イオン液体中の炭素の静電容量測定: グラファイトからグラフェンへ

炭素/イオン液体界面の物理的電気化学は、電気化学的エネルギー貯蔵、イオントロニクスデバイス、および潤滑にわたる広範な応用で発生するプロセスを支えています。炭素/電解質界面における電荷貯蔵メカニズムを解明することは、これらのシステムの動作原理をより良く理解することにつながります。本研究では、単層グラフェンからグラファイト、及びイオン液体である1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド（EMIM-TFSI）の間に形成される電気化学的二重層における電荷を探ります。界面の全体的な静電容量に対するグラフェン層数の影響を調査します。純粋なEMIM-TFSIにおいて適度な電位バイアスの下で、グラフェンとグラファイトの電子特性が界面の全体的な静電容量を支配し、電解質の寄与はそれほど重要でないことを示します。EMIM-TFSIと異なる相対誘電率を持つ溶媒の混合物では、電解質イオンと溶媒分子との複雑な相互作用が示され、特定の条件下では相対誘電率の影響を上回る電荷が界面に貯蔵されることが分かります。この研究は、常温イオン液体と炭素材料の間の界面における電気化学的二重層構造という継続的に進化するトピックへの追加の実験的洞察を提供します。