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
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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
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（ｂ）
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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
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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]。
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·石墨烯 ·分子筛 ·碳纳米管
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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、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。
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。
·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、
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
·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料
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