黑磷VS石墨烯2016-09-07 表面活性剂平台石墨烯和黑磷，本来是一对亲戚。按年分排的话，黑磷要比石墨烯小上十岁左右。然而，长江水浪打浪，后浪到底能不能把前浪拍在沙滩上，就需要时间去证明了。这一次为大家详细唠唠这对亲戚，看看到底谁才是未来的革命性材料。黑磷百余年前，化学家就合成出了黑磷这种物质，合成后没有了后文。由于石墨烯带来的二维材料的热潮，直到2013年才有人重新把兴趣集中在黑磷上。黑磷，由于具备低成本的制造工艺等新特征，有望替代石墨烯，成为下一个新材料金矿。黑磷是常见的三种磷同素异形体（红磷、白磷和黑磷）中，形态最为稳定的一员。与石墨类似，黑磷的结构使其可以制备二维黑磷晶体。二维材料的某些性质是块体材料所没有的，目前石墨烯、二维过渡金属硫化物都是这个领域的先行者。单层黑磷优异于石墨烯和二维过渡金属硫化物的性能主要体现在 半导体 和 光电性能 。黑磷，你有多行？它的亲戚石墨烯最大缺陷在二本身没有能隙，这限制了它在 半导体工业 和 光学器件 等领域的应用。而黑磷则正好可以克服这个缺点，它的半导体能隙是直接能隙，即导带底部和价带顶部在同一位置，这意味着黑磷和光可以直接耦合，这个特性让黑磷成为未来光电器件(例如光电传感器)的一个备选材料，可以检测整个可见光到近红外区域的光谱。其能隙是可藉由在硅基板上堆栈的黑磷层数来做调节，使其能吸收可见光范围以及通讯用红外线范围的波长。感觉很厉害的样子，于是小七查了下“2016年度国家自然科学基金申请项目评审结果的通告”中关于黑磷的研究课题，结果很惊人！除了中国科学院外，清华、浙大、中科大、复旦等高校均有研究课题。石墨烯石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，在2010年获诺贝尔奖后一夜成名。资料显示，石墨烯既是最的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最、强度最高的材料。石墨烯目前也是最有潜力成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。黑磷来了，石墨烯怕了吗？迄今二维材料的奇异世界一直被石墨烯统治着。黑磷难道就没有缺点吗？答案自然是有的。黑磷难以制备，难以保存。目前只有一种制备方法，就是将红磷在高温高压下形成黑磷，然后将黑磷剥离成可制备纳米材料的原子厚度的片。而更不幸的是，黑磷暴露在空气中后，就会和空气中的水蒸气和氧气反应，性能就会大打折扣。黑磷，作为可调半导体，在电子设备中或许有更多的应用：晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等。其中一些应用已经被测试，效果非常好。同石墨烯一样，黑色的磷也不容易大量生产。白磷是一种白色蜡状固体，遇光会逐渐变黄，所以又叫黄磷。也就是说，黄磷产品只要用适当的技术手段就能转化成黑磷，这可比获取石墨烯的成本和难度要低得多。当然这也是黑磷有望成为新的热门半导体材料的原因之一。但是，磷矿石具有不可再生的特点。磷矿资源成因年代久远，成矿条件极其复杂，因而磷矿的再生几乎不可能。磷矿资源一经开发利用，磷素随着各下游加工产品的消费领域分散到自然界中，不可再循环利用，许多国家已经将磷矿资源列为战略资源。

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