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華科大馮光教授與合作者《Chem. Rev.》綜述：納米限域下離子液體電解質(zhì)的理論與模擬

時間：2023-05-18 來源： 瀏覽：

華科大馮光教授與合作者《Chem. Rev.》綜述：納米限域下離子液體電解質(zhì)的理論與模擬

華科大能源學(xué)院 化學(xué)與材料科學(xué)
化學(xué)與材料科學(xué)

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近日，波蘭科學(xué)院 Svyatoslav Kondrat 副教授、華中科技大學(xué) 馮光 教授、倫敦帝國理工 Fernando Bresme 教授、以色列特拉維夫大學(xué) Michael Urbakh 教授和倫敦帝國理工 Alexei A. Kornyshev 教授以共同通訊形式，在國際頂尖綜述期刊《化學(xué)評論》（ Chemical Reviews ）（影響因子72.087）發(fā)表了題為“ Theory and Simulations of Ionic Liquids in Nanoconfinement ”的綜述文章。
文章主要綜述了有關(guān)納米限域下離子液體電解質(zhì)的理論與模擬工作：從基于統(tǒng)計力學(xué)的理論分析模型到經(jīng)典密度泛函理論，從蒙特卡洛模擬到分子動力學(xué)仿真，從研究界面平衡態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)到探索非平衡態(tài)動態(tài)過程，為離子液體在實際應(yīng)用中的性能優(yōu)化和新領(lǐng)域的應(yīng)用拓展提供了深入見解。

室溫離子液體完全由陰陽離子組成，在室溫下呈液態(tài)；具有許多獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，如寬電壓窗口、高化學(xué)穩(wěn)定性、低揮發(fā)性和強設(shè)計性等，在實際應(yīng)用中受到了廣泛關(guān)注。諸多有關(guān)離子液體的實驗和實際應(yīng)用依賴于離子液體在納米限域下的表現(xiàn)。例如，雙電層電容器中的離子液體被限制在電極的納米孔內(nèi)可提高能量存儲能力，在微摩擦應(yīng)用中離子液體在納米限域條件下可以充當(dāng)優(yōu)異的潤滑劑等。在納米限域下，離子液體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)往往與體相或半無限系統(tǒng)的表現(xiàn)截然不同，需要獨特的理論和模擬方法來深入描述與揭示。
該綜述概括了有關(guān)納米限域狀態(tài)下離子液體基本物化性質(zhì)的研究工作，以及當(dāng)前已發(fā)展的相關(guān)理論和模擬方法（包括理論模型、密度泛函理論、分子模擬等方面的工作），并從體系大小的角度討論這些方法的復(fù)雜性以及納米限域下的新物理現(xiàn)象。詳細(xì)介紹了相關(guān)的統(tǒng)計力學(xué)理論模型，并提供了精確的分析方案，從而更容易對系統(tǒng)進行分析和發(fā)展新的物理見解；描述了經(jīng)典密度泛函理論，它可以考慮理論模型不能考慮的細(xì)節(jié)，且計算可靠、成本低廉；同時，分子模擬在研究受限離子液體方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，使研究人員能夠深入了解微觀情況。該文還總結(jié)了各種模擬方法的相關(guān)知識，并討論了它們的挑戰(zhàn)和對特定問題的適用性，尤其是圓柱孔和狹縫孔限域下的離子液體結(jié)構(gòu)，及其與受限離子的摩擦、電容性和動態(tài)特性的關(guān)聯(lián)關(guān)系等。
該項工作得到了國家自然科學(xué)基金（52161135104）、湖北省自然科學(xué)基金（2020CFA093）和華中科技大學(xué)學(xué)術(shù)前沿青年團隊的資助。

原文鏈接

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00728

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