一种蜂窝状三维连续多孔硅材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106115708A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610439451.4B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2016.06.17(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区中官西路1219号(72)发明人程亚军左秀霞朱锦(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人杜军(51)Int.Cl.C01B33/02(2006.01)C01B33/021(2006.01)H01M4/38(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种蜂窝状三维连续多孔硅材料及其制备方法(57)摘要本发明公开一种蜂窝状三维连续多孔硅材料及其制备方法。本发明硅材料，是蜂窝状、三维连续、多孔结构；上述硅杂化材料采用stober法单分散80～800nm球形二氧化硅纳米粒子为硅源，置于700～900℃下通过镁热还原将部分二氧化硅还原为单质硅后，最后采用氢氟酸刻蚀处理后制备而成。本发明方法采用简单易得成本低廉的stober法二氧化硅为原料，结合工艺成熟，能耗较低的镁热还原技术，同时辅以氢氟酸刻蚀，制备蜂窝状三维连续多孔硅材料，该材料孔洞分布均匀，尺寸可调，且结构稳定，有望在锂离子电池、光电材料、生物医药等领域广泛应用。CN106115708ACN106115708A权利要求书1/1页1.一种硅材料，其特征在于呈蜂窝状、三维连续、多孔结构；上述硅杂化材料采用stober法单分散80～800nm球形二氧化硅纳米粒子为硅源，置于700～900℃下通过镁热还原将部分二氧化硅还原为单质硅后，最后采用氢氟酸刻蚀处理后制备而成。2.一种硅材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、制备二氧化硅：采用Stober法在醇相介质中，用氨水催化正硅酸四丁酯(TEOS)，经过水解-缩合形成单分散的球形二氧化硅粒子，通过调节pH值控制粒径在80～800纳米；步骤(2)、室温下将上述二氧化硅与镁粉按照质量比1:(0.5～1.5)混合，于研钵中手动研磨5～10分钟，得到二氧化硅与镁的混合物；步骤(3)、将上述二氧化硅与镁的混合物封装于坩埚中置于管式炉中控制升温速率为0.1～5℃/min升温加热至700～900℃，惰性气氛下恒温反应1～24小时，然后降至室温，得到还原粗产物。步骤(4)、将还原粗产物置于浓度为0.5～2mol/L的稀盐酸中常温下搅拌4～24小时，离心得到固体产物，水洗数次，干燥后即可得到二氧化硅微球嵌在连续多孔硅基质中的杂化材料。步骤(5)、将上述固体粉末置于质量分数为1～5﹪的稀氢氟酸中常温下浸泡0.5～2小时，离心到固体产物，水洗数次，干燥后得到蜂窝状三维连续多孔硅材料。3.如权利要求2所述的一种硅材料的制备方法，其特征在于所述惰性气氛可以为氮气、氩气、氩气/氢气混合气体。4.如权利要求1所述的一种硅材料，作为锂电池负极材料中的应用。2CN106115708A说明书1/4页一种蜂窝状三维连续多孔硅材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于无机纳米多孔材料的制备领域，具体涉及一种镁热还原制备蜂窝状三维连续多孔硅材料及其制备方法。背景技术[0002]一直以来，利用廉价的二氧化硅或硅酸盐制备硅材料都需要较高的反应温度。目前工业上采用的方法依然是高温碳热还原法(>1700℃)，所制备的硅大都为块材，难以应用于锂离子电池负极材料。2007年镁热还原技术的出现大大降低了二氧化硅的还原温度，同时还可以制备纳米尺寸的硅材料，因此受到了广泛的关注。[0003]专利201510011852.5公开了一种镁热还原制备纳米硅材料的方法，所用原料SiO2是长度为300～800nm，宽度为20～40nm的棒状纳米材料，专利201310059792.5公开了一种镁热还原制备具有MCM-41分子筛结构的有序介孔硅纳米材料，所用原料SiO2为MCM-41介孔分子筛。相比这些硅材料,连续结构蜂窝状多孔硅具有特别的优势.一方面,能够提供较高的比表面积,另外一方面,具备较高的振实密度,在锂离子电池以及催化领域具有较好的应用前景。但是目前三维连续蜂窝状多孔硅的合成很少报道。[0004]本发明专利主要是提供一种合成三维连续蜂窝状多孔硅的合成方法。[0005]本发明专利采用Stober法二氧化硅作为硅前驱体，结合镁热还原以及氢氟酸刻蚀技术，制备三维连续蜂窝状多孔硅。Stober法制备纳米二氧化硅技术经典成熟，且产物呈现规整的单分散球形结构，尺寸可调，制备方法简便，可工业化生产。发明内容[0006]本发明的一个目的是提供一种蜂窝状三维连续多孔硅材料。[0007]本