磷元素具有多种同素异形体，常见的有白磷、无定型红磷、黑磷等。其中具有二维层状结构的黑磷在近些年备受关注，广泛应用于信息、能源、健康各个领域。三斜晶系的晶态红磷（又称纤维磷或者红磷IV）是单质磷的同素异形体中比较有代表性的一类材料，具有层状结构，单层由管状磷单质单元构成，天然具有形成各向异性二维纳米带的优势。但是目前已报道的晶态红磷的制备方法反应温度高（550~650℃）、反应时间长（数天至一周）、原料转化效率低（已知最高值为37%）、产量低（小于一克），严重限制了这类材料的发展和应用。
中国科学院深圳先进技术研究院王佳宏副研究员、喻学锋研究员团队长期关注于磷基二维材料的研究。近日，在宏量高效制备层状晶态红磷及其应用方面取得新进展。以无定型红磷和单质碘为原料，构建了一种碘辅助化学气相传输法，实现了在较低温度（480℃）、较短时间（20小时）内高纯晶态红磷的合成，原料转换率约99%、单次产量达10克。值得一提的是，该反应气压较低、具有进一步工业化的可能性。随后研究人员通过液相超声剥离，获得了大量晶态红磷的二维纳米带。
鉴于磷和氢的结合能较低，能有效抑制氮还原中的析氢副反应，因此单质磷是一类颇具潜力的电化学固氮催化剂。团队成员通过理论与实验研究相结合，发现该纳米带展现出具有电催化固氮活性。在常温常压的中性电解液中，纳米带在-0.4 V(相对于可逆氢电极)下能获得15.4 μg h-1 mg -1 cat.的产氨率。
该研究为单质磷同素异形体的可控合成提供了新思路，为进一步研究晶态红磷的物理化学性质提供了实验基础，同时也拓展了二维磷材料的研究边界。
相关结果以Crystalline Red Phosphorus Nanoribbons: Large-Scale Synthesis and Electrochemical Nitrogen Fixation为题发表于Angewandte Chemie International Edition上，文章共同第一作者是刘倩博士和张雪博士。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202006679
喻学锋研究员领导的材料界面研究中心（http://xmat.siat.ac.cn）成立于2016年初，定位是多学科交叉，以材料底层创新引领产业化。中心重点研究方向是二维纳米功能材料的结构设计及其在光电催化和新型柔性电子技术等领域的应用。中心实验办公场地约2000平米，拥有材料制备、物理化学表征、等离子体处理、光电催化等平台，科研设备总价值超3000万。中心近年来主持/参与各级科研项目80多项，在Nature Commun、Adv. Mater.、Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.等刊物发表SCI论文100多篇；申请发明专利100多项，成功孵化两家高科技公司，并成立了5家企业联合实验室。
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1.材料制备：合成面向光电探测、光电催化的材料（二维纳米材料或单晶）。包括但不限于氧化物、硫化物、磷化物、碳化物；生长技术包括气相、固相、液相生长等；制备方法如化学气相传输、化学气相沉积、高温油相合成、共沉淀、溶剂热等方法。具有单晶生长经验者优先。
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最后编辑时间为: 2020-07-15 23:49 Wednesday
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