液相机械剥离法由于工艺简单、易规模化制备本征二维材料而备受关注。然而目前该方法整体制备效率偏低,且产物质量的可控性差,其中重要的原因是液相剥离过程中机械能难以高效转化为促使二维材料层间滑移的剥离能。如何提升液相剥离过程中的机械能传递效率,是提升制备效率的关键。
本工作采用降温增黏策略,强化溶剂分子间以及固液界面的相互作用,显著提高了石墨烯的制备效率。结合分子动力学模拟,深入研究了不同链长的吡咯烷酮溶剂分子在固液界面处的吸附、取向和滑移行为对剥离效率的影响,阐明了分子构象影响界面剪切力传递效率的微观机制。该工作为二维材料的高效制备提供了新的思路和方法指导。
该工作以“Improving the liquid phase exfoliation efficiency of graphene based on the enhanced intermolecular and interfacial interactions”为题发表在国际期刊Chemical Engineering Journal上。河南大学为第一署名单位,纳米科学与工程研究院博士研究生方小可为第一作者,博士研究生庞凯祥为共同第一作者,张经纬教授为论文通讯作者。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148263.