一种多孔黑磷的制备方法

本发明涉及多孔材料的制备，尤其涉及一种多孔黑磷的制备方法。

背景技术：

1、多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔道构成网络结构的材料，根据iupac定义，孔道依据直径大小可分为微孔(<2nm)、介孔(2～50nm)和大孔(>50nm)。多孔材料中不同直径的孔道可以相互贯通，使得该类材料兼具多种孔道的优势。比如在微介复合孔材料中，介孔可为传质过程提供更好的路径，微孔可提供反应位点，两者之间的协同效应进一步扩大了应用范围。

2、黑磷在储能、催化、阻燃等领域表现出良好的应用前景，其优异性能的发挥需要高效的物质传递过程。如果黑磷具备多孔结构，其微孔和介孔可以强化对客体分子的选择性，加强磷材料和客体分子的界面作用，同时大孔可减弱客体分子的扩散阻力，缩短扩散通路。因此，探索多孔黑磷的可控制备方法具有重要的意义。

3、专利cn106672927a公开了一种二维层状多孔黑磷材料及其制备方法，利用含硫离子液体在有机溶剂中对块状黑磷进行液相剥离得到大片、多孔二维黑磷纳米片，主要借助含硫离子液体的阳离子与二维黑磷片层的孤电子对之间的静电作用形成大尺寸的二维层状黑磷材料，同时利用探头超声及周围溶剂的高能旋涡在黑磷表面形成孔洞；所述技术方案中使用了大量的有机溶剂、含硫离子液体以及高能耗的探头式超声，在一定程度上难以大规模且绿色的制备多孔黑磷。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种多孔黑磷的制备方法，基于缓和的氧化还原反应，利用黑磷容易被氧化成磷氧化物的性质，将黑磷与二甲基亚砜或二甲基亚砜/水等缓和氧化剂进行反应，得到多孔黑磷。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一方面，本发明提供一种多孔黑磷的制备方法，包括以下步骤：

4、将黑磷于二甲基亚砜或二甲基亚砜的水溶液的溶剂中，80～300℃下进行反应，即得到所述多孔黑磷。

5、在某些具体的实施方式中，所述反应的温度可以为80℃、100℃、130℃、150℃、170℃、200℃、220℃、250℃、270℃、300℃或它们之间的任意温度。

6、作为优选地实施方式，所述黑磷为黑磷纳米片或黑磷微粉。

7、作为优选地实施方式，所述反应的时间为1～72h。

8、在某些具体的实施方式中，所述反应的时间可以为1h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、72h或它们之间的任意时间。

9、作为优选地实施方式，所述黑磷和溶剂的用量关系为每毫升溶剂对应0.05～5g黑磷。

10、在某些具体的实施方式中，所述黑磷和溶剂的用量关系为每毫升溶剂对应0.05g、0.1g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.5g、5.0g或它们之间的任意质量。

11、作为优选地实施方式，所述二甲基亚砜的水溶液中，二甲基亚砜和水的体积比为0.01～10ml：1ml。

12、在某些具体的实施方式中，所述二甲基亚砜的水溶液中，二甲基亚砜和水的体积比为0.01ml：1ml、0.05ml：1ml、0.1ml：1ml、0.5ml：1ml、1ml：1ml、2ml：1ml、3ml：1ml、4ml：1ml、5ml：1ml、6ml：1ml、7ml：1ml、8ml：1ml、9ml：1ml、10ml：1ml或它们之间的任意体积比。

13、作为优选地实施方式，还包括后处理；所述后处理包括洗涤和干燥。

14、又一方面，本发明提供上述制备方法得到的多孔黑磷。

15、又一方面，本发明提供上述多孔黑磷在制备储能材料、催化材料或阻燃材料中的用途。

16、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：本发明提供的多孔黑磷制备方法，主要基于缓和的氧化还原反应，制备得到的多孔材料孔道包括微孔、介孔和大孔等三种孔结构，有望在储能、催化、阻燃等领域展现出良好的应用前景。本发明相对于现有技术具备以下优点：(1)本发明提供的制备方法在廉价且环保的绿色溶剂中反应得到，具有明显的成本优势，有利于环境的保护；(2)本发明提供的制备方法易于操作，步骤简便，可放大批量连续生产；(3)本发明提供的制备方法还可用于合成红磷、紫磷、纤维磷、蓝磷等多孔单质磷材料。

技术特征：

1.一种多孔黑磷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黑磷为黑磷纳米片或黑磷微粉。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为1～72h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黑磷和溶剂的用量关系为每毫升溶剂对应0.05～5g黑磷。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二甲基亚砜的水溶液中，二甲基亚砜和水的体积比为0.01～10ml：1ml。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括后处理；所述后处理包括洗涤和干燥。

7.权利要求1-6任一所述的制备方法得到的多孔黑磷。

8.权利要求7所述的多孔黑磷在制备储能材料、催化材料或阻燃材料中的用途。

技术总结
本发明公开了一种多孔黑磷的制备方法，将黑磷于二甲基亚砜或二甲基亚砜的水溶液的溶剂中，80～300℃下进行反应，即得到多孔黑磷。本发明基于缓和的氧化还原反应，利用黑磷容易被氧化成磷氧化物的性质，将黑磷与二甲基亚砜或二甲基亚砜/水等缓和氧化剂进行反应，得到多孔黑磷，孔道由微孔、介孔和大孔等三种孔结构组成，制备过程简单、可大规模生产，有望应用于储能、催化、阻燃等领域。

技术研发人员：王佳宏,段尊斌,黄浩,程自强,喻学锋
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14