深圳先进院构筑二维黑磷面内异质结

mianmo

近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋课题组在二维黑磷领域取得新进展，通过控制钴原子在黑磷不饱和位点上的选择性沉积，制备出黑磷/磷化钴面内异质结，展现出优良的电催化活性。相关成果以In-Plane Black Phosphorus/Dicobalt Phosphide Heterostructure for Efficient Electrocatalysis为题，发表在《德国应用化学》上。

　　非贵金属催化剂是催化领域的重要研究课题之一。黑磷作为一种具有二维层状结构的直接带隙半导体，在能源催化领域展现出巨大的应用潜力。然而由于孤电子对的存在，黑磷在水或空气中容易氧化，导致性能下降，这极大地限制了黑磷的实际应用。喻学锋课题组以往的研究，发展了系列抑制黑磷氧化的方法，如有机包覆、化学配位、共价修饰、离子掺杂等，有效提高了黑磷纳米片的稳定性。然而，黑磷纳米片通常需要通过液相剥离制备，在制备过程中难免产生表面缺陷（特别是边缘上的不饱和位点），这是导致其氧化和影响其性能的重要因素。如何针对性地修复黑磷的表面缺陷是当前急需解决的关键难题。

　　在该研究中，课题组设计了一种溶剂热方法，利用黑磷缺陷位点处的高化学还原活性，原位还原吸附在表面的钴离子，形成的钴原子和临近的磷元素发生重构，从而形成黑磷/磷化钴（BP/Co2P）面内异质结。得益于缺陷位点的填补，该异质结的稳定性和导电性有显著的提升；同时Co2P提供了高活性的电催化位点。相比于黑磷纳米片，BP/Co2P异质结具有更稳定、更出色的电催化性能。这种黑磷缺陷修复技术为提高黑磷的稳定性提供了新思路，而黑磷面内异质结的首次液相方法构建，将推动新型黑磷复合物的设计合成；该工作首次将黑磷用于全电解水，这将有效拓展黑磷在能源催化等领域的应用。

　　研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿重点研究计划、中国博士后科学基金、深圳市基础研究布局等的资助。

　　论文链接