【引言】 二维过渡金属硫化合物（TMDs，如MoS2、WS2、MoSe2、WSe2等）因其共同的电学、光学和电化学性能，普遍地应用于电催化、电化学传感、光电器件和能源等范畴。目前，制备TMDs的主要措施有机械剥离、化学气相堆积、液相剥离、离子插层、湿化学法等。其中，由于成本较低，产率高，可完成大范围化消费等优点，液相剥离法遭到研讨人员的普遍关注。固然应用生物大分子（如DNA、蛋白质）和TMDs之间强的相互作用能够进步剥离效率，但是其成本较高，剥离效率也差强者意，这极大地限制了TMDs在生物、资料等范畴的应用。 【成果简介】 针对上述目的，中科院青岛生物能源与过程研讨所李朝旭研讨员团队应用低成本、环境友好的海藻酸钠（SA）水溶液，胜利完成了过渡金属硫属化合物的高效剥离，特别是对二硫化钨（WS2）的剥离。短短八个小时左右，WS2的剥离浓度就可抵达1.39 mg/ml，产率高达18.5%，优于现有文献报道的水平。同时，借助SA和WS2纳米片之间较强的相互作用，制备出具有力学性能相当优秀的SA/WS2纳米片杂化薄膜，其拉伸强度高达422.5 MPa、韧性可达25.76 MJ m3。并在此基础上，将自然海洋多糖（SA）和新型二维资料（WS2）有机分离，胜利开发出一系列光驱动仿生智能器件，如光驱马达、柔性行走机器人、仿生抓手等。 进一步探求发现，以上优秀性能主要归功于：1）WS2纳米片具有高效的光热转化性能；2）SA名义含有大量的羧基和羟基等亲水基团，能够与WS2纳米片经过氢键（-OH···SH-）和阳离子配位作用(–C=O···W···O=C–)构成超强的相互作用。这一发现有助于进一步拓展过渡金属硫化物在生物技术、资料科学和纳米技术等范畴的应用。 【图文导读】 图一 SA水溶液辅助剥离WS2 （A）SA辅助超声剥离WS2表示图和被剥离的WS2样品TEM图。 （B）2.5 mg/mL SA溶液中，经过不同超声时间剥离得到的WS2的紫外可见光谱图。紫外吸收峰波长为627 nm。 （C）2.5 mg/mL SA溶液中，经过不同超声时间剥离得到的WS2样品在627nm的紫外可见吸收图。插图为相应样品的光学图像。 （D）不同浓度的SA溶液经过12小时超声剥离得到的WS2样品在627nm的紫外可见吸收图。插图为相应样品的光学图像。 图二 SA溶液对WS2的高剥离效率 （A）2.5 mg/mL SA溶液中剥离不同过渡金属硫属化合物的紫外可见光谱图。 （B）不同超声时间处置剥离得到的过渡金属硫属化合物在相应特征波长的紫外可见吸收图。 （C）2.5 mg/mL 各种多糖、名义活性剂和小分子溶液中，16-20小时超声剥离不同过渡金属硫属化合物的紫外可见光谱图。 （D）2.5 mg/mL 各种多糖、名义活性剂和小分子溶液中，不同超声时间处置剥离得到的WS2在627 nm波长的紫外可见吸收图。 （E）不同过渡金属硫属化合物在SA溶液中的剥离浓度，以及WS2在不同多糖和小分子溶液中剥离浓度的比较。 （F）SA和WS2纳米片经过配位键和氢键作用构成三明治型夹层的表示图。 图三 自支撑SA/ WS2杂化薄膜的表征 （A）WS2含量为4.5%（上）和11.2%（下）的SA/ WS2杂化薄膜断面的SEM截面图。插图为杂化薄膜的数码照片。 （B）纯WS2、SA，以及不同WS2含量的SA/ WS2杂化薄膜XRD图。 （C）WS2含量对SA/ WS2杂化薄膜韧性和强度的影响。 （D）不同杂化复合资料构筑的薄膜韧性和强度的比较。 （E）WS2含量为4.5%的SA/ WS2杂化薄膜的光热转化性能。 （F）受乌贼启示，SA/ WS2杂化薄膜构筑的光驱马达表示图。 图四 双分子层SA/ WS2杂化薄膜的刺激响应表征 （A）SA/ WS2杂化薄膜的SEM截面图（左）和钙元素散布图（右）。 （B）水协作用和近红外光诱导脱水作用下，杂化薄膜的驱动行为表示图。 （C，D）目测SA/ WS2杂化薄膜在近红外光驱动下的弯曲变更及其弯曲角变更图。 （E）SA/ WS2杂化薄膜的光驱动稳定性。 图五 基于双分子层SA/ WS2杂化薄膜构筑的柔性智能器件 （A，B）目测SA/ WS2杂化薄膜构筑的行走机器人在近红外光驱动下行走及位移变更图像。 （C）目测SA/ WS2杂化薄膜构筑的仿生抓手在近红外光驱动下的图像。光辐照的能量密度为0.11 W cm2，环境湿度约为60%。 （D）不同杂化复合资料构筑的仿生抓手能提抓物体的比重和响应时间的比较。 【小结】 本文作者借助传统自然海洋多糖——海藻酸钠胜利完成了对二维过渡金属硫化物的高效剥离，并展示出高效的选择性。同时还应用WS2纳米片的高效光热转化性能和SA亲水及键合多价金属离子的才干，经过氢键和配位键的激烈作用将两者有机分离，胜利开发出一系列光驱动仿生智能器件，如光驱马达、柔性行走机器人、仿生抓手等。该发现为进一步拓展新型二维资料在仿生、纳米技术和智能驱动等范畴的应用提供了新的措施和途径。 文献链接：Bioinspired Coupling of Inorganic Layered Nanomaterials with Marine Polysaccharides for Efficient Aqueous Exfoliation and Smart Actuating Hybrids （Adv. Mater. 2017, DOI:10.1002 /adma. 201604691）（见下方“阅读原文”） 资料牛网专注于跟踪资料范畴科技及行业停顿，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，假如您关于跟踪资料范畴科技停顿，解读高水平文章或是评述行业有兴味，点击下方“阅读原文”进入资料牛报名参与编辑部。 资料人网尊重一切中止学问传播的媒体，转载请联络tougao@cailiaoren.com。 资料人 长按二维码订阅资料人了解更多科技效劳 协作联络 测试谷：资料人旗下一站式资料剖析测试处置平台改版上线了！（ 测试业务：XRD/TEM/SEM/DSC/AFM/力学测试/热剖析/PPMS/红外/粒度剖析 技术效劳：论文修饰/论文绘图/理论计算/EBSD数据剖析/MS运用指导/TEM操作指导…… 商务协作：15120014412 邮箱：kefu@cailiaoren.com 资料人在这里等着你 |
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