通过保护化学调节黑磷的反应性

化学家可以在工业和实验室合成有机化学过程中合理地调节分子和官能团的反应性。该概念可以应用于包括二维(2-D)黑磷(BP)纳米片的无机纳米材料。例如，当不使用该化合物时，科学家可以“关闭”几层或单层黑磷的高反应性，以在使用时恢复其活性。在现在发表在《科学进展》上的新报告中，刘晓和物理，生物材料，化学工程和生物化学领域的科学家团队开发了一种基于保护性化学的方法来调节黑磷的反应性。

为了启动保护步骤，它们将铝阳离子(Al 3+)与来自黑磷(BP)的孤对电子结合，并降低了黑磷表面的电子密度。他们通过在黑磷/铝(BP / Al 3+)共轭体上疏水化(憎水)1,2-苯二硫醇(BDT)的自组装完成了一个抗氧/防水层工艺。该保护步骤产生了具有低反应性的稳定化合物。通过使用螯合剂处理工艺，Liu等人。随后实现了BP / Al 3+的脱保护/ BDT复合物可从黑磷表面去除铝阳离子和BDT。这样，他们使用去保护过程恢复了黑磷的电子密度，以恢复对化合物的反应性。

调整纳米材料的特性

刘等。合理地开发了一种基于化学保护性的方法来控制黑磷在此过程中的反应性。在纳米科学中，研究人员可以精确地调整纳米材料的特性以获得所需的特性。调节纳米材料的反应性对于多步可编程应用至关重要。可以保护某些纳米材料以降低其在特定条件下的反应性，并在成功脱保护后恢复其活性。因此，研究人员提出了一系列选择性和有效的策略来调节有机化学中官能团的反应性。

然而，由于缺乏相似的官能团，现有的公认的有机保护-脱保护方法不能应用于无机纳米材料。结果，仍然需要开发一种有效且简单的方法来控制无机材料的反应性。为此，研究小组开始将黑磷与铝阳离子(Al 3+)结合，以降低表面电子密度并有效降低其反应性。在黑磷和Al 3+阳离子存在的情况下，保护过程产生了疏水(憎水)的1,2-苯并二硫醇(BDT)分子，从而提供了超稳定的络合物(BP / Al 3+/ BDT)。该化合物在环境条件下稳定达两个月之久，没有变化。该团队可以通过螯合剂处理来保护不稳定的复合物。

BP / Al 3+ / BDT化合物的合成与表征

刘等。按照先前开发的方法合成和表征(测试)块状黑磷(BP)。该团队首先通过超声处理分子的粉末形式获得BP纳米片，然后使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜(TEM)观察BP的大小。高分辨率TEM也提供了对纳米片结构的洞察力，原子力显微镜显示了BP的厚度，其中磷光体层有4至6个单独的层。利用X射线衍射和拉曼光谱，研究小组确定了BP的晶体特性与其本体形式相似。Liu等人在阳离子结合到BP表面的保护步骤中。在乙醇溶液中将BP与氯化铝(AlCl 3)混合。然后他们利用X射线光电子能谱表征了Al 3+阳离子成功附着在BP表面上以增强对BP的保护作用。该团队观察了该化合物的纳米形态，并使用扫描透射电子显微镜(STEM)研究了表面构象，并通过傅立叶变换红外(FTIR)光谱和质子核磁共振进一步验证了其结构。(1 HNMR)。

刘等。通过在材料科学中采用多种光学技术来研究BP / Al 3+ / BDT配合物的反应性，以了解其结构。相应的图像显示了在环境条件下晶体结构的演变和长期稳定性。BP / Al 3+的稳定性/ BDT复合物优于单独的黑磷，结果突出了将黑磷嵌入化合物中的实用性。该团队将复杂结构的反应性降低归因于两个因素。首先，结合黑磷表面的铝阳离子具有较低的化学反应性。其次，黑磷表面上的自组装疏水致密阵列将分子与氧气和水中隔离，以防止进一步降解，从而提高了化合物的稳定性。

脱保护BP / Al 3+ / BDT化合物

研究小组通过从化合物表面去除铝阳离子来使超稳定的复合物脱保护。他们使用常规的金属离子螯合剂-乙二胺四乙酸钠(EDTA-4Na)完成了这一步骤。在此过程中，Liu等。还去除了疏水性的BDT分子和铝阳离子，从而获得了具有负Zeta电位的亲水(憎水)表面，其形式类似于原始的黑磷分子。保护性-去保护性调节过程使科学家可以可逆地控制黑磷的反应性。结果表明在实践中有效调节分子反应性的能力。

外表

这样，Xiao Liu和他的同事开发了一种新的基于化学保护性的方法，可以合理地调节黑磷(BP)的反应性。在保护步骤中，它们将铝阳离子(Al 3+)与BP上的孤对电子结合，以降低其表面电子密度。该保护步骤增强了BP / Al 3+共轭物表面上的疏水(憎水)1,2-苯并二硫醇(BDT)的功能，从而形成致密的疏水层，从而大大降低了黑磷的反应性。然后，研究小组使用螯合剂将黑磷中的铝阳离子去除，从而将分子还原为原始的高电子密度，亲水(憎水)表面。脱保护的BP在其原始状态下显示出高反应性。该方法提供了一种可调节的方法来控制BP的反应性，这是常规功能很难实现的。可以探索这种保护策略来调节纳米材料的反应性，以创建用于材料科学应用的未来可编程纳米结构。

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