Stripping away ion hydration shells in electrical double-layer formation: Water networks matter

  • Serena R. Alfarano
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Simone Pezzotti
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Christopher J. Stein
    Department of Chemistry, University of California, Berkeley, CA 94720;
  • Zhou Lin
    Department of Chemistry, University of California, Berkeley, CA 94720;
  • Federico Sebastiani
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Sarah Funke
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Claudius Hoberg
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Inga Kolling
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Chun Yu Ma
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Katja Mauelshagen
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Thorsten Ockelmann
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Gerhard Schwaab
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;
  • Li Fu
    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Institut Lumière Matière F-69622 Villeurbanne, France;
  • Jean-Blaise Brubach
    Synchrotron Soleil, AILES beamline, L’Orme des Merisiers 91192 Gif sur Yvette Cedex, France;
  • Pascale Roy
    Synchrotron Soleil, AILES beamline, L’Orme des Merisiers 91192 Gif sur Yvette Cedex, France;
  • Martin Head-Gordon
    Department of Chemistry, University of California, Berkeley, CA 94720;
  • Kristina Tschulik
    Faculty of Chemistry and Biochemistry, Chair of Analytical Chemistry II, Ruhr University Bochum 44780 Bochum, Germany
  • Marie-Pierre Gaigeot
    Université Paris-Saclay, Univ Evry, CNRS, LAMBE UMR8586, Evry-Courcouronnes 91025, France;
  • Martina Havenith
    Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Ruhr–Universität Bochum 44780 Bochum, Germany;

抄録

<jats:title>Significance</jats:title> <jats:p> For centuries the double layer at the solid/electrolyte interface has been a central concept in electrochemistry. Today, it is still crucial for virtually all renewable energy storage and conversion technologies. Here, the double-layer formation is probed by THz spectroscopy with ultrabright synchrotron light as a source. Our results capture the molecular details of double-layer formation at positively/negatively charged Au electrodes for an NaCl electrolyte. We reveal a contrasting response applying positive versus negative bias, which is dictated by the interfacial water network and rationalized by accompanying molecular dynamics simulations and electronic-structure calculations. While Na <jats:sup>+</jats:sup> is directly attracted toward the negatively charged electrode, stripping of the Cl <jats:sup>−</jats:sup> hydration shell is observed only at larger potential values. </jats:p>

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被引用文献 (2)*注記

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