新型材料黑磷又是什么?

　　作为刚刚兴起两三年的新材料，石墨烯行业尚处于资本和产业“群雄逐鹿”时代。然而，另一种新型单元素二维原子晶体材料——黑磷被发现，与石墨烯类似，黑磷具有诸多优异特性，故被称为比肩石墨烯的“梦幻材料”。黑磷的研究和应用才刚开始，其非线性光学特性被国内外多家单位证实并应用于超快激光的产生中。可以预见不久的将来，它将成为“第二个石墨烯”。 那么，我们来了解一下黑磷究竟是什么东西？

　　1、黑磷是什么?

　　黑磷，元素周期表第15位，元素符号P。黑色有金属光泽的晶体, 它是用白磷在很高压强和较高温度下转化而形成的。

　　2、黑磷的属性？

　　黑磷具有正交结构且是反应活性最低的磷同素异形体。其晶格是一个相互链接的六元环，每个原子都与其他三个原子相连 。黑磷在常温常压下是一种热力学稳定的磷的同素异形体，因此黑磷难以制备，一般是通过将白磷在高压条件下(12 000 atm) 加热制得。黑磷呈现黑色、片状，并能导电，链接原子呈褶皱的片状。在层状黑磷结构中的声子、光子和电子表现出高度的各向异性，在电子薄膜和红外线光电子技术上有重大潜在应用价值。

　　常见的黑磷有四种：斜方、菱形、立方和无定形。无定形的黑磷在125℃向红磷转变。黑磷具有类似石墨的片状结构（波形层状结构）。层之间的键合比层内的键合弱，与石墨相似，具有导电性。这类晶体的本质特征不仅晶体内有共价键还有离域键和范德华力。有些科研机构对黑磷的插层性能进行研究。

　　将白磷在高压下，或在常压用汞作催化剂，和以小量黑磷作为晶种的情况下，在493~643开尔文下加热八天，即可得到钢灰色的同素异形体——黑磷。

　　3、黑磷与石墨烯区别？

　　与石墨烯最大不同在于，黑磷存在能隙，而石墨烯没有。那能隙是什么呢？在半导体中，由于能隙的存在，半导体只有吸收足够的能量才会呈现出另一种状态，即在半导体原件中可以表示0和1。如果没有能隙存在，就很难表示数字电路中的逻辑状态。

　　4、黑磷的制备及成本？

　　黑磷难以制备，难以保存。目前只有一种制备方法，就是将红磷在高温高压下形成黑磷，然后将黑磷剥离成可制备纳米材料的原子厚度的薄片，但由于温度和压力不易控制，合成黑磷的成功率不高。而更不幸的是，黑磷暴露在空气中后，就会和空气中的水蒸气和氧气反应，性能就会大打折扣。所以同石墨烯一样，黑色的磷也不容易大量生产。如果解决了这些问题，硅时代可能就要改名叫黑磷时代了。

　　黑磷将来能否实现在电子学和光子应用很大程度上取决于是否发展出能够可靠、大规模合成制备二维黑磷的方法。二维黑磷的制备分为两部分,首先是块状黑磷的制备,其次是二维黑磷的制备。

　　获得高质量的二维黑磷是最为关键的制备环节,研究的思路类比于结构相似的石墨烯制备,主要的研究集中于近两年。所以二维黑磷的制备仍在研究初步阶段,产业化尚需时日。目前制备二维黑磷的方法主要有三种:机械剥离法、液相剥离法、脉冲激光沉积法,其中机械剥离法是最常用的方法。

　　5、黑磷的未来应用前景？

　　2014 年以来,黑磷由于其优异的性能,开始获得广泛关注,甚至被认为能与石墨烯相媲美的二维原子材料。二维黑磷最特别的价值体现在它与其他二维材料材料不同的三个方面。

　　(1)光学性质方面:研究显示,黑磷在近红外以及中红外光电器件领域,如光探测器、调制解调器、发光二极管,有应用潜力。此外,单层的黑磷光响应波段能够包含较广的范围,并且能够和电磁波发生强烈的相互作用,能够在医药、国防、通信、夜视、热成像技术和近红外、中红外以及可见光区的光通信等领域有重要应用。

　　(2)电学性质方面:黑磷具有较高的迁移率/开关比,使其能应用到石墨烯力所不及的场效应晶体管中。目前,第一代的高速黑磷晶体管受益于黑磷独特的带隙性质带来的良好电流饱和性能,在电压和功率增益上显示出优越的电子辐射频率。未来预期在纳米电子学器件会有更大的应用。在电子设备中或许有更多的应用：晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等。其中一些应用已经被测试，效果非常好。

　　(3)平面内各向异性:黑磷最独特的性质是平面内很强的各向异性,其正交晶系的D2h 点群中,沿着纵向的锯齿型的有效载流子是沿着横向结构的十倍。这一性质使得黑磷用于设计新型的电子学和光子学器件成为可能,新的研究方向已在探索中。目前,研究者已经开始探索黑磷等离子器件外加光电子的独特偏振性质,以及在热电器件上的应用。

　　6、相关黑磷概念股及公司？

兴发集团

　　宜昌兴发集团有限责任公司：是国内最大的磷矿资源企业之一，目前公司磷矿石储量约2亿吨左右，同时还有部分矿山处于探矿阶段。

　　公司地处湖北省宜昌市，宜昌市是我国磷矿富集带，是全国五大磷矿基地之一，资源储量位居全国第二。

　　2015年公司收购了远安吉星化工45%的股权和尧治河桥沟矿业50%的股权，与斯帕尔化学签署了枫叶化工少数股权收购意向协议，进一步增加公司磷矿资源权益。

　　2016年8月19日，兴发集团正式公告投资组建成立湖北中科墨磷科技有限公司。该公司将与中国科学院深圳先进技术研究院联合组建实验室，共同开展黑磷及其相关产品研发。

六国化工

　　安徽六国化工股份有限公司：是华东地区规模最大的磷复肥和磷化工一体化专业制造企业。

　　公司主要生产基地坐落于长江沿线，直通湖北宜昌磷矿供应地，具备“酸肥结合”、“矿肥结合”的生产要素禀赋优势。公司参股的宜昌明珠磷化工业有限公司，地处中国磷产区三大中心之一。

　　很早就已发展成为年产磷矿石35万吨，年生产矿粉8万吨，12万吨矿加工能力的规模型自营出口企业。母公司旗下的宿松六国矿业拥有丰富的磷矿资源，其北冲矿区采矿许可证设计年产磷矿原矿56万吨。

云天化

　　云天化集团有限责任公司：公司是中国目前最大的磷矿采选企业，生产规模位居全国第一，公司子公司磷化集团是国家重点化学矿山企业，国家级云南磷复肥基地的磷矿采选基地。

澄星股份

　　江阴澄星集团：已经获得采矿权或探矿权的磷矿资源储量超过1.26亿吨，已获采矿权证的核定年开采量110万吨。

　　公司已经成为国内拥有磷矿资源最多的磷化工企业之一。我国磷矿资源主要在西南云贵川地区，而精细磷化工产品的消费市场主要在沿海地区和国际市场。

　　公司黄磷生产基地位于云南，而精细磷化工生产基地位于长江三角洲和广西钦州港，交通运输便捷，靠近目标市场。

湖北宜化

　　湖北宜化：公司全资子公司宜化肥业持有华瑞矿业82.54%股权。华瑞矿业所属卡哈洛磷矿探明磷矿资源储量12285.1万吨，公司拥有采矿许可证的磷矿石开采能力已达到130万吨/年。

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