本项研究中，课题组创新性地建立了球磨化学刻蚀技术，成功将红磷粉末直接转化为具有多晶边界特征的新型黑磷纳米片。传统的黑磷纳米片材料通常具有类似单晶的结构，表面平滑且边缘锐利；与之相比，这种新型的黑磷纳米片则呈现多晶的结构特征，纳米片表面布满了由互相独立的晶畴边界构成的缺陷位点，故而表面崎岖而边缘平滑。表面的这种位点对氮气分子具有明显的吸附功能，因此其对催化固氮方面的性能有着积极的作用。课题组的后续试验将这种新型黑磷纳米片作为催化剂应用到了水相光催化固氮中，相关研究表明其在水溶液体系中具有出色光催化固氮活性。在适量的电子牺牲剂的帮助下，整个体系可以在可见光的照射下实现稳定的光催化固氮反应；并且能在8小时的连续光照下保持性能不衰减，其平均活性也超越了大多数已经报道的催化体系。

课题组进一步对多晶黑磷催化体系的机理进行了研究，在PEC测试中，多晶黑磷纳米片在氮气氛围中的响应要明显强于在氩气氛围中；而在测试中，多晶黑磷纳米片的信号在氮气氛围中的衰减时间也明显短于在氩气氛围中，两个实验结果都证实了氮气从多晶黑磷表面夺取光生电子的过程。此外，与传统的晶体生&液相剥离法相比，本项研究中开发的球磨&化学刻蚀法大幅降低了制备黑磷纳米材料的成本和时间，这种价格低廉且高效的方法展现了黑磷纳米材料未来在工业化生产上的巨大潜力。