少层黑磷 (FLBP) 是一种在技术上很重要的二维材料，它面临着消费者应用的主要障碍：环境条件下的自发降解。阻止 FLBP 直接暴露在环境中仍然是增强其稳定性的关键策略，但这也会限制其实用性。

近日，加的斯大学Susana Trasobares，格拉纳达大学Angel Orte，Jose M. Dominguez-Vera，皇家墨尔本理工大学Vipul Bansal通过一套互补的实验和计算方法监测 FLBP 表面的氧化损伤及其通过 β-胡萝卜素的修复。

文章要点

1）虽然FLBP的光氧化导致发光发射的急剧减少、它们向较低能量的转变以及由于表面氧化物引起的不均匀性导致的发光寿命值的广泛分散，但添加β-胡萝卜素显着恢复了这些参数更接近那些原始的FLBP。EELS研究发现，FLBP的光氧化会产生退化的斑点，这些斑点在β-胡萝卜素处理后可以有效去除。

2）HREM研究表明，光氧化的FLBP区对应于某种形式的结晶不良的水合磷酸钙相。用β-胡萝卜素处理后，整个材料的HREM条纹和衍射图变得与原始FLBP的相似。相关的Raman-AFM研究进一步证实了β-胡萝卜素去除FLBP表面退化斑点的能力，这些斑点最初会导致无剥落的FLBP表面起泡。MD模拟和DFT计算揭示了β-胡萝卜素与BP表面的相互作用模式。

3）通过β-胡萝卜素分子的平面取向通过其C-C主链覆盖BP表面支持其保护作用。更有趣的是，在氧缺陷位点观察到的β-胡萝卜素构象从天然反式到更具反应性的顺式异构体的变化支持其修复作用。生化分析通过提供实验证据证明β-胡萝卜素在FLBP存在的情况下螯合ROS的能力，进一步支持了计算研究。

4）总的来说，β-胡萝卜素不仅可以保护FLBP免受光氧化损伤，而且可以在氧化后修复材料。迄今为止尚未考虑使用β-胡萝卜素作为此类材料的保护和修复剂的仿生方法。β-胡萝卜素促进保护和修复基于FLBP的FET器件的适用性证明了这种方法在光电子学中的实际潜力。

5）这种β-胡萝卜素介导的策略有可能应用于FLBP的浓缩分散体，促进能量收集和催化等领域的技术应用，这些领域需要可扩展数量的稳定材料。此外，β-胡萝卜素分子的抗氧化特性也为将这些材料应用于生物医学应用提供了机会，例如光动力疗法。

参考文献

Mandeep Singh, Repairing and Preventing Photooxidation of Few-Layer Black Phosphorus with β‑Carotene, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.2c10232

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10232