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华科大冯光教授与合作者《Chem. Rev.》综述：纳米限域下离子液体电解质的理论与模拟

时间：2023-05-18 来源： 浏览：

华科大冯光教授与合作者《Chem. Rev.》综述：纳米限域下离子液体电解质的理论与模拟

华科大能源学院 化学与材料科学
化学与材料科学

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近日，波兰科学院 Svyatoslav Kondrat 副教授、华中科技大学 冯光 教授、伦敦帝国理工 Fernando Bresme 教授、以色列特拉维夫大学 Michael Urbakh 教授和伦敦帝国理工 Alexei A. Kornyshev 教授以共同通讯形式，在国际顶尖综述期刊《化学评论》（ Chemical Reviews ）（影响因子72.087）发表了题为“ Theory and Simulations of Ionic Liquids in Nanoconfinement ”的综述文章。
文章主要综述了有关纳米限域下离子液体电解质的理论与模拟工作：从基于统计力学的理论分析模型到经典密度泛函理论，从蒙特卡洛模拟到分子动力学仿真，从研究界面平衡态结构与性质到探索非平衡态动态过程，为离子液体在实际应用中的性能优化和新领域的应用拓展提供了深入见解。

室温离子液体完全由阴阳离子组成，在室温下呈液态；具有许多独特的物理化学性质，如宽电压窗口、高化学稳定性、低挥发性和强设计性等，在实际应用中受到了广泛关注。诸多有关离子液体的实验和实际应用依赖于离子液体在纳米限域下的表现。例如，双电层电容器中的离子液体被限制在电极的纳米孔内可提高能量存储能力，在微摩擦应用中离子液体在纳米限域条件下可以充当优异的润滑剂等。在纳米限域下，离子液体的结构和性质往往与体相或半无限系统的表现截然不同，需要独特的理论和模拟方法来深入描述与揭示。
该综述概括了有关纳米限域状态下离子液体基本物化性质的研究工作，以及当前已发展的相关理论和模拟方法（包括理论模型、密度泛函理论、分子模拟等方面的工作），并从体系大小的角度讨论这些方法的复杂性以及纳米限域下的新物理现象。详细介绍了相关的统计力学理论模型，并提供了精确的分析方案，从而更容易对系统进行分析和发展新的物理见解；描述了经典密度泛函理论，它可以考虑理论模型不能考虑的细节，且计算可靠、成本低廉；同时，分子模拟在研究受限离子液体方面发挥着至关重要的作用，使研究人员能够深入了解微观情况。该文还总结了各种模拟方法的相关知识，并讨论了它们的挑战和对特定问题的适用性，尤其是圆柱孔和狭缝孔限域下的离子液体结构，及其与受限离子的摩擦、电容性和动态特性的关联关系等。
该项工作得到了国家自然科学基金（52161135104）、湖北省自然科学基金（2020CFA093）和华中科技大学学术前沿青年团队的资助。

原文链接

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

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