黑磷VS石墨烯，到底谁怕谁？

石墨烯和黑磷，本来是一对亲戚。按年分排的话，黑磷要比石墨烯小上十岁左右。然而，长江水浪打浪，后浪到底能不能把前浪拍在沙滩上，就需要时间去证明了。

这一次为大家详细唠唠这对亲戚，看看到底谁才是未来的革命性材料。

黑磷

百余年前，化学家就合成出了黑磷这种物质，合成后没有了后文。由于石墨烯带来的二维材料的热潮，直到2013年才有人重新把兴趣集中在黑磷上。黑磷，由于具备低成本的制造工艺等新特征，有望替代石墨烯，成为下一个新材料金矿。

黑磷是常见的三种磷同素异形体（红磷、白磷和黑磷）中，形态最为稳定的一员。与石墨类似，黑磷的结构使其可以制备二维黑磷晶体。二维材料的某些性质是块体材料所没有的，目前石墨烯、二维过渡金属硫化物都是这个领域的先行者。单层黑磷优异于石墨烯和二维过渡金属硫化物的性能主要体现在 半导体 和 光电性能 。

黑磷，你有多行？

它的亲戚石墨烯最大缺陷在二本身没有能隙，这限制了它在 半导体工业 和 光学器件 等领域的应用。而黑磷则正好可以克服这个缺点，它的半导体能隙是直接能隙，即导带底部和价带顶部在同一位置，这意味着黑磷和光可以直接耦合，这个特性让黑磷成为未来光电器件(例如光电传感器)的一个备选材料，可以检测整个可见光到近红外区域的光谱。其能隙是可藉由在硅基板上堆栈的黑磷层数来做调节，使其能吸收可见光范围以及通讯用红外线范围的波长。

感觉很厉害的样子，于是小七查了下“2016年度国家自然科学基金申请项目评审结果的通告”中关于黑磷的研究课题，结果很惊人！除了中国科学院外，清华、浙大、中科大、复旦等高校均有研究课题。

此外，上月，兴发集团（国内最大的磷化工标杆企业）公告称，公司将出资筹建子公司开发二维黑鳞相关产品，并促其产业化，抢占行业制高点。重点就是围绕二维黑磷的大规模制备及应用等方面技术研究和合作。

小七查了下国内目前从事相关领域的企业，发现黑磷主要原材料是磷矿石，我国磷矿主要归属于生产磷肥的化工公司，除 兴发集团外，六国化工、澄星股份、湖北宜化、云天化 都有一定的磷矿石储备和产量，黑磷一旦实现产业化应用，这些标的都有望受益。

黑磷的应用不局限于光电领域，其在生物医学领域也具有优势如肿瘤治疗。

磷矿资源类公司

1.司尔特（002538）：公司主要产品为高浓度缓释NPK复合肥系列产品以及磷酸一铵，形成从硫铁矿制酸至磷复肥产品生产、销售较为完整的一体化产业链。磷酸一铵产量位列全国第十位，硫铁矿制酸产量位列同行业第八位，综合实力挤入中国复合肥行业十强。

2.兴发集团（600141）：已经公告将与深圳中科、重庆中科合资成立湖北中科墨磷，并拟以湖北中科为主体与中科院深圳先进技术研究院成立联合实验室，主要围绕二维黑磷的大规模制备及应用等方面技术研究和合作。

3.澄星股份（600078）：公司已经获得采矿权或探矿权的磷矿资源储量超过1.26亿吨，已获采矿权证的核定年开采量110万吨。公司已经成为国内拥有磷矿资源最多的磷化工企业之一。我国磷矿资源主要在西南云贵川地区，而精细磷化工产品的消费市场主要在沿海地区和国际市场。公司黄磷生产基地位于云南，而精细磷化工生产基地位于长江三角洲和广西钦州港，交通运输便捷

4.六国化工（600470）：公司是国家重点发展的大型磷复肥生产骨干企业，且是中国大型磷铵企业中唯一一家上市公司。是华东地区规模最大的磷复肥和磷化工一体化专业制造企业。

石墨烯

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，在2010年获诺贝尔奖后一夜成名。

资料显示，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。

石墨烯目前也是最有潜力成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

黑磷来了，石墨烯怕了吗？

迄今二维材料的奇异世界一直被石墨烯统治着。黑磷难道就没有缺点吗？答案自然是有的。

黑磷难以制备，难以保存。目前只有一种制备方法，就是将红磷在高温高压下形成黑磷，然后将黑磷剥离成可制备纳米材料的原子厚度的薄片。而更不幸的是，黑磷暴露在空气中后，就会和空气中的水蒸气和氧气反应，性能就会大打折扣。

黑磷，作为可调半导体，在电子设备中或许有更多的应用：晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等。其中一些应用已经被测试，效果非常好。同石墨烯一样，黑色的磷也不容易大量生产。

白磷是一种白色蜡状固体，遇光会逐渐变黄，所以又叫黄磷。也就是说，黄磷产品只要用适当的技术手段就能转化成黑磷，这可比获取石墨烯的成本和难度要低得多。当然这也是黑磷有望成为新的热门半导体材料的原因之一。

但是，磷矿石具有不可再生的特点。磷矿资源成因年代久远，成矿条件极其复杂，因而磷矿的再生几乎不可能。磷矿资源一经开发利用，磷素随着各下游加工产品的消费领域分散到自然界中，不可再循环利用，许多国家已经将磷矿资源列为战略资源。

石墨烯与黑磷的较量，还会一直持续下去.....