CN117509650A - 一种多孔硅粉及其制备方法与用途 - Google Patents

一种多孔硅粉及其制备方法与用途 Download PDF

Info

Publication number
CN117509650A
CN117509650A CN202311461788.1A CN202311461788A CN117509650A CN 117509650 A CN117509650 A CN 117509650A CN 202311461788 A CN202311461788 A CN 202311461788A CN 117509650 A CN117509650 A CN 117509650A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon powder
graphene quantum
solution
powder
mixing
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
CN202311461788.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓冬
曹家凯
张建平
冯宝琦
潘玥
阮建军
刘雪
郭家文
王红斌
周晓兵
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.)
Jiangsu Novoray New Material Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Novoray New Material Co ltd
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 Jiangsu Novoray New Material Co ltd filed Critical Jiangsu Novoray New Material Co ltd
Priority to CN202311461788.1A priority Critical patent/CN117509650A/zh
Publication of CN117509650A publication Critical patent/CN117509650A/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
    • C01B33/037—Purification
    • 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
    • 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
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

本发明提供了一种多孔硅粉及其制备方法与用途，所述制备方法在包含紫外光的光线照射下，将硅粉、石墨烯量子点与可溶性银源混合，进行沉积反应，再加入氢氟酸，进行刻蚀反应，得到多孔硅粉。本发明采用金属辅助刻蚀法对金属硅粉进行多孔化处理，并在处理的过程中引入水溶性石墨烯量子点，使用水溶性石墨烯量子点对金属离子进行还原，制备包覆硅粉更强的金属颗粒，从而在金属辅助刻蚀过程中形成更浓密的孔隙，提高除杂效果，得到高纯多孔硅粉；将所得多孔硅粉应用于燃爆法制备二氧化硅时，能得到高纯球形二氧化硅，其中放射性铀元素含量低于0.8ppb，其有效降低其他杂质元素如C、B及P的含量。

Description

一种多孔硅粉及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于硅材料制造技术领域，涉及一种多孔硅粉及其制备方法与用途。
背景技术
目前，为了保护半导体免受外部空气中的湿气、气体和杂质的影响，行业内常采用含有树脂和无机填料的半导体密封材料进行封装。二氧化硅作为工业材料中热膨胀系数最低材料，被广泛用于半导体密封材料的无机填料成分。
为提高二氧化硅填料在树脂中的流动性，通常会对二氧化硅的球形度进行限定。常用的制备球形二氧化硅的方法包括，机械研磨法、水热合成法、高温熔融喷射法、火焰成球法、等离子体法、气相法、溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法、燃爆法等。其中，燃爆法是利用爆源爆炸时所产生的高温、高压，使得前驱体发生物理或化学变化，导致其结构发生变化，所有或者一部分原子由于粒子之间的相互碰撞再进行重新组合后，从而形成新物质的一种方法。该方法是近年来出现的新方法，有很大的应用前景。例如日本企业Admatechs(雅都玛)通过分散硅粉在氧气的气流中点火燃烧，通过反应热将反应物变成蒸汽或液体，在气化以及液化过程中，粉末锋利的边缘优先熔化，根据固体热力学原理，液滴由于表面张力而变为球状，随后将其进一步冷却固化，并经过混合分级、水洗和干燥等步骤，得到平均粒径为0.2～10μm的球状二氧化硅微粒。
