[發明專利]一種經芳香族化合物修飾的黑磷及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610707744.6
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106315531B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 喻學鋒;趙岳濤;王懷雨
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: C01B25/02
• 分類號: C01B25/02;C07C201/12;C07C205/06;C07C17/35;C07C25/08;A61K41/00;A61P35/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 韓蕾,姚亮

技術領域

本發明涉及黑磷及其制備方法與應用，尤其涉及一種經芳香族化合物修飾的黑磷及其制備方法與應用。

背景技術

二維材料是近年來的研究熱點，典型代表包括石墨烯和半導體性質的過渡金屬二硫化物等。從2014年開始，出現了一種新型二維材料—黑磷(Black Phosphorus,BP)，其擁有可變的帶隙能和良好的載流子遷移率。和石墨烯一樣，黑磷可以剝離成單原子層薄片，這種單層的黑磷又稱作黑磷烯。黑磷在機械、電子、光學、熱學、聲學等方面有著獨特的性質和優異的性能。作為一種直接帶隙半導體材料，黑磷可在半導體工業中取代硅，可用于薄膜晶體管的制備、電池的負極材料、柔性顯示材料、LED、光開關、光動力治療試劑、光熱治療試劑、生物傳感器等，正是由于這些性質，使得黑磷的研究在這兩年里呈現了爆炸式的增長(H.O.Churchill,P.Jarillo-Herrero,Nat.Nanotechnol.2014,9,330；L.Li,Y.Yu,G.J.Ye,Q.Ge,X.Ou,H.Wu,D.Feng,X.H.Chen,Y.Zhang,Nat.Nanotechnol.2014,9,372；J.S.Qiao,X.H.Kong,Z.X.Hu,F.Yang,W.Ji,NatureCommun.2014,5,4475；D.Xiang,C.Han,J.Wu,S.Zhong,Y.Y.Liu,J.D.Lin,X.A.Zhang,W.P.Hu,B.A.H.CatroNeto,A.T.Shen Wee,W.Chen,Nature Commun.2014,6,6485；X.M.Wang,A.M.Jones,K.L.Seyler,V.Tran,Y.C.Jia,H.Zhao,H.Wang,L.Yang,X.D.Xu,F.N.Xia,Nat.Nanotechnol.2015,10,517；J.Sun,H.W.Lee,M.Pasta,H.T.Yuan,G.Y.Zheng,Y.M.Sun,Y.Z.Li,Y.Cui,Nat.Nanotechnol.2015.)。

黑磷是白磷在高溫高壓下反應生成的一種新的磷單質的形態，與白磷的四個磷原子組成的四面體晶體結構不同，黑磷的晶體結構在高溫高壓下進行了重新排列，大量的磷原子相互連接，形成一個規則排布的平面結構(H.O.Churchill,P.Jarillo-Herrero,Nat.Nanotechnol.2014,9,330)。在這個平面中，每個磷原子均和其他三個磷原子相連接，并且具有一定的鍵長和鍵角；平面和平面之間通過范德華力堆積在一起。

盡管具有優異的性能，但黑磷，特別是黑磷烯有一個致命缺陷：在空氣中不穩定，暴露在空氣中容易被氧氣緩慢氧化，生成磷的氧化物和磷酸，導致黑磷二維結構的解體，并進而影響其功能。目前黑磷被氧化的機理已經得以闡明：磷原子易與氧氣進行反應生成磷的氧化物，磷的氧化物進而和空氣中的水分進行反應生成磷酸(A.Favron,E.Gaufrès,F.Fossard,A.L.P.L’Heureux,N.Y.W.Tang,P.L.Lévesque,A.Loiseau,R.Leonelli,S.Francoeur,R.Martel,Nature Mater.2015,14,826.)。整個過程會對黑磷的結構造成破壞，使其喪失在電學、光學等方面的性能。因此，如何解決黑磷易被氧化的問題，維持其結構和性能的穩定，成為影響黑磷發展的關鍵問題。