劉艷奇，何路東，廉培超，陳鑫智，梅毅

（1 昆明理工大學化學工程學院，云南昆明650500； 2 云南省磷化工節(jié)能與新材料重點實驗室，云南昆明650500）

引 言

在過去的十幾年中，二維材料因其獨特的強量子約束效應和超高比表面積等特性，已經(jīng)發(fā)展成為最為廣泛研究的納米材料之一[1]。石墨烯自2004年問世以來，研究最為廣泛[2]。然而，盡管石墨烯具有獨特的載流子遷移率[15000 cm2/(V·s)]、高導熱性、高柔性等特性[3-4]，但帶隙的缺乏[5]嚴重限制了其在半導體工業(yè)中的應用，因此，人們開始尋找可替代的其他二維材料，主要包括過渡金屬硫化物(TMDs)[6]和黑磷[7]。其中黑磷作為磷的一種最穩(wěn)定的同素異形體，于1914 年被首次合成，其晶體具有褶皺的層狀結構，通過剝離的方式可以獲得其層狀對應物-黑磷烯[8]。黑磷烯是一種新型的二維材料，結合了石墨烯與TMDs 二維材料的優(yōu)點，具有較高的載流子遷移率[1000 cm2/(V·s)]，可調(diào)節(jié)的直接帶隙(隨著層數(shù)的增加，帶隙從2.0 eV 向0.3 eV 逐漸減小)，獨特的各向異性以及優(yōu)異的物理化學性質(zhì)等特點[8-11]，在儲能[12-13]、催化[14]、生物醫(yī)療[15-16]以及阻燃[17]等領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。然而，在水和氧氣存在的環(huán)境中，黑磷烯容易發(fā)生降解氧化[18]，特別是在光照的情況下會加快這一進程，黑磷烯易于降解的特性嚴重限制了其應用[19]。為此，如何解決黑磷烯易氧化降解的問題，維持其結構和性能的穩(wěn)定性，成為當前研究的重點和熱點。本課題組依托云南省磷化工節(jié)能與新材料重點實驗室從2015 年起開始進行磷系新材料的相關研究工作，積累了一定的研究基礎。本文首先回顧了黑磷烯的結構與性質(zhì)，常見制備方法以及不穩(wěn)定機制，隨后系統(tǒng)地總結了近些年來提高黑磷烯穩(wěn)定性的策略與方法，簡要介紹了本課題組在增強黑磷烯結構穩(wěn)定性方面的一些工作進展。最后，基于前期工作的總結展望了未來提高黑磷烯穩(wěn)定性的策略。

1 黑磷烯的結構與性質(zhì)

1.1 黑磷烯的結構

黑磷具有褶皺的層狀結構，層與層之間通過范德華力相互作用堆疊在一起，如圖1 所示[20]，層間間距為0.53 nm，在單層內(nèi)每個磷原子與相鄰的三個磷原子以共價鍵的形式相連，同一平面的磷原子鍵長為0.2224 nm，鍵角為96.3°，連接兩個平面的磷磷鍵鍵長為0.2244 nm，鍵角為102.1°，沿z軸俯視，x軸和y 軸方向分別為扶手椅(armchair)方向和鋸齒(zigzag)方向[21]，這兩個面的特殊性導致了磷烯面內(nèi)在光學、電學和熱學的各向異性[22-23]。

1.2 黑磷烯的性質(zhì)

圖1 黑磷的結構[20]Fig.1 Black phosphorus structure[20]

1.2.1 能帶結構 與石墨烯、TMDs 等二維材料不同，黑磷烯具有可以調(diào)節(jié)的直接帶隙[24]。隨著黑磷烯層數(shù)的增加，帶隙從2.0 eV 到0.3 eV 逐漸減小[25]，這主要是由于層間相互作用導致費米能級附近價帶和導帶的劈裂[26]。此外，由于黑磷烯特殊的褶皺狀結構，因此可以在原子平面內(nèi)較大的擠壓和拉伸，由此產(chǎn)生的晶格應變會影響黑磷的電子結構[27-28]。目前，已經(jīng)有許多研究者通過理論計算推測當沿不同的方向?qū)诹紫┦┘討29]、壓強[30-31]或電場時[32]，黑磷烯可以實現(xiàn)由直接半導體到間接半導體、半金屬和金屬的相變。

