Exploring the Formation of Black Phosphorus Intercalation Compounds with Alkali Metals

Abstract

Black phosphorus intercalation compounds (BPICs) with alkali metals (namely: K and Na) have been synthesized in bulk by solid‐state as well as vapor‐phase reactions. By means of a combination of in situ X‐ray diffraction, Raman spectroscopy, and DFT calculations the structural behavior of the BPICs at different intercalation stages has been demonstrated for the first time. Our results provide a glimpse into the very first steps of a new family of intercalation compounds, with a distinct behavior as compared to its graphite analogues (GICs), showing a remarkable structural complexity and a dynamic behavior.

Interstitial copper‐doped edge contact for n‐type carrier transport in black phosphorus

“…The atom size of Cu ( r Cu ~ 0.14 nm) is smaller than the interlayer distance (0.52 nm) of BP flakes and larger than “pore” size (<0.1 nm) of BP plane, which suggests that the Cu atoms are intercalated between the BP layers . We deduce that the Cu intercalation begins at the edge sites or surface defects of the BP flake during the metal evaporation when the high energy and highly diffusive evaporated Cu atoms facilitate the intercalation process . The intercalated Cu atoms propagate along the interlayer between BP planes, which results in BP with interstitial Cu (Cu int ) between BP layers.…”

Electronic Properties of Air‐Sensitive Nanomaterials Probed with Microwave Impedance Measurements

“…Afterwards, the mixture was heated up to 70 °C, where it was carefully mixed together. The detailed process of synthesis is described in a previous article . For the experiments, 10.1 and 10.3 mg of bP and KP 8 was put into ESR grade quartz tubes, evacuated to high vacuum ( mbar) and sealed under 20 mbar of He (6.0 Helium), which allowed cryogenic measurements.…”

Gitteröffnung durch reduktive kovalente Volumen‐Funktionalisierung von schwarzem Phosphor

“…[18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben. [28] Zuerst haben wir die Reaktion einer Interkalationsverbindung von BP mit Kalium während der Addition eines elektrophilen Funktionalisierungsreagens (Schema 1) in situ mit Raman-Spektroskopie verfolgt. Hier liefern wir den ersten echten Beweis fürd ie kovalente Modifizierung von BP mit Alkylhalogeniden unter Verwendung mehrerer Charakterisierungstechniken.…”

“…[28] Dies ebnet den Wegz ur Erforschung der reduktiven Route basierend auf der Nutzung von negativ geladenen BP-ite-Nanoschichten und Elektrophilen (E) als kovalenten Reaktionspartnern. [28] Dafürh aben wir im Ultrahochvakuum (UHV) langsam Iodhexan auf die davor synthetisierte BPIC KP 6 gedampft und währenddessen kontinuierlich Raman-Spektren aufgenommen, um den Verlauf des Funktionalisierungsprozesses in situ zu überwachen. Außerdem wurden Dichtefunktionaltheorie(DFT)-Rechnungen durchgeführt, um unsere Befunde zu erklären und um ein besseres Verständnis der kovalenten Derivatisierung von BP zu erlangen.…”

“…Während seine bemerkenswerten physikalischen und Materialeigenschaften bereits intensiv untersucht wurden, bleibt seine Chemie nahezu unerforscht. [28] Dies ebnet den Wegz ur Erforschung der reduktiven Route basierend auf der Nutzung von [13][14][15][16][17] Abgesehen von diesen Ansätzen gilt die kovalente Funktionalisierung der Oberfläche als eines der vielversprechendsten Konzepte zur Modifizierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von 2D-Nanomaterialien.…”