随着超大集成电路集成度的不断提高，导线间距越来越小，以及存储芯片等密封材料，密封材料中α射线较强时，会对信号的传输产生软误差，从而降低了集成电路的可靠性。因此，除了球形度外，对应用于超大集成电路和存储芯片等领域的密封材料的α射线发射率提出了更严格的要求。考虑到铀元素(U)是影响α射线的最主要因素，因此，需要控制密封材料中铀元素含量，进而控制α射线的强弱。为了降低球状二氧化硅粉末中的铀含量，则需要降低原料金属硅中的铀含量。
专利JP2665437B2提出一种金属硅的精炼方法，将纯度为99.5％以上且50μm以下的金属硅粉碎，在室温下用1重量％～5重量％的HF水溶液进行处理，过滤、水洗后得到低杂质含量的金属硅粉。铀元素含量可降低到2.2ppb以下，铁含量可降低到15ppm以下，铝含量可降低到130ppm以下，钙含量可降低到30ppm以下。
专利JP3415382B2提出一种高纯硅粉的制备方法，将金属硅粉碎或使用硅片刨花得到金属硅粉末用H2SiF6水溶液进行处理，或用碱金属氢氧化物进行处理，或先用碱金属氢氧化物处理再用H2SiF6水溶液进行处理，能够廉价且容易地制造且能够充分稳定地除去杂质的高纯度硅粉。其中铀杂质的含量减少到1ppb以下，甚至能达到0.5ppb。
专利JP4657172B2提出的金属硅的精炼方法，将纯度99.5％以上的金属硅粉碎至150μm以下，然后通过分级从粉碎品中除去粒径小于5μm的微粒，得到1μm～150μm的微粒，然后将除去了微粒的金属硅粒子在稀氢氟酸中浸渍10小时以上进行酸洗，然后水洗、干燥，得到的铀杂质含量2.0以下的金属硅粉。
专利JP5097427B2涉及一种在火焰中与氧反应制造球状二氧化硅粉末时使用的金属硅粉末的制造方法，先将金属硅原料高温熔融固化处理，使其中的杂质元素重新分布在晶界位置，然后对固化产物进行粉碎处理，粉碎处理之后用含有氢氟酸的无机酸进行规定时间的浸泡处理，最后清洗干燥得到金属硅粉，此时，金属硅粉中的铀杂质含量可降低至1ppb以下。
上述对金属硅粉的除杂工艺的过程中，都涉及粉碎处理，以为了更多的表面得以暴露，但上述工艺中金属硅如果被粉碎至较小尺寸可能涉及团聚等情况，除杂效果反而不好，且如果颗粒尺寸太大，则只能除去其表面晶界处的杂质，不能除去内部杂质，整体除杂效果不好。
为进一步提高金属硅的除杂效果，在太阳能领域使用的工业硅制备过程中，现有技术对硅粉会进行多孔化处理，使得更多的晶界暴露，从而提高杂质元素在晶界处的偏析，硅粉多孔处理的方法包括金属辅助刻蚀法，即通过在硅颗粒表面沉积金属颗粒，再进行化学刻蚀，在金属颗粒的位置处形成孔洞，孔洞的存在能够使氢氟酸等无机酸与晶界表面接触更充分，提高除杂效果。但上述多孔化处理工艺，得到的孔隙不够均匀和紧密，除杂效果提升的程度有限。
综上，考虑到现有燃爆法制备球形二氧化硅中的杂质含量较多，使得其在应用于封装树脂填料的过程中α射线较强，影响产品使用，因此需要提供一种能够降低球形二氧化硅中杂质含量尤其铀等放射性元素的制备方案，更需要对制备二氧化硅的原料做出进一步优化。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多孔硅粉及其制备方法与用途，所述制备方法在包含紫外光的光线照射下，将硅粉、石墨烯量子点与可溶性银源混合，进行沉积反应，再加入氢氟酸，进行刻蚀反应，得到多孔硅粉。本发明采用金属辅助刻蚀法对金属硅粉进行多孔化处理，并在处理的过程中引入水溶性石墨烯量子点，使用水溶性石墨烯量子点对金属离子进行还原，制备包覆硅粉更强的金属颗粒，从而在金属辅助刻蚀过程中形成更浓密的孔隙，提高除杂效果，得到高纯多孔硅粉；将所得多孔硅粉应用于燃爆法制备二氧化硅时，能得到高纯球形二氧化硅，其中放射性铀元素含量低于0.8ppb，其有效降低其他杂质元素如C、B及P的含量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法包括：
在包含紫外光的光线照射下，将硅粉、石墨烯量子点与刻蚀金属的可溶性盐混合，进行沉积反应，再加入氢氟酸，进行刻蚀反应，得到多孔硅粉。
本发明采用金属辅助刻蚀法对金属硅粉进行多孔化处理，并在处理的过程中引入水溶性石墨烯量子点，使用水溶性石墨烯量子点对金属离子进行还原，制备包覆硅粉更强的金属颗粒，从而在金属辅助刻蚀过程中形成更浓密的孔隙，提高除杂效果，得到高纯多孔硅粉。
具体地说，石墨烯量子点的表面含有很多含氧官能团，使其表面带有电负性，从而加入可溶性银源，例如硝酸银之后，迅速与银离子结合，形成复合结构，研究表明硝酸银溶液在光照下可以分解成银颗粒，但是非常缓慢，而石墨烯量子点在紫外光照射下可以形成很多自由基、单重态氧等，这些物质可以和硝酸反应，促进硝酸银分解成银颗粒，该步骤将石墨烯量子点先与硅微粉充分混合，使石墨烯量子点包裹在硅微粉的表面，然后再加入硝酸银，让银离子与石墨烯量子点结合，从而在光照下使得还原的银分散在硅粉的表面。
