一种磷烯材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种磷烯材料及其制备方法和应用，制备方法包括：将单质磷源与溶剂混合并搅拌均匀得到混合体系；将混合体系在加热条件下反应，即得到磷烯材料；所述溶剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇、水中的一种或至少两种的组合；当所述溶剂包含乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、二乙胺、二乙烯三胺、乙醇、水，所述加热温度为171‑300℃；当所述溶剂包含己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺，所述加热温度为120‑300℃。本发明使用溶剂热一步法直接制备得到了具有规整形貌、优势半导体性能和显著增强的水氧稳定性的抗氧化橙磷磷烯。

权利要求

1.一种磷烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将单质磷源与溶剂混合并搅拌均匀得到混合体系；

2)将混合体系在加热条件下反应，即得到磷烯材料；

所述溶剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇、水中的一种或至少两种的组合；

当所述溶剂包含乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、二乙胺、二乙烯三胺、乙醇、水时，所述加热温度为171‑300℃；当所述溶剂包含己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺时，所述加热温度为120‑300℃。

2.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，当所述溶剂包含乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、二乙胺、二乙烯三胺、乙醇、水时，所述加热温度为180‑280℃；当所述溶剂包含己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺时，所述加热温度为160‑280℃。

3.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述磷烯材料命名为橙磷磷烯。

4.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，1)中所述的单质磷源选自白磷、黄磷、红磷、黑磷、紫磷、蓝磷、猩红磷中的一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，1)中所述单质磷源与溶剂的比例为0.3～20g：10mL。

6.根据权利要求5所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，1)中所述单质磷源与溶剂的比例为0.5～10g：10mL。

7.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，2)中所述反应时间为3‑

100小时。

8.根据权利要求7所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，2)中所述反应时间为6‑

100小时。

9.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，步骤2)具体包括：将混合体系转移至密闭容器中，在加热条件下反应一段时间，即得到磷烯材料。

10.根据权利要求9所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述密闭容器为水热反应釜。

11.根据权利要求9所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述密闭容器的体积为

1)中混合体系体积的1.5～3倍。

12.根据权利要求9所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述加热包括普通烘箱加热、油浴加热、加热套加热、旋转烘箱加热。

13.根据权利要求9所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，步骤2)还包括反应完成后的冷却。

14.根据权利要求13所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述冷却包括空气冷却、水浴强制冷却。

15.根据权利要求1所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，步骤2)后还包括使用清洗溶剂，将反应所得产物洗涤、干燥。

16.根据权利要求15所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述清洗溶剂选自乙醇、丙酮、DMF、NMP、水中的一种或至少两种的组合。

17.根据权利要求15所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述干燥包括普通烘箱干燥、真空烘箱干燥。

18.根据权利要求15所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为50～

100℃。

19.根据权利要求15所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为6小时至2天。

20.根据权利要求19所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为隔夜干燥。

21.根据权利要求15所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，可根据需要选择是否要在惰性气体氛围中低温烧制处理，以彻底脱除吸附的微量胺类溶剂，所述低温为400℃以下。

22.根据权利要求1‑21任一项所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，还包括将磷烯材料进行分散处理。

23.根据权利要求22所述的磷烯材料的制备方法，其特征在于，所述分散处理所采用的方法包括球磨、水浴超声、探头超声。

24.权利要求1‑23任一项所述的磷烯材料的制备方法制备得到的磷烯材料。

25.权利要求24所述的磷烯材料在光/电催化反应、电池电极材料、半导体光电元件、阻燃材料以及肿瘤示踪治疗领域中的应用。

说明书

一种磷烯材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于结晶态磷二维材料制备方法技术领域，涉及一种磷烯材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 单质磷材料具有很多种同质异形体，其中白磷、红磷都取得了广泛的工业应用，而黑磷凭借其独特的半导体性能和光电热特性，近年来也取得了广泛的研究与关注。黑磷独
有的二维片层结构，使得其还能够进一步剥离成为薄层黑磷纳米片甚至黑磷磷烯，令性能
取得更显著的飞跃。由于黑磷磷烯非常高的载流子迁移速率等优点，在光电子器件、能源、
生物医学等领域中具有极大的应用潜力，其性能远远超过石墨烯材料，被认为是一种非常
有潜力的二维材料。

