程俊课题组:电化学界面双电层模拟的研究进展

zhudongchuji

程俊教授课题组在电化学界面双电层理论模拟中研究取得重要进展，相关成果以“Molecular origin of negative component of Helmholtz capacitance at electrified Pt(111)/water interface”为题发表于Science Advances (Sci. Adv. 6, eabb1219 (2020)).

       双电层对于电化学界面过程的意义重大，但目前依然对其缺乏足够的微观认知。在该工作中，结合第一性原理分子动力学方法和课题组自身发展的电极电势计算方法（计算氢标准电极法，Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 16801），程俊教授等人模拟得到了不同电位下的Pt(111)/水溶液界面结构，在深入分析结构的基础上发现了化学吸附水的覆盖度在Pt(111)表面随电位变化遵循Frumkin等温吸附的规律。更进一步，通过理论推导证明了该化学吸附水覆盖度随电位的变化会对电化学界面造成一个负电容的贡献，这拓展了经典的双电层模型对于电化学界面的理解。同时，该负电容能够明显增大紧密层电容，并且在零电荷电位附近形成一个峰，这很好得解释了电化学实验中观察到的“铃铛状”的微分电容曲线，解决了这一困扰基础电化学工作者多年的一个疑问。该工作将为深入理解界面电催化的微观机制提供重要帮助，并有望为双电层超级电容器的设计提供了新思路。
       该研究工作在程俊教授指导下完成，博士后乐家波为文章第一作者，博士生樊祺源（已毕业）和李洁琼（已毕业）参与部分工作。该工作得到国家自然科学基金（21991151、21861132015、21621091、21902136），厦门大学校长基金（20720190047）以及中国博士后基金（2018M642563）的资助。
       论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/41/eabb1219


       文章来源：厦门大学
       程俊教授，厦门大学教授，2002年获得上海交通大学学士学位，2005年获得上海交通大学硕士学位，2008年获得英国贝尔法斯特女王大学博士学位，之后在剑桥大学化学系做博士后，2010年获得剑桥大学Emmanuel College独立研究员职位，2013年在英国阿伯丁大学化学系建立课题组，2015年获得国家计划资助全职回厦门大学开展科研工作，被聘为福建省“闽江学者”特聘教授。主要研究方向包括发展第一性原理方法模拟固体表界面的物理化学过程，并将这些方法应用于催化和电化学等能源相关体系。近期课题组也开始拓展实验方向，将理论计算和实验相结合。