Production of molybdenum trioxide nanosheets by liquid exfoliation and their application in high-performance supercapacitors

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 4, 2014, Pages 1751-1763

  Hanlon, Damien ^a   Backes, Claudia ^a   Higgins, Thomas M ^a   Hughes, Marguerite ^a   O'Neill, Arlene ^a   King, Paul ^a   McEvoy, Niall ^a   Duesberg, Georg S ^a   Mendoza Sanchez, Beatriz ^a   Pettersson, Henrik ^a   Nicolosi, Valeria ^a   Coleman, Jonathan N ^a  

^a TRINITY COLLEGE DUBLIN   (Ireland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84894680159     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm500271u     Document Type: Article

References (115)

1. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666-669
2. Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530-1534
3. Novoselov, K. S.; Fal'ko, V. I.; Colombo, L.; Gellert, P. R.; Schwab, M. G.; Kim, K. Nature 2012, 490, 192-200
4. Nicolosi, V.; Chhowalla, M.; Kanatzidis, M. G.; Strano, M. S.; Coleman, J. N. Science 2013, 340, 1226419
5. Wilson, J. A.; Yoffe, A. D. Adv. Phys. 1969, 18, 193-335
6. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699-712
7. Chhowalla, M.; Shin, H. S.; Eda, G.; Li, L. J.; Loh, K. P.; Zhang, H. Nat. Chem. 2013, 5, 263-275
8. Osada, M.; Sasaki, T. Adv. Mater. 2012, 24, 210-228
9. Osada, M.; Sasaki, T. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2503-2511
10. Velde, B. Introduction to Clay Minerals: Chemistry, Origins, Uses, and Environmental Significance; Chapman & Hall: New York, 1992.
11. Frindt, R. F. J. Appl. Phys. 1966, 37, 1928-1929
12. Novoselov, K. S.; Jiang, D.; Schedin, F.; Booth, T. J.; Khotkevich, V. V.; Morozov, S. V.; Geim, A. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 10451-10453
13. Zhan, Y. J.; Liu, Z.; Najmaei, S.; Ajayan, P. M.; Lou, J. Small 2012, 8, 966-971
14. Reina, A.; Jia, X. T.; Ho, J.; Nezich, D.; Son, H. B.; Bulovic, V.; Dresselhaus, M. S.; Kong, J. Nano Lett. 2009, 9, 30-35
15. Coleman, J. N. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 14-22
16. Coleman, J. N.; Lotya, M.; O'Neill, A.; Bergin, S. D.; King, P. J.; Khan, U.; Young, K.; Gaucher, A.; De, S.; Smith, R. J.; Shvets, I. V.; Arora, S. K.; Stanton, G.; Kim, H.-Y.; Lee, K.; Kim, G. T.; Duesberg, G. S.; Hallam, T.; Boland, J. J.; Wang, J. J.; Donegan, J. F.; Grunlan, J. C.; Moriarty, G.; Shmeliov, A.; Nicholls, R. J.; Perkins, J. M.; Grieveson, E. M.; Theuwissen, K.; McComb, D. W.; Nellist, P. D.; Nicolosi, V. Science 2011, 331, 568-571
17. Hernandez, Y.; Nicolosi, V.; Lotya, M.; Blighe, F. M.; Sun, Z.; De, S.; McGovern, I. T.; Holland, B.; Byrne, M.; Gun'Ko, Y. K.; Boland, J. J.; Niraj, P.; Duesberg, G.; Krishnamurthy, S.; Goodhue, R.; Hutchison, J.; Scardaci, V.; Ferrari, A. C.; Coleman, J. N. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 563-568