[0003] 然而，因黑磷磷烯制备技术的限制，目前其大批量生产非常困难。困难主要来源于以下几个方面：(1)黑磷磷烯的制备目前需要依托于高质量的黑磷块体材料，而块体材料的
制备需要在高温高压条件下，通过气相传输手段来完成，不稳定程度极高，难以工业放大；
(2)目前主流的以机械或者液相剥离手段，将块体黑磷转变为黑磷磷烯的方法更是极其耗
时、成本很高，技术本身很难放大，同时黑磷磷烯的产量也非常低，导致大批量工业化生产
根本无法实现。因此现阶段黑磷磷烯的应用与发展受到极大的限制，距离工业化生产还有
漫长道路要走。此外，现有黑磷磷烯的一个卡脖子技术难点在于水氧稳定性很差，很容易被
氧化，甚至在剥离的过程中，就可能因被氧化而失去半导体特性。在应用中，稳定性欠缺这
个严重的瓶颈问题将黑磷磷烯的应用基本束缚在了实验室阶段，缺乏实际意义。上述这些
重大缺陷制约了黑磷磷烯的进一步研究与发展。

[0004] 因此新磷烯材料的开发开始成为领域内的研究热点，但由于绝大部分磷单质材料不具有二维片层结构，难以制备成磷烯材料，因此目前仅有少量的新型磷烯材料制备报道，
包括紫磷磷烯、蓝磷磷烯等，制备方式仍以传统手段为主，并未能克服上述的问题。对新型
磷烯结构的研究有望解决黑磷磷烯面临的重大瓶颈问题，推进磷烯材料的应用与放大生
产，具有重大的战略与实际意义。

发明内容

[0005] 为了解决上述背景技术中所提出的技术问题，本发明的目的是提供一种磷烯材料及其制备方法和应用。

[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

[0007] 一方面，本发明提供了一种磷烯材料的制备方法，包括以下步骤：

[0008] 1)将单质磷源与溶剂混合并搅拌均匀得到混合体系；

[0009] 2)将混合体系在加热条件下反应，即得到磷烯材料；

[0010] 所述溶剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇、水中的一种或至少两种的组合；

[0011] 当所述溶剂包含乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、二乙胺、二乙烯三胺、乙醇、水时，所述加热温度为171‑300℃，优选为180‑280℃，过低的温度无法推进转化，会造成产物
主要是已报道过的溶剂热黑磷；当所述溶剂包含己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、
三乙烯四胺、四乙烯五胺时，更高的卷曲自由度会促进磷烯材料的形成，合成温度可适当降
低，所述加热温度为120‑300℃，优选为160‑280℃。

[0012] 进一步地，所述磷烯材料命名为橙磷磷烯。

[0013] 进一步地，1)中所述的单质磷源选自白磷、黄磷、红磷、黑磷、紫磷、蓝磷、猩红磷中的一种或至少两种的组合。

[0014] 进一步地，1)中所述单质磷源与溶剂的比例为0.3～20g：10mL，优选为0.5～10g：10mL。当单质磷源浓度太低时，会得到白色的磷氧化物或磷有机物杂质；当浓度太高时会在
水热釜内烧结成块。在合适的浓度范围内，升高原料浓度会使得材料片径更小、分布更密
集。

[0015] 进一步地，2)中所述反应时间为3‑100小时，优选为6‑100小时。时间过短会降低目标产物橙磷磷烯的纯度，而延长加热时间有利于提高橙磷磷烯的结晶度，但过度延长加热
时间会导致制备成本不必要的升高。

