西安交大在紫磷的高产率合成研究中取得重要进展

紫磷最早在1865年就由Hittorf提出,是一种层状半导体单质磷结构,是继石墨(烯)、黑磷(稀)发现以来的第三种三维晶体结构完全确定的非金属单质层状材料。当时由于发现的磷结构是紫色的所以命名为紫磷。但是一百多年过去了,却没有准确的单晶数据证明紫磷的结构,甚至很多科学家认为紫磷可能只是一种无法被合成的中间态。直到2019年,西安交通大学张锦英课题组首次合成宏观紫磷单晶并准确解出其晶体结构,该结构虽然与Hittorf的结构有相似之处,但是其单晶实际为暗红色的透明晶体,紫磷同时被发现是最稳定的磷的同素异形体。为了进一步探索紫磷及紫磷稀的物理化学性能及未来的潜在应用,高产率合成紫磷晶体是关键。

西安交通大学电气学院新型储能与能量转换纳米材料研究中心、电力设备电气绝缘国家重点实验室通过化学气相传输方法,制备了高结晶和高纯度的紫磷晶体,通过调整合成参数使其产率高达80%,通过温度和时间参数对形核、晶体尺寸的影响,以及紫磷晶体周围的结构特征提出了相应的合成机理。紫磷晶体的高产率合成及简易 分离为紫磷和紫磷烯将来在机械、电子、光电、催化剂和医学等领域的应用奠定了材料基础,使紫磷及紫磷稀的研究和应用推广成为可能。相关成果以“High Yield Synthesis of Violet Phosphorus Crystals”为题发表在材料合成顶级期刊Chemistry of Materials上(影响因子9.567)。该工作由新型储能与能量转换纳米材料研究中心单独完成,博士研究生张丽辉为第一作者,通讯作者为张锦英特聘研究员。

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西安交大在紫磷的高产率合成研究中取得重要进展

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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