1.2.2 光學性質(zhì) 由于黑磷烯具有可調(diào)節(jié)的直接帶隙，因此黑磷烯的光吸收范圍很廣，可以實現(xiàn)從可見光到近紅外光譜的全部檢測，這個特性使黑磷烯在光電探測、光催化領域具有很強的應用前景。Engel 等[33]研究了一種多層黑磷光電探測器，能夠在可見光和紅外光譜條件下獲得高對比度的圖像。Sa等[34]通過理論計算系統(tǒng)研究了黑磷烯作為光催化劑的晶體結構和電子結構，并預測黑磷烯可以在光催化裂解水制氫領域得到應用。黑磷烯在光學的各向異性表現(xiàn)在黑磷烯面內(nèi)的扶手椅方向和鋸齒方向偏振光的吸收能不同，且隨著介質(zhì)化層數(shù)的增加，吸收能下降的速度也不同，在扶手椅方向的降速明顯高于鋸齒方向的降速，偏振可見光更容易被扶手椅方向吸收[35]。

1.2.3 電學性質(zhì) 黑磷烯具有較高的載流子遷移率，可以有效地提高器件運行速度，理論計算表明，10 nm厚的磷烯，其電子遷移率最高可達103cm2/(V·s)，空穴遷移率可達105cm2/(V·s)[36-37]。同時黑磷烯具有較高的開關比(103～105)，對電路的漏電流調(diào)制率可高達石墨烯的104倍[38]，可以有效地降低半導體器件的功耗[39]。黑磷烯在電學性質(zhì)方面也表現(xiàn)出高的各向異性，如扶手椅方向的電子遷移率是鋸齒方向電子遷移率的14倍，而沿鋸齒方向的空穴遷移率為扶手椅方向的40倍。

1.2.4 熱學性質(zhì) 黑磷烯具有較低的熱導率，且其熱導率也具有各向異性。Luo 等[40]用微拉曼光譜法測定了黑磷烯平面內(nèi)各向熱導率，對于厚度大于15 nm的黑磷烯，扶手椅方向和鋸齒方向的熱導率分別為20 W/(m·K)和40 W/(m·K)，隨著厚度的減小，其熱導率分別降低到10 W/(m·K)和20 W/(m·K)，各向異性顯著[41-43]。

1.2.5 力學性質(zhì) Wei 等[44]通過理論計算了黑磷烯的理想拉伸強度和臨界應變等力學性能，計算結果表明，單層黑磷烯在扶手椅方向和鋸齒方向的拉伸應變分別可達30%和27%，這是由于黑磷烯獨特的褶皺結構導致的。Qin 等[45]通過理論計算研究了黑磷烯在應力作用下的幾何、電子和熱電性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)黑磷烯具有負泊松比現(xiàn)象，無論在z 軸方向施加拉伸應力還是壓縮應力，黑磷烯都會沿扶手椅方向膨脹。此外，研究表明，單層的黑磷烯楊氏模量較小，因此柔韌性較好，且抗斷強度大，滿足柔性器件的需求[46]。

2 黑磷烯的制備方法

目前，納米黑磷烯的制備方法主要有自上而下的剝離法，以及自下而上的化學氣相沉積(CVD)[47]和激光脈沖淀積法(PLD)[48-49]。其中，最常用的方法為自上而下的剝離法，即通過機械或者液相剝離的方式打破黑磷晶體材料的層狀結構而制得黑磷烯。機械剝離法，通過施加外力將薄層材料分離出來，如Liu 等[8]使用透明膠帶微機械剝離的方法從塊狀黑磷晶體上撕出少層的黑磷烯，另外Lu 等[50]使用Ar+等離子體減薄的方法也獲得了1～5 層的黑磷烯。機械剝離法雖然方法簡單，但剝離效率較低，獲得黑磷烯尺寸不可控且通常會引入伴生缺陷。液相剝離是指將塊狀黑磷晶體放入有機溶劑或電解液中分別進行超聲或電化學輔助剝離的一種方法，如Brent 等[51]將塊狀黑磷晶體放入N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(NMP)中超聲24 h獲得3～5層的黑磷烯，Tang等[52]使用離子液體[EMIM][BF4]/MeCN 電化學輔助剝離制備出3～6 層的氟化磷(FP)。相比于機械剝離法，液相剝離法獲得黑磷烯的晶體結構比較完整，剝離效率較高，是目前實驗室制備黑磷烯納米片比較常用的方法。本課題組也在黑磷烯制備方面做了相關研究，并取得一定進展[53-54]。本課題組Liu等[53]采用電化學輔助的方法，將涂有黑磷粉末的泡沫鎳作為陰極，鈉片作為陽極，與電解液一起組裝成紐扣電池，對紐扣電池恒流放電至設定的比容量后，取出陰極材料于無氧水中密封，超聲處理。首次得到一種新型結構的黑磷烯——打孔黑磷烯，用透射電鏡與原子力顯微鏡對其進行表征，如圖2 所示。與傳統(tǒng)的黑磷烯相比，打孔黑磷烯具有更大的比表面積，更多的反應活性位點等優(yōu)勢，有望進一步促進黑磷烯在儲能與催化領域的應用。此外，本課題組Yang 等[54]開發(fā)了一種超聲微波協(xié)同剝離黑磷烯的方法，該方法首先利用超聲振蕩使黑磷烯層間的范德華力減弱，并同時使水分子嵌入層間，再在微波場的作用下，使嵌入層間的水分子快速汽化，蒸汽和微波高頻振動的共同作用下，黑磷烯被剝離下來。與單獨超聲剝離和微波剝離相比，該方法耗時短，剝離時間總共不超過2 h，且無須使用有機溶劑，無須進一步處理就可以直接應用。

