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成会明&刘碧录综述:二维材料分散液的制备与应用!

成会明&刘碧录综述:二维材料分散液的制备与应用!

第一作者:蔡兴科、罗雨婷

通讯作者:成会明、刘碧录

通讯单位:清华-伯克利深圳学院(TBSI)

本文来自清华-伯克利深圳学院成会明、刘碧录老师团队,特此感谢!

核心内容

系统地分析、比较了各类剥离制备二维材料的方法,进而讨论并总结了基于剥离的二维材料分散液进行宏观体组装的各类技术。

二维材料相关研究近年来呈现出爆发式的增长趋势,这使得插层和剥离具有层状结构的块体材料以制备二维材料再次成为研究热点。相比于自下而上的制备方法,通过块体层状材料的剥离制备二维材料及其分散液的方法具有廉价、可大规模生产和与溶液加工兼容的优势。基于这种自上而下剥离的方法制备的二维材料及其分散液具有广阔的应用前景,包括电子、光电子、能源转换和储存、界面功能涂层等。

有鉴于此,清华-伯克利深圳学院(TBSI)成会明院士刘碧录研究员团队从方法论和优劣势的角度系统地分析、比较了各类剥离制备二维材料的方法,进而讨论并总结了基于剥离的二维材料分散液进行宏观体组装的各类技术。

成会明&刘碧录综述:二维材料分散液的制备与应用!

综述总览:二维材料分散液的制备、组装及其在各类器件中的应用

在此基础上,文章探讨了二维材料分散液及组装体在电子、光电子、电催化和能源存储等领域的应用。最后,文章提出了二维材料在制备及应用上的挑战,并提出了该领域可能的重要研究方向和机遇。

研究团队指出,在过去几年中,自上而下剥离块体层状材料制备二维材料分散液研究取得了迅速的发展。然而,要实现二维材料分散液在各领域的实际应用,仍然存在巨大的挑战。文章提出了以下几点该领域可能的重要研究方向和机遇:

(1) 大规模制备二维材料的方法;

(2) 独特二维材料的剥离;

(3) 剥离制备的二维材料的异质结组装;

(4) 非石墨烯二维材料的宏观体组装;

(5) 二维材料用作模型电催化剂;

(6) 金属性二维材料在能源转换和储存中的应用;

(7) 应用导向二维材料的合理选择和剥离。

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图1. 剥离层状材料制备二维材料的方法总结

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图2. 二维材料分散液组装薄膜的方法总结

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图3. 二维材料带隙值和载流子迁移率总结

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图4. 二维材料电催化剂的重要性及提升催化性能的策略

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图5. 二维材料在电容器中的应用及性能提升策略

6. 二维材料分散液及组装体在各类应用的总结成会明&刘碧录综述:二维材料分散液的制备与应用!

实验室简介

清华—伯克利深圳学院“深圳Geim石墨烯实验室”(Shenzhen Geim Graphene Center)主要从事低维材料的理论设计、可控生长及其在电子和能源器件领域的应用。本实验室以成会明院士为实验室主任,目前有4位PI(包括成会明教授、刘碧录研究员,邹小龙研究员、丘陵研究员)。

原文信息

Xingke Cai, Yuting Luo, Bilu Liu*, Hui-Ming Cheng*. Preparation of 2D material dispersions and their applications. Chem. Soc. Rev., 2018, DOI: 10.1039/C8CS00254A

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c8cs00254a#!divAbstract

 

供稿 | 深圳市清新电源研究院

部门 | 媒体信息中心科技情报部

撰稿人 | 成会明、刘碧录研究团队

主编 | 张哲旭


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