黑磷晶體是一種獨t的半導體材料,黑磷是由磷原子形成層狀結構的材料,層與層之間由范德瓦爾斯力相互結合。這種結構導致了黑磷的各向異性,使得其在不同方向上的性質不同。其晶格是一個相互鏈接的六元環(huán),每個原子都與其他三個原子相連,且晶格由雙原子層組成,每一個層是由曲折的磷原子鏈組成的,P—P—P鍵角為90°,磷—磷鍵距為2.17埃。
1、電子器件
半導體材料:黑磷是一種直接帶隙半導體,具有較高的載流子遷移率,這使得它在電子器件中具有潛在的應用價值。
場效應晶體管:研究人員已經制備出幾納米厚的二維黑磷場效應晶體管,顯示出良好的電流飽和效應和厚度依賴性的電荷載流子遷移率,表明其在高性能電子器件中的應用潛力。
紅外光電探測器:黑磷在紅外和可見光區(qū)域表現(xiàn)出高光譜檢測能力,適用于紅外光電探測裝置的制造。
2、能源存儲
鋰離子電池負極材料:黑磷具有較高的理論比容量和優(yōu)良的電子傳導性,被認為是一種鋰離子電池負極材料。然而,其體積膨脹問題需要通過與其他材料復合來解決。
太陽能電池:黑磷量子點可以沉積于多孔導電聚苯胺薄膜表面,制備出可紅外光響應的光陰極,與光陽極形成互補的光吸收,提高太陽能電池的光電轉換效率。
3、生物醫(yī)學
腫瘤治療:黑磷量子點在近紅外激光照射下能夠顯著殺死腫瘤細胞,展現(xiàn)出良好的生物相容性和光熱轉換效率,為腫瘤治療提供了新的可能性。
生物成像:黑磷量子點的近紅外光學性能使其在生物成像領域具有應用潛力,尤其是在深層組織成像方面。
4、環(huán)境應用
光催化劑:黑磷在環(huán)境凈化中作為光催化劑使用,能夠有效降解有機污染物,如羅丹明B等。
重金屬吸附劑:黑磷及其復合材料可用于吸附水中的重金屬離子,如Cd(II)、Pb(II)等,有助于水體污染的治理。
5、傳感器
氣體傳感器:黑磷的高靈敏度和選擇性使其在氣體傳感領域具有應用前景,尤其是在檢測有毒或可燃氣體方面。
生物傳感器:黑磷可以用于構建生物傳感器,用于檢測特定的生物分子或病原體。
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