CN113479857A - 一种晶体红磷ⅱ型纳米带材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于红磷制备技术领域，具体涉及一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料及其制备方法。所述方法包括以下步骤：对红磷粉末进行脱水脱氧处理；将锡粉和处理后的红磷加入到密闭环境中，升高温度到580‑600℃，保温反应，反应结束后，程序降温到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。本发明以红磷和锡为原料制备晶体红磷Ⅱ型材料的方法，实现了该材料的稳定可控制备，操作过程简单，效率高，为研究晶体红磷Ⅱ型的结构性能铺平道路，市场前景极为广阔。

Description

一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料及其制备方法
技术领域
本发明属于红磷制备技术领域，具体涉及一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料及其制备方法。
背景技术
磷作为一类新兴的二维材料，具有独特的原子结构和性质，包括黑磷和晶体红磷在内的二维磷材料在光电子学、电催化方面有很大的潜力。不同于横向尺寸较大的纳米片，由于纳米带具有比普通纳米片更强的尺寸限制效应，往往具有新的电子结构、定向输运性质、增强的各向异性物理性质和特定边缘效应，从而在光电器件和能量转换方面产生了新的应用。然而，晶体红磷Ⅱ型难以稳定制备，从而阻碍了对其结构性能的探索。因此，需要开发一种可稳定制备晶体红磷Ⅱ型的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料及其制备方法。
本发明的第一个目的是提供一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，对红磷粉末进行脱水脱氧处理；由于前驱体材料的形貌粒径对晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备并无影响，所以，本发明特别限定红磷粉末和锡粉的粒径，只要是市售的均可；
S2，将锡粉和处理后的红磷加入到密闭环境中，升高温度到580-600℃，保温反应，反应结束后，程序降温到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，S1中，所述脱水脱氧处理的方法是将红磷置于200-300℃保持2-3h。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，S2中，加入到密闭环境的方法为：将锡粉和处理后的红磷加入到玻璃安瓿瓶内，真空密封，然后连同玻璃安瓿瓶放入马弗炉中。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，S2中，所述红磷与锡粉的质量比例为100-600：20-60。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，S2中，保温反应时间为10-20min。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，S2中，程序降温的条件为：以0.5-0.7/min的降温速率降低温度到室温。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，橙色晶体红磷Ⅱ型材料依次用丙酮、无水乙醇清洗、干燥后，制得纯化红磷Ⅱ型材料。
优选的，上述晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，为了防止红磷污染，脱水脱氧处理后的红磷粉末置于密闭容器中保存，所述密闭容器为手套箱。
本发明的第二个目的是提供一种由上述方法制备的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明以红磷和锡为原料，红磷进行脱水脱氧处理和热处理，设计原理是采用与无定型红磷之间作用较小的锡矿化物作为催化剂，在反应过程中使得无定型红磷结构向着能量较低的晶体红磷Ⅱ型结构生长，从而促进晶体红磷Ⅱ型的制备。
2、在本发明以前，所述晶体红磷Ⅱ型材料在之前的研究及制备过程中不能稳定合成，而本发明提供的所述晶体红磷Ⅱ型材料的制备方法，实现了该材料的稳定可控制备，操作过程简单，效率高，为研究晶体红磷Ⅱ型的结构性能铺平道路，市场前景极为广阔。我们制备的晶体红磷Ⅱ型材料作为单元素磷的同素异形体有着重要的研究价值，并且作为二维材料，在电子和光电子领域的潜在应用极为广泛。
附图说明
图1为实施例4制备的晶体红磷Ⅱ型SEM图片；
图2为实施例4制备的晶体红磷Ⅱ型XRD图谱；
图3为对比例1制备的产物的外观图；
图4为对比例1制备的产物的XRD图谱。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中，如未特殊说明，所用试剂均为市售，所用方法均为本领域常规技术。下述实施例中所用红磷粉末和锡粉均为市售。
实施例1
一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，包括以下步骤：
S1，称取红磷粉末100mg，对其进行脱水脱氧处理，脱水脱氧处理方法为在300℃保持3h。
S2，处理后的红磷存放在手套箱中一段时间保证纯度。
S3，将处理后的红磷加入到玻璃安瓿中，并加入20mg的锡粉；接着将玻璃安瓿真空密封放置马弗炉中反应，升高温度到580℃，保温15min，以0.5/min的降温速率降低温度到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
实施例2
一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，包括以下步骤：
S1，称取红磷粉末600mg，对其进行脱水脱氧处理，脱水脱氧处理方法为在200℃保持3h。
S2，处理后的红磷存放在手套箱中一段时间保证纯度。
S3，将处理后的红磷加入到玻璃安瓿中，并加入60mg的锡粉；接着将玻璃安瓿真空密封放置马弗炉中反应，升高温度到600℃，保温10min，以0.7/min的降温速率降低温度到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
实施例3
一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，包括以下步骤：
S1，称取红磷粉末200mg，对其进行脱水脱氧处理，脱水脱氧处理方法为在200℃保持2h。
S2，处理后的红磷存放在手套箱中一段时间保证纯度。
S3，将处理后的红磷加入到玻璃安瓿中，并加入60mg的锡粉；接着将玻璃安瓿真空密封放置马弗炉中反应，升高温度到590℃，保温10min，以0.5/min的降温速率降低温度到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
实施例4
一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，包括以下步骤：
S1，称取红磷粉末300mg，对其进行脱水脱氧处理，脱水脱氧处理方法为在250℃保持2.5h。