18. Barwich, S.; Khan, U.; Coleman, J. N. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 19212-19218
19. Blake, P.; Brimicombe, P. D.; Nair, R. R.; Booth, T. J.; Jiang, D.; Schedin, F.; Ponomarenko, L. A.; Morozov, S. V.; Gleeson, H. n. F.; Hill, E. W.; Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nano Lett. 2008, 8, 1704-1708
20. Choi, E. Y.; Choi, W. S.; Lee, Y. B.; Noh, Y. Y. Nanotechnology 2011, 22, 365601
21. Cui, X.; Zhang, C. Z.; Hao, R.; Hou, Y. L. Nanoscale 2011, 3, 2118-2126
22. Cunningham, G.; Lotya, M.; Cucinotta, C. S.; Sanvito, S.; Bergin, S. D.; Menzel, R.; Shaffer, M. S. P.; Coleman, J. N. ACS Nano 2012, 6, 3468-3480
23. Hernandez, Y.; Lotya, M.; Rickard, D.; Bergin, S. D.; Coleman, J. N. Langmuir 2010, 26, 3208-3213
24. Khan, U.; O'Neill, A.; Lotya, M.; De, S.; Coleman, J. N. Small 2010, 6, 864-871
25. Li, J. T.; Ye, F.; Vaziri, S.; Muhammed, M.; Lemme, M. C.; Ostling, M. Carbon 2012, 50, 3113-3116
26. Lin, Y.; Williams, T. V.; Connell, J. W. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 277-283
27. Lin, Y.; Williams, T. V.; Xu, T. B.; Cao, W.; Elsayed-Ali, H. E.; Connell, J. W. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 2679-2685
28. O'Neill, A.; Khan, U.; Coleman, J. N. Chem. Mater. 2012, 24, 2414-2421
29. Warner, J. H.; Rummeli, M. H.; Bachmatiuk, A.; Buchner, B. ACS Nano 2010, 4, 1299-1304
30. Zhi, C. Y.; Bando, Y.; Tang, C. C.; Kuwahara, H.; Golberg, D. Adv. Mater. 2009, 21, 2889-2893
31. Zhou, K. G.; Mao, N. N.; Wang, H. X.; Peng, Y.; Zhang, H. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10839-10842
32. Yi, M.; Shen, Z. G.; Ma, S. L.; Zhang, X. J. J. Nanopart. Res. 2012, 14, 1003
33. Green, A. A.; Hersam, M. C. Nano Lett. 2009, 9, 4031-4036
34. Lotya, M.; Hernandez, Y.; King, P. J.; Smith, R. J.; Nicolosi, V.; Karlsson, L. S.; Blighe, F. M.; De, S.; Wang, Z. M.; McGovern, I. T.; Duesberg, G. S.; Coleman, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3611-3620
35. Smith, R. J.; King, P. J.; Lotya, M.; Wirtz, C.; Khan, U.; De, S.; O'Neill, A.; Duesberg, G. S.; Grunlan, J. C.; Moriarty, G.; Chen, J.; Wang, J. Z.; Minett, A. I.; Nicolosi, V.; Coleman, J. N. Adv. Mater. 2011, 23, 3944-3948
36. Vadukumpully, S.; Paul, J.; Valiyaveettil, S. Carbon 2009, 47, 3288-3294
37. Bourlinos, A. B.; Georgakilas, V.; Zboril, R.; Steriotis, T. A.; Stubos, A. K.; Trapalis, C. Solid State Commun. 2009, 149, 2172-2176
38. May, P.; Khan, U.; Hughes, J. M.; Coleman, J. N. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 11393-11400
39. Hughes, J. M.; Aherne, D.; Coleman, J. N. J. Appl. Polym. Sci. 2013, 127, 4483-4491
40. May, P.; Khan, U.; O'Neill, A.; Coleman, J. N. J. Mater. Chem. 2012, 22, 1278-1282
41. Khan, U.; May, P.; O'Neill, A.; Bell, A. P.; Boussac, E.; Martin, A.; Semple, J.; Coleman, J. N. Nanoscale 2013, 5, 581-587
