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磷的发展史,黑磷已成为过去式?

发布时间:2021-12-22 13:41 |  点击次数:

          17世纪,德国商人布兰德痴迷于炼金术,他曾听说可从尿液体中制得黄金,于是抱着发财的目的,使用尿做了大量实验。1669年,他在一次实验中,将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,但是竟意外得到一种十分美丽的物质,这种物质看起来有点像白蜡,周身散发出一种幽幽的蓝绿色光芒。布兰德把这种物质叫做phosphorum,在拉丁文中为“冷光”的意思,英语叫做phosphours—白磷,由此开启了一种新的元素—磷的时代。

          1845年,奥地利化学家施勒特尔发现了红` 磷,确定白磷和红` 磷是磷的同素异形体。由于红` 磷无毒,可在240℃左右燃烧,受热后能转变成白磷继续燃烧,于是红` 磷成为制造火柴的原料,一直沿用至今。

                                                                               
         
          1914年,美国物理学家布里奇曼选用棒状白磷,在水下融成一个15cm的壳状物,待其完全固化后用机械振动尽可能地除去水分,并立即将其置于200℃的煤` 油浴中。同时,使用油压泵向样品白磷施加1.2GPa的压力,随后缓慢地将压力提升至1.3GPa。布里奇曼在整个装置冷却后释放压力,发现白磷变成了一种黑色物质—黑磷。

         但在很长的一段时间内黑磷并没有引起人们的关注。20世纪中期以后,黑磷的制备方法得到了一定程度的发展,到2014年,复旦大学张远波团队成功制备了二维黑磷场效应晶体管,从此开启了研究黑磷的热潮。人们发现黑磷在储能设备、光电子器件、光催化、生物传感等方面都有巨大的应用潜力,被称为可取代石墨烯的“梦幻材料”。

                                                                                                   

         然而随着磷的另外一种同素异形体的成功制备,黑磷“梦幻材料”的头衔可能会被取代。

         紫磷是另外一种层状磷的同素异形体。

         1865年,德国科学家希托夫从熔融铅中发现紫色磷。

         1969年,德国科学家瑟恩和克雷布斯给出了紫磷的晶体结构。

         在这之后的很长时间里,都没有可靠的实验数据确定紫磷的合成及其晶体结构,所有关于紫磷的研究大多是以其结构为基础进行的理论计算,甚至很多研究者认为紫磷可能只是一种中间结构,根本无法合成出来。

         直到2019年,西安交通大学张锦英课题组首次合成宏观尺寸单晶紫磷,并通过机械剥离和液体剥离的方法首次获得紫磷烯。紫磷和紫磷烯被证明比黑磷与黑磷烯更稳定,进一步验证了紫磷是最稳定的磷的同素异形体。

         目前关于紫磷的研究已经开始,未来有望在机械、电子、光电、催化剂和医学领域得到广泛应用,成为新的“梦幻材料”。
                                                                                                  
产品链接:紫磷晶体
                 紫磷晶体粉末