[發明專利]一種高活性光催化劑晶體磷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110982926.5
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113680357B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 許并社;張帥;馬淑芳
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/186
• 分類號: B01J27/186;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明屬于晶體磷材料制備技術領域，具體涉及一種高活性光催化劑晶體磷材料及其制備方法。所述方法包括以下步驟：將紅磷粉末和鉍粉加入到密閉環境中，升高溫度到530℃以上，保溫反應10?200min，反應結束后降溫至室溫，得到晶體磷材料。本發明以紅磷和鉍為原料，二者在真空環境在熱處理反應，生成穩定的橙紅色[P12(4)]P2[產物或者穩定的晶體紫磷材料，本發明首次實現了這兩種材料的穩定制備方法，并且材料制備過程簡單，高效安全，為研究晶體紅磷和晶體紫磷的結構性能鋪平道路，為單元素光催化劑的研究提供思路，該材料的應用前景極為廣闊。

技術領域

本發明屬于磷材料制備技術領域，具體涉及一種高活性光催化劑晶體磷材料及其制備方法。

背景技術

單元素磷作為一種二維材料，其潛在的特性在廣泛的領域中逐漸嶄露頭角。元素磷有多種同素異形體，除了最為顯著的晶體黑磷外，還有白磷和紅磷。紅磷包括商用的無定型紅磷，晶體紅磷材料-Ⅴ外，另外包括三種聚合狀紅磷分別為：[P8]P4(4)[，[P10]P2和[P12(4)]P2[。(參考文獻：Bachhuber,F.,von?Appen,J.,Dronskowski,R.,Schmidt,P.,Nilges,T.,Pfitzner,A.,and?Weihrich,R.(2014).The?extended?stability?range?ofphosphorus?allotropes.Angew?Chem?Int?Ed?Engl?53,11629-11633；Bachhuber,F.,vonAppen,J.,Dronskowski,R.,Schmidt,P.,Nilges,T.,Pfitzner,A.,and?Weihrich,R.(2015).Van?der?Waals?interactions?in?selected?allotropes?ofphosphorus.Zeitschrift?für?Kristallographie-Crystalline?Materials?230；Pfitzner,A.,and?Freudenthaler,E.J.A.C.(1995a).(CuI)3P12:einmiteiner?neuartigen,theoretisch?vorhergesagten?Form?des?Phosphors.107,1784-1786；Pfitzner,A.,and?Freudenthaler,E.J.A.C.I.E.(1995b).(CuI)3P12:A?SolidContaining?a?New?Polymer?of?Phosphorus?Predicted?by?Theory.34,1647-1649；Pfitzner,A.,and?Freudenthaler,E.J.Z.F.N.B.(1997).(CuI)2P14:ein?neuesPhosphorpolymer?in?einer?Kupferhalogenid-Matrix/(CuI)2P14:a?Novel?PhosphorusPolymer?in?a?Copper?Halide?Matrix.52.)每一種結構的磷都具有特殊的性質，例如：黑磷具有顯著的各向異性和高的載流子遷移率；對于平行管狀結構的纖維磷而言各向異性和光催化固氮特性尤為突出，另外垂直的管狀結構紫磷在光催化析氫中表現出優異的性能。然而，由于獲得材料的困難，紅磷的結構尚未得到很好的表征，更不用說對其性質的探究。因此，需要開發一種可穩定制備晶體磷材料的方法及紅磷材料的用途。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高活性光催化劑晶體磷材料及其制備方法。

本發明的第一個目的是提供一種高活性光催化劑晶體磷材料的制備方法，如下：將紅磷粉末和鉍粉加入到密閉環境中，升高溫度到530℃以上，保溫反應10-200min，反應結束后降溫至室溫，得到晶體磷材料。

優選的，上述高活性光催化劑晶體磷材料的制備方法，升高溫度到560-700℃，保溫反應10-200min，反應結束后自然降溫至室溫，得到深紫色紫磷微米棒材料；

或者升高溫度到530-560℃，保溫反應，反應結束后，程序降溫到280-320℃，繼續保溫反應，反應結束后自然冷卻至室溫，得到橙紅色晶體紅磷材料。