3 黑磷烯不穩(wěn)定的機制

自黑磷烯（BP）被發(fā)現(xiàn)在空氣中容易降解以來，其降解機理就一直被眾多學者研究。Castellanos-Gomez 等[55]在剝離少層黑磷時，發(fā)現(xiàn)將黑磷暴露于空氣環(huán)境中，黑磷表面吸附小液滴并腐蝕黑磷的結構，他們認為黑磷在平面外具有很強的偶極矩，具有很強的親水性，因此把黑磷的降解歸因于黑磷表面吸附了水，而Ziletti等[56]通過第一性原理計算認為與氧的表面反應是黑磷降解的根本原因。Wood等[57]通過光學顯微鏡、光譜等表征手段研究黑磷烯在降解過程中結構和性質(zhì)的變化，推測是氧氣和水共同作用與黑磷發(fā)生不可逆反應，生成磷氧化合物從而降解。Kim 等[58]在Wood 等的研究基礎上繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，黑磷烯的降解不僅是從表面開始降解，也可以從邊緣逐步向內(nèi)降解。Favron 等[59]提出了一種新的光誘導氧化機理，他們認為只有在氧氣、水和可見光共同存在的條件下黑磷才會降解，同時，他們還驗證了光強度和氧濃度與氧化速率呈線性關系。Zhou 等[18]于2016 年通過理論計算詳細地闡述了黑磷烯的降解機制，并將黑磷烯氧化降解的過程大致劃分為三步，如圖3 所示。①在光照的情況下，空氣中的氧氣容易在黑磷烯表面形成超氧根陰離子O-2；②游離在黑磷烯表面的超氧根陰離子會與黑磷烯表面的磷原子以P—O 鍵的形式鍵合形成磷氧化合物PxOy；③當有水存在的環(huán)境下，磷氧化合物會和水反應生成磷酸，從而降解，并暴露出新的一層磷烯，周而復始，磷烯被逐層氧化降解。

圖2 打孔黑磷烯及表征圖[53]Fig.2 Holey phosphorene and it’s characterization [53]

圖3 黑磷烯的降解機制Fig.3 Black phosphorene degradation mechanism

4 黑磷烯穩(wěn)定化的策略和方法

為了提高黑磷烯的穩(wěn)定性，擴大黑磷烯的應用領域，目前已有很多研究者開展了大量的研究工作。根據(jù)黑磷烯穩(wěn)定性機理的不同大體可以分為三類，即通過阻斷空氣和水與黑磷烯接觸途徑的惰性包覆法，通過占據(jù)磷原子表面孤對電子的復合成鍵法以及通過降低O2/O-2氧化還原電位的元素摻雜法。

4.1 包覆法

圖4 氧化鋁封裝保護黑磷烯[57]Fig.4 AlOx encapsulated to protect BP [57]

圖5 氧化鋁與含氟聚合物雙層封裝保護黑磷烯[58]Fig.5 Al2O3and hydrophobic fluoropolymer encapsulated to protect BP[58]

