JACS：石墨烯和水电解质电润湿过程中双层结构、电容和表面张力的关系

破译碳基材料的电荷存储机制对于开发下一代电化学储能系统至关重要。石墨烯是石墨电极的组成部分，是从基础层面探索此类过程的理想模型。

在此，曼彻斯特大学Athanasios A. Papaderakis，Robert A.W. Dryfe，Paola Carbone利用多尺度量子力学-经典分子动力学（QM/MD）方法研究石墨烯/水电解质界面的热力学，以深入了解碱金属离子（Li⁺）浓度对界面张力（γ_SL）的影响带电的石墨烯/电解质界面。

文章要点

1）研究人员证明γ_SL对所施加的表面电荷的依赖性相对于中性表面表现出不对称行为。在带正电的石墨烯片上，电润湿响应因电解质浓度而放大，从而形成强亲水性表面。相反，在负电位偏压下，γ_SL对电极充电的响应较弱。

2）γ_SL的变化极大地影响了Young−Lippmann方程预测的总面积电容，但对模拟的总面积电容的影响可以忽略不计，这表明EDL结构与表面的润湿性并不直接相关，不同的界面机制驱动着两者现象。

3）研究人员通过研究高取向热解石墨在各种电解质浓度下的电润湿响应，对所提出的模型进行了实验验证。

研究工作首次提出了利用碳表面进行电润湿的理论和实验相结合的研究，为研究电位偏置下的润湿现象引入了新的概念途径。

参考文献

Zixuan Wei, et al, Relation between Double Layer Structure, Capacitance, and Surface Tension in Electrowetting of Graphene and Aqueous Electrolytes, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c10814

https://doi.org/10.1021/jacs.3c10814