[发明专利]可放大的用于大量制备片状剥离的、无缺陷的、非氧化的二维材料的方法

权利要求书

1.一种片状剥离未处理的三维层状材料来制备二维材料的方法,所述方法包括下述步骤：

在液体中混合未处理的三维层状材料，来提供混合物；

将由液体流动产生的剪切力施加到所述混合物，在流动的液体中产生非零剪切速率，从而片状剥离三维层状材料和制备在溶液中分散的和片状剥离的二维材料；和

解除施加到所述混合物的剪切力,从而分散的片状剥离的二维材料在溶液中仍然是游离的和非聚集的；

其中所述液体为溶剂,水-表面活性剂溶液或在溶剂中的聚合物的溶液，以及其中所述溶剂的表面张力是32-48mJ/m²。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过低速离心、重力沉降、过滤或流动分离从溶液除去二维材料的薄片和未片状剥离的三维层状材料。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剪切力形成大于1000s^-1的剪切速率。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该二维材料是非氧化的。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包含下述步骤：允许从所述混合物形成薄膜层。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成薄膜层的步骤通过真空过滤或加速的蒸发来形成。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该层状材料选自任意三维层状化合物，包括石墨或具有通式MX_n的任意过渡金属二硫属化物，或任意其它的层状材料,包括过渡金属氧化物，氮化硼(BN),Bi₂Te₃,Sb₂Te₃,TiNCl,或任意其它无机层状化合物。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述三维层状材料是石墨。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该三维过渡金属二硫属化物具有通式MX_n，其中1≤n≤3。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，M选自下组：Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mn,Mo,W,Tc,Re,Ni,Pd,Pt,Fe和Ru；X选自下组：O,S,Se,和Te。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液体不含增稠剂或胶凝剂。

12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水-表面活性剂溶液包含水和表面活性剂的溶液，该表面活性剂选自下组：胆酸钠(NaC),十二烷基硫酸钠(SDS),十二烷基苯磺酸钠(SDBS),十二烷基硫酸锂(LDS),脱氧胆酸盐(DOC),牛磺脱氧胆酸盐(TDOC)，聚氧乙烯(40)壬基苯基醚，支化(IGEPAL CO-(IGP)),聚乙二醇p-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基醚(Triton-X(TX-100))。

13.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述方法中采用的所述水-表面活性剂溶液中的表面活性剂和三维材料的浓度的比例是1:400-1:50。

14.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自下组：n-甲基吡咯烷酮(NMP)，环己基吡咯烷酮,二甲基甲酰胺,环戊酮(CPO),环己酮,N-甲酰哌啶(NFP),乙烯基吡咯烷酮(NVP),1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMEU),溴苯,苄腈,N-甲基-吡咯烷酮(NMP),苯甲酸苄酯,N,N′-二甲基丙烯脲(DMPU)，γ-丁内酯(GBL)，二甲基甲酰胺(DMF)，N-乙基-吡咯烷酮(NEP)，二甲基乙酰胺(DMA),环己基吡咯烷酮(CHP)，DMSO,二苄基醚，氯仿,异丙醇(IPA)，氯苯,1-辛基-2-吡咯烷酮(N8P),1-3二氧戊环,乙酸乙酯,喹啉,苯甲醛，乙醇胺，邻苯二甲酸二乙酯,N-十二烷基-2-吡咯烷酮(N12P)，吡啶，邻苯二甲酸二甲酯，甲酰胺，醋酸乙烯酯，丙酮。