[发明专利]利用单原子碳还原制备单质材料的方法

权利要求书

1.一种利用单原子碳还原制备单质材料的方法，在熔体介质中，在300℃～1000℃下，有机碳源裂解成原子碳并溶解于熔体介质，所述原子碳与置于熔体介质中的单质前体化合物发生氧化还原反应，该前体化合物被还原成单质，单质在熔体介质中过饱和结晶析出，得到单质材料，

其中，所述单质材料选自Mg、Zn、Cu、Fe、Li、Ge、V、Cr、Ni、Co、Mn、Bi、Ti、Mo、Y、Ir、W、Pt、Ta、Nb、Re、Hf、Pd、Zr、B和Si；

所述单质前体化合物是该单质元素的氧化物、氮化物、硫化物或包含该单质元素的盐；以及

所述熔体介质是指选自无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物、金属和合金中的一种或几种的熔融体。

2.如权利要求1所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，所述单质材料选自Mg、Cu、Fe、Li、Ge、Ni、Co、Ti、Pt、Nb、Zr、B和Si。

3.如权利要求1所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，所述单质前体化合物为该单质元素的氧化物。

4.如权利要求1-2中任一项所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，所述熔体介质为熔点低于810℃的无机盐或无机盐混合物，或者为熔点低于400℃无机碱或无机碱混合物，或者为熔点低于500℃的低熔点合金。

5.如权利要求1所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，所述的无机盐为氯化镁、氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙、氯化铝，氟化钾、氟化钠、氟化锂，硝酸钠、硝酸钾，硫酸锂或硫酸钠；所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氢氧化铝；所述的合金为Bi与选自Sn、Pb、In、Cd、Hg和Zn的二元、三元、四元或五元合金，或者Bi与Pt的合金，或者Pb与选自Sn、In、Cd和Hg的二元、三元或四元合金，或者Sn与Cd的合金。

6.如权利要求1-2中任一项所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，所述有机碳源包括选自脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物中一种或多种含碳有机物，且所述有机碳源被完全裂解的温度区间在300℃～1000℃。

7.如权利要求1-2中任一项所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，该方法还包括：在单质过饱和结晶析出后，分离单质材料，经水洗、酸洗和/或碱洗，得到纯净的单质。

8.如权利要求7所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，当单质密度大于熔体化合物密度时，单质会下沉至熔体底部，分离出底部的单质，经水洗、酸洗和/或碱洗，以除去附着的熔体化合物，得到纯净的单质；

当单质密度小于熔体化合物密度时，单质会上浮至熔体表面，采用重力浮选方法分离出熔体表面上的单质，经水洗、酸洗和/或碱洗，以除去附着的熔体化合物，得到纯净的单质；

当单质悬浮于熔体中时，将反应混合物冷却后，经水洗、酸洗和/或碱洗，以除去熔体冷却后的结晶化合物，得到纯净的单质。

9.如权利要求1-2中任一项所述的利用单原子碳还原制备单质材料的方法，其特征是，该方法还包括：在所述熔体介质中加入单质晶体作为晶种，从而促进单质过饱和结晶析出。