[0016] 进一步地，步骤2)具体包括：将混合体系转移至密闭容器中，在加热条件下反应一段时间，即得到磷烯材料；

[0017] 优选地，所述密闭容器为水热反应釜；

[0018] 优选地，所述密闭容器的体积为1)中混合体系体积的1.5～3倍；密闭容器容积太小会造成自生压强急剧增加，提升制备的安全风险，而容积太大又会造成浪费；

[0019] 优选地，所述加热包括普通烘箱加热、油浴加热、加热套加热、旋转烘箱加热以及能产生近似效果的其他技术手段；

[0020] 优选地，步骤2)还包括反应完成后的冷却；

[0021] 优选地，所述冷却包括空气冷却、水浴强制冷却以及能产生近似效果的其他技术手段。

[0022] 进一步地，步骤2)后还包括使用清洗溶剂，将反应所得产物洗涤、干燥；

[0023] 优选地，所述清洗溶剂选自乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、N‑甲基吡咯烷酮(NMP)、水中的一种或至少两种的组合；

[0024] 优选地，所述干燥包括普通烘箱干燥、真空烘箱干燥以及能产生近似效果的其他技术手段；

[0025] 优选地，所述干燥的温度为50～100℃；

[0026] 优选地，所述干燥的时间为6小时至2天，优选为隔夜干燥(约10～14小时)；

[0027] 优选地，可根据需要选择是否要在惰性气体氛围中低温烧制处理，以彻底脱除吸附的微量胺类溶剂，所述低温为400℃以下。

[0028] 进一步地，还包括将磷烯材料进行分散处理，以获得分散性更佳的单分散磷烯材料；

[0029] 优选地，所述分散处理所采用的方法包括球磨、水浴超声、探头超声等常用的分散技术。

[0030] 另一方面，本发明提供了一种上述任一所述的磷烯材料的制备方法制备得到的磷烯材料。

[0031] 再一方面，本发明提供了一种上述所述的磷烯材料在光/电催化反应、电池电极材料、半导体光电元件、阻燃材料以及肿瘤示踪治疗等领域中的应用。

[0032] 本发明的有益效果是：本发明使用溶剂热一步法直接批量制备磷烯材料，该方法工艺简单、成本低廉、产率高、放大生产空间大且技术成熟，便于实现工业化大批量生产，并
且产品自发的生长成为片径在200nm左右的薄层结构，大部分片层厚度在10nm以下，因而不
需要高能耗、无法放大的传统剥离手段，仅通过简单的再分散，即可获得大量的单分散橙磷
磷烯产品。

[0033] 本发明方法制备获得了具有规整形貌、优势半导体性能和显著增强的水氧稳定性的高性能抗氧化橙磷磷烯材料，其典型的p型半导体特性有望在催化反应、半导体元件等领
域取得广泛的应用，二维片层状形貌和大的理论容量则有望在电池电极、阻燃等领域取得
应用，低生物毒性也让生物体内应用成为可能。相比现有的磷烯材料，尤其是黑磷磷烯，橙
磷磷烯的储存寿命延长至数年，大大超出现阶段行业对已有磷烯材料的认知范围，颠覆了
磷材料水氧稳定性差的传统认知，也保证了其实际应用的可能性。橙磷磷烯及其溶解热制
备手段同时解决了背景技术中黑磷磷烯的三个瓶颈问题，具有多方面的深远意义，同时在
产量和质量上的大幅提升也为开拓二维磷材料的工业实际应用奠定了扎实的基础。

