第41卷第6期2024年12月J.At.Mol.Phys.,2024,41:062005(12pp)原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICS导电石墨烯孔道内双电层结构的研究Vol.41No.6Dec.2024董乐，蒋更平（武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心国际钢铁研究院，武汉430081）摘要：为有效开发和利用新能源，人们迫切需要高性能的超级电容器提供能量的存储和转换，在超级电容器中双电层结构扮演着关键性的角色：本文利用分子动力学方法通过建立开放的石墨烯纳米孔道（1～2nm）,研究了KCl溶液在纳米孔道内的双电层结构,同时也比较了恒电量模拟(Q)和恒电势模拟法(U)下双电层结构的异同：结果表明在恒电势模拟法考虑了导电石墨烯壁的镜像作用使结果更符合实验中的材料系统，而石墨烯壁的镜像作用能额外吸附离子从而增强孔道内部的阴阳离子，这可能有助于电极电容的提升：通过对不同孔道高度的研究，本文发现水分子作为介电材料在水基超级电容器中发挥着决定性的作用，它能在很大程度上抵消不同离子和不同孔道高度下双电层的变化，从而在不同情况下获得了相似的电容。关键词：分子动力学模拟；超级电容器；恒电势模拟方法；石墨烯中图分类号：0485Studyonelectricdoublelayersinsidetheconductinggraphenenanopores文献标识码：AD0I:10.19855/j.1000-0364.2024.062005DONGLe,JIANGGeng-Ping(CollaborativeInnovationCenterforAdvancedSteels,InternationalResearchInstituteforSteelTechnology,Wuhan430081,China)Abstract:Inordertoeffectivelydevelopandutilizenewenergy,peopleurgentlyneedhigh-performancesuper-capacitorstoprovideenergystorageandconversion.Electricdoublelayerstructureplaysakeyroleinsuperca-pacitors.Inthiswork,themoleculardynamicssimulationwastakentoanopengraphenenanochannel(1~2nm),andthedouble-layersstructureofKClsolutioninsidethenanochannelwasstudied.Meanwhile,thesim-ilaritiesanddiferencesofthedouble-layerstructureunderfixedchargesimulation(Q)andconstantpotentialsimulation(U)werecompared.Theresultsshowthatthemirrorimageeffectoftheconductinggraphenewallisconsideredintheconstantpotentialsimulationmethod,whichmakestheresultsmoreconsistentwiththepracticalmaterials.Themirrorimageeffectcanabsorbextraions.Thusitenhancestheconcentratiosnofanionandcationinthepore,whichmaycont...
