[发明专利]纳米硅及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米硅及其制备方法和应用，其中，该纳米硅包括：内核和保护层，保护层包覆在内核的表面上，内核包括纳米硅颗粒，保护层包括有机硅烷形成的薄膜。该纳米硅具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性且粒径分布均匀。

技术领域

本发明属于纳米硅制备工艺技术领域，具体涉及一种纳米硅及其制备方法和应用。

背景技术

纳米硅具有粒度细、活性高、比表面积大、脱嵌锂不粉化等性能优势，已广泛应用于微电子、半导体及锂电池负极材料等领域。目前，用于制备纳米硅粉的常见方法有机械研磨法、等离子蒸发冷凝法以及化学气相沉积法。其中，机械研磨法由于设备工艺简单、成本低和易于批量生产而受到众多技术开发者的青睐。

然而，机械研磨法虽然能低成本高效率制得纳米硅，但该工艺方法存在以下技术难点：1)纳米硅比表面积大，极易发生团聚；2)制备过程中，由于表面的高反应活性，易于氧化和被腐蚀；3)使用大量的分散剂造成材料性能降低。针对上述纳米硅机械研磨法中存在的问题，大量工艺改善方法被提出来，如专利文献CN105655570A中公开的纳米硅制备方法，由于使用大量分散剂(10％-20％)，使得硅粒径能精确调控，然而大量分散剂会直接导致纳米硅的性能降低。此外专利CN107311181A公开了一种工业硅灰制备纳米硅的方法，虽然利用了工业废料，但是在制备过程中需要用大量的酸清洗，增加了设备成本同时也造成环境污染。上述这些方法，虽然调控了纳米硅的粒径问题，但其易于氧化的问题仍然没有解决。

因此，现有生产纳米硅的工艺有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纳米硅及其制备方法和应用，该纳米硅具有良好的抗氧化、抗腐蚀性且粒径分布均匀。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种纳米硅，根据本发明的实施例，所述纳米硅包括：内核，所述内核包括纳米硅颗粒；保护层，所述保护层包覆在所述内核的表面上，并且所述保护层包括有机硅烷形成的薄膜。

根据本发明实施例的纳米硅，在包括纳米硅颗粒的内核表面上包覆着包括有机硅烷薄膜的保护层，该保护层包覆在内核的表面上，将内核与外部隔离，使内核具有抗腐蚀性和抗氧化性；同时，由于内核表面保护层的存在，阻止了纳米硅的团聚，使得纳米硅粒径更加分布均匀。由此，该纳米硅具有良好的抗氧化、抗腐蚀性且粒径分布均匀。

在本发明的一些实施例中，所述保护层的厚度为0.1-5nm，所述纳米硅颗粒的粒径为20-200nm，优选30-100nm。

本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备上述纳米硅的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将有机硅烷与分散剂和酸液混合，以便得混合溶液；

(2)将颗粒硅与所述混合溶液混合，以便得粗硅浆料；

(3)将所述粗硅浆料依次进行球磨和干燥，以便得到纳米硅。