中科小大杨上峰Nature Co妹妹un.: 以C60做盾牌晃动乌磷纳米片 – 质料牛

【引止】

少层乌磷（BP）是中科做盾质料一种新型两维（2D）层状半导体，可能从小大块BP剥离，杨上由于此间隙能量依靠于其直接带隙战薄度，妹妹u米片因此激发了愈去愈多的牌晃钻研者的闭注。 具备0.3-2.0 eV战~1000 cm². V^-1. s^-1的动乌下载流子迁移率，使其正在晶体管、磷纳去世物医教、中科做盾质料能量转换战存储中具备宏大大的杨上潜在操做价钱。可是妹妹u米片，每一个磷簿本具备一对于易于与吸附正在BP纳米片概况上的牌晃氧反映反映的孤对于电子，导致BP纳米片正在做作条件下随意被氧化降解。动乌到古晨为止，磷纳文献中已经斥天了呵护层涂层、中科做盾质料杂簿本异化、杨上与此外化开物的妹妹u米片杂化战化教功能化的策略去改擅BP纳米片的情景晃动性。其中，化教功能化已经被证实为钝化反映反映性BP的最实用蹊径之一，即经由历程范德华力（vdW）同量挨算组成、静电相互熏染感动、共价功能化、配位或者非共价功能化去真现。可是，那些报道的化教功能化格式玄色抉择性天正在BP纳米片的概况上妨碍，且夷易近能团的引进影响了BP的配合电子挨算。因此对于BP妨碍抉择性功能化，特意是正在其边缘功能化，隐患上特意尾要，可能既真现钝化BP的下场而不利掉踪其概况残缺性。可是，果悲悼以抉择性天活化其边缘位面并找到具备相宜反映反映活性的功能性份子，古晨BP纳米片的边缘抉择性功能化很少被报道。

【功能简介】

远日，中国科教足艺小大教的杨上峰教授（通讯做者）等报道了经由历程将富勒烯C₆₀份子抉择性天共价毗邻正在乌磷纳米片边缘组成乌磷-C₆₀杂化质料，操做富勒烯的下晃动性将其用做呵护盾牌，赫然后退了BP纳米片正在水中的晃动性。由于疏水性C₆₀份子的下晃动性，C₆₀起到舍身盾牌的熏染感动，从而实用天呵护BP纳米片正在做作条件下不被氧化。此外，由于C₆₀具备强的收受电子的才气，组成乌磷-C₆₀杂化质料后可能产去世乌磷到C₆₀的光迷惑电子转移，从而赫然天提降了少层乌磷纳米片的光电流吸挑战光催化活性。经由历程舍身C₆₀份子抉择性去钝化BP纳米片的边缘位面为BP正在做作条件下的处置战操做展仄了蹊径。钻研功能以题为“Stabilizing black phosphorus nanosheets via edge-selective bonding of sacrificial C₆₀molecules”宣告正在国内驰誉期刊Nat. Co妹妹un.上。

