[发明专利]一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法

权利要求书

1.一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

除杂步骤：采用磁选设备对硅原料中的磁性杂质进行去除，并对硅原材料进行清洗后进行烘干；

纳米化步骤：采用砂磨设备对硅原料进行纳米化处理，获得具有不同粒径尺寸硅颗粒；

硅碳前驱体合成步骤：利用原位低温热解法对硅颗粒和氟碳自由基进行反应，通过氟碳自由基，与Si原位反应，进行可控制备Si@SiC复合核壳纳米颗粒；

造粒步骤：以硅碳前驱体作为原料，首先进行喷雾干燥法进行处理，然后再进行低温热处理，使得硅碳前驱体材料制成微纳原位复合颗粒；

外延石墨烯步骤：将微纳原位复合颗粒放入高温回转炉，使得微纳原位复合颗粒进行原位异质外延，进而制得石墨烯包覆硅材料。

2.根据权利要求1所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在所述纳米化步骤中，砂磨设备对硅原料进行纳米化处理时采用超声进行辅助，所述进行辅助时，超声功率为500-800KW、砂磨转速为2000-3500r/min，处理时间为1-2h。

3.根据权利要求1所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在所述硅碳前驱体合成步骤中，所述原位低温热解法包括以下步骤：首先将硅颗粒和氟碳自由基进行低温磁化，然后再将磁化后的硅颗粒和氟碳自由基在600℃-900℃下进行保温5-10h。

4.根据权利要求1所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在所述除杂步骤中，硅原材料进行清洗时首先用清水进行冲洗3-5次，然后再用去离子水进行冲洗1-2次。

5.根据权利要求3所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在硅碳前驱体合成步骤中，磁化后的硅颗粒和氟碳自由基在保温的过程中采用氮气进行保护，所述氮气的纯度为99.80％-99.99％。

6.根据权利要求1所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在所述造粒步骤中：所述喷雾干燥法包括以步骤：

S1.将硅碳前驱体与粘合剂和去离子水进行混合，并采用混料机进行搅拌2-3h形成硅碳前驱液体；

S2.将硅碳前驱液体输入雾化器中，通过雾化器中高速运作的转轮将液体雾化，从而使碳前驱液体变为微粒子状态；

S3.将雾化微粒被输送到可控温度及气流的干燥室中，热空气会将微粒里的液体蒸发掉；

S4.将气流中的粉末通过分离器收集到容器中，进而形成硅碳前驱体颗粒。

7.根据权利要求6所述的一种原位异质外延石墨烯包覆硅材料制备方法，其特征在于，在所述S1中，混料机的混料转速为200-300r/min，混料时的温度为50℃-80℃。