Bildungsmechanismen für Phosphoren und SnIP

Phosphoren – das Einzelschichtmaterial des Elementallotrops schwarzer Phosphor (Pblack) – und SnIP sind 2D‐ und 1D‐Halbleiter und können beide über sehr ähnliche Synthesewege, mithilfe von Gasphasentransportreaktion und Mineralisation, aus amorphem rotem Phosphor und Sn/Sn(IV)‐iodid hergestellt werden. Der Top‐down‐Ansatz über Pblack ist heutzutage der wichtigste Zugangsweg zu Phosphoren. Die beiden Reaktionswege unterscheiden sich hauptsächlich in der Reaktionstemperatur und den Stoffmengenverhältnissen der Reaktanten. Bei der Top‐down‐Synthese von Phosphoren aus schwarzem Phosphor wird über mögliche Intermediate oder Nebenphasen (z. B. Hittorfscher Phosphor oder ein Sn24P19.3I8‐Clathrat) spekuliert. Die Bedeutung P‐basierter 2D‐ und 1D‐Materialien für Energiekonvertierung, ‐speicherung und Katalyse inspirierte uns, den Bildungsmechanismus dieser beiden Stoffe genauer zu untersuchen. Hier stellen wir die intermediatfreien Reaktionsmechanismen von Pblack/Phosphoren und SnIP aus P4 und SnI2 mittels direkter Gasphasenbildung vor. Doppelhelikales 1D‐SnIP und 2D‐Phosphoren entstehen in einer Gasphasenreaktion aus weißem Phosphor (P4) und SnI2. Mittels P4‐Aktivierung wird das Helix‐Wachstum oder die Phosphorenbildung initiiert. Sn2I4‐Dimere koordinieren die freien Elektronenpaare des Phosphors beim SnIP, während eine direkte Sn‐Insertion in die P‐P‐Bindung zur Phosphorenbildung führt. Beide Reaktionswege werden zwischen 0 K und den jeweiligen Synthesetemperaturen beleuchtet.