近日，我校太阳成集团tyc33455张良柱特聘副研究员课题组报道了一种“黑磷纳米带可宏量拓扑化学合成”策略，所研发的固相锂化插层与液相剥离法成功的制备了升级PNRs分散液以及克级以上PNRs粉末，并从电子结构理论层面揭示了PNRs的剥离机理。该研究成果以“Scalable Topochemical Synthesis of Black Phosphorene Nanoribbons”（黑磷纳米带可宏量拓扑化学合成）为题发表在国际知名学术期刊《美国化学杂志》上(Journal of the American Chemical Society, DOI: 10.1021/jacs.6c02221）。

图1. 黑磷纳米带的宏量制备

黑磷纳米带作为一类独特的准一维纳米材料，拥有带隙可调、输运特性各向异性、本征磁性等优异理化性质，在柔性电子、电催化、储能等领域展现出巨大应用潜力。实际应用通常需要大批量黑磷纳米带分散液与粉体，且黑磷纳米带仅能沿黑磷晶体之字形（ZZ）方向实现定向剥离。目前，自上而下与自下而上两类合成策略均难以实现规模化制备，这一瓶颈极大限制了黑磷纳米带的产业化落地。

图2.黑磷纳米带方法优势以及插层机理理论分析

研究团队利用固相锂化法实现锂离子插层，通过锂离子剪切以及液相超声作用制备升级PNRs以及克级PNRs粉末。通过实验可得到最佳Li/P插层比为0.125，并通过密度泛函理论（DFT）进一步验证了实验结果。研究团队还将PNRs与聚合物（纤维素，凝胶）材料等材料复合制备出具有优异的阻燃性能的材料。此外，研究团队还在PNRs表面覆载Co元素，电催化OER性能结果表明，该催化材料有着较高的催化性能。

图3.黑磷纳米带的应用

我校材料学院硕士研究生陈志为论文的第一作者，张良柱特聘副研究员，四川大学副教授王杰明，中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员，中国科学院院士成会明为共同通讯作者。

该工作受到国家自然科学基金、上海市东方英才项目、全国重点实验室开放课题资助。

文章链接：DOI: 10.1021/jacs.6c02221