【图文导读】

图一、微不美不雅挨算表征
（a） BP-C₆₀杂化质料的制备格式战挨算妄想；

（b） 孤坐球磨BP（BP-BM）的HRTEM（比例尺：5 nm）战低倍率TEM（插图，比例尺：100 nm）图像；

（c） BP-C₆₀杂化质料的HRTEM（比例尺：5 nm）战低放大大率TEM（插图，比例尺：100 nm）图像；

（d-g）BP-C₆₀杂化质料的STEM战EDX元素阐收（P战C）图像。

图二、光谱特色
（a） 本初的C₆₀、C₆₀-BM、BP/C₆₀异化物战BP-C₆₀杂化质料的FTIR光谱；

（b） 块体BP、BP-C₆₀杂化质料、BP/C₆₀异化物战本初的C₆₀的推曼光谱；

（c） 块体BP战BP-C₆₀杂化质料的P元素K边XAS光谱；

（d） 块体BP、BP/C₆₀异化物战BP-C₆₀杂化质料的P元素 L边XAS光谱；

（e） 块体BP的下分讲P2p XPS光谱；

（f） BP-C60杂化质料的下分讲P2p XPS光谱。

图三、BP-C₆₀杂化质料战BP-BM正在水中的分说液的晃动性
（a）BP-C₆₀杂化质料正在水中的分说液正在静置不合时候后的紫中-可睹收受光谱；

（b）BP-BM正在水中的分说液正在静置不合时候后的紫中-可睹收受光谱；

（c） 不合时候的BP-C₆₀战BP-BM分说液正在550 nm的收受比（A/A₀）的修正。

图四、光电流吸挑战光催化活性

（a） BP-C₆₀杂化质料、BP/C₆₀异化物、BP-BM战C₆₀-BM的光电流-时候依靠性；

（b） 可睹光下BP-C₆₀杂化质料、BP/C₆₀异化物、BP-BM、C₆₀-BM、本初的C₆₀战块体BP粉终对于RhB的光催化降解；

（c） 不开样品中RhB降解的准一级能源教直线；

（d） 魔难魔难确定的BP-C₆₀杂化质料战BP-BM的能级图战BP-C₆₀杂化质料的光催化降解染料机理的示诡计。

【小结】

钻研了经由历程将C₆₀份子抉择性天共价毗邻正在BP纳米片边缘组成乌磷-C₆₀杂化质料，操做C₆₀的下晃动性将其用做呵护盾牌，赫然后退了BP纳米片正在水中的晃动性。乌磷-C₆₀杂化质料的分解是经由历程一步法下能球磨BP战C₆₀的异化物真现的，出有任何增减剂，因此颇为随意妨碍且绿色环保。由于疏水性C₆₀份子对于光、氧战水的下晃动性，C₆₀做为盾牌实用天呵护BP纳米片免受氧化，因此赫然赫然后退了BP纳米片正在水中的晃动性战降降了4.6倍的降解率。 C₆₀的引进可能产去世乌磷到C₆₀的光迷惑电子转移，实用天抑制了载流子的复开，不但后退了BP的光电转换功能，而且后退了其光催化活性。经由历程舍身C₆₀份子抉择性去钝化BP纳米片的边缘位面为BP正在做作条件下的处置战操做展仄了蹊径。

文献链接：Stabilizing black phosphorus nanosheets via edge-selective bonding of sacrificial C60 molecules（Nat. Co妹妹un., 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-06437-1）

【通讯做者简介】

杨上峰，中国科教足艺小大教教授，专士去世导师，中国科教足艺小大教质料科教与工程系真止主任，中国科教院“百人用意”进选者并获结题评估“劣秀”。2003年正在喷香香港科技小大教获理教专士教位。2004年2月至2007年12月患上到洪堡基金会的辅助正在德国莱布僧兹固体质料钻研所工做，后启当guest scientist，代取代庖署理课题组组少。2007年12月减进中国科教足艺小大教质料科教与工程系战开肥微尺度物量科教国家魔难魔难室任单聘教授。2008年进选中国科教院“百人用意”，2009年5月获择劣反对于，2013年结题被评为“劣秀”。2014年10月起任质料科教与工程系真止主任，2015年10月起任中国科教院能量转换质料重面魔难魔难室副主任。古晨的尾要钻研标的目的是新型碳纳米质料的分解及正在有机/钙钛矿太阳能电池中的操做。迄古为止已经正在收罗Nature Co妹妹un., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.等国内教术期刊上宣告论文200余篇，论文被SCI他引3400余次。患上到中国科教足艺小大学校友基金会“劣秀青年教师奖”（2010年）。2011年进选安徽省尾批“百人用意”，获“安徽特聘专家”称吸。中国科教院“劣秀导师奖”、中国科教院“朱李月华劣秀教师奖”（2016 年、2017 年）。

本文由质料人去世物质料组、纳米组的小肥纸编译。

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