[发明专利]一种孔隙率可控多孔硅的绿色的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及多孔硅制备技术领域，具体为一种孔隙率可控多孔硅的绿色的制备方法及其应用，制备方法包括：步骤(1)：将硅化镁合金置于氮气或氨气气氛中进行热处理；步骤(2)：再经惰性气氛保护高温处理或低压低温处理得到多孔硅。该方法不仅绿色无污染、成本低，而且能够实现对多孔硅孔隙率的可控调节，对于多孔硅的进一步应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及多孔硅制备技术领域，具体为一种孔隙率可控多孔硅的绿色的制备方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

硅，在所有锂离子电池负极材料中，具有最高的理论比容量，适宜的工作电压，此外，硅材料储量丰富，来源广泛，是一种有潜力的锂离子电池电极材料。然而，硅负极在脱嵌锂的过程中会产生较大的体积膨胀，造成活性材料的粉化破碎，此外，还会造成SEI膜的连续生长，消耗电解液和锂离子，最终导致电池性能的衰减。

解决上述问题的方法之一是将硅材料多孔化。多孔硅可以有效缓解循环过程中产生的体积膨胀，大幅的提升电池的性能。然而，现有制备多孔硅的方法较为复杂，此外还会用到酸等有毒的化学物质，既造成环境的污染，又增加硅的生产成本。

现有的通过对硅合金进行高温处理，伴随着金属元素的挥发获得多孔硅的技术方案已有报道，传统的通过对硅合金高温处理制备多孔硅的方法虽然能够避免使用酸等有毒物质，但是，发明人发现，该制备方法无法实现对多孔硅孔隙率的可控调节。然而，多孔硅能够具有优越的性能，关键在于该多孔硅是否具有很高的孔隙率。因此，如何开发绿色、低成本，并能够实现对孔隙率可控调节的制备多孔硅方法将是非常有意义的。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本公开提供了一种孔隙率可控的多孔硅的制备方法及其应用，该方法不仅绿色无污染、成本低，而且能够实现对多孔硅孔隙率的可控调节，对于多孔硅的进一步应用具有重要的意义。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种孔隙率可控多孔硅的绿色的制备方法，包括：

步骤(1)：将硅化镁合金置于氮气或氨气气氛中进行热处理；

步骤(2)：再经惰性气氛保护高温处理或低压低温处理得到多孔硅。

在本公开的第二方面，一种孔隙率可控多孔硅的绿色的制备方法和/或该方法制备的多孔硅在电池、超级电容器中的应用。

本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

(1)在制备过程中无需用到有毒的化学物质，因此绿色环保。

(2)通过调控热处理气氛、温度和压力即可制备出多孔硅，无需其他复杂的步骤，且中间不需要降温过程，可以大幅的简化制备工艺，降低成本。

(3)通过调控步骤(1)中的反应温度和时间，可以调整中间产物氮化镁的量，从而调控多孔硅的孔隙率。

(4)通过调控步骤(2)中的压力和反应温度，可以调整中间产物氮化镁的蒸发速率，也可调控多孔硅的孔隙率。

(5)本公开中前驱体和气体均选择以商业化的材料，制备过程简易，因此有望商业化。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：

图1为实施例1中制备的多孔硅的XRD图；

图2为实施例1中制备的多孔硅的Raman图。