黑磷的制备及储能应用研究进展

黑磷作为一种新型的精细磷化工产品,因其高的理论比容量、高的载流子迁移率及良好的导电性而在储能领域具有很好的应用前景。近年来,针对黑磷、纳米黑磷的制备及其储能应用,涌现出了许多新技术、新方法与新策略。在黑磷的制备方面,开发了加压法（高压法、机械球磨法）和催化法（铋熔化法、汞回流法、矿化法）制备技术,但仍未能实现黑磷的连续化制备;在纳米黑磷的制备方面,开发了自上而下法（机械剥离法、超声剥离法、剪切剥离法、电化学剥离法）和自下而上法（溶剂热法、化学气相沉积法）,然而,高质量、高产率纳米黑磷的精确可控制备技术还有待开发。此外,黑磷在应用于储能领域时,大的体积膨胀使得电池储能性能变差,通过纳米化并与其他材料复合制备纳米黑磷基复合材料,发挥协同作用,一定程度上能够缓解以上问题。从黑磷、纳米黑磷的制备及其在储能领域的应用三个方面进行综述,旨在为高品质黑磷及纳米黑磷的高效率、低成本、可控及规模化制备提供借鉴思路,为其在储能领域的发展方向奠定基础。     

二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化

黑磷作为一种新型的单元素直接带隙半导体,因其独特的二维结构展现出诸多优异特性,在光电、生物、传感、信息等领域具有很大的应用潜力。近年来,针对黑磷的制备和应用,发展出许多新方法和新技术,例如：通过液相超声/剪切、高能球磨、电化学剥离和等离子体辅助剥离等技术实现了二维黑磷的高效制备;发展了系列物理、化学方法对二维黑磷进行表面修饰,抑制其与水、氧接触,提高了二维黑磷的稳定性并提升了光电等物理性能;借助构建异质结构、掺杂等方式改变黑磷表面电子态密度、增加活性位点,提高了二维黑磷材料的催化活性。从二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化三方面出发,综述目前的研究现状和未来可能的发展方向。     

黑磷的液相法制备研究进展

黑磷因其独特的结构和优异的性能在许多领域展现出很好的应用前景。目前黑磷的应用仍受限于其制备方法及剥离方法。液相法是在液相条件下合成黑磷的方法,主要包括汞回流法、铋熔化法和溶剂热法。液相法可以一步制备出纳米黑磷,具有操作简单、反应条件温和、可控性强等优点,是目前最有可能实现纳米黑磷的低成本、可控制备的方法。综述了液相法制备黑磷的研究现状,分析并讨论了该方法的优点和不足之处。针对液相法制备出的黑磷存在晶型差、产率低且不稳定的问题,提出选择合适的溶剂、调控反应温度有望制备出新型结构的纳米黑磷基材料并提高黑磷的结晶性及产率,同时在制备过程中实现原位掺杂或形成复合材料有望提升黑磷的稳定性,进而拓宽黑磷的应用领域并提升黑磷的性能。     

黑磷纳米复合材料的制备及其在传感中的研究进展

黑磷是一种新型的二维材料,具有独特的蜂窝褶皱结构、良好的生物相容性、较高的载流子迁移率以及可调的带隙,在传感中展现了巨大的潜力。但单独的黑磷在空气中易被氧化,这限制了其应用。黑磷纳米复合材料的构建不仅有利于提升黑磷稳定性,而且有利于增强材料传感性能。该文综述了黑磷复合材料的制备及其在传感中的研究进展。首先介绍几类黑磷复合材料的制备方法,包括黑磷/金属氧化物、黑磷/金属硫化物、黑磷/单层材料、黑磷/金属纳米粒子和黑磷/碳等复合材料。然后,介绍黑磷复合材料在电化学传感和气敏传感的研究进展。最后,对黑磷复合材料在传感领域的发展与面临的挑战进行了展望。     

黑磷的应用研究

介绍黑磷纳米片的制备以及防止氧化降解的方法,阐述黑磷纳米片对生物细胞毒性的影响,介绍其在通信、传感器、癌症治疗等领域的应用研究概况。提出黑磷应用的关键问题即解决黑磷晶体的稳定性。     

低维黑磷的制备及其在光催化降解领域的应用研究进展

低维黑磷具有直接可调节带隙结构、高载流子迁移率及良好的生物相容性等优点,使其在光催化降解领域有着不可或缺的地位,但它存在自然环境下极易被氧化和电子空穴利用率低等问题。制备稳定且高效的低维黑磷复合材料对于其实际应用有着重要的意义。本文介绍了低维黑磷的制备和低维黑磷复合材料在光催化降解领域的应用。对不同方法制备的低维黑磷的效果和光学性质的改变进行了比较,对机械剥离、化学气相沉积、液相剥离和溶剂热合成法进行了详细描述及总结。结合现有文献,对碳质、金属、半导体及其他材料和低维黑磷制备的复合材料进行了总结,并对复合材料在光催化降解领域的效果和复合后低维黑磷光学性质的改变进行了分析。提出了低维黑磷及其复合材料在制备上存在的问题,通过文中所述的复合方法及所选复合材料,对低维黑磷的实际应用进行了展望。     

