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一种多孔硅材料的制备方法、制备的多孔硅材料及其用途

一种多孔硅材料的制备方法、制备的多孔硅材料及其用途

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:不限
  • 发布日期:2021-07-15
  • 技术成熟度:详情咨询
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
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  • 交易成功

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  • 技术(专利)类型 发明专利
  • 申请号/专利号 CN201310669731.0 
  • 技术(专利)名称 一种多孔硅材料的制备方法、制备的多孔硅材料及其用途 
  • 项目单位 中国科学院过程工程研究所
  • 发明人 苏发兵; 张在磊; 王艳红; 翟世辉 
  • 行业类别 化学、冶金
  • 技术成熟度 详情咨询
  • 交易价格 ¥面议
  • 联系人 李志文
  • 发布时间 2021-07-15  
  • 01

    项目简介

    本发明公开了一种多孔硅材料的制备方法及根据该方法制备的多孔硅材料。该多孔硅材料的制备方法如下:以过渡金属氧化物为催化剂,在一定温度和压力及矿化剂作用下使有机溶剂与原料硅发生原位催化反应,并通过酸洗等后处理除杂技术制备多孔硅材料。调节过渡金属氧化物的种类、用量、有机溶剂种类及反应条件参数可以调控硅材料的孔径大小、分布及孔隙率。本发明可以获得目前已有技术难以得到的多孔硅材料。利用该方法制备的多孔硅材料,生产成本低,工艺简单,可大规模制备,适合于工业化生产,具有广阔的应用前景。
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  • 02

    说明书


    1.一种多孔硅材料的制备方法,包括:在反应器中,以过渡金属氧化物作为催化剂,使原料硅在矿化剂作用下于有机溶剂中发生原位催化反应,形成孔结构,得到多孔硅材料。
    2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述过渡金属氧化物为过渡单金属氧化物或过渡多金属氧化物或两者的混合物;所述过渡单金属金属氧化物优选自Cu、Co、Ni、Zn、Mn、Cr、V、Ti或Fe的单金属氧化物中的任意一种或者至少两种的混合物,所述过渡多金属氧化物优选自Cu、Co、Ni、Zn、Mn、Cr、V、Ti或Fe的过渡多金属氧化物及其混合物;所述过渡单金属氧化物更优选自CuO、NiO、MnO、Co3O4、Fe2O3中的任意一种或者至少两种的混合物,所述过渡多金属氧化物更优选CuaCobNicZndMneFe2O4,其中a+b+c+d+e=1,0≤a,b,c,d,e≤1,且a、b、c、d和e五者不同时为0。
    3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述矿化剂选自钠盐、钾盐、钙盐以及醋酸盐、硝酸盐、氯酸盐、硫酸盐中的任意一种或者至少两种的混合物,优选醋酸钠、醋酸钾、氯化钠、硝酸钾和硫酸钠中的任意一种或者至少两种的混合物。
    4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述有机溶剂选自醇类、醛类、脂类、苯类或酸类有机溶剂中的任意一种或者至少两种的混合物,优选乙二醇、乙醇、乙醛、甲醛、乙酸乙酯、乙二酸乙酯、甲苯、二甲苯、甲酸和醋酸中的任意一种或者至少两种的混合物;优选地,所述有机溶剂含有0~70wt%的去离子水。
    5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应器为常压或高压反应釜,当反应在高压反应釜中进行时,反应压力为0.1MPa以上,优选0.1-2.0MPa;所述反应的温度为100-500℃,优选150-250℃;所述反应时间为大于2小时,优选36-120小时。
    6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述原料硅与过渡金属氧化物催化剂的质量比为50:1~5:1,更优选为30:1~10:1;所述过渡金属氧化物催化剂与矿化剂的质量比为10:1~1:5,更优选为8:1~1:3。
    7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述原料硅的形状为片状或/和颗粒状,其晶型为非晶、单晶或多晶中的任意一种或者至少两种的组合。
    8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括去除杂质,所述去除杂质的方法包括去离子水洗涤、酸洗、碱洗和干燥;优选地,所述方法包括将反应后的反应混合物用去离子水洗涤,在酸中浸泡反应除去残留的过渡金属氧化物,再用去离子水清洗,然后在氢氧化钠溶液中反应去除多孔硅表面的二氧化硅,再用去离子水洗涤,最后干燥得到最终的多孔硅材料。
    9.一种多孔硅材料的制备方法,包括如下步骤:将过渡金属氧化物与矿化剂分散于有机溶剂中,然后与原料硅一起装入反应器,0.1-2Mpa和100-500℃温度下,反应36-120小时后,冷却至室温,将反应后表面有过渡金属氧化物的原料硅用去离子水洗涤,在盐酸中超声处理,再用去离子水清洗,然后在氢氧化钠溶液中搅拌反应,再用去离子水清洗,然后干燥得到最终的多孔硅材料。
    10.一种由权利要求1-8之一所述的方法制备得到的多孔硅材料,所述多孔硅材料孔大小均一,孔结构分布均匀,孔径为2纳米-100微米,并且孔的结构可控可调;以及由权利要求1-8之一所述的方法制备得到的多孔硅材料在集成电路和太阳能电池、光电器件以及锂离子电池的制备中的用途。
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