黑磷和石墨一样都是层状结构,把黑磷制成黑磷烯可能实现吗?

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2个答案
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冬鼠包金属有机,围棋

2014-03-18 14:06

其实材料相关的我不是很懂……

首先有个问题,什么是黑磷烯?或者说对于制成的“黑磷烯”有什么期望?

假设是想类比石墨烯的结构吧……那简单的说,石墨的每一层是平面的,黑磷的每一层是褶皱的,成不了“黑磷烯”。


石墨烯的结构很简单,六角形无限延展的薄层。碳原子sp2杂化,C-C-C夹角120°,有个大π键,是平面的,像个平整的大蜂巢。

而在最新报道的黑磷,每一层黑磷也是一个P连三个P,但是是立体结构的,如图1a所示:


图1a, 黑磷的原子结构

图片来源:http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/fig_tab/nnano.2014.35_F1.html

每一层是一个“puckeredhoneycomb structure”的结构(褶皱的蜂巢?),层与层之间是5Å(0.5nm)距离比石墨的层间距(3.4Å)要大一些。

P是sp3杂化的,五个价电子有一个孤对电子,另外三个分别与一个P成键,结构是变形的四面体(把P放在四面体中心,相连的三个P和一个孤对电子构成四个顶点)。

C是sp2杂化,平面结构(C放在中心,相连的三个C构成三角形的三个点),四个价电子,三个分别和一个C成键,剩下一个在垂直于平面的p轨道上,这些p轨道可以相互作用成一个大的离域轨道。

石墨烯的很多性质都和其平面结构有关,比如有大π键,电子离域化,能够高速传导电子。而黑磷的立体层结构没有这样的大π键,不过也是个好事儿,不然黑磷也没法用于半导体了(石墨烯的高速传导电子导致很难用于半导体)。

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引:假设是想类比石墨烯的结构吧……那简单的说,石墨的每一层是平面的,黑磷的每一层是褶皱的,成不了“黑磷烯”

即使黑磷的每一层不是褶皱的,也不能叫磷烯,”烯“这个词是从化学中的成键方式而来的(具体地说,就是从有机化学的键序中定义的);graphene翻译为石墨烯比较自然,而phosphorene是去年几篇paper上新创的一个词,英文构词法允许这么做;但翻译为磷烯就不行了,汉语来源于象形字,名称和其意义是紧密关联的。

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