深圳大学张晗在黑磷制备新技术及应用取得重要进展

2016-10-19 15:33 来源:中华网投资  我有话说
2016-10-19 15:33:50来源:中华网投资作者:责任编辑:李超

  近日,深圳大学光电协同创新中心范滇元院士团队张晗教授与美国凯斯西储大学戴立明教授、湖南大学王双印教授等合作,成功开发出一种新型、简易的热蒸发法(Thermal-vaporization transition, TVT),用于制备钛或碳纳米管支撑的黑磷材料,并首次发现了所制备材料在析氧反应(Oxygen evolution reaction, OER)中的电催化活性。相关研究成果“Facile Synthesis of Black Phosphorus: an Efficient Electrocatalyst forthe Oxygen Evolving Reaction”发表在国际著名学术期刊Angewandte Chemie International Edition (IF=11.709)上(DOI: 10.1002/anie.201607393)。

深圳大学张晗在黑磷制备新技术及应用取得重要进展

张晗

  二维材料黑磷自2014年首次合成以来就迅速成为人们关注的焦点,其特殊的半导体性和可降解性在场效应晶体管、新能源电池、生物医药等领域预示着具有重要的应用前景。张晗教授团队近几年来在黑磷量子点、磷烯等的制备方面取得了一系列突破,并对黑磷量子点的近红外光热转换特性、黑磷在生理环境下的氧化降解过程、以及黑磷可控降解光热转换材料的制备等方面进行深入的研究探索,目前正在朝更广阔的视角探索黑磷的奇特性能和应用。

  然而,目前二维黑磷的制备方法主要局限在微机械剥离法和超声辅助的液相剥离法,这两种方法获得的黑磷尺寸一般最大为几微米,且产量相对较低,难以规模化,限制了黑磷的大规模推广应用。在这个工作中,研究人员发展了一种将处理后的红磷进行加热蒸发和相转变,并以钛箔或者碳纳米管为基底,使蒸汽在基底上进一步沉积,得到了黑磷/钛或者黑磷/碳纳米管的复合材料,该方法简易可行、可规模化,所获得的黑磷晶体质量高,并且可以得到大面积的黑磷颗粒或者薄膜,有望大规模推广应用,相关发明专利正在积极申请。

深圳大学张晗在黑磷制备新技术及应用取得重要进展

热蒸发法制备的黑磷薄膜(左)以及商业化IrO2、RuO2和本工作中合成的黑磷/碳纳米管的OER极化曲线(右)。

  另一方面,该工作对所制得的黑磷/钛和黑磷/碳纳米管复合材料进行电化学表征,首次发现了这些复合材料高效的OER活性。研究发现,黑磷/钛在初始电压为1.48V(vs. RHE)时,加压至1.6V可获得10 mAcm-2的电流密度,与商业化的RuO2电催化剂的催化活性相当;由于碳纳米管基体的三维网状结构,黑磷/碳纳米管显示了72.88mVdec-1的塔菲尔斜率。这些结果预示着黑磷在电催化领域的新的应用前景。

  本项研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

[责任编辑:李超]

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