二维黑磷纳米片在电化学析氧领域的新进展
新型二维半导体资料-黑磷
• 引言 • 黑磷的基本性质 • 黑磷的制备方法 • 黑磷在电子器件中的应用 • 黑磷在生物医学领域的应用 • 黑磷的挑战与前景 • 结论
01
引言
黑磷的发现与特性
发现
黑磷是在2014年被发现的一种新型 二维半导体材料，具有优异的电学和 光学性能。
特性
黑磷具有高电子迁移率、良好的热稳 定性和化学稳定性，以及优异的光电 性能，在微电子、光电子和新能源等 领域具有广阔的应用前景。
需要进一步研究的问题
黑磷的稳定性问题
黑磷在空气中容易氧化，影响其稳定性和实际应用。需要 深入研究如何提高黑磷的稳定性，以及探索其在不同环境 下的稳定性表现。
黑磷的可扩展性制备问题
目前黑磷的制备方法主要采用剥离法，难以实现大规模生 产和应用。需要研究新的制备方法，提高黑磷的可扩展性 和产量。
黑磷与其他材料的复合问题
为了拓展黑磷的应用领域，需要研究黑磷与其他材料的复 合结构和性能，探索其在异质结构中的功能协同作用。
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04
黑磷在电子器件中的应用
场效应晶体管
总结词
黑磷具有优异电子传输性能和稳定性，使其成为制造高性能场效应晶体管的理想材料。
详细描述
黑磷场效应晶体管具有较高的开关比、低功耗和良好的热稳定性，适用于制造微电子设 备和集成电路。黑磷晶体管的优异性能使其在物联网、智能传感器等领域具有广阔的应
用前景。
太阳能电池
黑磷的制备方法
直接剥离法
总结词
直接剥离法是一种简单而直接的方法，通过施加机械力将块体黑磷材料逐层剥 离，得到二维黑磷片层。
详细描述
该方法利用机械力对块体黑磷材料进行剥离，如使用胶带或机械摩擦等方式， 使黑磷片层从块体中分离出来。这种方法操作简单，但得到的二维黑磷片层尺 寸较小，且厚度不易控制。
2024年黑磷市场前景分析
2024年黑磷市场前景分析引言黑磷是一种具有广泛应用潜力的新型材料，具有优异的物理和化学性质。
本文将对黑磷市场前景进行分析，探讨其在不同应用领域的发展潜力。
黑磷的基本概述黑磷是一种层状二维材料，由具有六方晶系统的磷原子组成。
其在自然界中存在较少，但在实验室中可以通过化学气相沉积、机械剥离等方法进行合成。
相对于其他二维材料如石墨烯和二硫化钼，黑磷具有较窄的能带间隙和高的载流子迁移率，使其在电子器件、催化剂等领域具有巨大的应用潜力。
电子器件领域黑磷具有优异的电子输运性能，适合用于制造高效率的电子器件。
近年来，科研人员通过利用黑磷的层状结构，成功制备出了具有高载流子迁移率的薄膜晶体管。
此外，在光电器件中，黑磷又可以作为光电转换材料，用于制造光电探测器和太阳能电池。
因此，在电子器件领域，黑磷有望取代传统的材料，成为下一代高性能器件的主要材料之一。
催化剂领域黑磷在催化剂领域也具有潜力巨大的应用前景。
由于其独特的层状结构和活性位点，黑磷可以作为高效的催化剂，用于促进化学反应的进行。
例如，黑磷可以用作电催化剂，用于催化水分解产生氢气。
此外，黑磷还可以作为电催化剂，用于催化二氧化碳的还原反应，促进可持续能源的制备。
这些应用领域的开发将推动黑磷在催化剂领域的市场需求进一步增加。
生物医药领域黑磷在生物医药领域也有着广阔的应用前景。
黑磷具有良好的生物相容性和生物降解性，可以用于制备生物传感器和药物传递系统。
同时，黑磷的光电特性使其能够用于生物成像和光热治疗等领域。
近年来，科研人员已经成功地将黑磷应用于肿瘤治疗，并取得了一定的研究进展。
随着对黑磷在生物医药领域的研究不断深入，相信其在治疗癌症、诊断疾病等方面的应用前景将更加广阔。
结论综上所述，黑磷作为一种新型材料，在电子器件、催化剂和生物医药领域具有广阔的应用前景。
随着相关技术的不断发展，预计黑磷市场规模将持续扩大。
然而，目前黑磷的合成方法和制备工艺还存在一些困难和挑战，需要进一步的研究和改进。
二维纳米材料黑磷的光电特性研究进展
范德 华 力作用 【７】。黑磷 独特 的褶皱结 构，使它 展现 出 性 ，在生物 医学领 域具 有其他 无机 纳米材 料不 具备 的
有别 于 其他 二维材 料 的优 异性 质和应 用 。首先 ，与 石 天 然 优 势 。 本 文 主 要 介 绍 了 黑 磷 的 几 种 制 备 方 法 ， 并
第 ３８卷 第 ４期 ２０１８年 ０８月
物 理 学 进 展
ＰＲＯＧ ＲＥＳＳ ＩＮ ＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏ１．３８ Ｎ Ｏ．４ Ａ ｕｇ． ２０１８
二维 纳 米 材 料 黑磷 的光 电特 性研 究进 展
尤 凯熹，范涛健 ，葛颜绮 ，张 晗
深 圳大学黑磷 光电Ｉ程实验 室，光电协同刨新中心，光 电Ｉ程学院
关键 词：二维材料；黑磷制备；光电特性；光电应用
中图分类号 ： ０７９９ 文献标 识码 ： Ａ
ＤＯＩ：１０．１３７２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｐｉｐ．２０１８．０４．００２
３
Ｍ ４ ４ ５ ５ ６
６ ６ ７ ７
＂ ＂ ＂ ＂ ＂ ＂ ８ ８ ８ Ｏ ０ Ｏ ｌ ｌ
文章编号：１０００—０５４２（２０１８）０４—０１６３—１２
１６３
１６４
（ａ）
尤凯熹等：二维纳 米材料 黑磷的光电特 性研究进展
（ｃ）
团
（ｂ）
Ｃ
ｂ
ｂ
ａ
Ｃ
图 １．（ａ）和 （ｂ）在 ａｃ和 平面 ｔ的 单层 ＢＰ 的投影 。上 部和下部原子 分别 以浅色和深色 呈现 。（Ｃ）品胞 的示意图 ． ￣＿１ ／－Ｊ 卡啊 邻层之间的 １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ２单位的偏移 ［７１
分 稳 定 。层 内 具 有 较 强 的 共 价 键 ， 并 还 留 有 个 的 电 胞 中 ， 一 个 成 人 体 内就 含 有 ６００￣９００ ｇ 的磷 ， Ｉ 人 体
2024年黑磷市场发展现状
2024年黑磷市场发展现状引言黑磷是一种具有特殊结构的二维材料，具有优异的电子、光学和热学性能。
近年来，黑磷材料在电子器件、光电子器件、光伏能源等领域受到了广泛关注。
本文将对黑磷市场的发展现状进行探讨。
黑磷的基本特性黑磷属于一种单层二维材料，其晶格结构呈现出网状的状貌。
黑磷具有较高的载流子迁移率，优良的热导率和光学特性，同时还有良好的柔性和可调控的能带结构。
由于这些优异的特性，黑磷在研发和应用领域有着广泛的前景。
黑磷在电子器件领域的应用黑磷具有优异的电子特性，适合应用于电子器件领域。
近年来，研究人员通过利用黑磷的独特性能，成功制备了多种高性能的电子器件，如场效应晶体管（FET）、逻辑门、谐振子等。
