基于分子动力学模拟的金界面结构研究

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第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 离子液体概述 2
1.2.1 离子液体的定义 2
1.2.2 离子液体的组成 2
1.2.3 离子液体的物化性质 4
1.2.4 离子液体的分类 4
1.2.5 离子液体的发展 6
1.2.6 离子液体的应用 7
1.2.7 离子液体电极界面 8
1.3 界面双电层理论的研究概况 10
1.3.1 Helmholtz双电层理论 11
1.3.2 Gouy-Chapman理论 12
1.3.3 Gouy-Chapman-Stern理论 12
1.3.4 Kornyshev平均场理论 13
1.4 离子液体 /电极界面双电层的研究进展 15
1.4.1 离子液体 /电极界面双电层的研究现状 16
1.4.2 离子液体 /电极界面双电层的实验研究进展 19
1.4.3 离子液体 /电极界面双电层的分子动力学模拟研究进展 25
1.5 研究目的、内容和创新点 29
1.5.1 研究目的和内容 29
1.5.2 创新点 30

第二章 理论计算方法 32
2.1 引言 32
2.2 分子动力学模拟原理及模拟流程 32
2.2.1 分子动力学模拟的基本原理 33
2.2.2 运动方程的求解方法 34
2.2.3 元胞和周期性边界条件 37
2.2.4 分子力场 37
2.2.5 分子动力学模拟的基本流程 39
2.3 模拟细节 40
2.3.1 力场和原子类型 40
2.3.2 双电层电势施加方法 42
2.3.3 建模方法 42
2.3.4 物理量计算方法 44

第三章 咪唑离子液体在不同金表面的结构与性质 47
3.1 引言 47
3.2 计算方法 48
3.3 结果与讨论 49
3.3.1 [Emim]TFSI与不同金表面的相互作用能 49
3.3.2 [Emim]TFSI在不同金表面的微观双电层结构 51
3.3.3 [Emim]TFSI在不同金表面上的电化学性质 60
3.4 本章小结 62

第四章 阳离子不同取代位点数对咪唑离子液体 /金电极界面结构与性质的影响 63
4.1 引言 63
4.2 计算方法 64
4.3 结果与讨论 65
4.3.1 不同取代位点数的咪唑阳离子的结构特征 65
4.3.2 不同取代位点数的咪唑阳离子体系中各粒子与金电极的相互作用能 68
4.3.3 不同取代位点数的咪唑阳离子体系 /金电极界面双电层结构 70
4.3.4 不同取代位点数的咪唑阳离子 /金电极体系的电化学性质 87
4.4 本章小结 91

第五章 阳离子侧链长度不同对咪唑离子液体 /金电极界面结构与性质的影响 92
5.1 引言 92
5.2 计算方法 93
5.3 结果与讨论 94
5.3.1 侧链长度不同的咪唑阳离子的结构特征 94
5.3.2 链长增加对咪唑离子液体中各粒子与金电极的相互作用能 95
5.3.3 侧链长度不同的咪唑阳离子 /金电极界面双电层结构 98
5.3.4 侧链长度不同的咪唑阳离子 /金电极体系的电化学性质 116
5.4 本章小结 119

第六章 阴离子对咪唑离子液体 /金电极界面结构与性质的影响 120
6.1 引言 120
6.2 计算方法 121
6.3 结果与讨论 122
6.3.1 不同阴离子的结构特征 122
6.3.2 不同阴离子体系中各粒子与金电极的相互作用能 123
6.3.3 不同阴离子体系在金电极界面的微观双电层结构 125
6.3.4 不同阴离子 /金电极体系的电化学性质 144
6.4 本章小结 146

第七章 结论与展望 148
7.1 结论 148
7.2 展望 149

参考文献 151

附录 A 离子液体的缩写和中文名称 169

附录 B 力场参数 171