[发明专利]一种多孔硅片/碳纳米管复合材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种多孔硅片/碳纳米管复合材料，其特征在于，包含碳纳米管、导电金属颗粒和具有多孔、二维片状结构的硅片；

所述的碳纳米管复合在硅片上且长度方向延伸出硅片平面；且所述的碳纳米管穿过硅片的孔结构贯穿硅片的平面；

所述的导电金属颗粒掺杂在碳纳米管中。

2.如权利要求1所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述的硅片的厚度为10~200 nm；平面尺寸为0.5~10μm；孔径为0.5~15 nm；孔含量为5~35%。

3.如权利要求1所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料，其特征在于，碳纳米管的长径比为20~500。

4.如权利要求1所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述的导电金属颗粒为Ag、Cu、Fe、Pt、Au中的至少一种。

5.如权利要求1所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料，其特征在于，按重量百分比计，碳纳米管的含量为5~45wt%；导电金属颗粒的含量为0.005~5wt%，余量为硅片。

6.一种权利要求1~5任一项所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：将硅片在M金属的水溶性盐、氧化剂、刻蚀剂的溶液中进行金属催化刻蚀；得到M金属填充的多孔硅片；所述的M为Ag、Cu、Fe、Pt、Au中的至少一种；

步骤(2)：将M金属填充的多孔硅片和碳源混合，并在20~500Pa压力、600~1150℃的温度下热处理，使在多孔硅片的表面开始生长并沿平面外的方向延伸生长，获得所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料。

7.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的硅片为多晶纳米硅片状材料。

8.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的硅片由多晶硅切削废料浆进行首次固液分离，将所得固体分散至水中，搅拌均匀后再进行固液分离，将所得固体部分置于80~120℃的烘箱中进行烘干得到。

9.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述的M金属的水溶性盐为M金属的氯化盐、硝酸盐中的至少一种。

10.如权利要求9所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，M金属的水溶性盐为硝酸银。

11.如权利要求9所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，M金属的水溶性盐与固体硅粉末的质量比为0.01~0.5：1。

12.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化剂为H₂O₂，刻蚀剂为HF。

13.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的多孔硅片中掺杂有步骤(1)刻蚀处理的M金属的水溶性盐。

14.如权利要求6所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的碳源为气态碳源或者非气态碳源。

15.如权利要求14所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的气态碳源为含碳其气体。

16.如权利要求15所述的多孔硅片/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的气态碳源为甲烷、乙炔中的至少一种。