[发明专利]一种提纯矿化法黑磷的方法

说明书

本发明公开一种提纯矿化法黑磷的方法，将块状矿化法黑磷加入到氧化性溶剂中，充分混合反应10～1440min；反应完全后用去离子水洗涤沉淀，然后与酸溶液混合反应10～1440min；反应完全后用去离子水洗涤沉淀，再用有机溶剂洗涤后真空干燥；本发明成本低，简单易操作，通过该方法可以有效除去矿化法黑磷中的锡、白磷、红磷、碘等杂质，得到高纯度的黑磷，使其在各个领域中有更好的应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料提纯净化技术领域，尤其涉及一种提纯矿化法黑磷的方法。

背景技术

黑磷是磷的同素异形体中性质最稳定的一种，大量的理论和实验研究表明黑磷具有优异的性能，例如较高的载流子迁移率和开关比、层数可调的直接带隙，高度的各向异性、极好的生物相容性等，在太阳能电池、储能电池、生物医药、场效应晶体管、传感器、催化等领域展现出了很好的应用前景。

迄今为止，黑磷制备已开发了多种方法，例如高压法、铋熔化法、球磨法、汞催化法，而这些方法中存在制备条件苛刻，成本太高、引入有毒金属难以除去、结晶度不好等各种问题。研究人员针对这些存在的问题，探索出了矿化法制备黑磷。但是矿化法黑磷中存在副产物杂质，经过大量的研究结果表明，较大的温度梯度有利于黑磷晶体与副产物进行分离。通常，由于管式炉中温度梯度较大，因而利用管式炉制备得到的黑磷纯度较高，结晶度好，但因为管式炉空间有限，黑磷的生产量太少，极大地限制了黑磷的生产规模。马弗炉空间较大，采用马弗炉制备黑磷可以提高黑磷的产量，但马弗炉中温度梯度较小，生成的黑磷与其他杂质难以分离。因此亟待发明一种更好的提纯矿化法黑磷的方法。

发明内容

本发明提供一种操作简单、效果好的提纯矿化法黑磷的方法，具体包括以下步骤：

（1）将块状矿化法黑磷加入到氧化性溶剂中，充分混合反应10～1440min；

（2）步骤（1）反应完全后用去离子水洗涤沉淀，然后与酸溶液混合反应10～1440min；

（3）步骤（2）反应完全后用去离子水洗涤沉淀，再用有机溶剂洗涤后真空干燥。

步骤（1）矿化法黑磷是红磷、锡、碘化高锡在马弗炉中热处理得到的，红磷、锡和碘化高锡质量比为1~6：1~5：1~5，热处理工艺是在惰性气氛下，550-700℃处理12小时，惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。

步骤（1）氧化性溶剂为硝酸、硫酸、高锰酸钾溶液、双氧水溶液或三氯化铁溶液，氧化性溶剂的质量分数为10%～98%。

步骤（1）矿化法黑磷与氧化性溶剂的质量体积比g:mL为1:5~200。

步骤（2）酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸、次氯酸或磷酸，酸溶液的质量分数为10%～35%。

步骤（2）矿化法黑磷与酸溶液的质量体积比g:mL为1:5~200。

步骤（3）有机溶剂为苯、甲苯、无水乙醇或二硫化碳

步骤（3）干燥是在真空条件下，25℃～150℃干燥10min～1440min。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过一系列净化除杂手段可以得到高纯度的黑磷晶体。

（2）该净化方法操作简单、绿色环保，且成本低。

（3）本发明不受黑磷量的多少影响，可批量净化处理，这对实现规模化净化，得到高纯度黑磷，使其在各个领域中有更好的应用前景，有重要意义。

附图说明

图1为实施例1提纯前后黑磷的XRD图；

图2为实施例1提纯前后黑磷的拉曼光谱图；

图3为实施例1提纯前黑磷的SEM图及EDS能谱图；