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黑磷擁有蜂窩狀的褶皺片層結構,并且是直接帶隙半導體材料,熱力學穩(wěn)定。作為一種新型的二維材料,黑磷可剝離成片層。二維黑磷可克服石墨烯以及過渡族金屬硫化物的不足,并有獨特的微觀結構和物理化學性質,有望成為良好的二維半導體材料,并在未來的光電子領域中大顯身手。

白磷、紅磷、黑磷 是磷的三種同素異形體，三位雖然是一家人，但各自的結構特征有很大的差別。

黑磷最早是由白磷為原料，在高溫高壓的條件下（1.2GPa,200℃）制備。由于白磷向黑磷的轉化過程較短，并且存在明顯的體積變化，因此利用高溫高壓生成的黑磷為黑磷的多晶體并且存在許多的裂紋。

由于高壓的方法制備黑磷的實驗條件較為苛刻，科研工作者發(fā)現(xiàn)利用汞催化或利用Bi蒸汽促進重結晶也可以生成黑磷。

然而以上所出的方法產(chǎn)率較低并且毒性較大，因此難以進行工業(yè)上的大范圍的生產(chǎn)。

現(xiàn)如今主要是在氣相生長過程中添加礦物作為反應的促進劑從而生成黑磷，例如SnI4、Cu2P20等。在紅磷向黑磷的相變過程中可能會伴隨著包括紅磷以及Au3SnP7等副產(chǎn)物的生成。利用以上的方法生長的黑磷晶體很快會被氧化且價格相當昂貴，難以大面積進行應用研發(fā)。

自2007年發(fā)表在Advanced materials上的一篇文章開始，Hun-Joon Sohn等人以紅磷為原材料在常溫常壓下通過高能球磨法得到了黑磷，這種制備方法條件較為簡單可控，成本低效率高，副反應少且無毒害。使用行星式球磨法制備黑磷成為更普遍的選擇。

1.紅磷到黑磷的轉換需要高頻的撞擊和高能量的輸入；

2.制備過程中可能有白磷生成，研磨需要惰性氣體環(huán)境；

3.高溫壓的環(huán)境需要非常穩(wěn)定的密封及鎖緊系統(tǒng)；

4.球磨設備能夠長時間穩(wěn)定的運轉；

轉速的需求：

不同的轉速會影響黑磷的產(chǎn)率及所需研磨時間，當轉速超過800rpm時，研磨12個小時即可有黑磷相產(chǎn)生，但在400rpm轉速下，需要研磨50h以上才能得到黑磷。

研磨介質的選擇：

實驗環(huán)境：

為了保證實驗的安全，請務必使用充氣蓋配件或將機器置于充滿氬氣的手套箱中進行實驗。