这些器件在低功耗电子器件、高速逻辑电路和灵敏传感器等领域有着广泛的应用。
黑磷在光电子器件领域的应用黑磷具有宽带隙和调控能带结构的特性，使其在光电子器件领域具有广阔的应用前景。
研究人员已经成功制备了一系列黑磷光电探测器、光触发器、光放大器等器件。
这些器件在光通信、光储存和光传感等领域有着潜在的应用价值。
黑磷在光伏能源领域的应用黑磷由于其在光学特性上的优异表现，使其成为太阳能电池领域的研究热点。
黑磷太阳能电池具有较高的光电转换效率和稳定性，且在低光强度环境下也有良好的性能。
但是，黑磷太阳能电池仍然存在一些挑战，如制备工艺复杂、成本高昂等问题，需要进一步研究和改进。
黑磷市场的发展趋势目前，黑磷材料的制备方法和性能调控技术正在不断改进和创新。
预计未来几年，黑磷市场将继续呈现稳定增长的态势。
随着技术进步和工艺改进，黑磷材料的生产成本将会逐渐降低，从而促进其在各个领域的大规模应用。
结论总体而言，黑磷作为一种具有特殊结构和优异性能的二维材料，具有广阔的应用前景。
通过进一步研究和开发，黑磷材料将在电子器件、光电子器件和光伏能源等领域发挥重要作用。
随着市场需求的增加和技术不断进步，黑磷市场有望实现良性发展，为相关产业做出更大的贡献。
二维Ti3C2纳米结构调控及其对电化学性能的影响
二维Ti3C2纳米结构调控及其对电化学性能的影响近年来，二维材料在电化学领域引起了广泛的关注。
二维材料具有特殊的结构和性质，对电化学性能的调控具有重要意义。
其中，二维Ti3C2是一种新兴的二维材料，具有优异的电化学性能，因此对其纳米结构的调控成为研究的热点。
首先，二维Ti3C2的纳米结构对其电化学性能有着显著影响。
研究发现，通过调控二维Ti3C2的层数，可以改变其电导率和离子传输速率。
较少的层数可以增加其表面积，并提高电子传输速率，从而提高电化学性能。
此外，通过控制二维Ti3C2的尺寸和形状，也可以调节其电化学活性位点的暴露度，进一步提高其催化性能。
其次，二维Ti3C2的表面功能化对其电化学性能也有重要影响。
通过在二维Ti3C2的表面引入功能基团，可以改变其电荷转移特性和化学活性。
例如，引入含氮基团的表面功能化剂可以增加二维Ti3C2的催化活性，提高其在电池和超级电容器等能量存储器件中的应用潜力。
此外，表面功能化还可以调节二维Ti3C2与电解质之间的相互作用，提高其电化学稳定性和循环寿命。
最后，二维Ti3C2的纳米结构调控对其在电池和超级电容器等能量存储器件中的应用具有重要意义。
通过将二维Ti3C2与其他材料复合，可以构建具有优异电化学性能的复合材料。
例如，通过将二维Ti3C2与导电聚合物复合，可以提高电极材料的导电性和离子扩散速率，从而提高能量存储器件的性能。
综上所述，二维Ti3C2纳米结构的调控对其电化学性能具有重要影响。
通过调控层数、尺寸和形状，并进行表面功能化，可以提高二维Ti3C2的电导率、离子传输速率和催化活性。
此外，纳米结构调控还可以促进二维Ti3C2与其他材料的复合，进一步提高其在能量存储器件中的应用性能。
这些研究为二维Ti3C2的应用开辟了新的途径，也为二维材料在电化学领域的发展提供了新的思路。
二维层状黑砷磷的制备与应用的研究
二维层状黑砷磷的制备与应用的研究二维层状黑砷磷的制备与应用的研究引言：随着二维材料的广泛应用，人们对于新型二维材料的研究需求不断增加。
二维层状黑砷磷作为一种近年来新兴的二维材料，具有许多优异的性质和潜在的应用前景，在材料科学领域引起了广泛的关注。
本文将重点介绍二维层状黑砷磷的制备方法和其在电子器件、催化剂和能源领域的应用研究进展。
一、二维层状黑砷磷的制备方法1. 机械剥离法：利用机械剥离的方法可以制备出高质量的二维黑砷磷，一般采用胶带法或剪刀法将黑砷磷从块体材料中剥离得到单层或多层的二维纳米片。
2. 化学气相沉积法：通过热解气相中的黑砷磷前体，例如AsCl3等，可以在基底上生长出二维黑砷磷薄膜。
该方法具有制备较大面积的优点，但缺点是需要高温和特殊实验条件。
3. 液相剥离法：通过将黑砷磷块体材料浸泡在适当溶剂中，利用溶剂的相互作用力，可以将黑砷磷分散为单层或多层的二维纳米片。
这种方法简便易行，适用于大规模生产。
二、二维层状黑砷磷在电子器件中的应用研究1. 器件结构优化：利用二维黑砷磷的信道特性和载流子迁移率，可以设计出优化的器件结构，提高电子器件的性能。
例如，在场效应晶体管中引入二维黑砷磷作为载流子传输层，可以显著提高晶体管的开关速度和迁移率。
2. 光电器件：二维黑砷磷在光电器件领域具有潜在的应用价值。
研究发现，二维黑砷磷能够有效吸收可见光和近红外光，并具有较高的光电转化效率。
因此，二维黑砷磷可以用于太阳能电池、光电探测器等光电器件的制备。
三、二维层状黑砷磷在催化剂中的应用研究1. 氢气生成反应：研究表明，二维黑砷磷具有良好的催化活性和稳定性，可以用作水分解反应中的催化剂。
通过调节二维黑砷磷的表面结构和材料形貌，可以提高其催化活性和选择性。
2. 电化学催化：由于二维黑砷磷的二维结构和较高的比表面积，可以提供更多的催化活性位点，因此在电化学催化领域具有广阔的应用前景。
例如，二维黑砷磷可以用于氧还原反应和氢氧化物的电催化。
黑磷纳米片研究背景及意义
黑磷纳米片研究背景及意义摘要：一、黑磷纳米片研究背景1.黑磷的发现与特性2.纳米技术的兴起与黑磷纳米片的研究二、黑磷纳米片的意义1.优异的物理性质2.潜在的应用领域3.我国在该领域的研究进展正文：黑磷纳米片研究背景及意义近年来，黑磷纳米片成为了科研领域的热点。
本文将从黑磷纳米片的研究背景和意义两个方面进行阐述。
一、黑磷纳米片研究背景1.黑磷的发现与特性黑磷（BP）是一种半导体材料，早在1844年就被科学家发现。
然而，在很长一段时间里，黑磷的研究并未引起广泛关注。
直到2004年，科学家们发现黑磷具有优异的半导体性能，才开始重新审视这一材料。
2.纳米技术的兴起与黑磷纳米片的研究随着纳米技术的迅猛发展，研究人员开始关注纳米尺度下的黑磷。
黑磷纳米片因其独特的二维结构、高比表面积、优异的力学、热学和电学性能而备受瞩目。
这使得黑磷纳米片在多个领域具有广泛的应用前景。
二、黑磷纳米片的意义1.优异的物理性质黑磷纳米片具有很高的载流子迁移率，这使得其在高性能电子器件领域具有潜在的应用。
此外，黑磷纳米片还具有很好的光学性能，可用于光电器件的制备。
2.潜在的应用领域黑磷纳米片在新能源、生物医学、催化、光学和电子器件等领域具有广泛的应用前景。
例如，黑磷纳米片可以作为锂离子电池的负极材料，提高电池的能量密度和循环寿命；在生物医学领域，黑磷纳米片可以作为光敏剂用于光动力治疗。
3.我国在该领域的研究进展我国在黑磷纳米片研究方面取得了显著成果。
科研人员已成功制备出具有优异性能的黑磷纳米片，并在各个领域开展了应用研究。
