近日，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)梅毅教授、朱遠(yuǎn)蹠副教授圍繞具有抗愈合磷空位和穩(wěn)定碘位點(diǎn)可重復(fù)使用的碲摻雜錫磷碘催化劑用于高效黑磷生長(zhǎng)的最新研究成果“Reusable Te-Doped Sn-P-I Catalysts With Anti-Healing P Vacancies and Stable I Sites for E?cient Black Phosphorus Growth”在工程技術(shù)-材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊small上發(fā)表。
黑磷在多個(gè)鄰域表現(xiàn)出巨大的運(yùn)用前景，但其高效合成取決于催化劑的活性和穩(wěn)定性的研究。Sn-P-I三元絡(luò)合物被認(rèn)為是具有潛力的黑磷制備催化劑，然而其完整結(jié)構(gòu)存在催化活性低、易失活以及催化機(jī)制不清晰等問題，此外，針對(duì)催化劑本征活性的調(diào)控以及失活催化劑的再活化方法尚無研究報(bào)道。
基于此，磷化工團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種摻雜碲（Te）策略，合成了高效且穩(wěn)定的Te 摻雜 Sn-P-I 催化劑（Te-Sn-P-I）。研究表明，摻雜Te后形成了Sn-Te 鍵使得Te-Sn-P-I結(jié)構(gòu)生成抗修復(fù)的磷空位，大幅提高了催化活性位點(diǎn)，同時(shí)由于Te較低的電負(fù)性有效抑制了碘的流失，從而顯著提升了催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。優(yōu)化后的 Te-Sn-P-I 催化劑將黑磷的總反應(yīng)時(shí)間從15h縮短至僅需45min，黑磷產(chǎn)率高達(dá)96.7%。此外，開發(fā)出采用碘蒸氣活化的方式重新激活失活Te-Sn-P-I的催化活性，該再生過程能實(shí)現(xiàn)催化活性的100%恢復(fù)，使催化劑的使用壽命提升至34次循環(huán)。進(jìn)一步提出了Te-Sn-P-I結(jié)構(gòu)中P空位和碘位點(diǎn)作為兩個(gè)關(guān)鍵活性位點(diǎn)，揭示了P空位和碘位點(diǎn)協(xié)同催化黑磷生長(zhǎng)的作用機(jī)制。這些發(fā)現(xiàn)為黑磷的形成機(jī)制提供了新見解，有助于推動(dòng)高效且低成本黑磷催化劑的合理設(shè)計(jì)。
論文的第一作者為磷化工團(tuán)隊(duì)博士研究生趙俊平，通訊作者為磷化工團(tuán)隊(duì)梅毅教授、朱遠(yuǎn)蹠副教授。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22478170）、云南省重大科技專項(xiàng)（202402AF080004）、云南省基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（202301AT070796）、云南省磷化工節(jié)能與新型磷材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（202205AG070067）、云南省磷資源技術(shù)創(chuàng)新中心（202305AK340002）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202502856