42. Wang, J. Z.; Lu, L.; Lotya, M.; Coleman, J. N.; Chou, S. L.; Liu, H. K.; Minett, A. I.; Chen, J. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 798-805
43. Cunningham, G.; Khan, U.; Backes, C.; Hanlon, D.; McCloskey, D.; Donegan, J. F.; Coleman, J. N. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 6899-6904
44. Li, J.; Ye, F.; Vaziri, S.; Muhammed, M.; Lemme, M. C.; Östling, M. Adv. Mater. 2013, 25, 3985-3992
45. Ma, R. Z.; Sasaki, T. Adv. Mater. 2010, 22, 5082-5104
46. Wang, T.-H.; Henderson, C. N.; Draskovic, T. I.; Mallouk, T. E. Chem. Mater. 2013, 26, 898-906
47. Hu, B.; Mai, L.; Chen, W.; Yang, F. ACS Nano 2009, 3, 478-482
48. Kalantar-zadeh, K.; Tang, J.; Wang, M.; Wang, K. L.; Shailos, A.; Galatsis, K.; Kojima, R.; Strong, V.; Lech, A.; Wlodarski, W.; Kaner, R. B. Nanoscale 2010, 2, 429-433
49. Andersson, G.; Magneli, A. Acta Chem. Scand. 1950, 4, 793-797
50. Scanlon, D. O.; Watson, G. W.; Payne, D. J.; Atkinson, G. R.; Egdell, R. G.; Law, D. S. L. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4636-4645
51. Mendoza-Sanchez, B.; Brousse, T.; Ramirez-Castro, C.; Nicolosi, V.; Grant, P. S. Electrochim. Acta 2013, 91, 253-260
52. Murugan, A. V.; Viswanath, A. K.; Gopinath, C. S.; Vijayamohanan, K. J. Appl. Phys. 2006, 100, 074319-1-074319-5
53. Brezesinski, T.; Wang, J.; Tolbert, S. H.; Dunn, B. Nat. Mater. 2010, 9, 146-151
54. Riley, L. A.; Lee, S.-H.; Gedvilias, L.; Dillon, A. C. J. Power Sources 2010, 195, 588-592
55. Gao, B.; Fan, H.; Zhang, X. J. Phys. Chem. Solids 2012, 73, 423-429
56. Li, W.; Cheng, F.; Tao, Z.; Chen, J. J. Phys. Chem. B 2005, 110, 119-124
57. Tsumura, T.; Inagaki, M. Solid State Ionics 1997, 104, 183-189
58. Tao, T.; Glushenkov, A. M.; Zhang, C. F.; Zhang, H. Z.; Zhou, D.; Guo, Z. P.; Liu, H. K.; Chen, Q. Y.; Hu, H. P.; Chen, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 9350-9355
59. Hildebrand, J. H.; Prausnitz, J. M.; Scott, R. L. Regular and Related Solutions, 1 st ed.; Van Nostrand Reinhold Company: New York, 1970; p 228.
60. Ruoff, R. S.; Tse, D. S.; Malhotra, R.; Lorents, D. C. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3379-3383
61. Hughes, J. M.; Hernandez, Y.; Aherne, D.; Doessel, L.; Mullen, K.; Moreton, B.; White, T. W.; Partridge, C.; Costantini, G.; Shmeliov, A.; Shannon, M.; Nicolosi, V.; Coleman, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12168-12179
62. Bergin, S. D.; Sun, Z. Y.; Rickard, D.; Streich, P. V.; Hamilton, J. P.; Coleman, J. N. ACS Nano 2009, 3, 2340-2350
63. Panayiotou, C. J. Chem. Thermodyn. 2012, 51, 172-189
64. Shih, C. J.; Lin, S. C.; Strano, M. S.; Blankschtein, D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14638-14648
65. Yi, M.; Shen, Z. G.; Zhang, X. J.; Ma, S. L. J. Phys. D: Appl. Phys. 2013, 46, 025301
66. Cheng, Q. H.; Debnath, S.; Gregan, E.; Byrne, H. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20154-20158