此外，我国政府也对黑磷纳米片的研究给予了大力支持，为科研人员提供了良好的政策环境。
总之，黑磷纳米片作为一种具有优异性能的二维材料，在我国得到了广泛关注和研究。
二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化
二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化杨环环1,2,喻彬璐1,王佳宏1,2,喻学锋1,2(1.深圳二维原子晶体制备技术工程研究中心,中国科学院深圳先进技术研究院,广东深圳518055;2.中国科学院大学)摘要:黑磷作为一种新型的单元素直接带隙半导体,因其独特的二维结构展现出诸多优异特性,在光电、生物、传感、信息等领域具有很大的应用潜力。
近年来,针对黑磷的制备和应用,发展出许多新方法和新技术,例如:通过液相超声/剪切、高能球磨、电化学剥离和等离子体辅助剥离等技术实现了二维黑磷的高效制备;发展了系列物理、化学方法对二维黑磷进行表面修饰,抑制其与水、氧接触,提高了二维黑磷的稳定性并提升了光电等物理性能;借助构建异质结构、掺杂等方式改变黑磷表面电子态密度、增加活性位点,提高了二维黑磷材料的催化活性。
从二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化三方面出发,综述目前的研究现状和未来可能的发展方向。
关键词:黑磷;二维材料;剥离;表面功能化;光电催化中图分类号:TQ126.31文献标识码:A文章编号:1006-4990(2021)05-0013-08Preparation ,surface functionalization and photoelectrocatalysis oftwo ⁃dimensional black phosphorusYang Huanhuan 1,2,Yu Binlu 1,Wang Jiahong 1,2,Yu Xuefeng 1,2(1.Shenzhen Engineering Center for the Fabrication of Two ⁃dimensional Atomic Crystals ,Shenzhen Institutes of Advanced Technology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenzhen 518055,China ;2.University of Chinese A cademy of Sciences )Abstract :As a new type of single element direct⁃bandgap semiconductor ,black phosphorus shows many excellent character⁃istics due to its unique two⁃dimensional structure ,which has great potential in the fields of photoelectronics ,biology ,sensing ,information and so on.In recent years ,many new methods and technologies have been developed for the preparation and application of black phosphorus ,such as liquid⁃phase ultrasonic/shear ,high⁃energy ball milling ,electrochemical stripping and plasma assisted stripping to achieve efficient prepa⁃ration of two⁃dimensional black phosphorus.A series of physical and chemical methods have been developed to modify the surface of two⁃dimensional black phosphorus to inhibit its contact withwater and oxygen and improve the stability and physical properties(such as photoelectronics)of two⁃dimensional black pho⁃sphorus.With the help of heterostructure construction ,doping and other ways to change the surface electronic density of statesand increase the active sites of black phosphorus ,the catalytic activity of two⁃dimensional black phosphorus materials hasbeen improved.Basing on preparation ,surface functionalization and photocatalysis of two⁃dimensional black phosphorus,the current research status and possible future development direction were summarized.Key words :black phosphorus ;two⁃dimensional materials ;exfoliation ;surface functionalization ;photoelectrocatalysis黑磷作为一种新兴的单元素直接带隙半导体材料,具有与石墨烯类似的二维结构,自2014年被成功剥离以来,引起了世界范围内科学家的广泛关注[1-2]。
电化学剥离黑磷制备纳米黑磷研究进展
Vol.53 No.6June,2021第53卷第6期2021年6月无机盐工业INORGANIC CHEMICALS INDUSTRYDoi ：10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0396开放科学(资源服务)标志识码(OSID)电化学剥离黑磷制备纳米黑磷研究进展侯冉冉 心，曹昌蝶 心，刘岚君 心，李光能 心，梅 毅匕廉培超1袁2(1.昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500；2.云南省高校磷化工重点实验室;3.昆明黑磷科技服务有限责任公司)摘 要:纳米黑磷具有可调节直接带隙、高载流子迁移率等优点，在储能、催化等领域具有广阔的应用前景。
