記者20日從西安交通大學(xué)獲悉，該校電氣學(xué)院電力設(shè)備電氣絕緣國家重點實驗室新型儲能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心在實驗室合成了宏觀尺寸的紫磷單晶，并在實驗上確定了紫磷的晶體結(jié)構(gòu)為單斜P2/n(a=9.210, b=9.128, c=21.893 , β=97.776°)，單個晶胞有84個原子，同時通過聲子譜證明了Thurn和Krebs給出的結(jié)構(gòu)的不合理性。同時發(fā)現(xiàn)紫磷結(jié)構(gòu)才是最穩(wěn)定的磷的同素異形體，其分解溫度達到512℃以上，比黑磷高出52℃。并首次通過機械剝離和液體剝離得到紫磷烯。相關(guān)成果以《紫磷的結(jié)構(gòu)和性能以及紫磷烯的剝離》為題發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上(影響因子12.257)。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了二維材料的研究熱潮，并獲得諾貝爾物理獎。二維磷烯由于彌補了石墨烯沒有帶隙這一天然缺陷，且具有高的電荷遷移率，使磷二維材料重新成為研究熱點。類似于碳，磷也具有復(fù)雜的相圖結(jié)構(gòu)，存在多種同素異形體。人們熟悉的在空氣中會自燃產(chǎn)生磷光的白磷是磷的最活潑的一種同素異形體，而黑磷一直以來被認為是磷的最穩(wěn)定的同素異形體。紫磷或者希托夫磷(HIttorf磷)(1985年hittorf提出)是磷的另一種層狀的同素異形體，圖爾恩(Thurn)和克雷布斯(Krebs)在1969年給出了紫磷的晶體結(jié)構(gòu)。但是至今都沒有可靠的實驗數(shù)據(jù)確定紫磷的合成及其晶體結(jié)構(gòu)，所有的理論研究都以Thurn和Krebs給出的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進行計算。甚至很多研究者認為紫磷可能只是一種中間結(jié)構(gòu)，根本無法合成出來。
西安交通大學(xué)新型儲能與轉(zhuǎn)換納米材料研究中心科研人員瞄準新能源技術(shù)發(fā)展前沿，圍繞新型儲能和能量轉(zhuǎn)換納米材料研究方向，開展以材料微觀/介觀結(jié)構(gòu)—化學(xué)特性—納米制備技術(shù)為核心的基礎(chǔ)研究工作，并以新能源轉(zhuǎn)換與儲能系統(tǒng)示范工程的研究和實施帶動電氣工程學(xué)科的發(fā)展建設(shè)，實現(xiàn)在該領(lǐng)域的理論創(chuàng)新與研究方法的創(chuàng)新。(記者 史俊斌)
關(guān)鍵詞： 紫磷烯
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