Computational investigation of the electrical double layer at metal–aqueous solution and metal–ionic liquid interfaces

Käesolevas teadustöös uurisime metalli ja vesilahuse ning metalli ja ioonse vedeliku vahelist elektrilist kaksikkihti, keskendudes pindkihi dipoolse struktuuri analüüsile. Hindasime selle komponente elektrilise kaksikkihi kompaktses osas, mis jääb Helmholtzi välise kihi ja metalli pindkihi vahele. Alustasime pindkihi struktuuri ning elektrilise kaksikkihi diferentsiaalmahtuvuse arvutusliku uuringuga vismuti, galliumi ja elavhõbeda pinnal vesilahustes. Saadud tulemused kinnitavad molekulide adsorptsiooni olulist rolli elektrilise kaksikkihi omaduste kujunemisel. Seejärel kogusime arvutuslikke andmeid metalli ja ioonse vedeliku pindkihi struktuuri kohta, ning uurisime kuidas see määrab pindkihi dipoolse ehituse ning diferentsiaalmahtuvuse. Kasutasime ioonse kaksikkihi mudelit, mis sobib nii vastasioonide adsorptsiooni tõttu tekkinud dipooli kui ka anioonide ja katioonide vastastikuste mõjutuste tõttu tekkinud dipooli kirjeldamiseks. Süsiniku pinnal paiknevat ioonpaari käsitlevas uuringus näitasime, et kovalentne side vähendab oluliselt dipoolmomenti väärtust ning potentsiaalilangust elektroodi–elektrolüüdi pindkihis, mille tulemusena suureneb elektrimahtuvus. EMImBF4 ioonassotsiaatide võrdlemisel kulla, vismuti ja süsiniku pinnal selgus, et elektrolüüdikihi dipool mõjutab oluliselt mahtuvuse elektroodi potentsiaalist sõltuvuse kõvera kuju. Põhimõtteline erinevus vesilahuse ja ioonse vedeliku elektrilise kaksikkihi omaduste vahel tuleneb nende molekulaarse ja ioonse struktuuri erinevusest. Esitatud andmed annavad kasulikku teavet vesilahuse ja ioonvedeliku adsorptsiooni kohta erinevatel metallidel. Teave nende tegurite vastastikuste mõjude kohta võib aidata leida seoseid metalli ja elektrolüüdi pindkihi struktuuri ning pindkihtide toimimise vahel energia muundamise ja salvestamise seadmetes.

Author

• Ruzanov, Anton

• electric double layer
• metals
• water solutions
• ionic liquids
• adsorption
• computational chemistry

Identifier

hdl:10062/59899

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/59899