[发明专利]一种高活性光催化剂晶体磷材料及其制备方法

说明书

本发明属于晶体磷材料制备技术领域，具体涉及一种高活性光催化剂晶体磷材料及其制备方法。所述方法包括以下步骤：将红磷粉末和铋粉加入到密闭环境中，升高温度到530℃以上，保温反应10‑200min，反应结束后降温至室温，得到晶体磷材料。本发明以红磷和铋为原料，二者在真空环境在热处理反应，生成稳定的橙红色[P12(4)]P2[产物或者稳定的晶体紫磷材料，本发明首次实现了这两种材料的稳定制备方法，并且材料制备过程简单，高效安全，为研究晶体红磷和晶体紫磷的结构性能铺平道路，为单元素光催化剂的研究提供思路，该材料的应用前景极为广阔。

技术领域

本发明属于磷材料制备技术领域，具体涉及一种高活性光催化剂晶体磷材料及其制备方法。

背景技术

单元素磷作为一种二维材料，其潜在的特性在广泛的领域中逐渐崭露头角。元素磷有多种同素异形体，除了最为显著的晶体黑磷外，还有白磷和红磷。红磷包括商用的无定型红磷，晶体红磷材料-Ⅴ外，另外包括三种聚合状红磷分别为：[P8]P4(4)[，[P10]P2和[P12(4)]P2[。(参考文献：Bachhuber,F.,von Appen,J.,Dronskowski,R.,Schmidt,P.,Nilges,T.,Pfitzner,A.,and Weihrich,R.(2014).The extended stability range ofphosphorus allotropes.Angew Chem Int Ed Engl 53,11629-11633；Bachhuber,F.,vonAppen,J.,Dronskowski,R.,Schmidt,P.,Nilges,T.,Pfitzner,A.,and Weihrich,R.(2015).Van der Waals interactions in selected allotropes ofphosphorus.Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials 230；Pfitzner,A.,and Freudenthaler,E.J.A.C.(1995a).(CuI)3P12:einmiteiner neuartigen,theoretisch vorhergesagten Form des Phosphors.107,1784-1786；Pfitzner,A.,and Freudenthaler,E.J.A.C.I.E.(1995b).(CuI)3P12:A SolidContaining a New Polymer of Phosphorus Predicted by Theory.34,1647-1649；Pfitzner,A.,and Freudenthaler,E.J.Z.F.N.B.(1997).(CuI)2P14:ein neuesPhosphorpolymer in einer Kupferhalogenid-Matrix/(CuI)2P14:a Novel PhosphorusPolymer in a Copper Halide Matrix.52.)每一种结构的磷都具有特殊的性质，例如：黑磷具有显著的各向异性和高的载流子迁移率；对于平行管状结构的纤维磷而言各向异性和光催化固氮特性尤为突出，另外垂直的管状结构紫磷在光催化析氢中表现出优异的性能。然而，由于获得材料的困难，红磷的结构尚未得到很好的表征，更不用说对其性质的探究。因此，需要开发一种可稳定制备晶体磷材料的方法及红磷材料的用途。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高活性光催化剂晶体磷材料及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种高活性光催化剂晶体磷材料的制备方法，如下：将红磷粉末和铋粉加入到密闭环境中，升高温度到530℃以上，保温反应10-200min，反应结束后降温至室温，得到晶体磷材料。

优选的，上述高活性光催化剂晶体磷材料的制备方法，升高温度到560-700℃，保温反应10-200min，反应结束后自然降温至室温，得到深紫色紫磷微米棒材料；

或者升高温度到530-560℃，保温反应，反应结束后，程序降温到280-320℃，继续保温反应，反应结束后自然冷却至室温，得到橙红色晶体红磷材料。