Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2507.14751

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 统计力学

arXiv:2507.14751 (cond-mat)
[提交于 2025年7月19日 ]

标题: 电化学界面电子-离子相关性的经典理论:从双层充电到离子吸附的闭环

标题: Classical theory of electron-ion correlations at electrochemical interfaces: Closing the circuit from double-layer charging to ion adsorption

Authors:Nils Bruch, Michael Eikerling, Tobias Binninger
摘要: 在金属和离子溶液之间的界面形成的双电层(EDL)是各种能源技术的核心。 最近的实验数据挑战了基于平均场Gouy-Chapman-Stern型(GCS)模型的传统EDL充电行为理解。 在本文中,我们提出了一种经典理论,该理论从第一性原理统计力学推导而来,使用图像电荷方法来考虑电子-离子相关效应,并系统地超越了平均场水平。 这种电子-离子相关性在金属表面和电解质离子之间引入了额外的相互作用,显著改变了EDL结构。 我们的理论在稀释电解质溶液和弱带电金属表面的极限下有效,与广泛范围的电极材料和电解质溶剂的实验电容数据实现了定量一致,从而解决了长期以来关于与GCS预测差异起源的问题。 因此,该框架在概念上统一了双层充电和离子吸附(电吸附)过程,这些过程通常被视为不同的现象,但被证明是同一基本静电原理的表现。
摘要: The electric double layer (EDL) that forms at the interface between metals and ionic solutions is at the heart of various energy technologies. Recent experimental data have challenged our traditional understanding of the EDL charging behavior, which is based on mean-field Gouy-Chapman-Stern-type (GCS) models. In this article, we present a classical theory for the EDL, derived from first-principles statistical mechanics, that accounts for electron-ion correlation effects using the method of image charges and systematically extends beyond the mean-field level. Such electron-ion correlations introduce an additional interaction between the metal surface and electrolyte ions, significantly altering the EDL structure. Our theory, valid in the limit of dilute electrolyte solutions and weakly charged metal surfaces, achieves quantitative agreement with experimental capacitance data across a wide range of electrode materials and electrolyte solvents, and thus resolves long-standing questions on the origin of discrepancies to GCS predictions. Thereby, the framework conceptually unifies the processes of double-layer charging and ion adsorption (electrosorption), which are typically considered as distinct phenomena, but are shown to be manifestations of the same fundamental electrostatic principles.
主题: 统计力学 (cond-mat.stat-mech)
引用方式: arXiv:2507.14751 [cond-mat.stat-mech]
  (或者 arXiv:2507.14751v1 [cond-mat.stat-mech] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.14751
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Tobias Binninger [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 7 月 19 日 20:58:34 UTC (1,343 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.stat-mech
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cond-mat

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号