然而，纳米黑磷应用的前提在于其高效制备。
在制备纳米黑磷的诸多方法中，电化学剥离法通常在温和的反应条件下 进行，操作简单、高效、可控性较强，是目前最有可能实现纳米黑磷低成本、规模化的可控制备方法。
根据电化学剥离过程中原料黑磷的位置,电化学剥离可分为阳极剥离、阴极剥离和电解液剥离。
为系统了解电化学剥离制备纳米黑磷的研究现状与发展前景,综述了 3种不同电化学剥离方式制备纳米黑磷的研究进展，同时分析了 3种剥离方式的优缺点及对应的剥离机制。
最后对未来电化学剥离黑磷进行了展望，并提岀阴极剥离由于制备的纳米黑磷种类丰富 且氧缺陷少,是一种相对较优的实现纳米黑磷高效制备的电化学剥离方式。
关键词:黑磷;纳米黑磷;电化学剥离中图分类号:TQ126.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4990(2021)06-0095-06Research progress on the preparation of nano -black phosphorus byelectrochemical exfoliation from black phosphorusHou Ranran 1,2,3, Cao Changdie 1,2,3, Liu Lanjun 1,2,3, Li Guangneng 1,2,3, Mei Yi 1,2, Lian Peichao 1,2(1.Faculty of Chemical Engineering , Kunming University of S cience and Technology , Kunming 650500, China ；2.Higher Educational Key Laboratory f or Phosphorus Chemical Engineering of Y u nnan Province ；3.Kunming Black Phosphorus Technology Service Co. ,Ltd. 冤Abstract : Nano-black phosphorus has excellent performance such as layer-dependent direct band gap 袁 high carrier mobility 袁etc., so it has broad application prospects in energy storage 袁catalysis.However ,the premise of nano-black phosphorus applica tion lies in its efficient preparation.In many methods of preparing nano-black phosphorus , the electro c hemi c al exfoliation is usually carried out under mild reaction conditions , with simple operation , high efficiency and strong controllability.It is the most likely method for achieving low-cost and large-scale controllable preparation of nano-black phosphorus at present.Accord- ing to the position of raw material black phosphorus in the exfoliation process , the electrochemical exfoliation can be dividedinto anode exfoliation , cathode exfoliation and electrolyte exfoliation.In order to systematically understand the research status and development prospect of the preparation of nano-black phosphorus by electrochemical exfoliation , the research progressof three different electrochemical exfoliation ways to prepare nano-black phosphorus were reviewed , the advantages and dis advantages of the three ways and the corresponding mechanism were analyzed.Finally , the future of electrochemical exfolia tion of black phosphorus was prospected.It was suggested that cathode exfoliation would be a relatively optimal electrochemi cal exfoliation way for the efficient preparation of nano-black phosphorus due to its rich species and small oxygen defect.Key words : black phosphorus 曰 nano-black phosphorus 曰 electrochemical exfoliation黑磷是磷最稳定的一种同素异形体咱1]o 黑磷具 有类似石墨的天然褶皱层状结构(见图1),层与层之间通过范德华力作用在一起，通过剥离可削弱黑磷层间的范德华力,使黑磷变为纳米黑磷[2-3]o 纳米黑磷具有很多优异的性质，如可调节直接带隙、高载 流子迁移率、良好的光电子性能等，在场效应晶体基金项目：国家自然科学基金项目(21968012)；云南省自然科学基金项目(2019FB012)；云南省大学生创新训练项目(S201910674073) 收稿日期:2020-07-09作者简介:侯冉冉(1996—)，女，硕士研究生，主要研究方向为纳米黑磷的制备及稳定性研究；E-mail ：****************。
