Een gezamenlijke onderzoeksgroep aan de Osaka City University en Sakai Chemical Industry Co., Ltd. zijn erin geslaagd zwarte fosfor te synthetiseren met een solvothermische reactie in één pot met rode fosfor in ethyleendiamine dat als oplosmiddel wordt gebruikt.

Onlangs, zwarte fosfor is een kandidaat geweest voor het werken met fotokatalysatoren onder zichtbaar licht. Echter, de synthese van zwarte fosfor gebeurt meestal bij hoge temperatuur en druk, waardoor het moeilijk wordt om er grote hoeveelheden van te maken. De onderzoeksgroep ontdekte een voorwaarde voor het synthetiseren van zwarte fosfor met een hoge opbrengst uit rode fosfor en toonde zijn hoge fotokatalytische activiteit voor waterstofontwikkeling aan. Hun rapport werd gepubliceerd in het nummer van 12 maart van Journal of Material Chemistry A .

Fotokatalytische watersplitsing heeft de aandacht getrokken als een oplossing om de opwarming van de aarde te beheersen. Hoewel verschillende metaaloxiden zijn gebruikt als fotokatalysatoren, de meeste werken niet met zichtbaar licht vanwege hun brede bandafstand. Onlangs, zwarte fosfor is onderzocht als een kandidaat-fotokatalysator die werkt onder bestraling met zichtbaar licht. Zwarte fosfor is een gelaagde halfgeleider met een smalle bandafstand die kan worden gewijzigd door de laagdikte te veranderen. De synthese van zwarte fosfor gebeurt meestal bij hoge temperaturen en druk, wat het moeilijk maakt om grotere hoeveelheden te synthetiseren. Het was nodig om een ​​methode te ontwikkelen voor het synthetiseren van zwarte fosfor door middel van een natchemische benadering die geschikt was om er grote hoeveelheden van te maken. Onlangs, sommige onderzoekers meldden dat solvothermische reactie witte fosfor kan omzetten in zwarte fosfor. Omdat witte fosfor zeer gevaarlijk en giftig is, het was belangrijk om een ​​synthesemethode te ontwikkelen waarbij rode fosfor veiliger is dan witte fosfor als uitgangsmateriaal.

In dit onderzoek, het team paste een solvothermische reactie toe met ethyleendiamine als oplosmiddel en rode fosfor, veilig te hanteren en veel gebruikt in de industrie, als uitgangsmateriaal om zwarte fosfor te synthetiseren.

Het team onthulde een mechanisme van zwarte fosforvorming door verschillende spectroscopieën.

Door de concentraties en deeltjesgroottes van rode fosfor te optimaliseren, de reactietemperatuur, en tijd, het team slaagde erin zwarte fosfor te synthetiseren. Het gehalte aan zwarte fosfor in het monster met conventionele methoden is ongeveer 10%, maar het team heeft dit verhoogd tot 90%.

Verder, gesynthetiseerde zwarte fosfor met cokatalysator vertoonde hoge fotokatalytische activiteiten voor waterstofontwikkeling uit waterige methanoloplossing onder bestraling met zichtbaar licht.

fosforeen, een enkele laag zwarte fosfor, trekt de aandacht als een nieuw halfgeleidermateriaal omdat het een bandgap heeft in tegenstelling tot grafeen.

Deze hoogproductieve methode van zwarte fosfor is niet alleen nuttig op het gebied van fotokatalysatoren, maar ook op elektronische materialen.