黑磷—用于可見(jiàn)光產(chǎn)氫的非金屬單質(zhì)光催化劑新成員

內(nèi)容：通過(guò)光催化分解水產(chǎn)生氫氣，可以實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能源，具有能耗低，過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的金屬基光催化劑，非金屬光催化劑（尤其是元素單質(zhì)）因組成簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，環(huán)境友好等特點(diǎn)，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。然而目前已知的可用于光催化產(chǎn)氫的非金屬光催化劑很少，而且產(chǎn)氫效率偏低，因此開(kāi)發(fā)新型非金屬光催化劑具有非常重要的科學(xué)意義。
在已知的磷的三種常見(jiàn)的同素異形體（白磷，紅磷和黑磷）中，黑磷的發(fā)現(xiàn)已有上百年的歷史，近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)其具有獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)以及帶隙可調(diào)等優(yōu)異性能，并引發(fā)了新一輪二維材料的研究熱潮。特別地，黑磷具有帶隙隨著層數(shù)可調(diào)（塊體為0.3 eV，單層為2.0 eV）的特點(diǎn)，使其可充分吸收可見(jiàn)光，從而有可能具有優(yōu)良的光催化性質(zhì)，然而實(shí)驗(yàn)上還未見(jiàn)報(bào)道。

最近，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊上峰教授團(tuán)隊(duì)與季恒星教授團(tuán)隊(duì)和杜平武教授團(tuán)隊(duì)合作，從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了黑磷可用于可見(jiàn)光條件下光催化產(chǎn)氫。研究人員通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械球磨的方法成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)塊體黑磷（bulk BP）的剝離，剝離后的二維黑磷（BP-BM）在沒(méi)有任何助催化劑存在的條件下，其可見(jiàn)光產(chǎn)氫速率可達(dá)512 μmol h?1 g?1，比塊體黑磷提高了約18倍。BP-BM的光催化產(chǎn)氫速率的提高主要?dú)w因于球磨剝離后的黑磷的帶隙增大，使價(jià)帶與導(dǎo)帶的位置更有利于光生電子-空穴的快速分離，從而有利于還原質(zhì)子產(chǎn)生氫氣。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)上揭示了黑磷具有光催化產(chǎn)氫的特性，不僅為非金屬單質(zhì)光催化劑引入了新的成員，而且擴(kuò)展了二維材料的應(yīng)用。相關(guān)論文在線(xiàn)發(fā)表在Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.201605776)上。巨納旗下低維材料在線(xiàn)91cailiao.cn的技術(shù)工程師Ronnie介紹，黑磷優(yōu)良性質(zhì)拓展了它的應(yīng)用范圍,目前國(guó)內(nèi)有近百家單位均使用了低維材料在線(xiàn)所提供的黑磷材料用于研究。轉(zhuǎn)自低維材料在線(xiàn)：http://www.91cailiao.cn/index.php/news/55.html