薄层剥离黑磷纳米片改性金属钌纳米颗粒复合材料增强氢电催化性能
第53卷第4期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 4 2024年4月 Liaoning Chemical Industry April，2024薄层剥离黑磷纳米片改性金属钌纳米颗粒复合材料增强氢电催化性能柯小凤（温州大学 化学与材料工程学院，浙江 温州 325035）摘 要：为了实现“碳中和”，氢能作为化石燃料的可行替代品引起了人们的广泛关注，但当前氢电催化主要依赖于稀少且昂贵的贵金属基催化剂。
因此开发高性能且具有成本效益的低含量或无贵金属电催化剂具有重要意义。
采用水热法和高温热解法制备薄层剥离黑磷（EBP）纳米片为载体的钌基纳米催化剂材料（Ru@EBP）。
采用SEM、TEM、AFM和XRD测试手段对材料的形貌及结构进行表征。
通过电化学测量其氢氧化（HOR）及析氢反应（HER）性能。
结果表明：Ru@EBP电催化剂具有优异的HOR/HER性能。
当电压达到0.1 V vs. RHE时，商业化Pt/C电流密度为2.5 mA·cm-2，而Ru@EBP可达到3.2 mA·cm-2。
同时，在0.05 V vs. RHE恒电位下，计时电流测试12 h后，电流值几乎保持不变，表明Ru@EBP具有优异的稳定性。
关 键 词：黑磷纳米片；钌基催化剂；Ru@EBP；氢氧化反应；析氢反应中图分类号：O643.36 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）04-0525-05随着氢经济的快速发展和其在燃料电池中的应用，氢反应引起了人们的广泛关注[1]。
因此，用于氢氧化反应（HOR）和析氢反应（HER）的高活性、低成本且长寿命的氢电极电催化剂已经被深入研 究[2-3]。
由于HOR/HER存在缓慢的动力学特点，稀缺且昂贵的 Pt被认为是目前活性最高的HOR/HER 电催化剂，然而Pt的高成本和稀少在很大程度上限制了其更为广泛的应用[4]。
在碱性电解质中，HOR 和HER反应动力学要比其在酸性电解质中慢大约2~3个数量级[5]。
电催化析氧 oer 二维材料
电催化析氧 oer 二维材料
电催化析氧（OER）是一种重要的反应过程，用于水分解和燃料
电池等能源转换技术中。
二维材料作为一种新型材料，在电催化析
氧方面展现出了巨大的潜力。
二维材料具有高比表面积、优异的电
子传输性能和丰富的表面活性位点等特点，使其成为理想的电催化
析氧催化剂。
首先，二维材料在电催化析氧方面的应用主要体现在其优异的
电化学性能上。
例如，氧化石墨烯、过渡金属二硫化物和氮掺杂碳
纳米管等二维材料在OER反应中表现出了优异的催化活性和稳定性，这些材料的独特结构和化学成分使其成为高效的OER催化剂。
其次，二维材料的结构设计和合成方法对其在电催化析氧中的
性能具有重要影响。
通过合理设计和控制二维材料的结构和形貌，
可以调控其表面活性位点的暴露度和电子传输性能，从而提高其在OER反应中的催化活性。
此外，二维材料与其他功能材料的复合也为其在电催化析氧中
的应用提供了新的可能性。
例如，将二维材料与金属纳米颗粒、碳
纳米管等材料复合，可以构建具有协同效应的催化界面，进一步提
高其在OER反应中的性能。
总的来说，二维材料作为一种新型的催化材料，在电催化析氧领域具有广阔的应用前景。
未来的研究可以进一步探索二维材料在OER反应中的机制，优化其结构和性能，并开发新的合成方法和复合策略，以实现其在能源转换和储存领域的应用。
“材料黑马”——二维黑磷
“材料黑马”——二维黑磷磷烯具有优于石墨烯的光学特性黑磷是磷的一种同素异形体，结构上有块状和二维单晶结构2种。
二维单晶结构的黑磷具有诸多优异特性，最让人兴奋的地方在于其可以制备出超薄黑磷（也称为磷烯），其非常类似二维材料石墨烯。
现在黑磷二维材料已经成为了晶片界的一个新宠，有望成为未来电子设备的新材料。
石墨烯是当今时代的“材料之王”，其“洪荒之力”可以应用到各个领域。
但是在电子设备领域，石墨烯存在一个重大的缺陷——其本身没有能隙，不能与硅相容，这限制了它在半导体工业和光学器件等领域的应用。
黑磷作为一种新的二维材料，被视为能解决石墨烯性能上存在的一些问题的材料。
形象化的来讲，石墨烯像金属，但磷烯单晶天生就是半导体，它很容易被“打开”和“关闭”。
磷烯单晶拥有很高的电子流动性，可用于制造高性能低成本电子设备。
目前研究成果可以看出，在电子光电领域，二维黑磷有着石墨烯无法比拟的优势。
黑磷二维单晶片层由双层原子组成，厚度为一个原子，具有天然带隙，与硅有较好的相容性。
这可望促进硅光子元件技术的发展，届时各种芯片是以光而非电子来传递数字信号。
黑磷的半导体能隙是直接能隙，即导带底部和价带顶部在同一位置，这意味着黑磷和光可以直接耦合，这个特性让黑磷成为未来光电器件(例如光电传感器)的一个备选材料，可以检测整个可见光到近红外区域的光谱。
其能隙还可藉由在硅基板上堆栈的黑磷层数来进行调节，使其能吸收可见光范围以及通讯用红外线范围的波长。
加上黑磷电子迁移速度快，有望在光电领域得到广泛应用。
磷烯近几年国内外研究状况黑磷具有独特的几何及电子结构和优异的性能，在晶体管、传感器、太阳能电池及光电子器件等领域应用前景广阔。
通过下表，我们来看一下黑磷的国内外研究情况：表1 国外研究机构关于黑磷研究的成果表2 国内研究机构关于黑磷研究的成果石墨烯和黑磷，本来是一对亲戚。
按年分排的话，黑磷要比石墨烯小上十岁左右。
然而，长江水浪打浪，后浪到底能不能把前浪拍在沙滩上，就需要时间去证明了。
二维黑磷的降解机制和保护方法
二维黑磷的降解机制和保护方法近年来，以石墨烯为代表的二维材料引起了广泛的关注和研究。
然而，在电子器件的应用领域，材料的带隙、迁移率、开关比等特性对器件的性能具有关键作用。
由于石墨烯是一种零带隙材料，导致其开关比较低，因此限制了其在纳米电子器件领域的应用；而以单层二硫化钼为代表的过渡金属二硫族化合物虽然具有半导体特性和较高的开关比，但较低的迁移率也制约了其在器件化征途上的步伐。
二维黑磷作为继石墨烯和过渡金属二硫族化合物之后新兴的二维材料，同时具备可调的直接带隙、高迁移率和适度的开关比等优异性质，在纳米电子器件应用方面有着很大的潜力。
然而，二维黑磷在环境中很容易发生氧化降解，极大的制约了对二维黑磷的进一步研究和器件化应用。
近几年，世界上很多研究组都在对黑磷的稳定性和保护措施开展研究，但黑磷在空气中的降解机制始终没有形成清晰的物理图像。
·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、东南大学物理系王金兰教授课题组从理论计算的角度给出了二维黑磷在环境中发生降解的完整机制，并提出了利用完全氧化的黑磷来作为保护层的设想。
