电化学

电极/离子液体界面电容

赵

娣1

黄

青1

金先波1,*

魏献军1陈政1,2,*

(1武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072;

2

DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineering,

FacultyofEngineering,TheUniversityofNottingham,NottinghamNG72RD,UK)

摘要：用电化学阻抗方法研究了铂片电极在

BMIMPF6,BMIMBF4,BMIMClO4,BMIMTf2N,BMIMCl,BMIMBr,C3OHMIMBF4,C3O 和BMMIMPF6(BMIM:1-butyl-3-methylimidazolium;C3OHMIM:1-(3-hydroxypropyl)-3-methylimidazolium;BMMIM:1-butyl-2-methyl-3-methylimidazolium;Tf2N:bis(trifluoromethylsulfonyl)amide)等离子液体中

的界面电容及结构.结果表明:当阴、

阳离子半径相差不大且不存在特性吸附时,在零电荷电势附近,电极/离子

液体界面的电容-电势曲线将出现电容单峰或者双峰.电极的零电荷电势

对应于单峰的峰电势或者双峰之间的谷电势.当电极电势远离零电荷电

势时,电极/离子液体界面成紧密层结构,可由紧密层理论来描述.如果存在

离子的特性吸附,相应的电容峰可能不再出现,而表现为双层电容随电极

电势对零电荷电势的偏离而单调增加.还研究了添加小的Li+离子对电极/

离子液体界面电容的影响.通过向BMIMTf2N中加入LiTf2N,发现Li+离子

可以改变电极/离子液体界面的双层结构,但无助于界面电容的提高,甚至

可能引起电容的降低.最后探讨了不同条件下,尤其考虑阴阳离子特性吸

附时,电极/离子液体的界面结构.关键词：电化学电容;离子液体;

电极/电解液界面;

界面离子排列;

电化学阻抗谱

中图分类号：O646

CapacitanceattheElectrode/IonicLiquidInterface

ZHAODi1

HUANGQing1

JINXian-Bo1,*

WEIXian-Jun1

CHENGeorgeZ.1,2,*

(1CollegeofChemistryandMolecularScience,WuhanUniversity,Wuhan430072,P.R.China;2 EnvironmentalEngineering,FacultyofEngineering,TheUniversityofNottingham,Nottingham Abstract：TheinterfacialstructureandcapacitanceofaPtfoilelectrodewereinvestigatedbyelectrochemica butyl-3-methylimidazolium,C3OHMIM:1-(3-hydroxypropyl)-3-methylimidazolium,BMMIM:1-butyl-2-methyl-3-

methylimidazolium,Tf2N:bis(trifluoromethylsu-

lfonyl)amide).Theresultsindicatethatwhentheanionandcationoftheionicliquidareofcomparab potential”curvenearthepotentialofzerochargeexhibitseitheronepeakortwopeaks.Thepotentia potentialcurvewithonepeakortwopeaks,respectively.Whenthepotentialispositiveornegativet [Article]

物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)

ActaPhys.-Chim.Sin.,2010,26(5)：1239-1248

MayReceived:November27,2009;Revised:January24,2010;PublishedonWeb:March22,201 *

Correspondingauthors.Email:xbjin@,george.chen@;Tel:+86-27-68756319. TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(20773094,20973 (2007CB613801)andE.OnAG(InternationalResearchInitiative2007-EnergyStorage).

国家自然科学基金(20773094,20973130),国家重点基础研究发展计划项目

(973)(2007CB613801)和E.OnAG公司(2007国际储能研究计划)资助

鬁EditorialofficeofActaPhysico-ChimicaSinicaActaPhys.-Chim.Sin.,2010

Vol.26

由于具有宽的电势和室温可以忽略不计的蒸汽压、

高的热稳定性和良好的离子导电性等特点,离子液体(又称室温熔

盐,ionicliquids,ILs)在各种电化学装置,例如超级电容器、锂离子电池、燃

料电池和太阳能电池,以及电化学基础研究中都得到广泛的应用.但是对

于“电极/离子液体”界面双电层结构的研究,文献中较少报道.深入研究和

理解电极/离子液体界面结构,对于离子液体在电化学储能装置中的应用

无疑是很重要的.对电极/离子液体界面结构的准确认识不仅是研究离子

液体作为一种电解质所必需的基础,同时也可以为选择和发展离子液体

的实际应用提供重要信息.

目前,关于界面双层结构及模型的理解基本都来源于并面向金属/溶液界

面,尤其是金属/无机盐水溶液界面.这样的界面上同时存在溶剂分子和溶