A rational design of cosolvent exfoliation of layered materials by directly probing liquid-solid interaction.
A rational design of cosolvent exfoliation of layered materials by directly probing liquid-solid interaction.
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DOI：
10.1038/ncomms3213
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发表时间：
2013
影响因子：
16.6
通讯作者：
Duan, Xiangfeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Halim, Udayabagya;Zheng, Chu Ran;Chen, Yu;Lin, Zhaoyang;Jiang, Shan;Cheng, Rui;Huang, Yu;Duan, Xiangfeng
将石墨和过渡金属二硫属化物等层状材料剥离成单层或几层对于基础研究和潜在应用都具有重要意义。在这里，我们报告了对控制液体剥离过程的基本因素的系统研究以及用于层状材料剥离的共溶剂方法的合理设计。我们表明，杨氏方程可用于预测在与甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇的水混合物中有效剥离石墨和二硫化钼的最佳共溶剂浓度。此外，我们发现共溶剂分子的大小对剥离产率具有重要作用，这归因于较大的共溶剂分子提供的更大的空间排斥力。我们的研究提供了对层状材料剥离的重要见解，并为设计层状材料高产剥离的环保途径定义了合理的策略。
Exfoliation of layered materials such as graphite and transition metal dichalcogenides into mono- or few-layers is of significant interest for both the fundamental studies and potential applications. Here we report a systematic investigation of the fundamental factors governing the liquid exfoliation process and the rational design of a cosolvent approach for the exfoliation of layered materials. We show that Young’s equation can be used to predict the optimal cosolvent concentration for the effective exfoliation of graphite and molybdenum disulphide in water mixtures with methanol, ethanol, isopropanol and t-butyl alcohol. Moreover, we find that the cosolvent molecular size has an important role in the exfoliation yield, attributed to the larger steric repulsion provided by the larger cosolvent molecules. Our study provides critical insight into the exfoliation of layered materials, and defines a rational strategy for the design of an environmentally friendly pathway to the high yield exfoliation of layered materials.
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