首先，基于原子尺度的理论计算模拟，发现二维黑磷的降解机制可以分为三个步骤：1）光照下，更具反应活性的超氧根阴离子（O2-）在黑磷表面的产生；2）O2-与表面磷原子的吸附与P=O键的形成；3）水分子作用下黑磷表面P-P键的断裂分解。
由于随着层数的减少，黑磷的导带底逐渐上移到O2→O2-的转变能级以上，促进了O2-的形成，这一图像能很好的解释在相同条件下二维黑磷相比于块体黑磷表面更易降解的现象。
·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管 ·黑磷·类石墨烯 ·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、在此基础上，王金兰教授课题组进一步提出了利用完全氧化的表面上的P-O-P 键来固定表面P 原子，通过打断降解机制的第三步，来达到保护二维黑磷的目的。
一种新型二维黑磷纳米片-MoS复合太阳能制氢材料及其制备方法和应
专利名称：一种新型二维黑磷纳米片-MoS复合太阳能制氢材料及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：元勇军,白王峰,丁明烨,吴诗婷
申请号：CN201810509791.9
申请日：20180524
公开号：CN108745391A
公开日：
20181106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种新型二维黑磷纳米片‑MoS复合太阳能制氢材料及其制备方法和应用。
本发明的二维黑磷纳米片‑MoS复合太阳能制氢材料通过简单超声剥离和溶剂热反应方法制备，黑磷纳米片‑MoS复合太阳能制氢材料具有典型的二维复合结构。
所研制的二维黑磷纳米片‑MoS复合太阳能制氢材料可以有效地应用于光催化分解水制备氢气。
本发明的二维黑磷纳米片‑MoS复合太阳能制氢材料具有绿色环保，低成本，可见光响应，稳定和制备工艺简单等优点。
申请人：杭州电子科技大学
地址：310018 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街
国籍：CN
代理机构：杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：黄前泽
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基于薄层黑磷的电化学传感器研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第4期基于薄层黑磷的电化学传感器研究进展唐子龙1，2，郝远强1，刘又年2（1湖南科技大学化学化工学院，理论有机化学与功能分子教育部重点实验室，湖南湘潭411100；2中南大学化学化工学院，湖南长沙410000）摘要：自2014年首次被报道以来，层状黑磷作为一种新型的二维纳米材料受到了广泛的关注与研究。
层状黑磷具有比表面积大、带隙结构可调、载流子迁移率高、生物相容性好及易修饰等特点，是一类潜在的理想生物传感材料。
本文将关注层状黑磷在电化学传感器中的应用，根据检测目标物的类型，对最新的研究报道进行了详细分类与讨论，主要包括气体分子、生物小分子、其他小分子、生物大分子、细胞几大类基于层状黑磷构筑的电化学传感器。
重点概述了层状黑磷及其复合纳米材料的制备方法与性质，传感器的结构、工作原理与分析性能等。
最后讨论了黑磷基纳米材料在电化学传感器中应用的现存问题和未来发展方向，为进一步拓展黑磷纳米材料在分析传感领域的应用提供了参考。
关键词：层状黑磷；纳米材料；电化学；传感器；化学分析中图分类号：TH3文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）04-1925-16Recent progress of electrochemical sensors based on layered blackphosphorusTANG Zilong 1，2，HAO Yuanqiang 1，LIU Younian 2(1School of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory of Theoretical Organic Chemistry and Function Molecule of Ministry of Education,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411100,Hunan,China;2College ofChemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410000,Hunan,China)Abstract:Since the first report of layered black phosphorus (BP)in 2014,it has become a new member of two-dimensional nanomaterials and received extensive research attention.Due to the large specific surface area,adjustable band gaps,high carrier mobility,good biocompatibility and easy accessibility for functionalization,BP can serve as a promising candidate for biosensing material.In this review,a survey on the BP-based electrochemical sensors is provided,which are classified according to the type of analytes,including gas molecules,small biological molecules,other small molecules,large biological molecules and cells.Specifically,the preparation methods and properties of BP and its composites,as well as the structure,sensing mechanism and analytical performance of these BP-based electrochemicalsensors are comprehensively summarized.Finally,the current challenges and future prospects of the application of BP-based nanomaterials in electrochemical sensors are discussed,which provided a综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0908收稿日期：2021-04-27；修改稿日期：2021-06-12。
