西安交大成功破解紫磷合成难题

本报讯近些年，石墨烯的发现引发了二维材料的世界研究热潮，并获得2010年诺贝尔物理奖。而二维磷烯由于弥补了石墨烯没有带隙这一天然缺陷，且具有高的电荷迁移率，使磷二维材料重新成为研究热点。

11月25日，记者据西安交通大学获悉，该校电气学院电力设备电气绝缘国家重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心在实验室，成功合成了宏观尺寸的紫磷单晶，同时发现紫磷结构才是最稳定的磷的同素异形体，并首次通过机械剥离和液体剥离得到紫磷烯。相关成果以《紫磷的结构和性能以及紫磷烯的剥离》为题发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》上。这一成果打破了认为“紫磷根本无法合成出来”的观点。

据介绍，我们熟悉的在空气中会自燃产生磷光的白磷是磷的最活泼的一种同素异形体，而黑磷一直以来被认为是磷的最稳定的同素异形体。紫磷或者希托夫磷（HIttorf磷）（1985年hittorf提出）是磷的另一种层状的同素异形体，图尔恩（Thurn）和克雷布斯（Krebs）在1969年给出了紫磷的晶体结构。但是至今都没有可靠的实验数据，确定紫磷的合成及其晶体结构，所有的理论研究都以Thurn和Krebs给出的结构为基础进行计算。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。

磷类似于碳，也具有复杂的相图结构，存在多种同素异形体。该研究中心科研人员在实验室合成的宏观尺寸紫磷单晶，确定了紫磷的晶体结构为单斜P2/n，单个晶胞有84个原子，同时通过声子谱证明了Thurn和Krebs给出的结构的不合理性。他们发现紫磷结构才是最稳定的磷的同素异形体，其分解温度达到512℃以上，比黑磷高出52℃；并首次通过机械剥离和液体剥离得到紫磷烯。

该工作由研究中心单独完成，博士生张丽辉为第一作者，通讯作者为张锦英副教授。

据了解，该研究中心致力于新能源技术发展前沿，瞄准新型储能和能量转换纳米材料研究方向开展基础研究，并以新能源转换与储能系统示范工程的研究和实施，带动电气工程学科的发展建设，实现该领域理论创新与研究方法的创新。

（本报记者 周励）

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