Un gruppo di ricerca congiunto presso la Osaka City University e Sakai Chemical Industry Co., Ltd. sono riusciti a sintetizzare il fosforo nero con una reazione solvotermica one-pot con il fosforo rosso nell'etilendiammina usata come solvente.

Recentemente, il fosforo nero è stato un candidato per il fotocatalizzatore che lavora sotto la luce visibile. Però, la sintesi del fosforo nero avviene solitamente ad alta temperatura e pressione, causando difficoltà a produrne grandi quantità. Il gruppo di ricerca ha scoperto una condizione per sintetizzare il fosforo nero con un'elevata resa dal fosforo rosso e ha dimostrato la sua elevata attività fotocatalitica per l'evoluzione dell'idrogeno. Il loro rapporto è stato pubblicato nel numero del 12 marzo di Journal of Material Chemistry A .

La scissione fotocatalitica dell'acqua ha attirato l'attenzione come soluzione per controllare il riscaldamento globale. Sebbene vari ossidi metallici siano stati utilizzati come fotocatalizzatori, la maggior parte di essi non funziona con la luce visibile a causa della loro ampia banda proibita. Recentemente, il fosforo nero è stato studiato come fotocatalizzatore candidato che lavora sotto l'irradiazione della luce visibile. Il fosforo nero è un semiconduttore a strati con una banda proibita stretta che può essere alterata modificando lo spessore dello strato. La sintesi del fosforo nero avviene solitamente ad alte temperature e pressioni che rendono difficile la sintesi di quantità maggiori. Era necessario sviluppare un metodo per sintetizzare il fosforo nero mediante un approccio chimico umido adatto a produrne grandi quantità. Recentemente, alcuni ricercatori hanno riferito che la reazione solvotermica può convertire il fosforo bianco in fosforo nero. Poiché il fosforo bianco è molto pericoloso e tossico, era importante sviluppare un metodo di sintesi utilizzando il fosforo rosso più sicuro del fosforo bianco come materiale di partenza.

In questo studio, il team ha applicato una reazione solvotermica one-pot con etilendiammina come solvente e fosforo rosso, sicuro da maneggiare e ampiamente utilizzato nell'industria, come materiale di partenza per sintetizzare il fosforo nero.

Il team ha rivelato un meccanismo di formazione del fosforo nero mediante varie spettroscopie.

Ottimizzando le concentrazioni e le dimensioni delle particelle di fosforo rosso, la temperatura di reazione, E tempo, il team è riuscito a sintetizzare il fosforo nero. Il contenuto di fosforo nero nel campione con metodi convenzionali è di circa il 10%, ma il team lo ha aumentato al 90%.

Per di più, il fosforo nero sintetizzato con cocatalizzatore ha mostrato un'elevata attività fotocatalitica per l'evoluzione dell'idrogeno da una soluzione acquosa di metanolo sotto irraggiamento con luce visibile.

fosforene, un singolo strato di fosforo nero, sta attirando l'attenzione come un nuovo materiale semiconduttore a causa della banda proibita in contrasto con il grafene.

Questo metodo ad alto rendimento del fosforo nero è utile non solo nel campo dei fotocatalizzatori ma anche dei materiali elettronici.