本发明在硅料表面引入一层纳米金属粒子(如银、铜等)后，再将由纳米金属离子覆盖的硅料放置于含HF腐蚀液中进行腐蚀来制备多孔硅，将所得多孔硅粉应用于燃爆法制备二氧化硅时，能得到高纯球形二氧化硅，其中放射性铀元素含量低于0.8ppb，P元素少于50ppm，B元素少于30ppm。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述硅粉的粒径为5～15μm，例如5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明控制硅粉的颗粒度以增加硅粉表面积，有利于形成的更多且更深孔洞，有利于对硅颗粒内部的杂质进行去除。粒径小于5μm则容易发生团聚，粒径大于15μm，则多孔处理的孔径很难到达颗粒的更深内部，不利于后续的深度除杂。
优选地，所述硅粉包括金属硅。
优选地，所述硅粉的纯度＞93％，例如94％、95％、96％、97％、98％、99％或99.9％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅粉在混合前进行表面处理，增加亲水性。
优选地，所述表面处理的方法包括，将硅粉在含有表面处理剂的溶液中混合。
优选地，所述表面处理剂使得所述硅粉表面携带正电荷。
优选地，所述硅粉在所述表面处理前先进行预清洗。
优选地，所述预清洗的方法包括，先使用水清洗，再于10～50wt％的HF中，例如10wt％、14wt％、18wt％、22wt％、26wt％、30wt％、34wt％、38wt％、42wt％、46wt％或50wt％等，浸泡40～80min，例如40min、44min、48min、52min、56min、60min、64min、68min、72min、76min或80min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在硝酸溶液中浸泡时，施加搅拌和/或超声，以提高预清洗效率。
由于石墨烯量子点溶于水溶液中，为了硅粉能够与其更好的接触，使硅粉应该在水中具有较好的分散性，因此，本发明优选对硅粉进行表面处理。优选的表面处理剂可选择使得金属硅粉表面带正电荷的材料，金属粉末之间由于静电排斥作用，分散性得到提高，且由于水溶性石墨烯量子点的表面含有较多含氧官能团，其表面总体呈现电负性，从而使得后续加入量子点之后，量子点能够更容易吸附在金属硅颗粒的表面，从而形成更多的银离子结合位点；预清洗的目的在于清除硅粉表面本身的杂质，为后续处理做好准备。
作为本发明优选的技术方案，将石墨烯量子点配制为石墨烯量子点溶液，向其中加入硅粉混合，再加入可溶性银源混合。
优选地，石墨烯量子点溶液中石墨烯量子点的浓度为1～20mg/mL，例如1mg/mL、3mg/mL、5mg/mL、8mg/mL、10mg/mL、12mg/mL、14mg/mL、16mg/mL、18mg/mL或20mg/mL等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述刻蚀金属包括银和/或铜。
优选地，所述刻蚀金属为银。
优选地，所述刻蚀金属的可溶性盐包括硝酸银。
优选地，所述刻蚀金属的可溶性盐的用量为5～30mol/L，例如5mol/L、7mol/L、9mol/L、11mol/L、13mol/L、15mol/L、18mol/L、21mol/L、24mol/L、27mol/L或30mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述混合在超声搅拌下进行。
本发明在石墨烯量子点和银离子反应过程中不断进行超声波搅拌及UV紫外光照射，可以使各组分之间充分接触，形成更多的银颗粒在金属硅的表面。
优选地，所述混合的时间为1～2h，例如1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述紫外光包括波长为365nm的紫外光。
优选地，所述沉积反应的时间为10～20h，例如10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h或20h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述氢氟酸的浓度为5～15mol/L，例如5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L、12mol/L、13mol/L、14mol/L或15mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，加入氢氟酸的同时加入氧化剂。