附图说明

[0034] 图1是本发明实施例1中的橙磷磷烯实物照片。

[0035] 图2是本发明实施例1中的橙磷磷烯的XRD图谱。

[0036] 图3是本发明实施例1中的橙磷磷烯的SEM图片。

[0037] 图4是本发明实施例1中的橙磷磷烯再分散后的乙醇分散液照片。

[0038] 图5是本发明实施例1中的再分散后的橙磷磷烯TEM图片。

[0039] 图6是本发明实施例1中的再分散后橙磷磷烯的AFM图片及相应的片层厚度分析。

[0040] 图7是本发明实施例1中的橙磷磷烯的拉曼图谱。

[0041] 图8是本发明实施例2中的橙磷磷烯的XRD图谱。

[0042] 图9是本发明实施例3中的橙磷磷烯的XRD图谱。

[0043] 图10是本发明实施例5中的红磷原料以及相应时间下制备得到的磷烯材料实物图。

[0044] 图11是本发明实施例5中的橙磷磷烯的XRD图谱。

[0045] 图12是本发明实施例6中以丙二胺为溶剂的情况下橙磷磷烯的XRD图。

[0046] 图13是本发明实施例7中的橙磷磷烯的XRD图谱。

[0047] 图14是本发明实施例1中得到的橙磷磷烯材料的半导体性能测试图，其中(a)为紫外‑可见光‑近红外漫反射图，图(b)为紫外光电子能谱图，图(c)为X射线光电子能谱图，图
(d)为带隙结构示意图。

[0048] 图15是本发明实施例1中获得的橙磷磷烯与对比例1中使用传统方法获得的黑磷磷烯的XPS检测图。

[0049] 图16是本发明实施例1中得到的橙磷磷烯与对比例1中使用传统方法获得的黑磷磷烯材料的AFM扫描图。

[0050] 图17是本发明实施例1中新鲜橙磷磷烯和在空气中放置13个月的橙磷磷烯的XPS检测图。

[0051] 图18是本发明实施例1中新鲜橙磷磷烯和在空气中放置13个月的橙磷磷烯的TEM检测图。

[0052] 图19是对比例1中使用传统方法获得的黑磷磷烯和本发明实施例1中获得的橙磷磷烯再分散后用于电催化和光电催化析氢反应的性能图，其中图(a)为电催化析氢反应中
的线性扫描伏安曲线和塔菲尔斜率图，图(b)为光电催化析氢反应中的线性扫描伏安曲线
和塔菲尔斜率图，图(c)为电催化和光电催化析氢反应的计时电流I‑t曲线。

具体实施方式

[0053] 为了更好地理解本发明的内容，下面结合附图和具体实施方法对本发明内容作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。

[0054] 对比例1

[0055] 使用传统的CVT‑剥离手段制备同样在200nm左右的黑磷磷烯材料，以便与具有相近片径和片层厚度的橙磷磷烯进行比较。黑磷磷烯的制备流程为：使用3g红磷，0.12g Sn，
0.06g碘单质，在510℃的烧结温度下，于内径 长10cm的石英管里制备黑磷块体材
料，制备时长18h。随后将块体黑磷材料在NMP中水浴超声10小时分散，并用探头超声10小时
剥离成微纳米片，最后在7000rpm下离心分离后取上层产品，即为理想的200nm左右的黑磷
磷烯材料。

[0056] 实施例1

[0057] (1)称取1g 6N高纯红磷原料，加入10mL四乙烯五胺溶剂中，室温下磁力搅拌2小时，使红磷原料在溶剂中均匀分散；

[0058] (2)将混合体系转移至25ml的水热反应釜中，拧紧反应釜盖，在220℃的普通烘箱中加热18个小时；

[0059] (3)待反应釜在空气中冷却至室温后，使用乙醇将所得的粉末产物多次洗涤、离心，洗去残留溶剂。

[0060] (4)将清洗过的红褐色固体在80℃的普通烘箱中过夜干燥，即得到粉末状的橙磷磷烯材料，产率超过80％，其实物照片如图1所示。橙磷磷烯的XRD图谱如图2所示，从图2可
知其结构与已报道过的块体磷单质(PDF#44‑0906)标准样相同，表明二者具有相同的晶体
结构。橙磷磷烯的SEM图片如图3所示，从图3可知自发形成的磷烯片片径在200nm左右，片层
厚度在10nm以下。

[0061] 为使性能更好的体现，本实施例中采用低能耗探头超声对橙磷磷烯材料进行分散处理，超声功率为500W，时间10小时。分散处理后的橙磷磷烯乙醇分散液如图4所示，由于产
量大，可以获得较多橙色的乙醇分散液(由于图变为黑白图后体现不出橙色)。分散处理后
的橙磷磷烯TEM如图5所示，从图5可以看出，分散处理后橙磷磷烯的片层均匀独立，几乎无
团聚，片层大小略有所下降，但基本还在200nm左右。分散处理后的橙磷磷烯的AFM图片如图
6所示，对其中的磷烯片层厚度进行分析，可知厚度在10nm以下。