包覆法即采用其他一些較為穩(wěn)定的材料在黑磷烯的表面形成一層保護膜包裹住黑磷烯（BP），阻斷黑磷烯與氧氣和水的接觸，從而達到穩(wěn)定黑磷烯的目的。2014年，Wood等[57]采用原子層沉積法在黑磷烯表面覆蓋了一層厚度約30 nm 的氧化鋁膜作為封裝層，如圖4 所示，將其放置在空氣條件下1 周，黑磷烯表面并沒有發(fā)生明顯的變化，表明起到了一定的保護作用。然而，由于僅在黑磷烯表面覆蓋了一層氧化鋁薄膜，長時間過后，空氣和水依然可以從暴露的邊緣逐步進入黑磷烯的內(nèi)部發(fā)生化學降解，因此，Kim 等[58]在2015年研究了黑磷烯的降解機制后，首次提出了利用Al2O3和疏水性含氟聚合物進行雙層封裝保護的方法，即在黑磷烯的表面覆蓋一層約為25 nm 的Al2O3薄膜后，再對其表面和側壁覆蓋一層疏水性的含氟聚合物(圖5)，經(jīng)雙層封裝保護的黑磷烯可以穩(wěn)定保存長達數(shù)月之久。值得注意的是，由于原子層沉積法本身的限制，原子層沉積法不能用于單分子層或者少層黑磷烯的鈍化，因為層數(shù)較少的黑磷烯非常不穩(wěn)定，很容易在原子層沉積的過程中被氧化而降解。Pei 等[60]在2016 年開發(fā)出一種利用氧氣等離子體干刻蝕的方法來剝離得到黑磷烯，采用這種方法，由于氧氣刻蝕速率恒定，因此可以精確地制備出任意層數(shù)的磷烯，同時在氧氣的刻蝕過程，會產(chǎn)生PxOy化合物層，產(chǎn)生的PxOy化合物層不僅可以保護抑制剩余磷烯層的降解，而且還可以繼續(xù)使用原子層沉積法進行涂層保護，起到更好的保護效果。Liang 等[61]采用有機物己二胺包覆鈍化黑磷烯，研究結果表明，未經(jīng)涂層保護的黑磷烯在12 h 內(nèi)完全降解，經(jīng)己二胺涂層保護的黑磷烯在一個月內(nèi)很好地保持了黑磷烯的褶皺的蜂窩狀結構，因此具有很好的導電性，同時也增強了其在水溶液中的分散性。此外，一些二維材料也已用來包覆黑磷烯提高其穩(wěn)定性。Son 等[62]在雙層的黑磷烯上沉積了三層二硫化鉬(MoS2)形成穩(wěn)定的異質(zhì)結結構，如圖6所示，將其暴露在空氣環(huán)境下測試其穩(wěn)定性，結果表明，沉積三層MoS2的黑磷烯在三周過后得以保存，未進行沉積的黑磷烯則完全降解。Chen 等[63]將黑磷烯封裝在六方氮化硼（BN）層之間形成穩(wěn)定的異質(zhì)結結構(圖7)，得到了穩(wěn)定性較好的黑磷基材料。2017 年，Xing 等[64]首次制備了三維氧化石墨烯納米黑磷氣溶膠，由于納米黑磷表面被氧化石墨烯覆蓋，因此具有很好的光熱穩(wěn)定性。

圖6 二硫化鉬鈍化黑磷烯[62]Fig.6 MoS2 encapsulated to passivate BP[62]

圖7 氮化硼(BN)封裝保護黑磷烯[63]Fig.7 BN encapsulated to protect BP[63]

4.2 復合法

采用惰性包覆法，雖然可以在一定程度上阻擋黑磷烯與空氣中水和氧的接觸，起到保護效果，但由于包覆法僅依靠其他材料與黑磷烯之間微弱的范德華力結合，經(jīng)長時間暴露于空氣環(huán)境條件下，依然會發(fā)生氧化降解。因此，為了更好地解決黑磷烯的穩(wěn)定性問題，可以引入一些特定基團與黑磷烯進行復合占據(jù)磷原子表面活躍的孤對電子，形成化學鍵，從而阻止孤對電子與空氣中的水和氧發(fā)生化學反應，以此來提高黑磷烯的穩(wěn)定性。

圖8 重氮苯化合物鈍化黑磷烯[65]Fig.8 Aryl diazonium chemical compound passivate BP [65]