二维黑磷基纳米材料在光催化中的应用
二维黑磷基纳米材料在光催化中的应用摘要二维黑磷基纳米材料近年来成为了光催化领域中备受关注的研究热点，其具有良好的光吸收性能、光催化活性及化学稳定性，使其在水分解、有机污染物降解以及二氧化碳还原等领域中表现出潜在的应用前景。
本文将综述二维黑磷基纳米材料在光催化中的最新研究成果，并探讨其在光催化领域中的潜在应用及未来发展方向。
引言随着环境污染和能源危机的日益严重，光催化技术作为一种环境友好、高效能源转化方式备受关注。
在光催化领域中，纳米材料的研究与应用一直是研究人员关注的焦点，而二维黑磷基纳米材料由于其独特的物理化学性质，展现出了卓越的光催化性能，受到了广泛的关注。
深入研究二维黑磷基纳米材料在光催化中的应用具有重要的科学意义和应用价值。
一、二维黑磷基纳米材料的制备及性质二维黑磷是一种具有独特层状结构的材料，其晶格结构奠定了其在光催化领域中的应用基础。
目前，制备二维黑磷基纳米材料的方法主要包括机械剥离、溶液剥离、化学气相沉积等。
二维黑磷基纳米材料具有宽的光吸收范围、高的电子迁移率、优异的光电催化活性及化学稳定性等优良性质，使其在光催化领域中展现出了巨大的应用潜力。
二、二维黑磷基纳米材料在水分解中的应用作为一种环保的氢能源生产方法，水分解技术一直备受关注。
近年来，二维黑磷基纳米材料在水分解中的应用得到了广泛的关注。
研究表明，二维黑磷基纳米材料在可见光照射下具有良好的光催化活性，可用于光解水制氢，其高的光吸收性能及快速的电子传输速率有助于提高水分解的效率，从而为高效的氢能源生产提供了新的途径。
三、二维黑磷基纳米材料在有机污染物降解中的应用有机污染物的持续增多严重威胁着人类健康和生态环境安全。
二维黑磷基纳米材料在有机污染物降解中展现出了良好的应用潜力。
研究表明，二维黑磷基纳米材料在光催化降解有机污染物中表现出了卓越的活性和稳定性，可通过光诱导产生的活性物种将有机污染物高效降解，因此在环境污染治理中具有重要的应用价值。
黑磷纳米片应用及生物毒性研究进展
黑磷(black phosphorus, BP)是纳米材料家族的 新成 员, 主 要 包 括 黑 磷 量 子 点 ( black phosphorus quphosphorus nanoparticle, BPNP)和黑磷纳米片(black phosphorus nanosheet, BPNS)。 2014 年, Li 等[1] 将 二 维 层 状
生态毒理学报
Asian Journal of Ecotoxicology
第 16 卷 第 3 期 2021 年 6 月 Vol. 16, No.3 Jun. 2021
DOI: 10.7524/AJE.1673-5897.20200503001 向思靓, 曾洁, 阮锋凯, 等. 黑磷纳米片应用及生物毒性研究进展[J]. 生态毒理学报,2021, 16(3): 115-127 Xiang S L, Zeng J, Ruan F K, et al. Advances in application and biotoxicity of black phosphorus nanosheet [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2021, 16 (3): 115-127 (in Chinese)
BPNS 从块状黑磷(Bulk-BP)中剥离出后,便引起了 研究人员的广泛关注。 BPNS 是二维结构材料,由 单原子层厚度的纳米片堆积而成。 BPNS 的层状结 构赋予其较大表面积,有利于在医学上用于药物运 载[2]。 BPNS 可通过机械剥离[3]、液相剥离[4] 或电化
基金项目:国家自然科学基金面上项目(32071301);厦门大学校长基金资助项目(20720180045) 第一作者:向思靓(1999—),女,学士,研究方向为纳米毒理学,E-mail: xslyz1106@ * 通讯作者( Corresponding author) , E-mail: hecy@
二维黑磷纳米片在电化学析氧领域的新进展
·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管·黑磷 ·类石墨烯 ·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、二维黑磷纳米片在电化学析氧领域的新进展块状黑磷是一种极具潜力的OER 电极材料，性能可以与传统OER 电极材料相媲美。
与此同时，对于半导体性的范德华层状材料，减小材料的厚度还能够有效增加活性位点的数目并提高材料的OER 性能。
因此，研究少层黑磷纳米片在内的电化学OER 性能，对进一步探索开发黑磷在OER 领域的应用价值有着重要的科学意义。
二维黑磷纳米片的制备方法以及电催化测试·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管 ·黑磷·类石墨烯 ·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、黑磷是一种类石墨烯半导体材料，与一般半导体材料不同的是，黑磷兼具极高的载流子迁移率以及可观的催化活性，因此被人们认为是具有实际应用价值的催化材料之一。
实验采用液相剥离的方法得到二维黑磷纳米片，并对其OER 性能进行测试。
实验发现，二维黑磷纳米片的OER 性能与块体黑磷相比有了较大的提升。
同时，二维黑磷纳米片OER 的各个性能参数还会随着KOH 电解液的浓度变化而变化。
其中，在1 M KOH 电解液中，二维黑磷纳米片的塔菲尔斜率为88 mV/dec ，起始电压为1.45 V ，具有良好的循环稳定性。
不同电解液浓度下的二维黑磷纳米片电流随电压的变化曲线通过分析不同KOH浓度下的电化学曲线，可以得到log(|J|)随OH- 浓度和外加偏压的变化关系。
根据实验数据，可以得到log(|J|)和 OH-以及偏压拟合公式，以此推导出不同浓度下，电流随电压的变化趋势。
