石墨烯缺陷类型对石墨烯液相剥离影响的分子动力学模拟OA

液相剥离法是一种可获得较高产率和单层率的石墨烯制备方法,该方法的预产物边缘大多存在缺陷,影响其后续剥离的难易及最终剥离产率和单层率,本文研究了石墨烯边缘缺陷形状对其液相剥离效果的影响。采用分子动力学模拟方法,以初始层间距为0.66 nm的石墨烯为对象,统计层间溶剂分子数量分析插层动力学;同时测量将缺陷石墨烯层间距从0.34 nm增至0.66 nm所需的垂直拉力,以及层间距为0.66 nm时水平剥离所需的最小剪切力。结果表明,边缘缺陷可显著促进石墨烯的液相剥离过程:缺陷加速溶剂分子插层,使单分子层密度提升12%~20%,并将水平剥离所需最小剪切力降低8%~33%。其中阶梯形状缺陷效果最为突出,且该规律在不同溶剂体系中保持一致。边缘缺陷可通过促进溶剂插层与降低剥离阻力改善石墨烯剥离效果。基于缺陷形成机制,建议在液相剥离过程中结合超声与低速剪切搅拌,以提升石墨烯产率与单层率。