Ryder等[65]采用重氮苯化合物對厚度約為10 nm的黑磷烯進行修飾，該物質(zhì)可以占據(jù)黑磷烯表面的孤對電子并自發(fā)地形成P—C 鍵，如圖8 所示，將其在空氣環(huán)境下放置3周，表面未發(fā)生明顯的變化，起到了很好的穩(wěn)定效果。此外，在黑磷烯復合了重氮苯化合物后，其晶體管具有更好的空穴遷移率和開關比。Zhao等[66]設計合成了一種磺酸鈦(TiL4)配體，通過配位鍵的方式來占據(jù)磷原子表面的孤對電子，由于Ti4+具有空軌道，磺酸酯的親電效應可以增強Ti的配位能力，因此可以容易地接受黑磷烯提供的孤對電子形成穩(wěn)定的配合物。他們將制備出的TiL4@BP 配合物暴露在相對濕度較大的空氣環(huán)境下測試穩(wěn)定性，結果表明，未進行配位的黑磷烯72 h后在高分辨率的XPS 譜圖中134.2 eV 處出現(xiàn)強的PxOy亞帶，TiL4@BP 則未出現(xiàn)PxOy亞帶，表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。Tang 等[52]于2017 年以低濃度無水的[EMIM][BF4]/MeCN 離子液體作為電解液，采用電化學輔助的方法剝離黑磷同時對其進行氟化，制備出3～6 層的氟化磷(FP)，由于引入了氟原子，F(xiàn)P 表現(xiàn)出了良好的空氣穩(wěn)定性，在空氣中暴露一周后，F(xiàn)P 納米片保持完整，沒有發(fā)生任何變化。Zhu 等[67]使用簡單的固態(tài)機械化學法，在不添加任何添加劑的情況下，球磨黑磷粉體和富勒烯粉體，實現(xiàn)了黑磷烯邊緣的選擇性鍵合形成BP/C60雜化物，由于富勒烯具有良好的疏水性，因此雜化材料具有較好的環(huán)境穩(wěn)定性，暴露于空氣環(huán)境下7 d，吸光度保持為初始吸光度的86%，證明其良好的穩(wěn)定性。本課題組也在復合法提高黑磷烯穩(wěn)定性方面做了一系列研究[68-70]。最近，Liu 等[68]將二維材料氧化石墨烯和黑磷烯以超聲的方式進行復合，冷凍干燥后，形成了三維的還原氧化石墨烯磷烯復合材料，對其進行表征與穩(wěn)定性測試，結果表明，復合材料形成了P—O—C 鍵并具有良好的穩(wěn)定性，將其復合材料的分散液放置在空氣條件下72 h 吸光度僅下降了3.5%。同時，Li 等[69]同樣采用超聲的方式將二維材料MXene 與黑磷烯進行復合形成穩(wěn)定的異質(zhì)結結構，XPS 表征表明形成了P—O—Ti 鍵，將黑磷烯及其復合材料分別暴露在空氣環(huán)境下10 d，未經(jīng)復合的黑磷烯的XPS 譜圖在134.2 eV 處出現(xiàn)了氧化磷的峰，而其復合材料并未出現(xiàn)氧化磷的峰，證明其良好的穩(wěn)定性。此外，Ren 等[70]將黑磷烯和石墨烯引入到高壓均質(zhì)機中制備石墨烯/黑磷烯復合材料，并將其與水性聚氨酯復合，應用于阻燃領域，取得較好的效果。結果表明，在這種復合材料的邊緣形成了P—C 鍵，增強了黑磷烯在環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時，由于引入了石墨烯，復合材料的力學性能也得到了很大的提升。

