利用和频振动光谱(SFG-VS)方法检测了5种短链脂肪酸分子(乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸及正己酸)在空气/纯液体界面的结构, 得到了3种偏振组合(ssp, ppp, sps)下的和频振动光谱. 通过偏振选择定则对各个谱峰进行了指认和分析, 同时计算出空气/纯脂肪酸液体界面上脂肪酸分子的甲基取向角. 对比发现, 从丙酸到己酸, 分子甲基基团的界面取向角随碳链的增长略有增大. 并对其机理进行了分析.     

阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响

通过比较纯水、NaX(X=F, Cl, Br, I)、Na2S、NaOH、NaNO3、Na2CO3、Na2SO4溶液的羟基伸缩振动拉曼光谱, 发现所研究的阴离子对水的结构都有破坏作用. 通过比较阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响, 可将所研究的阴离子分为两类, 一类阴离子有F−、OH−、S2−、CO32−, 另一类阴离子有Cl−、Br−、I−、NO3−和SO42−. 它们的主要区别在于对羟基伸缩振动拉曼光谱3600 cm−1、2900−3100 cm−1处影响不同, 产生这些区别的原因在于阴离子与水分子之间氢键的强弱. 阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响因素有离子半径、离子电荷和离子结构, 它们的影响程度为离子结构>离子电荷>离子半径.     

聚合物固态锂电池电解质/负极界面

动力电池领域对锂二次电池的能量密度和安全性提出了更高要求,研究高能量密度固态锂电池对发展新能源产业具有重要意义。相比传统的有机电解液锂离子电池,采用聚合物固体电解质的聚合物固态锂电池不但具有明显提升的安全性,而且能够匹配高容量电极材料,实现能量密度的有效提升。聚合物固态锂电池是最有前景的锂二次电池之一,然而聚合物固体电解质与锂负极间仍存在严重的界面副反应、锂负极表面易生长枝晶等问题。近年来,通过电解质成分调控、电解质力学性能提升、电解质/锂负极界面调控和匹配三维锂负极等手段,聚合物基固态锂电池性能明显提升。基于此,本文介绍了常见的聚合物固体电解质及其与锂负极间的界面挑战,从添加无机填料、使用高强度基底膜、分级层状结构设计、构筑界面缓冲层、交联网络设计以及固态锂负极保护等几个方面综述了提升聚合物基电解质/锂负极界面稳定性的最新研究成果,最后对解决聚合物固体电解质/锂负极界面兼容性的研发方向和发展趋势进行了展望。     

硼酸镁过饱和水溶液稀释和酸化过程中的Raman光谱

用纯水和恒沸点盐酸对六硼酸镁过饱和水溶液进行稀释和酸化,使用激光Raman光谱记录反应过程。对光谱峰进行归属。讨论了溶液中含硼量和pH值对硼氧配阴离子存在形式的影响,对多聚硼氧配阴离子在溶液中的存在形式及其相互作用机理进行了初步探讨。     

微扰理论状态方程预测高温高压电解质水溶液的密度

由于实验条件的限制，高温高压电解质水溶液密度的测定具有一定困难，现有文献中有关该类体系的实验数据很少．Lvov和Wood[1]采用Blum－Wei的电解质水溶液非原始模型的平均球近似（MeanSphericalApproximation，简称MSA）方程，对NaCl水溶液建立了状态方程，该方程中离子的硬球     

锂离子二次电池界面过程的红外光谱研究

锂离子二次电池界面反应主要包括锂离子嵌入/脱出、溶剂化/去溶剂化、电解液分解和固体电解质界面膜的形成与变化等.这些过程直接影响锂离子二次电池能源转换和储存的效率以及安全性能.运用红外光谱从分子水平上认识锂离子二次电池的各种界面反应过程并阐述其反应机理,有助于设计锂离子二次电池新体系、提升其性能并发展非水电解质理论.本文...     