67. Cheng, Q. H.; Debnath, S.; O'Neill, L.; Hedderman, T. G.; Gregan, E.; Byrne, H. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4857-4863
68. Detriche, S.; Zorzini, G.; Colomer, J. F.; Fonseca, A.; Nagy, J. B. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 6082-6092
69. Bergin, S. D.; Nicolosi, V.; Streich, P. V.; Giordani, S.; Sun, Z. Y.; Windle, A. H.; Ryan, P.; Niraj, N. P. P.; Wang, Z. T. T.; Carpenter, L.; Blau, W. J.; Boland, J. J.; Hamilton, J. P.; Coleman, J. N. Adv. Mater. 2008, 20, 1876-1881
70. Hughes, J. M.; Aherne, D.; Bergin, S. D.; O'Neill, A.; Streich, P. V.; Hamilton, J. P.; Coleman, J. N. Nanotechnology 2012, 23, 265604
71. Nicolosi, V.; Vrbanic, D.; Mrzel, A.; McCauley, J.; O'Flaherty, S.; McGuinness, C.; Compagnini, G.; Mihailovic, D.; Blau, W. J.; Coleman, J. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7124-7133
72. O'Neill, A.; Khan, U.; Nirmalraj, P. N.; Boland, J.; Coleman, J. N. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 5422-5428
73. Khan, U.; Porwal, H.; O'Neill, A.; Nawaz, K.; May, P.; Coleman, J. N. Langmuir 2011, 27, 9077-9082
74. Lucas, A.; Zakri, C.; Maugey, M.; Pasquali, M.; van der Schoot, P.; Poulin, P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20599-20605
75. Lee, C.; Wei, X. D.; Kysar, J. W.; Hone, J. Science 2008, 321, 385-388
76. Bertolazzi, S.; Brivio, J.; Kis, A. ACS Nano 2011, 5, 9703-9709
77. Schreiber, H. P.; Tewari, Y. B.; Wertheimer, M. R. J. Appl. Polym. Sci. 1976, 20, 2663-2673
78. Khan, U.; O'Neill, A.; Porwal, H.; May, P.; Nawaz, K.; Coleman, J. N. Carbon 2012, 50, 470-475
79. Wang, Y.; Zhu, Y.; Xing, Z.; Qian, Y. Int. J. Electrochem. Sci. 2013, 8, 9851-9857
80. Klinbumrung, A.; Thongtem, T.; Thongtem, S. J. Nanomater. 2012, 2012, 930763
81. Chen, Y.; Lu, C.; Xu, L.; Ma, Y.; Hou, W.; Zhu, J.-J. CrystEngComm 2010, 12, 3740-3747
82. Backes, C.; Smith, R. J.; McEvoy, N.; Berner, N. C.; Nerl, H. C.; O'Neill, A.; King, P.; Higgins, T.; Hanlon, D.; McCloskey, D.; Donegan, J. F.; Scheuschner, N.; Maultzsch, J.; Duesberg, G. S.; Nicolosi, V.; Coleman, J. N. Nat. Commun. 2014, under review
83. Dieterle, M.; Weinberg, G.; Mestl, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 812-821
84. Camacho-López, M. A.; Escobar-Alarcón, L.; Picquart, M.; Arroyo, R.; Córdoba, G.; Haro-Poniatowski, E. Opt. Mater. 2011, 33, 480-484
85. Atuchin, V. V.; Gavrilova, T. A.; Kostrovsky, V. G.; Pokrovsky, L. D.; Troitskaia, I. B. Inorg. Mater. 2008, 44, 622-627
86. Coquet, R.; Willock, D. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3819-3828
87. Queeney, K. T.; Friend, C. M. J. Phys. Chem. B 1999, 104, 409-415
88. Navas, I.; Vinodkumar, R.; Lethy, K. J.; Detty, A. P.; Ganesan, V.; Sathe, V.; Pillai, V. P. M. J. Phys. D: Appl. Phys. 2009, 42, 175305
89. 3 Films, ICOP 2009-International Conference on Optics and Photonics, Chandigarh, India, Oct 30-Nov 1, 2009.
