CN107311178A - 一种液相法制备层状硅材料的方法 - Google Patents

一种液相法制备层状硅材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107311178A
CN107311178A CN201610267183.2A CN201610267183A CN107311178A CN 107311178 A CN107311178 A CN 107311178A CN 201610267183 A CN201610267183 A CN 201610267183A CN 107311178 A CN107311178 A CN 107311178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon materials
oxidisability
stratiform silicon
silicide
stratiform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610267183.2A
Other languages
English (en)
Inventor
孙晓明
张国新
胡策军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201610267183.2A priority Critical patent/CN107311178A/zh
Priority to PCT/CN2016/089646 priority patent/WO2017148067A1/zh
Publication of CN107311178A publication Critical patent/CN107311178A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种液相法制备层状硅材料的方法，包括以下步骤：(1)常温常压下，将金属硅化物加入到含有氧化剂的分散剂中进行反应，得到层状硅材料和金属盐；(2)清洗步骤(1)的反应后的物质以除去所述金属盐，干燥剩余物即得到所述层状硅材料。

Description

一种液相法制备层状硅材料的方法
技术领域
本发明属于层状硅材料的合成方法领域。更具体地，本发明涉及一种常温常压液相法快速制备硅材料的方法。
背景技术
层状硅为单质硅的一种热力学较为稳定的相，层数较少的层状硅材料可产生一定带隙，且其带隙可通过多种手段如改变层数、杂元素掺杂在较大范围内调控，近些年来，层状硅已经成为材料领域的研究热点。现有的层状硅材料的制备策略主要有两种：1、使用原料广泛的金属性硅化物如硅化钙(Nano Research 2015,8(8):2654–2662)、层状粘土材料(其中有层状排布的氧化态硅的存在，ACS Nano,2016,10(2):2843–2851)和在强还原性条件下，如使用熔融态的金属镁将氧化态硅还原为单质Si。此外，使用负电性较强的卤族元素气体与硅化钙中的钙联结，得到层状硅材料(Nat Commun.2016,5(7):10657)。2、利用原子级别的硅源，在高真空下，溅射到具有一定规整形貌的二维金属确定的晶面上，使其在金属表面重排，形成规整的层状硅材料(Nano Lett.2013,13,685-690&Nano Lett.2012,12,3507-3511)。总结以上方法，均需较高温度输入，同时还需特殊气体和条件的使用，如使用高腐蚀性的氟气或是高真空条件。
发明内容
为克服现有技术制备层状硅材料的方法的不足，本发明提供了一种常温常压液相法快速制备层状硅材料的方法，包括以下步骤：
(1)常温常压下，将金属硅化物加入到含有氧化剂的分散剂中进行反应，得到层状硅材料和金属盐；其中所述氧化剂选自含有活性质子的物质、氧化性单质或氧化性金属阳离子。
(2)清洗步骤(1)的反应后的物质以除去所述金属盐，干燥剩余物即得到所述层状硅材料。
优选地，其中所述常温为0-200℃，其中所述常压为1-10大气压。
优选地，其中所述的金属硅化物为硅化钙、硅化镁、硅化钡、硅化锌中的一种或几种。
优选地，其中所述含有活性质子的物质为含有羟基、氨基、醛基或羧基的物质；其中所述氧化性单质选自S、F2、Cl2、Br2或I2；其中所述氧化性金属阳离子选自Ag+、Au3+、Cu2+、Pt3+、Fe3+、Co3+或Ni3+。
优选地，其中所述含有羟基、氨基、醛基或羧基的物质为水、乙二醇、甘油、乙二胺、甲醛、乙酸或甲酸中的一种或几种。
优选地，其中所述分散剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺、氮甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
本发明的有益效果：
1、本发明首次提供一种不同于现有技术的层状硅材料的制备方法。而本发明经简单的反应，即可得到高质量的、目前备受国内外材料学界层状硅材料。
2、本发明的制备方法所需条件简单，而现有技术制备方法条件苛刻。本发明的制备方法所需条件为常温常压，且设备简单，所有的操作步骤可以在4小时内完成，反应不受反应物量的限制，可以无限等比例放大，具有直接工业化的可行性。
附图说明
图1为硅化钙的晶体结构图，大球代表钙原子，小球代表硅原子。
图2为实施例1中制备的层状硅材料的透射电镜照片。
图3为实施例1中制备的层状硅材料的拉曼图谱
图4为实施例2中制备的层状硅材料的透射电镜照片。
图5为实施例2中制备的层状硅材料的拉曼图谱。
图6为实施例3中制备的层状硅材料的透射电镜照片。
图7为实施例3中制备的层状硅材料的拉曼图谱
图8为实施例4中制备的层状硅材料的透射电镜照片。
图9为实施例4中制备的层状硅材料的拉曼图谱。
图10为实施例4中制备的层状硅材料的XRD图谱。
图11为实施例5中制备的层状硅材料的扫描电镜照片。
图12为实施例6中制备的层状硅材料的扫描电镜照片。
图13为实施例7中制备的层状硅材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
将0.2克硅化镁粉末加入到10毫升的去离子水(反应溶剂)中，磁力搅拌10分钟后，在120℃下反应4小时，加入10％稀盐酸清洗除掉反应生成的氢氧化镁，继续清洗并干燥即得到目标产物层状硅材料。
实施例2
除使用10毫升乙二醇作为反应溶剂，其他与实施例1相同。
实施例3
除使用硅化钙作为反应物，其他与实施例1相同。
实施例4
除使用180℃作为反应温度，其他与实施例3相同。
实施例5
将0.2克硅化钙粉末加入到30毫升的氮氮二甲基甲酰胺中，再加入0.05克硝酸银，超声均匀，装入反应釜，在120℃反应4小时，加入10％稀盐酸清洗除掉钙盐，继续清洗并干燥即得到目标产物层状硅材料。
实施例6
除使用0.2克硝酸铁替代实施例5中的硝酸银外，其他条件与实施例5相同。
实施例7
将0.2克硅化钙粉末加入到30毫升的氮氮二甲基甲酰胺中，超声均匀，装入球磨罐，常温球磨4小时，加入10％稀盐酸清洗除掉钙盐，继续清洗并干燥即得到目标产物层状硅材料。
附图2、4、6、8的透射电镜照片显示所合成的硅材料的表观形貌为二维层状。附图3、5、7、9的拉曼图谱显示所制备的材料为纯质硅。
图11、12、13分别是实施例5-7的制备的层状硅材料的SEM照片，清楚地显示了层状结构。