不同浓度下NaCl水溶液的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在298K时对1.33mol/L,2.71mol/L,4.14mol/L和5.12mol/L的NaCl水溶液的微观结构进行了研究。模拟发现浓度对离了近程水化结构的影响不大,浓溶液中Na^+,Cl^-之间有两种缔合方式,接触缔合离子对和溶剂分隔的缔合离子对。这表明在建立可适用于高浓度条件下的电解质溶液热力学模型时应考虑离子缔合的贡献。     

不同浓度下NaCl水溶液的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在298K时对1.33mol/L,2.71mol/L,4.14mol/L和5.12mol/L的NaCl水溶液的微观结构进行了研究。模拟发现浓度对离了近程水化结构的影响不大,浓溶液中Na^+,Cl^-之间有两种缔合方式,接触缔合离子对和溶剂分隔的缔合离子对。这表明在建立可适用于高浓度条件下的电解质溶液热力学模型时应考虑离子缔合的贡献。     

离子液体表面活性剂在水溶液中的自组装及其调控研究进展

离子液体表面活性剂在化学合成、材料制备和环境污染控制等方面的应用与它们在水溶液中的自组装及其微观结构密切相关。因此,研究离子液体表面活性剂在水溶液中的自组装行为具有重要的意义。本文重点综述了阳离子的结构、阴离子的类型、外加电解质、有机添加剂、环境因素(温度、溶液pH值和光)等对离子液体表面活性剂在水中的自组装行为以及对组装体结构影响的研究进展,总结了这些因素对离子液体表面活性剂在水中自组装的调控规律,展望了该领域的发展方向及面临的挑战。     

聚合物电解质界面性质交流阻抗研究

合成了一种新型聚合物基质材料聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-甲基丙烯酸锂)(简记为PMAML),并以PMAML/PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚合物)复合物为基质制备了聚合物电解质.利用FTIR对合成的PMAML进行结构表征,并用扫描电镜观察聚合物基质膜的表面形貌.聚合物电解质由聚合物基质膜浸渍电解质溶液得到,其室温电导率可达到2.6×10－3 S• cm－1.利用交流阻抗技术研究了聚合物电解质与锂电极间的界面性质,并考察了开路放置时间、循环伏安及恒流充电对界面阻抗的影响.结果表明,聚合物电解质与锂电极界面阻抗随放置时间的延长而增加,更新锂电极表面可降低界面阻抗,PMAML能提高界面稳定性.     

(CTAB+BY)体系水溶液的光谱研究

用UV-Vis和共振Raman光谱,研究了阳离表面活性剂溴化二六烷基三甲胺(CTAB)和对阴离子染料亮黄(BY)混合体系在水溶液中的胶束化过程,结果表明,难溶盐的形成诱导了该体系胶束的提前形成,形成的胶束使BY由酸式结构转变为碱式结构,进一步研究水溶液和胶束溶液中BY的酸碱平衡过程,发现胶束表面使BY的表观解离常数增加了两个数量级,而在胶束水溶液中,随着电解质浓度的增加,BY的表观解离常数下降,由此说明BY处于胶束的扩散层中,并导致BY结构发生变化.     

全固态钠离子电池硫系化合物电解质

全固态钠离子电池具有资源丰富、安全性高等优势,作为未来大规模储能的重要选择而成为近年来先进二次电池前沿研究热点。钠离子硫系化合物电解质室温离子电导率高、弹性模量高、容易冷压成型,能增强电极/电解质界面接触、减小界面阻抗、缓冲电极材料在充放电过程中的应力/应变,是全固态钠离子电池的研究重点。本文对钠离子硫系化合物固态电解质的结构及性质进行了总结,讨论了硫系化合物电解质的本征特性、与电极的界面稳定性,并介绍了硫系化合物全固态钠离子电池的研究现状,最后分析了硫系化合物电解质面临的挑战及今后的发展方向。