當然我們不能拿火柴頭上的紅磷來使用，普通的磷需要通過特殊的工藝制成單層或者少層二維材料，磷烯具有和石墨烯相似的結構，磷烯中的磷原子會形成SP3雜化。與石墨烯優異的導電性不同，磷烯是一種半導體材料，相比于其他二維材料如石墨烯、MoS2等，磷烯材料的各項參數雖然不是最優秀的，但是其各項指標都相對平衡，因此保證了磷烯材料具有良好的特性，并且磷烯具有可調節能帶間隙這一屬性，這就使得其具有更為廣闊的應用范圍，例如晶體管、儲能、超級電容、記憶元器件和太陽能發電等，因此磷烯吸引了廣泛的關注。特別是其在鋰離子電池/鈉離子電池，晶體管電子元器件和下一代太陽能電池等領域具有十分廣闊的應用前景。今天小編就帶大家了解一下磷烯材料在這三個領域的應用，以及磷烯材料的幾種制備工藝。

在過去的十多年里，人們已經對黑磷材料進行了廣泛的研究，以期將磷材料用于鋰離子電池領域。研究發現每個P原子可以與3個Li+反應，生成Li3P材料，理論比容量為2596mAh/g，電壓范圍為0.4-1.2V，具有極大的應用潛力。但是與其他高容量鋰離子電池負極材料一樣，在充放電循環過程中磷材料的容量會發生快速衰降，這主要是因為磷材料在嵌鋰過程中體積膨脹過大（300%）造成的。為了克服這一難點，可以將納米磷材料與石墨進行機械混合，由于P和石墨之間會形成很強的C-P鍵，因此顯著的改善了材料的循環性能，其首次充電容量可以達到2786mAh/g（0.2C），循環100次后，容量保持率可達80%以上。

這是基于普通黑磷材料的研究，關于磷烯材料的儲鋰特性研究還比較少，Li等人研究了磷烯材料后認為其具有以下幾大優勢，1）Li和P之間具有很強的鍵；2）Li原子在寡層磷烯的Z方向的擴散能量阻礙只有0.08eV，這使得磷烯材料具有非常高的Li+擴散速率，要比Li+在MoS2和石墨中的擴散速率快100到10000倍，非常適合快充鋰離子電池。3）磷烯層間的擴散阻力較大，達到0.68eV，避免了Li+在層間擴散；4）采用磷烯材料的鋰離子電池電壓平均達到2.9V以上；5）Li+嵌入的磷烯內部時，可以使得磷烯從半導體材料向金屬性質轉變，顯著提高材料的導電性。

這幾大優勢使得磷烯材料在鋰離子電池上十分具有應用潛力。但是目前針對磷烯在鋰離子電池上的應用研究還較少。鋰資源的稀缺性使得人們逐漸將注意力轉移到了鈉離子電池上，磷烯材料在鈉離子電池上也具有優異的性能，例如Cui的團隊，利用液相剝離法制備磷烯材料，并在NMP中使磷烯與石墨烯材料發生自組裝，形成了獨特的三明治結構，該工藝制備的磷與石墨烯復合材料的在鈉離子電池表現出了良好的特性，在0.02C下可以獲得2440mAh/g的可逆容量，循環100次后，仍然能夠保持2080mAh/g的比容量，表現出了良好的循環性能，石墨烯和磷烯兩大高端材料的結合，表現出了十分優良的電化學性能。相信隨著研究的不斷深入，磷烯材料在儲能領域，特別是在鈉離子電池和鋰離子電池方面，會發揮更大的潛力，成為一種性能優異的鋰離子電池負極材料。