[发明专利]一种以熊猫粪便为原料制备硅单质的方法

说明书

本发明公开了一种以熊猫粪便为原料制备硅单质的方法，所述方法包括步骤：S1、取指定量熊猫粪便通过酸溶液去除熊猫粪便中包含的金属离子杂质，使用去离子水洗涤至中性后干燥；S2、将洗涤干燥后的熊猫粪便放置马弗炉中按照设定温度煅烧得到洁白色的二氧化硅前驱体；S3、将所述二氧化硅前驱体、氯化钠和镁粉以1:8:1比例混合后充分研磨后放置充满惰性气体的管式炉中煅烧；S4、将通过管式炉煅烧得到物质经由酸溶液酸洗后，再通过去离子水洗涤至中性干燥后得到硅单质；本发明以大熊猫粪便为生物质硅前驱体，制备生物质多孔硅，实现了废物的回收利用，节能环保，成本低廉，实用性好，同时可应于为锂离子电池负极，为电池提供更大容量。

技术领域

本发明属于生物废弃物综合利用技术领域，具体涉及一种以熊猫粪便为原料制备硅单质的方法。

背景技术

当下社会石油资源危机，生态环境恶化，而锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、环境友好等特点，是一种高效绿色的储能材料，应市场的迫切需求，锂离子电池被广泛应用于各种电子设备及交通工具中。目前商用锂离子电池一般用石墨作为负极材料，石墨类负极材料有着优异的循环性能，但是石墨的理论容量只有372mAh g^-1，较低的理论容量远远不能满足电子设备对电量储存的需求。

硅作为一种储锂能力很强的元素，可逆比容量高达3579mAh g^-1，是石墨理论容量的10倍左右，拥有更大的储能，且可以达到更快的充电速度，逐渐被更多的人用来制作锂离子电池负极材料，但是普通的硅元素的提取耗能多难度大，提取成本较高；同时在提取过程中，杂质较多难以除去，无法得到纯度高的硅单质；如何实现低成本且提取得到高纯度硅单质成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以熊猫粪便为原料制备硅单质的方法，该方法以大熊猫粪便为原料，实现了硅单质提取的经济性、环保性以及实用性，具体技术方案如下：

一种以熊猫粪便为原料制备硅单质的方法，所述方法包括步骤：

S1、取指定量熊猫粪便通过酸溶液去除熊猫粪便中包含的金属离子杂质，使用去离子水洗涤至中性后干燥；

S2、将洗涤干燥后的熊猫粪便放置马弗炉中按照设定温度煅烧得到洁白色的二氧化硅前驱体；

S3、将所述二氧化硅前驱体、氯化钠和镁粉以1:8:1比例混合后充分研磨后放置充满惰性气体的管式炉中煅烧；

S4、将通过管式炉煅烧得到物质经由酸溶液酸洗后，再通过去离子水洗涤至中性干燥后得到硅单质。

进一步的，步骤S1中，将指定量的熊猫粪便放置在3M盐酸溶液浸泡24h以去除金属离子杂质。

进一步的，步骤S2中将干燥后熊猫粪便放入马弗炉煅烧2h，马弗炉煅烧温度由0℃开始以速度1℃/min升至500℃后恒温煅烧。

进一步的，步骤S3中将二氧化硅前驱体、氯化钠和镁粉混合充分研磨物质放入管式炉中煅烧6h，管式炉煅烧温度由0℃开始以速度5℃/min升至650℃后恒温煅烧。

进一步的，步骤S4中将煅烧得到物质放入1M的盐酸溶液中浸泡10h。

进一步的，所述硅单质为棕黄色的粒度在5um～15um的硅单质。