优选地，所述氧化剂包括过氧化氢、硝酸铁或高锰酸钾中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括过氧化氢与硝酸铁的组合、过氧化氢与高锰酸钾的组合或硝酸铁与高锰酸钾的组合。
本发明优选氧化剂为过氧化氢，H2O2的存在能够促进量子点的进一步反应，形成更多的银颗粒，同时H2O2本身可以用于金属硅颗粒的除杂。当氧化剂为过氧化氢时，此时刻蚀反应包括Si+H2O2+6HF→H2SiF6+2H2O+H2；刻蚀反应过程中继续保持紫外光的照射，使得过氧化氢能够进一步将石墨烯量子点氧化，从而促进石墨烯和银离子结合再次形成银颗粒，使银颗粒在刻蚀的过程中还能不断生成并附着在硅粉表面，或进一步附着在已经刻蚀形成的孔内，进而加大刻蚀深度，由于B、P等元素属于固溶元素，容易在颗粒内部隐藏，而难分散在晶界处，因此，通过本发明的方案能够有利于内部杂质的去除，进一步提升除杂效果。
优选地，所述过氧化氢的浓度为0.006～1mol/L，例如0.006mol/L、0.008mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L、0.06mol/L、0.08mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L或1mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述氢氟酸与所述过氧化氢的体积比为1:(0.01～10)，例如但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述刻蚀反应的时间为2～10h，例如2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述刻蚀反应结束后，将得到的多孔硅粉进行后清洗、破碎及干燥。
优选地，所述后清洗的方法包括先在40～50wt％的硝酸溶液中，例如40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％或50wt％等，浸泡40～60min，例如40min、42min、44min、46min、48min、50min、52min、54min、56min、58min或60min等，再水洗至pH为中性，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在硝酸溶液中浸泡时，施加搅拌和/或超声，以提高后清洗效率。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括：
使用水清洗，再于10～50wt％的HF中浸泡40～80min，烘干后，在含有表面处理剂的溶液中混合，使得硅粉表面携带正电荷并增加亲水性；
将具有亲水性的硅粉与1～20mg/mL的石墨烯量子点水溶液中混合1～2h，使石墨烯量子点包覆在硅粉表面，得到包覆前驱体溶液；
在包含365nm紫外光的光线照射下，向所述包覆前驱体溶液加入硝酸银超声搅拌，使硝酸银的浓度达到5～30mol/L，进行沉积反应10～20h，生成银颗粒包覆在硅粉表面，得到沉积溶液；
在包含紫外光的光线照射下，按体积比为1:(0.01～10)，向沉积溶液加入5～15mol/L的氢氟酸及0.006～1mol/L的过氧化氢，进行刻蚀反应2～10h，得到多孔硅粉；
对所得多孔硅粉在40～50wt％的硝酸溶液中浸泡，搅拌并进行超声，持续40～60min，再水洗至pH为中性，然后破碎并干燥。
第二方面，本发明提供了一种多孔硅粉，所述多孔硅粉根据第一方面所述的制备方法得到。
第三方面，本发明提供了一种二氧化硅，使用第二方面所述的多孔硅粉制得。
第四方面，本发明提供了一种第三方面所述的二氧化硅的制备方法，其所述二氧化硅的制备方法包括燃爆法。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明采用金属辅助刻蚀法对金属硅粉进行多孔化处理，并在处理的过程中引入水溶性石墨烯量子点，使用水溶性石墨烯量子点对金属离子进行还原，制备包覆硅粉更强的金属颗粒，从而在金属辅助刻蚀过程中形成更浓密的孔隙，提高除杂效果，得到高纯多孔硅粉，该方法形成的多孔金属硅粉可使晶界及内部杂质充分暴露，在提高除铀效果之外能够更好的提高其他杂质的去除率；将所得多孔硅粉应用于燃爆法制备二氧化硅时，能得到高纯球形二氧化硅，其中放射性铀元素含量低于0.8ppb，P元素少于50ppm，B元素少于30ppm。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法包括：
使用水清洗硅粉，所述硅粉为粒径为10μm的金属硅，再于25wt％的HF中浸泡60min，烘干后，在含有表面处理剂的溶液中混合，使得硅粉表面携带正电荷并增加亲水性；
将具有亲水性的硅粉与10mg/mL的石墨烯量子点水溶液中混合1.5h，使石墨烯量子点包覆在硅粉表面，得到包覆前驱体溶液；
