黒磷（BP）作为一种新型的二维材料,相对于其他二维材料,特别是石墨烯和过渡金属二硫族化合物（TMDs）,表现出良好的电荷载流子迁移率(室温下约为10000 cm²V^-1s^-1)和可调带隙（0.3-2.0 e V）,使其具有很大的应用潜力。但是在外界氧和水的存在下,当其剥离到纳米级尺寸时会发生化学降解,导致半导体性能的快速丧失。共价修饰是一种很有发展前景的方法,一方面,通过与磷烯表面的磷原子共价相互作用,可提高其在外界环境中稳定性;另一方面,通过修饰可以得到期望的化学活性而不影响其电输送性质。另外,可以根据不同的需求而控制修饰的程度,而且这种方法实施相对简单,成本较低。共价修饰在稳定磷烯方面显示出很好的发展前景,但是到目前为止,在这方面的研究仍然只有很少。本课题主要研究通过自由基共价修饰磷烯改善其在空气和水中的稳定性,包括以下两个部分:1.通过使用偶氮二异丁腈（AIBN）前驱体产生的碳自由基对黒磷纳米片（BPNFs）共价修饰。计算和实验结果表明,AIBN碳自由基已成功地共价连接到BPNFs表面。形成P-C键的共价修饰显着改善了BPNFs在空气和水溶液中的稳定性。此外,所获得的BPNFs-AIBN仍然保持BPNFs的良好光学性质。2.在制备黒磷量子点（BPQDs）的过程中,使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）氧自由基对BPQDs进行共价修饰。计算和实验结果表明,TEMPO氧自由基与BPQDs之间可以形成P-O键,并且修饰的BPQDs-TEMPO在空气中具有明显的稳定性。此外,我们还使用4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPOL）通过相同的方法进行共价修饰,发现具有类似的稳定BPQDs的效果。由于通过碳自由基（AIBN）和氧自由基（TEMPO和TEMPOL）修饰的磷烯（BPNFs和BPQDs）在外界环境中具有显着的稳定性和光学特性,我们相信通过自由基修饰的磷烯在电和光电应用中具有重要的应用价值。另外,通过本工作再次证明了可以使用自由基共价修饰的方法保护磷烯防止其降解,这为磷烯的保护提供了有用的策略。