4.3 摻雜法

摻雜法即在黑磷烯上摻雜一些原子，使黑磷烯導帶的最小值向下偏移低于O2/O-2的氧化還原電位，以此來減緩黑磷烯的氧化降解。Liu課題組[71]在高溫(1000℃)高壓(2 GPa)下以紅磷和碲(Te)為原料合成了Te元素摻雜的黑磷晶體，暴露于空氣環(huán)境條件下3 周后，發(fā)現(xiàn)摻雜過后的黑磷烯降解速率明顯低于未摻雜的黑磷烯，他們又對其進行了第一性原理計算，得出經(jīng)Te摻雜后的黑磷烯導帶的最小值接近或略低于O2/O-2的氧化還原電位，印證了Te 摻雜提高黑磷烯的穩(wěn)定性是由于降低了黑磷烯的導帶最小值引起的；隨后此課題組又使用和碲元素屬于同一主族的硫(S)元素以同樣的方式對黑磷進行摻雜[72]，對其進行穩(wěn)定性測試，在空氣環(huán)境中暴露21 d后，其載流子遷移率僅下降了23.6%，證明其良好的穩(wěn)定性，同時，第一性原理計算結果也表明S摻雜的黑磷穩(wěn)定性的提升是由于降低了黑磷烯導帶的最小值。最近，Wang等[73]在高真空條件下用Al原子熱沉積法制備了Al 摻雜的黑磷烯納米片并對其進行了穩(wěn)定性測試，在空氣環(huán)境下暴露9 d 后，黑磷烯納米片非常穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的降解，通過第一性原理計算對其穩(wěn)定機制進行探討，結果表明，經(jīng)Al原子摻雜的黑磷烯導帶的最小值也向下偏移，低于O2/O-2的氧化還原電位，從而起到穩(wěn)定黑磷烯的效果。此外，用Al 原子進行熱沉積法時，在黑磷烯表面形成的納米級鋁團簇容易氧化形成氧化鋁，形成的氧化鋁也在一定程度上保護了黑磷烯免受空氣中水和氧氣的侵蝕。Xu 等[74]首次提出了利用具有場致效應的互補金屬氧化物半導體(COMS)材料SixNy對黑磷進行N 型摻雜，將P 型黑磷轉(zhuǎn)變成N 型黑磷，使黑磷在室溫下的電子遷移率提高到176 cm2/(V·s)。此外，SixNy封裝層不僅可以有效地對黑磷實現(xiàn)N型摻雜，還可以起到隔絕水和氧氣的作用，提高了其穩(wěn)定性，以這種方式摻雜的黑磷烯穩(wěn)定性可達一個月之久。沈海云[75]通過理論計算的方式，詳細研究了元素周期表中堿金屬原子、堿土金屬原子、過渡金屬原子、ⅢA 族原子、ⅣA 族原子、ⅤA 族原子以及非金屬原子對黑磷烯表面修飾的影響，通過判斷其吸附能與內(nèi)聚能的比值是否大于1，選擇出可以形成穩(wěn)定結構的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Ni、Tl、La、O、S、F、Cl 十五種元素對黑磷烯表面進行修飾，再對其單個原子修飾的單層和多層黑磷烯計算導帶底(CBM)，結果表明經(jīng)這15 種元素修飾的黑磷的導帶底都明顯下移甚至低于O2/O-2的氧化還原電勢，從而起到了提高空氣環(huán)境中黑磷烯穩(wěn)定性的效果，其中，Cs、Ca、Sr、Ba、La、Cl 這六種元素的摻雜可以提高任意層數(shù)的黑磷烯穩(wěn)定性；Li、Na、K、Rb、Ni、Tl、O、S 可以提高雙層及以上黑磷烯的穩(wěn)定性；摻雜F 可以提高三層及以上層數(shù)的黑磷烯的穩(wěn)定性，此外，沈海云還研究了不同種元素的摻雜濃度對黑磷烯導帶底的影響，為摻雜法提高黑磷烯穩(wěn)定性提供了理論指導。

5 結論與展望

包覆法雖然可以減緩黑磷烯的氧化降解速度，但不能從根本上解決黑磷烯不穩(wěn)定的問題，經(jīng)長時間暴露于空氣環(huán)境條件下，黑磷烯依然可以從邊緣逐步氧化降解。相比于包覆法，復合法由于引入了某些特定的基團，這些基團可以占據(jù)黑磷烯中磷原子表面的孤對電子，從而能從根本上阻止磷和氧氣的反應，穩(wěn)定性效果較好，但由于在復合的同時，會引進一定量的其他元素原子或基團，可能改變黑磷烯的物理化學性質(zhì)，進而影響其實際的應用；相較于以上兩種策略，摻雜法是能夠從根本上解決黑磷烯穩(wěn)定性的一種方法，由于摻雜量較少，摻雜穩(wěn)定效果好，是一種相對較優(yōu)的穩(wěn)定黑磷烯的策略，但目前摻雜條件相對苛刻，摻雜技術比較復雜且成本高，還不適合大規(guī)模的應用。目前，本課題組正在開展以高溫和光催化的方式對黑磷烯進行非金屬元素摻雜提高其穩(wěn)定性用于催化方向的研究，致力于開發(fā)出一種簡單高效的摻雜方法以提高黑磷烯的穩(wěn)定性并推進其應用。