90. Deb, S. K.; Chopoorian, J. A. J. Appl. Phys. 1966, 37, 4818-4825
91. Navas, I.; Vinodkumar, R.; Mahadevan Pillai, V. P. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2011, 103, 373-380
92. Balendhran, S.; Deng, J.; Ou, J. Z.; Walia, S.; Scott, J.; Tang, J.; Wang, K. L.; Field, M. R.; Russo, S.; Zhuiykov, S.; Strano, M. S.; Medhekar, N.; Sriram, S.; Bhaskaran, M.; Kalantar-zadeh, K. Adv. Mater. 2013, 25, 109-114
93. Labanowska, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 5385-5392
94. Song, J.; Ni, X.; Zhang, D.; Zheng, H. Solid State Sci. 2006, 8, 1164-1167
95. Cunningham, G.; Lotya, M.; McEvoy, N.; Duesberg, G. S.; van der Schoot, P.; Coleman, J. N. Nanoscale 2012, 4, 6260-6264
96. Zhao, X.; Sanchez, B. M.; Dobson, P. J.; Grant, P. S. Nanoscale 2011, 3, 839-855
97. Mendoza-Sánchez, B.; Grant, P. S. Electrochim. Acta 2013, 98, 294-302
98. Conway, B. E. Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamental and Technological Applications; Kluwer Academic/ Plenum Publishers: London, 1999.
99. Oyerinde, O. F.; Weeks, C. L.; Anbar, A. D.; Spiro, T. G. Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 1000-1007
100. Wells, A. F. Structural Inorganic Chemistry, 5 th ed.; Oxford University Press: New York, 1984.
101. Smith, R. L.; Rohrer, G. S. J. Solid State Chem. 1996, 124, 104-115
102. Bose, S.; Kuila, T.; Mishra, A. K.; Rajasekar, R.; Kim, N. H.; Lee, J. H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 767-784
103. Dong, X. C.; Wang, X. W.; Wang, L.; Song, H.; Li, X. G.; Wang, L. H.; Chan-Park, M. B.; Li, C. M.; Chen, P. Carbon 2012, 50, 4865-4870
104. Kim, J. H.; Lee, K. H.; Overzet, L. J.; Lee, G. S. Nano Lett. 2011, 11, 2611-2617
105. Li, S. M.; Wang, Y. S.; Yang, S. Y.; Liu, C. H.; Chang, K. H.; Tien, H. W.; Wen, N. T.; Ma, C. C. M.; Hu, C. C. J. Power Sources 2013, 225, 347-355
106. Liu, Y.; Huang, H. W.; Peng, X. S. Electrochim. Acta 2013, 104, 289-294
107. Wang, X. F.; Wang, D. Z.; Liang, J. Chin. J. Inorg. Chem. 2003, 19, 137-141
108. Stauffer, D.; Aharony, A. Introduction to Percolation Theory, 2 nd ed.; Taylor & Francis: London, 1985.
109. Bauhofer, W.; Kovacs, J. Z. Compos. Sci. Technol. 2009, 69, 1486-1498
110. Zhao, X.; Johnston, C.; Grant, P. S. J. Mater. Chem. 2009, 19, 8755-8760
111. Zhao, X.; Johnston, C.; Crossley, A.; Grant, P. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 7637-7644
112. Qu, Q.; Zhang, P.; Wang, B.; Chen, Y.; Tian, S.; Wu, Y.; Holze, R. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14020-14027
113. Huang, Q.; Wang, X.; Li, J. Electrochim. Acta 2006, 52, 1758-1762
114. Celzard, A.; McRae, E.; Deleuze, C.; Dufort, M.; Furdin, G.; Mareche, J. F. Phys. Rev. B 1996, 53, 6209-6214
115. Wu, Z. C.; Chen, Z. H.; Du, X.; Logan, J. M.; Sippel, J.; Nikolou, M.; Kamaras, K.; Reynolds, J. R.; Tanner, D. B.; Hebard, A. F.; Rinzler, A. G. Science 2004, 305, 1273-1276