Adv. Mater. 復旦大學首次提出雙親性層狀過渡金屬二硫化物

【成果簡介】

層狀過渡金屬二硫化物（LTMDs）在光電、催化和復合材料等領域具有潛在的應用價值，引起人們的廣泛關注。目前，LTMDs功能化的研究已取得巨大突破，但對其精準調控和表面性質研究仍是一個難題。

近期，復旦大學葉明新教授等通過系統的研究聚合物功能化的LTMDs片，首次展示了一種雙親性LTMDs材料。LTMDs片結構在分散劑中會發生不可逆地坍塌。因此，對LTMDs片的表面進行剝離和化學改性使其在親水/疏水分散劑中充分的分散是實際發展/推廣應用的前提。研究人員使用聚苯乙烯-聚丙烯酰胺共聚物（PS-PAM）使LTMDs功能化，系統的研究了PS與PAM的比例與功能化的LTMDs分散性的關系。實驗中，通過固定PS (PAM) 的比例，改變PAM (PS) 的比例，研究了PS與PAM對PS-PAM-LTMDs分散性的影響。結果表明，PS成分增強PS-PAM-LTMDs在低極性分散劑中的分散性，親水的PAM部分提高PS-PAM-LTMDs在高極性分散劑中的分散性。通過調節PS、PAM比例，協調親水-疏水平衡，優化LTMDs納米復合材料在不同種類溶液中的分散性。

【圖文導讀】
文中部分名詞說明：

PS：聚苯乙烯，LTMDs改性聚合物的一種單體；PAM：聚丙烯酰胺，LTMDs改性聚合物的一種單體；DMF：二甲基甲酰胺，作為分散劑；CAN：乙腈，作為分散劑；IPA：2-丙醇，作為分散劑；THF：四氫呋喃，作為分散劑；NBA：正丁醇，作為分散劑。

圖1：PS-PAM-MoS₂的制備及其分散性效果對比

(a)PS-PAM-MoS2的制備示意圖；
(b)MoS2及PS-PAM-MoS2在不同分散劑中分散性的對比；研究者發現，在所選取的分散劑中，PS-PAM-MoS2均具有更好的分散性。

圖2：PS-PAM-MoS₂分散性及形貌的表征(a-c) PS-PAM-MoS2分散性的表征，研究者發現PS成分增強PS-PAM-MoS2在低極性分散劑中的分散性，親水的PAM部分提高PS-PAM-MoS2在高極性分散劑中的分散性，可通過調節共聚物兩端來調整LTMDs的分散性；
(d) PS20-PAM10-MoS2的厚度分布圖；
(e-f) PS20-PAM10-MoS2的形貌表征。

圖3：不同LTMDs與PS-PAM-LTMDs分散性的比較，PS-PAM-LTMDs的分散性更好

(a-b)MoSe2及PS-PAM-MoSe2在不同分散劑中分散性的對比；
(c-d)WS2及PS-PAM-WS2在不同分散劑中分散性的對比；
(e-f)WSe2及PS-PAM-WSe2在不同分散劑中分散性的對比；研究者發現這種對LTMDs功能化的方法是通用的，可用于多種層狀過渡金屬二硫屬化物，如：MoSe2 ，WS2， WSe2等。

文獻鏈接：Insight into In Situ Amphiphilic Functionalization of Few-Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets（Adv. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adma.201602887）

本文由材料人編輯部學術組桂良齊供稿，材料牛編輯整理。

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