[0062] 橙磷磷烯的拉曼图谱如图7所示，同时图中也将橙磷磷烯与原料红磷和传统黑磷磷烯(对比例1)的拉曼震动模式进行了比较，从图7可知橙磷磷烯与红磷原料更为接近，而
与黑磷磷烯的振动模式有一定区别。而分散处理与否对其拉曼震动模式并没有什么影响。

[0063] 实施例2

[0064] 将步骤(1)中的原料更换为5N高纯红磷、98.5％普通红磷(AR)、工业白磷、溶剂热制备出的黑磷，其余条件同实施例1。将制备得到的磷烯材料进行XRD检测，如图8所示，从图
8可知，晶体结构没有变化，得到的仍为橙磷磷烯材料。

[0065] 实施例3

[0066] 将步骤(1)中的原料浓度调整为每10mL溶剂中含红磷原料0.5g、5g、8g、10g，其余条件同实施例1。将制备得到的磷烯材料进行XRD检测，如图9所示，从图9可知，晶体结构没
有变化，得到的仍为橙磷磷烯材料。

[0067] 实施例4

[0068] 将步骤(2)中的加热温度调整为140、160、180、200、240、260、280℃，其余条件同实施例1。将制备得到的磷烯材料进行XRD检测，通过XRD检测可知加热温度在160℃以上时，橙
磷磷烯在产物中的比例在50％以上。

[0069] 实施例5

[0070] 将步骤(2)中的加热时间调整为3、6、9、96小时,其余条件同实施例1。红磷原料以及相应时间下制备得到的磷烯材料实物图如图10所示(96小时样品的宏观形貌与9小时样
品并无不同，因此图10中不再显示)。将制备得到的磷烯材料进行XRD检测，如图11所示，从
图11可知，晶体结构没有变化，得到的仍为橙磷磷烯材料。且通过XRD检测可知加热时间在6
小时以上，得到产品基本全为橙磷磷烯。由于橙磷磷烯是由溶剂热黑磷转化而来，因此加热
时间小于6小时会在产物中残留溶剂热黑磷杂质，导致产物显黑色(如图10所示)，XRD中存
在溶剂热黑磷的杂质峰(如图11所示)。

[0071] 实施例6

[0072] 将使用的溶剂替换为短链溶剂乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺，加热温度调整为140，160,180、200、220、240℃，其余条件同实施例1。XRD检测可知，上述三种溶剂具有类似的效
果，以丙二胺的XRD图作为展示，如图12所示，从图12可知，短链溶剂时140、160℃不能制备
得到磷烯材料，当加热温度在200℃以上，得到产品以橙磷磷烯为主。

[0073] 实施例7

[0074] 将使用的溶剂替换为长链溶剂己二胺，加热温度调整为160℃，其余条件同实施例1。将制备得到的磷烯材料进行XRD检测，如图13所示，得到的产品含有杂质，但仍以橙磷磷
烯材料为主。

[0075] 实施例8

[0076] 步骤(2)中的普通烘箱加热改为油浴加热或加热套加热，产品没有明显区别。若在油浴/加热套加热时，于水热釜内加入磁子搅拌，或使用旋转烘箱加热水热釜，额外的破碎
作用会使得到的材料粒径更小、形状更为破碎(厚度变化不大，片径会小到100nm左右甚至
更小)，但对于晶体种类没有明显影响。

[0077] 实施例9

[0078] 步骤(3)中反应釜的冷却方式改为使用水浴强制冷却，对所得产品没有影响。

[0079] 洗涤溶剂更换为丙酮、DMF、NMP、水，对所得产品没有影响。

[0080] 根据需求可选择在氮气气氛下于300℃左右加热，以脱除微量残留溶剂，XRD检测可知加热处理后的产品橙磷磷烯的结构依然完整(图线同图2)。

[0081] 实施例10

[0082] 步骤(4)中产品的干燥温度调整为50、60、80、100℃，干燥时间调整为6小时，12小时，18小时，24小时，72小时，对所得产品的结晶度没有影响(XRD图线同图2)。

