[发明专利]一种纳米硅粉制备方法、制得的纳米硅粉及用途

说明书

本发明公开了一种纳米硅粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)以废硅渣为原料，对其进行热处理；2)将热处理后的硅粉、磨球和球磨介质混合，进行球磨；3)对球磨好的浆料进行干燥，然后重复至少一次步骤1)所述的热处理，得到纳米硅粉；其中，所述球磨介质包括乙醇、切削液和乙二醇。本发明利用废硅渣可大规模地制备高纯、粒度均匀的纳米硅粉，而且具有低成本、工艺简单、可量产的优点。

技术领域

本发明涉及一种纳米硅粉的制备方法、制得的纳米硅粉及用途，尤其涉及一种利用光伏产业产生的废硅渣来制备纳米硅粉的方法、制得的纳米硅粉及用途。

背景技术

硅是当代信息技术发展的重要工业原料之一。硅属于间接带隙半导体，其自身特有的性质，成为发展太阳能电池，金属陶瓷，光导纤维等产业的基础，从而在国防、航天、能源等领域有着巨大的应用潜力。当材料向纳米尺度转变时，由于尺寸效应，将赋予硅材料新的特性。

纳米材料由于具有小尺寸效应、量子效应、表面效应等特点，使其在性能上具有普通材料所不能比拟的优越性，如低熔点、低密度、高强度和较好的韧性和高温抗氧化、抗腐蚀能力，以及良好的介电性质、声学性质和光学性质等。纳米硅粉在陶瓷材料、复合材料、催化材料、锂离子电池以及生物材料等领域都具有巨大的潜在应用前景，纳米技术的发展必将引起材料科学的发展的一场新的革命。

其中纳米级硅粉的制备方法更是层出不穷，比较常见的有气相法、液相法和固相法。气相法(如化学气相沉积、物理气相沉积等)是直接利用气体或通过各种手段将物质变成气体，使之在气相状态下发生物理变化或化学变化，并在气相保护气氛中冷凝、凝聚和长大，从而形成微米微粒的方法。但是气相法对设备要求比较高，且产量较少不太适合大批量生产。液相法是以均相的溶质为出发点，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定的形状和大小的颗粒，得到所需粉体的前驱体，热解后得到纳米颗粒。不过该方法与气相法一样只能少量的制备，对于纳米粉的产业化需求仍需研究。而固相法包括物理蒸发法、高温激光蒸发法等，采用这种方法来制备出的硅粉粒径不好控制，而且产量也比较低，不能实现纳米硅粉的量产。如何制备出粒径均匀的纳米硅粉，且实现硅粉的量产是关键技术之一。

CN 107732200A公开了一种利用光伏产业废料制备锂离子电池负极材料的方法，包括：将光伏产业废料焙烧，自然冷却至室温，球磨，然后用各向同性的氢氟酸/硝酸混合液和各向异性的氢氧化钾各进行一次刻蚀、清洗，然后干燥获得硅粉，再进行锂离子电池负极材料的制备。但是，其制备过程中使用了氢氟酸/硝酸混合液，对环境会产生一定的危害，且所获得的硅粉粒度较大且均一性差。

CN 109037665A公开了一种利用光伏产业废硅渣制备纳米硅负极材料的方法，包括：1)一次纯化：以光伏产业废硅渣为原料，采用粉碎机，将易结块的物料粉碎至2mm以下，得到废硅粉，随后用酸处理，过滤或离心，用去离子水洗至中性，干燥；2)二次纯化：采用粉碎机，将一次纯化后的硅粉物料粉碎至2mm以下，然后转至管式炉或箱式炉中，在惰性气氛、一定温度下煅烧，得到二次纯化后的硅粉；3)粗粉处理：以二次纯化的硅粉为原料，在惰性气氛保护下，采用粉碎机，经过分级筛分，获得D90小于50μm的硅微粉；细粉处理：在全密闭式纳米研磨机上，惰性气氛下，采用惰性溶剂，并加入助磨剂，进行细粉，得到纳米硅悬浮液；5)干燥：将上述悬浮液利用喷雾干燥机进行干燥，得到纳米硅颗粒，也即纳米硅负极材料，但其设备要求高、工艺流程复杂，制备成本较低，不易进行纳米硅粉的批量化生产。

因此，有必要提供一种纳米硅粉的高效制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米硅粉的制备方法、制得的纳米硅粉及用途，尤其是提供一种利用光伏产业产生的废硅渣来制备纳米硅粉的方法、制得的纳米硅粉及用途。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米硅粉的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)以废硅渣为原料，对其进行热处理；