O fósforo preto (BP) possui propriedades físico-químicas únicas com amplo potencial de aplicação, mas sua síntese é dificultada por altas temperaturas de reação e longos tempos de reação. Os mecanismos subjacentes ao crescimento da PA permanecem obscuros. Neste trabalho, utilizamos o fósforo branco (WP) como precursor para a síntese eficiente de BP, empregando clatrato Sn-PI rico em P-vacância como catalisador. O mecanismo catalítico do clatrato Sn-PI foi sistematicamente investigado, revelando seu papel crítico na dissociação do P4 moléculas em P2 moléculas e induzindo sua reconstrução estrutural para formar BP. Descobriu-se que a atividade catalítica do clatrato Sn-PI está fortemente correlacionada com o seu conteúdo de vacância de fósforo. Cálculos de DFT indicam que o clatrato Sn-PI contendo P-vacância tende a sofrer reconstrução estrutural dinâmica, o que reduz a barreira de reação para o crescimento da PA. Notavelmente, o crescimento de BP usando WP pode ocorrer em temperaturas tão baixas quanto 420°C, significativamente mais baixas do que usando fósforo vermelho (RP) como precursor. O tempo complete de preparação do BP foi reduzido de pelo menos uma dúzia de horas para 90 minutos, com um alto rendimento de 95,5%, representando o menor tempo de reação relatado até o momento.
