Un grupo de investigación conjunto de la Universidad de la ciudad de Osaka y Sakai Chemical Industry Co., Ltd. ha logrado sintetizar fósforo negro con una reacción solvotérmica en un recipiente con fósforo rojo en etilendiamina utilizada como disolvente.

Recientemente, El fósforo negro ha sido un candidato para fotocatalizador que trabaja bajo luz visible. Sin embargo, la síntesis de fósforo negro generalmente se realiza a alta temperatura y presión, causando dificultades para producir grandes cantidades. El grupo de investigación descubrió una condición para sintetizar fósforo negro con alto rendimiento a partir del fósforo rojo y demostró su alta actividad fotocatalítica para el desprendimiento de hidrógeno. Su informe fue publicado en la edición del 12 de marzo de Revista de química de materiales A .

La división fotocatalítica del agua ha atraído la atención como una solución para controlar el calentamiento global. Aunque se han utilizado varios óxidos metálicos como fotocatalizadores, la mayoría de ellos no funcionan con luz visible debido a su amplia banda prohibida. Recientemente, El fósforo negro se ha estudiado como un fotocatalizador candidato que trabaja bajo irradiación de luz visible. El fósforo negro es un semiconductor en capas que tiene un intervalo de banda estrecho que se puede alterar cambiando el grosor de su capa. La síntesis de fósforo negro se suele realizar a altas temperaturas y presiones que dificultan la síntesis de mayores cantidades. Fue necesario desarrollar un método para sintetizar fósforo negro mediante un enfoque químico húmedo adecuado para producir grandes cantidades para él. Recientemente, algunos investigadores informaron que la reacción solvotermal puede convertir el fósforo blanco en fósforo negro. Como el fósforo blanco es muy peligroso y tóxico, Era importante desarrollar un método de síntesis utilizando fósforo rojo más seguro que el fósforo blanco como material de partida.

En este estudio, El equipo aplicó una reacción solvotérmica en un recipiente con etilendiamina como disolvente y fósforo rojo. seguro de manejar y ampliamente utilizado en la industria, como material de partida para sintetizar fósforo negro.

El equipo reveló un mecanismo de formación de fósforo negro mediante varias espectroscopias.

Optimizando las concentraciones y tamaños de partículas de fósforo rojo, la temperatura de reacción, y tiempo, el equipo logró sintetizar fósforo negro. El contenido de fósforo negro en la muestra con métodos convencionales ronda el 10%, pero el equipo lo aumentó al 90%.

Es más, El fósforo negro sintetizado con cocatalizador mostró altas actividades fotocatalíticas para el desprendimiento de hidrógeno a partir de una solución acuosa de metanol bajo irradiación de luz visible.

Fosforeno una sola capa de fósforo negro, está atrayendo la atención como un nuevo material semiconductor debido a que tiene una banda prohibida en contraste con el grafeno.

Este método de alto rendimiento de fósforo negro es útil no solo en el campo de los fotocatalizadores sino también en los materiales electrónicos.