[0083] 使用普通烘箱或真空烘箱干燥，对产品没有明显影响。

[0084] 可选择简单、低能耗的技术来进一步提升橙磷磷烯在不同溶剂体系中的分散度、减少大颗粒团聚、制备分散液。技术手段包括但不限于球磨、水浴超声、探头超声等常用的
分散技术。

[0085] 实施例11

[0086] 对实施例1中得到的橙磷磷烯材料开展紫外‑可见光‑近红外漫反射、紫外光电子能谱和X射线光电子能谱分析，结果分别见于图14a‑c，从图中可知橙磷磷烯的价带是
1.06eV，属于p型半导体，其带隙结构示意图见图14d。

[0087] 实施例12

[0088] 将实施例1中得到的橙磷磷烯与对比例1中使用传统方法获得的黑磷磷烯材料在不同条件下对比水氧稳定性(在材料总量较多时，稳定性也整体较高)。于35℃、100％湿度
的条件下存放1‑5天后，进行XPS检测，如图15所示，从图15可知黑磷磷烯在第2天已经大部
分氧化，第5天时全部氧化完毕，而橙磷磷烯在5天后依然有超过一半材料保持完整，未氧
化。

[0089] 单片磷烯的稳定性差异相比材料大量存在时更容易体现出来。将实施例1中得到的橙磷磷烯与对比例1中使用传统方法获得的黑磷磷烯材料使用AFM扫描，如图16所示，从
图16中可以看出，黑磷磷烯在扫描过程中(大约1～2小时)便会出现氧化气泡(由箭头标
识)，而橙磷磷烯在室温下，于空气中存放一天之后依然表面光滑，没有氧化的迹象。

[0090] 实施例13

[0091] 将实施例1中得到的橙磷磷烯于乙醇中制备成悬浮液，在空气中存放超过一年(13个月)，分别对新鲜橙磷磷烯和存放超过一年后的橙磷磷烯进行XPS检测，如图17所示，XPS
分析表明存放超过一年后的橙磷磷烯相比新鲜橙磷磷烯仅仅是氧化程度略有增加。分别对
新鲜橙磷磷烯和存放超过一年后的橙磷磷烯进行TEM检测，如图18所示，TEM分析表明存放
超过一年后的橙磷磷烯晶体的晶格结构依然完整，相比新鲜橙磷磷烯没有明显变化。而黑
磷磷烯即使在尽量隔绝水氧的手套箱中存放，4个月左右也会完全氧化消失。

[0092] 实施例14

[0093] 基于橙磷磷烯的优越的稳定性及其半导体特性，在电催化与光电催化析氢反应中与对比例1中的传统黑磷磷烯进行性能比较，如图19所示，橙磷磷烯的活性和稳定性都明显
优于黑磷磷烯。从图19a,b可知，线性扫描伏安曲线(LSV)显示当产生相同的析氢电流时，橙
磷磷烯的过电势明显更低，并且塔菲尔斜率更小；从图19c可知，计时电流I‑t曲线表明橙磷
磷烯的残余电流百分比是黑磷磷烯的3～4倍，而衰减的速度要小于后者的十分之一。上述
结果证明橙磷磷烯是比黑磷磷烯更优的电催化和光电催化析氢催化剂，且在其他的应用领
域，如半导体元件、电池电极、生物医药、阻燃等具有极为光明的应用前景。

[0094] 综上，本发明方法制备获得了具有规整形貌、优势半导体性能和显著增强的水氧稳定性的高性能抗氧化橙磷磷烯材料，橙磷磷烯是比黑磷磷烯更优的电催化和光电催化析
氢催化剂，且在其他的应用领域，如半导体元件、电池电极、生物医药、阻燃等具有极为光明
的应用前景。

[0095] 以上所述仅为本发明的具体实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利
要求所涵盖。