【先進(jìn)人物】王佳宏：探尋新材料“黑馬”的殺手锏應(yīng)用
時間：2020-10-23 來源：
2020年，是深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建立40周年。從邊陲小漁村到“綜合性國家科學(xué)中心”，從“特區(qū)”到“先行示范區(qū)”，深圳始終肩負(fù)著中國改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)先行探路的使命。在特區(qū)40年乘風(fēng)破浪的路上，深圳先進(jìn)院堅定選擇與深圳這座城市同呼吸、共發(fā)展、創(chuàng)未來。慶祝特區(qū)成立40周年，深圳先進(jìn)院推出“我為綜合性國家科學(xué)中心做貢獻(xiàn)”系列人物報道，展現(xiàn)科研人員開拓、創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)、貢獻(xiàn)的特區(qū)精神。
近年來，以石墨烯為代表的新材料蓬勃發(fā)展，二維黑磷作為一種直接帶隙半導(dǎo)體迅速成為其中的一匹黑馬。四年前，對剛剛從武漢大學(xué)博士畢業(yè)的王佳宏而言，黑磷這匹“黑馬”還顯得十分陌生。在加入中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒研究員團(tuán)隊后，這匹黑馬漸漸被馴服。2016年以來，黑磷晶體產(chǎn)量實現(xiàn)了單管四個數(shù)量級的增長，王佳宏本人也從博士后快速成長為副研究員。對黑磷相關(guān)新材料的未來發(fā)展，王佳宏期望能夠發(fā)展更多的硬核技術(shù)，開發(fā)更多的“殺手锏”應(yīng)用。
△?材料所（籌）研究員王佳宏
轉(zhuǎn)化二維黑磷缺陷
二維黑磷具有大比表面積、帶隙調(diào)控等優(yōu)勢，但是黑磷上面的孤對電子和缺陷使其在水氧條件下容易發(fā)生分解、性能下降，極大地限制了黑磷的發(fā)展和應(yīng)用。
“我們發(fā)現(xiàn)二維黑磷的邊緣缺陷比較多，容易被氧化，一旦氧化后會進(jìn)一步加劇它的不穩(wěn)定性，”王佳宏介紹稱，“黑磷邊緣之所以容易被破壞，正是由于孤對電子和懸掛鍵太活潑。”
針對該問題，王佳宏采用構(gòu)造“異質(zhì)結(jié)”的方法，將黑磷破損的邊緣“補”起來。具體而言，利用邊緣或缺陷處磷原子的還原性，將其原位轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的金屬磷化物。進(jìn)行了系列元素和反應(yīng)條件的嘗試以后，王佳宏發(fā)現(xiàn)鈷和磷的作用較強，而且該異質(zhì)結(jié)同時兼具很好的電催化全分解水的性能。
“補齊破損的邊緣和缺陷后，材料的電化學(xué)穩(wěn)定性與電化學(xué)活性均大幅提升，有效地拓展了黑磷在能源化學(xué)轉(zhuǎn)化相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用?！痹摮晒l(fā)表于材料化學(xué)領(lǐng)域的頂級刊物《德國應(yīng)用化學(xué)》。
△ 團(tuán)隊制備的黑磷晶體
△ 王佳宏團(tuán)隊成員
