深圳大学&湖南大学Angew: 羟基修饰少层硼烯和其光电性能

二维硼纳米片结构半导体材料，少层的硼烯（borophene）结构是通过理论计算预测得到的，但是其嫩带的调控性未在实验中得以验证，有鉴于此，深圳大学宋军、Xin Wang，湖南大学项元江等报道了羟基修饰的硼烯（borophene-OH），该材料在2-丁醇中进行液相剥离得到，并且其能带可调控。硼、2-丁醇之间通过界面上的能量匹配作用实现了平整的硼烯材料，并且通过剥离过程中OH官能团配位作用进行剥离，该过程中打破B-B键，暴露了不饱和B位点，在厚度变化过程中的能带可以在0.65~2.10 eV范围内变化。光电化学测试结果显示羟基修饰硼烯作为工作电极，用于PEC结构的光探测器光电流和光响应得以显著提高，光电流和光响应分别达到5.0 μA/cm2，58.5 μA/W，该结果明显超过其他结构二维材料。因此，作者认为这种OH修饰的硼烯有望用于光电化学活性的半导体材料。

       首先，分别对2-丁醇、异丙醇、DMF、NMP溶剂常见剥离溶剂进行比较，作者在接触角实验中发现2-丁醇的接触角最小，说明硼烯在2-丁醇中有较好的润湿性，因此在2-丁醇中剥离能最低，并能稳定剥离后的硼烯。在2-丁醇中得到褐色的少层硼烯剥离产物分散液。随后将剥离后的少层硼烯产物在冰浴中和KOH溶液中进行超声，进行OH修饰，随后通过调控离心速率得到特定厚度的硼烯-OH分散液。

电化学阻抗谱对硼烯-OH电极进行表征，结果显示在模拟太阳光中，离心速率更高、更大能带宽度的硼烯-OH产物的电阻更小，说明其电荷-空穴分离性能更高，并且说明电荷-空穴分离有效分离是产生光电流的原因。并且，当光强度提高，硼烯-OH中的光子更多，导致产生更多的电荷-空穴对和更高的光电流。虽然硼烯材料的光响应在光强度提高的过程中会降低，硼烯-OH材料的光响应强度会随着其能带增加的过程中提高，并在最大能带的硼烯-OH材料中光响应敏感度达到58.5 μA/W。并且长时间稳定性测试结果显示，在2个月后器件仍能保持60 %的光电流。

参考文献 Xin Wang*, Junwu Liang, Qi You , Jiaqi Zhu , Feier Fang, Yuanjiang Xiang*, Jun Song* Bandgap Engineering of Hydroxyl‐Functionalized Borophene for Superior Photo‐Electrochemical Performance, Angew. Chem. Int. Ed. 2020 DOI: 10.1002/anie.202010723
       https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202010723