Adv. Mater. 复旦大学首次提出双亲性层状过渡金属二硫化物

【成果简介】

层状过渡金属二硫化物（LTMDs）在光电、催化和复合材料等领域具有潜在的应用价值，引起人们的广泛关注。目前，LTMDs功能化的研究已取得巨大突破，但对其精准调控和表面性质研究仍是一个难题。

近期，复旦大学叶明新教授等通过系统的研究聚合物功能化的LTMDs片，首次展示了一种双亲性LTMDs材料。LTMDs片结构在分散剂中会发生不可逆地坍塌。因此，对LTMDs片的表面进行剥离和化学改性使其在亲水/疏水分散剂中充分的分散是实际发展/推广应用的前提。研究人员使用聚苯乙烯-聚丙烯酰胺共聚物（PS-PAM）使LTMDs功能化，系统的研究了PS与PAM的比例与功能化的LTMDs分散性的关系。实验中，通过固定PS (PAM) 的比例，改变PAM (PS) 的比例，研究了PS与PAM对PS-PAM-LTMDs分散性的影响。结果表明，PS成分增强PS-PAM-LTMDs在低极性分散剂中的分散性，亲水的PAM部分提高PS-PAM-LTMDs在高极性分散剂中的分散性。通过调节PS、PAM比例，协调亲水-疏水平衡，优化LTMDs纳米复合材料在不同种类溶液中的分散性。

【图文导读】
文中部分名词说明：

PS：聚苯乙烯，LTMDs改性聚合物的一种单体；PAM：聚丙烯酰胺，LTMDs改性聚合物的一种单体；DMF：二甲基甲酰胺，作为分散剂；CAN：乙腈，作为分散剂；IPA：2-丙醇，作为分散剂；THF：四氢呋喃，作为分散剂；NBA：正丁醇，作为分散剂。

图1：PS-PAM-MoS₂的制备及其分散性效果对比

(a)PS-PAM-MoS2的制备示意图；
(b)MoS2及PS-PAM-MoS2在不同分散剂中分散性的对比；研究者发现，在所选取的分散剂中，PS-PAM-MoS2均具有更好的分散性。

图2：PS-PAM-MoS₂分散性及形貌的表征(a-c) PS-PAM-MoS2分散性的表征，研究者发现PS成分增强PS-PAM-MoS2在低极性分散剂中的分散性，亲水的PAM部分提高PS-PAM-MoS2在高极性分散剂中的分散性，可通过调节共聚物两端来调整LTMDs的分散性；
(d) PS20-PAM10-MoS2的厚度分布图；
(e-f) PS20-PAM10-MoS2的形貌表征。

图3：不同LTMDs与PS-PAM-LTMDs分散性的比较，PS-PAM-LTMDs的分散性更好

(a-b)MoSe2及PS-PAM-MoSe2在不同分散剂中分散性的对比；
(c-d)WS2及PS-PAM-WS2在不同分散剂中分散性的对比；
(e-f)WSe2及PS-PAM-WSe2在不同分散剂中分散性的对比；研究者发现这种对LTMDs功能化的方法是通用的，可用于多种层状过渡金属二硫属化物，如：MoSe2 ，WS2， WSe2等。

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

本文由材料人编辑部学术组桂良齐供稿，材料牛编辑整理。

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