S2，处理后的红磷存放在手套箱中一段时间保证纯度。
S3，将处理后的红磷加入到玻璃安瓿中，并加入40mg的锡粉；接着将玻璃安瓿真空密封放置马弗炉中反应，升高温度到590℃，保温20min，以0.6/min的降温速率降低温度到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
图1为本发明实施例4制备的晶体红磷Ⅱ型SEM图片，SEM图片显示为微带状结构的材料，有较大的纵横比；图2为本发明实施例4制备的晶体红磷Ⅱ型XRD图谱，XRD图谱显示样品有较高的结晶度，衍射峰位与之前报告的晶体红磷Ⅱ型相对应。
对比例1
一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，包括以下步骤：
S1，称取红磷粉末300mg，对其进行脱水脱氧处理，脱水脱氧处理方法为在250℃保持2.5h。
S2，处理后的红磷存放在手套箱中一段时间保证纯度。
S3，将处理后的红磷加入到玻璃安瓿中，并加入40mg的锡粉；接着将玻璃安瓿真空密封放置马弗炉中反应，升高温度到620℃，保温120min，以0.3/min的降温速率降低温度到室温，得到暗黑色物质，其外观参见图3，图4为XRD表征结果显示为非晶体红磷Ⅱ型结构。
将对比例1的数据与实施例3相比较，结果显示，随着反应温度和反应时间的不同，产物结构发生了质的变化。
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，对红磷粉末进行脱水脱氧处理；
S2，将锡粉和处理后的红磷加入到密闭环境中，升高温度到580-600℃，保温反应，反应结束后，程序降温到室温，得到橙色晶体红磷Ⅱ型材料。
2.根据权利要求1所述的一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述脱水脱氧处理的方法是将红磷置于200-300℃保持2-3h。
3.根据权利要求2所述的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，其特征在于，S2中，加入到密闭环境的方法为：将锡粉和处理后的红磷粉末加入到玻璃安瓿瓶内，真空密封，然后连同玻璃安瓿瓶放入马弗炉中。
4.根据权利要求3所述的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，其特征在于，S2中，所述红磷与锡粉的质量比例为100-600：20-60。
5.根据权利要求4所述的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，其特征在于，S2中，保温反应时间为10-20min。
6.根据权利要求5所述的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，其特征在于，S2中，程序降温的条件为：以0.5-0.7/min的降温速率降低温度到室温。
7.根据权利要求1所述的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料，其特征在于，橙色晶体红磷Ⅱ型材料依次用丙酮、无水乙醇清洗、干燥后，制得纯化红磷Ⅱ型材料。
8.根据权利要求1所述的一种晶体红磷Ⅱ型纳米带材料的制备方法，其特征在于，脱水脱氧处理后的红磷粉末置于密闭容器中保存。
9.一种权利要求1-8任一项所述方法制备得到的晶体红磷Ⅱ型纳米带材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113957524A (zh) * 2021-11-02 2022-01-21 陕西科技大学 一种晶体红磷纤维及其高效制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040063815A1 (en) * 2002-07-18 2004-04-01 Yutaka Kinose Modified red phosphorus, method of producing the same, decolorized red phosphorus composition and flame-retardant polymer composition
US20090121183A1 (en) * 2005-04-08 2009-05-14 Rgb Research Limited Elongate phosphorus nanostructures
CN111646442A (zh) * 2020-06-12 2020-09-11 深圳先进技术研究院 一种红磷制备方法及晶态红磷
CN112645295A (zh) * 2021-01-05 2021-04-13 陕西科技大学 一种黑磷纳米带材料及其制备方法
CN112960660A (zh) * 2021-04-27 2021-06-15 陕西科技大学 一种黑磷纳米带材料及其制备方法
CN113174634A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 陕西科技大学 一种晶体红磷纳米线及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040063815A1 (en) * 2002-07-18 2004-04-01 Yutaka Kinose Modified red phosphorus, method of producing the same, decolorized red phosphorus composition and flame-retardant polymer composition
US20090121183A1 (en) * 2005-04-08 2009-05-14 Rgb Research Limited Elongate phosphorus nanostructures
CN111646442A (zh) * 2020-06-12 2020-09-11 深圳先进技术研究院 一种红磷制备方法及晶态红磷
CN112645295A (zh) * 2021-01-05 2021-04-13 陕西科技大学 一种黑磷纳米带材料及其制备方法
CN112960660A (zh) * 2021-04-27 2021-06-15 陕西科技大学 一种黑磷纳米带材料及其制备方法
CN113174634A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 陕西科技大学 一种晶体红磷纳米线及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIAN LIU等: "Crystalline Red Phosphorus Nanoribbons: Large-Scale Synthesis and Electrochemical Nitrogen Fixation", [J] ANGEWANDTE CHEMIE., pages 14383 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113957524A (zh) * 2021-11-02 2022-01-21 陕西科技大学 一种晶体红磷纤维及其高效制备方法

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