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西安交大首次通过机械剥离和液体剥离制出紫磷烯

来源:材料科学与工程微信公众号|

发表时间:2019-11-26

点击:10363

文章来源:西安交通大学新闻网


石墨烯的发现引发了二维材料的研究热潮,并获得诺贝尔物理奖。二维磷烯由于弥补了石墨烯没有带隙这一天然缺陷,且具有高的电荷迁移率,使磷二维材料重新成为研究热点。类似于碳,磷也具有复杂的相图结构,存在多种同素异形体。我们熟悉的在空气中会自燃产生磷光的白磷是磷的最活泼的一种同素异形体,而黑磷一直以来被认为是磷的最稳定的同素异形体。


紫磷或者希托夫磷(HIttorf磷)(1985年hittorf提出)是磷的另一种层状的同素异形体,图尔恩(Thurn)和克雷布斯(Krebs)在1969年给出了紫磷的晶体结构。但是至今都没有可靠的实验数据确定紫磷的合成及其晶体结构,所有的理论研究都以Thurn和Krebs给出的结构为基础进行计算。甚至很多研究者认为紫磷可能只是一种中间结构,根本无法合成出来。



西安交通大学电气学院电力设备电气绝缘国家重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心在实验室合成了宏观尺寸的紫磷单晶,并在实验上确定了紫磷的晶体结构为单斜P2/n(a=9.210, b=9.128, c=21.893 Å, β=97.776°),单个晶胞有84个原子,同时通过声子谱证明了Thurn和Krebs给出的结构的不合理性。同时发现紫磷结构才是最稳定的磷的同素异形体,其分解温度达到512℃以上,比黑磷高出52℃。并首次通过机械剥离和液体剥离得到紫磷烯


相关成果以《紫磷的结构和性能以及紫磷烯的剥离》(Structure and Properties of Violet Phosphorus and its Phosphorene Exfoliation)为题发表在化学领域权威期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上(影响因子12.257)。该工作由电力设备电气绝缘国家重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心单独完成,博士生张丽辉为第一作者,通讯作者为张锦英副教授。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912761


新型储能与转换纳米材料研究中心(http://cne.xjtu.edu.cn)瞄准新能源技术发展前沿,围绕新型储能和能量转换纳米材料研究方向,开展以材料微观/介观结构—化学特性—纳米制备技术为核心的基础研究工作,并以新能源转换与储能系统示范工程的研究和实施带动电气工程学科的发展建设,实现在该领域的理论创新与研究方法的创新。

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