Succes med at syntetisere sort fosfor med en sikker og højtydende metode til kunstig fotosyntese

En fælles forskergruppe ved Osaka City University og Sakai Chemical Industry Co., Ltd. er lykkedes med at syntetisere sort fosfor med en-beholder solvotermisk reaktion med rødt fosfor i ethylendiamin anvendt som opløsningsmiddel.

For nylig, sort fosfor har været en kandidat til fotokatalysator, der arbejder under synligt lys. Imidlertid, syntesen af ​​sort fosfor sker normalt ved høj temperatur og tryk, gør det vanskeligt at lave store mængder af det. Forskningsgruppen opdagede en betingelse for syntetisering af sort fosfor med højt udbytte fra rødt fosfor og demonstrerede dets høje fotokatalytiske aktivitet for brintudvikling. Deres rapport blev offentliggjort i 12. marts-udgaven af Journal of Material Chemistry A .

Fotokatalytisk vandopdeling har tiltrukket sig opmærksomhed som en løsning til at kontrollere den globale opvarmning. Selvom forskellige metaloxider er blevet brugt som fotokatalysatorer, de fleste af dem fungerer ikke med synligt lys på grund af deres brede båndgab. For nylig, sort phosphor er blevet undersøgt som en kandidatfotokatalysator, der arbejder under synlig lysbestråling. Sort fosfor er en lagdelt halvleder med et smalt båndgab, som kan ændres ved at ændre dens lagtykkelse. Syntesen af ​​sort fosfor sker normalt ved høje temperaturer og tryk, der gør det vanskeligt at syntetisere større mængder. Det var nødvendigt at udvikle en metode til at syntetisere sort fosfor ved vådkemisk tilgang, der var egnet til at fremstille store mængder til det. For nylig, nogle forskere rapporterede, at solvotermisk reaktion kan omdanne hvidt fosfor til sort fosfor. Da hvidt fosfor er meget farligt og giftigt, det var vigtigt at udvikle syntesemetoden ved at bruge rødt fosfor mere sikkert end hvidt fosfor som udgangsmateriale.

I dette studie, holdet anvendte en-beholder solvotermisk reaktion med ethylendiamin som opløsningsmiddel og rødt fosfor, sikker at håndtere og meget udbredt i industrien, som udgangsmateriale til at syntetisere sort fosfor.

Holdet afslørede en mekanisme for dannelse af sort fosfor ved forskellige spektroskopier.

Ved at optimere koncentrationer og partikelstørrelser af rødt fosfor, reaktionstemperaturen, og tid, holdet lykkedes med at syntetisere sort fosfor. Indholdet af sort fosfor i prøven med konventionelle metoder er omkring 10 %, men holdet øgede dem til 90 %.

Desuden, syntetiseret sort phosphor med cokatalysator viste høje fotokatalytiske aktiviteter for hydrogenudvikling fra vandig methanolopløsning under bestråling med synligt lys.

Phosphoren, et enkelt lag sort fosfor, tiltrækker opmærksomhed som et nyt halvledermateriale på grund af at have et båndgab i modsætning til grafen.

Denne højtydende metode til sort fosfor er nyttig ikke kun inden for fotokatalysator, men også elektroniske materialer.