基于薄层黑磷的电化学传感器研究进展

自2014年首次被报道以来,层状黑磷作为一种新型的二维纳米材料受到了广泛的关注与研究。层状黑磷具有比表面积大、带隙结构可调、载流子迁移率高、生物相容性好及易修饰等特点,是一类潜在的理想生物传感材料。本文将关注层状黑磷在电化学传感器中的应用,根据检测目标物的类型,对最新的研究报道进行了详细分类与讨论,主要包括气体分子、生物小分子、其他小分子、生物大分子、细胞几大类基于层状黑磷构筑的电化学传感器。重点概述了层状黑磷及其复合纳米材料的制备方法与性质,传感器的结构、工作原理与分析性能等。最后讨论了黑磷基纳米材料在电化学传感器中应用的现存问题和未来发展方向,为进一步拓展黑磷纳米材料在分析传感领域的应用提供了参考。     

新型黑磷基光催化技术的研究综述

黑磷是一种直接带隙半导体材料,具有特殊的层状结构。近年来,黑磷复合材料在国内外取得迅速发展,成为新型、高效可见光响应的光催化材料代表之一,在解决能源短缺和环境污染方面具有潜在的应用前景。详细介绍了黑磷的结构、特性,概述了黑磷基催化剂的制备方法及应用情况。结合目前的研究状况展望了未来黑磷基材料的研究方向。     

新型无机磷基阻燃剂的研究进展

以黑磷基阻燃剂为代表的纳米级新型无机磷基阻燃剂,在极低的添加量下即可实现高分子材料的阻燃性能和机械性能的同步提高,表现出良好的应用前景。综述了新型无机磷基阻燃剂的研究进展,重点介绍了黑磷基阻燃剂的功能化策略、制备工艺、阻燃机理和应用进展,最后对发展趋势进行了展望。总结并评述了黑磷制备所用的超声剥离、球磨剥离、电化学插层剥离等纳米化工艺和利用阻燃有机/无机物质对黑磷进行共价或非共价的修饰策略,对比分析了溶液共混、熔融共混、原位聚合、涂层等复合制备工艺的利弊,归纳了黑磷基阻燃剂的结构与性能之间的基本规律,提出了今后在科学创新和工程突破两方面的研究重点。     

增强纳米黑磷稳定性和其他活性的技术进展

介绍近年来我国纳米黑磷掺杂、包覆、功能化修饰改性技术增强纳米黑磷稳定性和其他活性的研究进展.该技术不仅增强了纳米黑磷的稳定性,还可以提高其他活性,拓展纳米黑磷的应用领域,使其在纳米光电子学、光学器件、传感器、储能、半导体、催化、污染治理以及生物医学等领域均具有很好的应用前景.     

连续联合制备氯化亚砜和三氯氧磷新工艺

为提高联合制备氯化亚砜和三氯氧磷间歇工艺的生产效率,采用多段釜式或塔式连续反应器,以三氯化磷为原料,通入二氧化硫和氯气,连续合成三氯氧磷和氯化亚砜。实验结果表明:氯化亚砜含量达到国家标准一级品指标,三氯氧磷质量分数达到99%以上,产品收率>90%。该工艺具有收率高、质量好、连续生产的优点,宜于规模化生产,是一种值得推广应用的工业制备方法。     

高磷鲕状赤铁矿直接还原制铁工艺研究

高磷鲕状赤铁矿由于含磷高、品位低、氧化铁晶粒嵌布粒度细等原因无法精选富集。对高磷鲕状赤铁矿的直接还原制备铁精矿的工艺进行了系统研究,发现在还原温度为1 250℃,还原剂为40%的密云无烟煤,添加剂石灰石用量为15%(质量分数),还原时间为30 min时,黑石板铁矿的Fe品位最高,磷的品味也较好。铁精矿的品位可以达到96.08%,铁精矿中磷的品位为0.171,磷的回收率为19.80%。     

Influence of carbon black distribution on performance of oxide cathodes for Li ion batteries

The influence of carbon black content and carbon black distribution on performance of oxide-based cathodes, such as LiCoO₂ and LiMn₂O₄, is investigated. The electronic conductivity of oxide material/carbon black composites is compared with electrochemical characteristics of the same composites. Uniformity of carbon black distribution in cathode composites is achieved using novel coating technology in cathode preparation. In this technology, the active particles are first pretreated in a gelatin solution. The adsorbed gelatin then controls the deposition of carbon black so that carbon black particles are uniformly distributed in the final composite. The influence of various parameters, such as pH of gelatin, amount of gelatin and concentration of carbon black on the uniformity of carbon black distribution is investigated. It is shown that the conventional technology of cathode preparation yields quite non-uniform distribution of carbon black in cathode material. At the end, we demonstrate that uniformity of carbon black distribution has a crucial impact on reversible capacity, especially at high current densities.     

磷化工副产磷铁的利用研究进展

磷铁是一种热法制磷及钙镁磷肥等生产过程中的副产物。磷矿资源愈加枯竭,因此合理回收利用磷化工产生的大量磷铁副产物便日渐重要。在简述磷铁的理化性质及磷铁利用现状的基础上,详细阐述了利用副产磷铁生产磷酸盐和氧化铁红、利用副产磷铁开发能源材料以及从磷铁副产中提取高价值金属3个方面的最新研究进展。最后,重点分析了磷铁综合利用的技术难点和限制因素,针对磷铁利用工艺所存在的问题提出了相应的思路和建议。