解卷积数据：双电层的电荷密度分布

22年2022月XNUMX日（Nanowerk新闻) 扩展了他们最近开发的电化学 3D 原子力显微镜 (EC-3D-AFM) 技术，伊利诺伊大学香槟分校的研究人员推导出了双电层 (EDL) 电荷密度的深度分布。 通过统计分析、峰值解卷积和静电计算，研究人员开发了电荷分布 3D AFM (CP-3D-AFM)，以通过实验量化电极-电解质界面处的电荷分布。 材料科学与工程教授张英杰和机械科学与工程研究生 Lalith Bonagiri 最近将这项研究发表在 ACS纳米 (“具有埃深度分辨率的电极-电解质界面的真实空间电荷密度分析”). CP-3D-AFM 技术示意图。 （图片来源：伊利诺伊大学香槟分校格兰杰工程学院）Zhang 和 Bonagiri 解释说，电化学的核心是电极-电解质界面处的电能和化学能之间的相互转换，而此类过程需要电荷的积累和耗尽在界面上。 因此，空间电荷分布是理解电化学过程机制的关键。 然而，这些界面处的电荷密度分布仍然是一个谜。 该团队在高取向热解石墨 (HOPG) 电极上使用离子液体 1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）亚胺 (EMIM-TFSI) 作为电解质的选择。 EMIM-TFSI 和 HOPG 都是用于储能设备和超级电容器的模型系统。 他们还使用了另一种紧急电解质：盐包水 (WiS)，它由水溶液中的高浓度盐组成（盐的数量超过溶剂）。 WiS 电解质于 2015 年首次推出，从那时起，它们作为制造具有更高安全性和减少环境影响的电池的可行选择而被广泛探索。 本研究中使用的实验技术基于团队之前使用的技术，但采用了新开发的数据分析方法。 正如 Bonagiri 所说，“我们将该技术 [EC-3D-AFM] 提升到一个新的水平，我们使用静电算法对计数直方图进行反卷积并获得电荷密度分布。” 这种名为 CP-3D-AFM 的新方法能够获取局部电极表面和 EDL 的空间电荷分布。 该团队使用 CP-3D-AFM 来确定离子液体/HOPG 和 WiS/HOPG 界面的电荷重排，并观察到电荷密度的亚纳米变化，这对于电容储能和这些系统的其他电化学功能至关重要。 Zhang 和 Bonagiri 表示，这种方法将广泛适用于大量实用的电化学装置，包括电池、燃料电池、电解槽和 超级电容器.

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php