Claims (6)

1.一种液相法制备层状硅材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)常温常压下，将金属硅化物加入到含有氧化剂的分散剂中进行反应，得到层状硅材料和金属盐；其中所述氧化剂选自含有活性质子的物质、氧化性单质或氧化性金属阳离子；
(2)清洗步骤(1)的反应后的物质以除去所述金属盐，干燥剩余物即得到所述层状硅材料。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中所述常温为0-200℃，其中所述常压为1-10大气压。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中所述的金属硅化物为硅化钙、硅化镁、硅化钡、硅化锌中的一种或几种。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中所述含有活性质子的物质为含有羟基、氨基、醛基或羧基的物质；其中所述氧化性单质选自S、F2、Cl2、Br2或I2；其中所述氧化性金属阳离子选自Ag+、Au3+、Cu2+、Pt3+、Fe3+、Co3+或Ni3+。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，其中所述含有羟基、氨基、醛基或羧基的物质为水、乙二醇、甘油、乙二胺、甲醛、乙酸或甲酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中所述分散剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺、氮甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
CN201610267183.2A 2016-03-01 2016-04-27 一种液相法制备层状硅材料的方法 Pending CN107311178A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610267183.2A CN107311178A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种液相法制备层状硅材料的方法
PCT/CN2016/089646 WO2017148067A1 (zh) 2016-03-01 2016-07-11 一种层状非金属材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610267183.2A CN107311178A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种液相法制备层状硅材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107311178A true CN107311178A (zh) 2017-11-03

Family

ID=60184950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610267183.2A Pending CN107311178A (zh) 2016-03-01 2016-04-27 一种液相法制备层状硅材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107311178A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104817085A (zh) * 2015-04-09 2015-08-05 南京大学 一种二维纳米硅片的制备方法及其用途
WO2016031126A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 株式会社豊田自動織機 炭素被覆シリコン材料の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016031126A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 株式会社豊田自動織機 炭素被覆シリコン材料の製造方法
CN104817085A (zh) * 2015-04-09 2015-08-05 南京大学 一种二维纳米硅片的制备方法及其用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Transition metal nitrides for electrochemical energy applications
CN102115069B (zh) 具有多孔结构的石墨烯及其制备方法
CN102180509B (zh) 一种成分可控CuO/Cu2O空心球的制备方法
CN103072968A (zh) 碳纳米复合材料及其制备方法
CN103754878A (zh) 一种碳化硅颗粒表面原位自生碳纳米管的方法
CN109161709B (zh) 一种裂解碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法
CN107487776A (zh) 一种液相法制备层状硼材料的方法
CN103951916A (zh) 一种rgo/氧化铁填充的聚偏氟乙烯复合吸波材料及其制备方法
CN108862272B (zh) 一种利用氧化石墨烯、纳米碳粉制备膨胀石墨的方法
KR20160055221A (ko) 단결정 다이아몬드 연마입자의 제조방법
JP5910242B2 (ja) 六ホウ化ランタン微粒子の製造方法、六ホウ化ランタン微粒子、六ホウ化ランタン焼結体、六ホウ化ランタン膜及び有機半導体デバイス
CN105116030B (zh) 一种Cu2O@CuO半核壳结构纳米复合材料及其制备方法
CN105836742A (zh) 一种具有三维网络状结构石墨烯的制备方法
CN105502357B (zh) 一种机械剥离制备石墨烯专用剥离剂及制备方法
CN108821266B (zh) 一种氮掺杂石墨烯的制备方法
CN107098394B (zh) 一种具有纳米三维多孔结构的含铁氧化物及其制备方法
CN107311178A (zh) 一种液相法制备层状硅材料的方法
CN110451498B (zh) 一种石墨烯-氮化硼纳米片复合结构及其制备方法
CN107974671A (zh) 一种光催化还原氧化石墨烯用复合膜的制备方法
CN110788344A (zh) 一种石墨烯表面负载不同含量金属纳米颗粒的制备方法
CN106700660A (zh) 石墨烯包覆氧化物导热填料及其制备方法
CN111137942A (zh) 一种片状多孔的石墨烯量子点/磷化铜复合材料及其制备方法
CN106892663B (zh) 一种片层状氮化物陶瓷颗粒及其制备方法
CN105734335B (zh) 一种铜基纳米多孔薄膜及其制备方法
JP6221752B2 (ja) Ｃａ欠損カルシウムシリサイド粉末及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171103