他们进一步采用选择性离心的方法，得到了不同厚度分布的黑磷纳米片，并研究了不同离心速度下黑磷纳米片的OER性能。
二维材料黑磷的稳定性研究取得新进展
二维材料黑磷的稳定性研究取得新进展中国科学技术大学季恒星、武晓君教授组合作，在二维材料黑磷的稳定性研究方面取得进展。
研究者通过跟踪、分析黑磷在水中的分解产物和结构演化过程，结合理论计算明确了导致黑磷在水中分解的关键因素，发现了该反应动力学特征和边界优先反应特征，并基于此发现了黑磷在水中的长期、稳定保存。
相关研究结果以“Degradation Chemistry and Stabilization of Exfoliated Few-Layer Black Phosphorus in Water”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》（DOI: 10.1021/jacs.8b02156）上。
论文的共同第一作者为博士生张泰铭和博士生万阳阳。
黑磷是一种二维直接带隙半导体，具有优异的光电特性，但是在自然环境下极易被氧化分解。
这严重阻碍了对黑磷本征物理、化学性质的深入研究和应用开发。
截至目前，研究人员对黑磷的降解机制还未形成统一认识：一些观点认为黑磷的分解离不开光的活化，其中光、氧和水需要共同作用才能引起黑磷分解；另有观点认为氧是引起黑磷降解的主要因素而非水；还有观点却认为水是引起黑磷降解的主要因素，黑磷在水中无法稳定存在。
在该项工作中，研究者实时监测黑磷在水中的降解产物（PO23-,PO33-和PO43-）浓度和结构在不同环境下的变化规律，明确了氧作为黑磷分解的核心条件，而光照仅仅起到加速作用，发现黑磷的分解速率与层数无关，进而明确了黑磷在水中分解的准一级平行反应动力学特征。
在此基础上发现黑磷在除氧的水中，即使在光照条件下，保存15天后仅仅分解0.9 mol%。
论文的共同第一作者为博士生张泰铭和博士生万阳阳。
该项研究得到了国家自然科学基金、中科院百人计划的资助。
新型二维半导体材料——黑磷
红磷
红磷是巨型共价分子，无定型结 构，紫红色无定形粉末，无臭， 具有金属光泽，在暗处不发磷光 ，无臭。不溶于水也不溶于二硫 化碳以及乙醇等有机溶剂。用于 制造农药和安形态最为稳定的 一员。黑磷有四种晶体结 构：正交、菱形、简单立 方和无定形，常温常压下 是正交晶型结构。
黑磷的结构
单层黑磷烯的制备
Plasma-assisted fabrication of monolayer phosphorene and its Raman characterization
二维黑磷的制备分为两部分，首先是块状黑磷的制备，其次是二维黑磷的制备。
黑磷晶体
多层黑磷 烯
单层黑磷 烯
极高载流子迁移率
可做成p型或n型半导体
通常做成n型半导体
黑磷的应用
作为锂离子电池的负极材料
Electrochemical Activity of Black Phosphorus as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries J. Phys. Chem. C 2012, 116, 14772−14779
黑磷的电学性质
黑磷具有较高的迁移率/开关比，使其能应用到石墨烯力所不及的场效应晶体管中 。目前，第一代的高速黑磷晶体管受益于黑磷独特的带隙性质带来的良好电流饱和性能 ，在电压和功率增益上显示出优越的电子辐射频率。未来预期在纳米电子学器件会有更 大的应用。
电磁波频谱
TMDC ：MoS2 石墨烯：Graphene 黑磷烯：BP
黑磷的应用
Black Phosphorus and its Composite for Lithium Rechargeable Batteries Adv. Mater. 2007, 19, 2465–2468
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块状黑磷是一种极具潜力的OER 电极材料，性能可以与传统OER 电极材料相媲美。
与此同时，对于半导体性的范德华层状材料，减小材料的厚度还能够有效增加活性位点的数目并提高材料的OER 性能。
因此，研究少层黑磷纳米片在内的电化学OER 性能，对进一步探索开发黑磷在OER 领域的应用价值有着重要的科学意义。
二维黑磷纳米片的制备方法以及电催化测试
·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管 ·黑磷
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江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、黑磷是一种类石墨烯半导体材料，与一般半导体材料不同的是，黑磷兼具极高的载流子迁移率以及可观的催化活性，因此被人们认为是具有实际应用价值的催化材料之一。
实验采用液相剥离的方法得到二维黑磷纳米片，并对其OER 性能进行测试。
实验发现，二维黑磷纳米片的OER 性能与块体黑磷相比有了较大的提升。
同时，二维黑磷纳米片OER 的各个性能参数还会随着KOH 电解液的浓度变化而变化。
其中，在1 M KOH 电解液中，二维黑磷纳米片的塔菲尔斜率为88 mV/dec ，起始电压为1.45 V ，具有良好的循环稳定性。
不同电解液浓度下的二维黑磷纳米片电流随电压的变化曲线
通过分析不同KOH浓度下的电化学曲线，可以得到log(|J|)随OH- 浓度和外加偏压的变化关系。
根据实验数据，可以得到log(|J|)和 OH-以及偏压拟合公式，以此推导出不同浓度下，电流随电压的变化趋势。
他们进一步采用选择性离心的方法，得到了不同厚度分布的黑磷纳米片，并研究了不同离心速度下黑磷纳米片的OER性能。
实验结果表明，高速离心能够得到更薄的黑磷纳米片，同时OER性能也更好（在2000 rmp的离心速度下，黑磷纳米片的Tafel斜率为75 mV/dec）。
该实验结果也从侧面反映了减小二维黑磷的层数有助于提高其OER能力。
该工作研究了少层黑磷纳米片在不同电解液浓度以及离心速度下的OER性能。
通过一系列表征测试与电化学测试，结果发现少层黑磷的性能在块状黑磷的基础上有了进一步的提高，为后续研究黑磷纳米片以及二维材料析氧反应相关的工作提供了实验基础。
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选择性离心得到不同层数分布的少层黑磷纳米片以及对应的OER性
能曲线
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