在包含365nm紫外光的光线照射下，向所述包覆前驱体溶液加入硝酸银超声搅拌，使硝酸银的浓度达到12mol/L，进行沉积反应15h，生成银颗粒包覆在硅粉表面，得到沉积溶液；
在包含紫外光的光线照射下，按体积比为1:3，向沉积溶液加入10mol/L的氢氟酸及0.5mol/L的过氧化氢，进行刻蚀反应6h，得到多孔硅粉；
对所得多孔硅粉在45wt％的硝酸溶液中浸泡，搅拌并进行超声，持续50min，再水洗至pH为中性，然后破碎并干燥。
实施例2
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法包括：
使用水清洗硅粉，所述硅粉为粒径为10μm的金属硅，再于10wt％的HF中浸泡80min，烘干后，在含有表面处理剂的溶液中混合，使得硅粉表面携带正电荷并增加亲水性；
将具有亲水性的硅粉与20mg/mL的石墨烯量子点水溶液中混合1h，使石墨烯量子点包覆在硅粉表面，得到包覆前驱体溶液；
在包含365nm紫外光的光线照射下，向所述包覆前驱体溶液加入硝酸银超声搅拌，使硝酸银的浓度达到6mol/L，进行沉积反应10h，生成银颗粒包覆在硅粉表面，得到沉积溶液；
在包含紫外光的光线照射下，按体积比为1:0.01，向沉积溶液加入15mol/L的氢氟酸及1mol/L的过氧化氢，进行刻蚀反应2h，得到多孔硅粉；
对所得多孔硅粉在50wt％的硝酸溶液中浸泡，搅拌并进行超声，持续40min，再水洗至pH为中性，然后破碎并干燥。
实施例3
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法包括：
使用水清洗硅粉，所述硅粉为粒径为10μm的金属硅，再于50wt％的HF中浸泡40min，烘干后，在含有表面处理剂的溶液中混合，使得硅粉表面携带正电荷并增加亲水性；
将具有亲水性的硅粉与1mg/mL的石墨烯量子点水溶液中混合2h，使石墨烯量子点包覆在硅粉表面，得到包覆前驱体溶液；
在包含365nm紫外光的光线照射下，向所述包覆前驱体溶液加入硝酸银超声搅拌，使硝酸银的浓度达到15mol/L，进行沉积反应20h，生成银颗粒包覆在硅粉表面，得到沉积溶液；
在包含紫外光的光线照射下，按体积比为1:10，向沉积溶液加入5mol/L的氢氟酸及0.006mol/L的过氧化氢，进行刻蚀反应10h，得到多孔硅粉；
对所得多孔硅粉在40wt％的硝酸溶液中浸泡，搅拌并进行超声，持续60min，再水洗至pH为中性，然后破碎并干燥。
实施例4
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法将硅粉的粒径由10μm调整3μm，除此之外，其他条件与实施例1完全相同。
实施例5
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法将硅粉的粒径由10μm调整为21μm，除此之外，其他条件与实施例1完全相同。
实施例6
本实施例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法不对硅粉进行表面处理，除此之外，其他条件与实施例1完全相同。
对比例1
本对比例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法不使用包含紫外光的光线进行照射，除此之外，其他条件与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例提供了一种多孔硅粉的制备方法，所述制备方法不使用石墨烯量子点，除此之外，其他条件与实施例1完全相同。
将实施例1-6及对比例1-2所得多孔硅粉应用到燃爆法制备二氧化硅中，得到二氧化硅，测试所得二氧化硅的球形度及纯度，所得结果列于表1。
表1
由表1可以看出：
本发明采用金属辅助刻蚀法对金属硅粉进行多孔化处理，并在处理的过程中引入水溶性石墨烯量子点，使用水溶性石墨烯量子点对金属离子进行还原，制备包覆硅粉更强的金属颗粒，从而在金属辅助刻蚀过程中形成更浓密的孔隙，提高除杂效果，得到高纯多孔硅粉，该方法形成的多孔金属硅粉可使晶界及内部杂质充分暴露，在提高除铀效果之外能够更好的提高其他杂质的去除率；将所得多孔硅粉应用于燃爆法制备二氧化硅时，能得到高纯球形二氧化硅，其中放射性铀元素含量低于0.8ppb，P元素少于50ppm，B元素少于30ppm。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种多孔硅粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在包含紫外光的光线照射下，将硅粉、石墨烯量子点与刻蚀金属的可溶性盐混合，进行沉积反应，再加入氢氟酸，进行刻蚀反应，得到多孔硅粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅粉的粒径为5～15μm；
优选地，所述硅粉包括金属硅；
优选地，所述金属硅的纯度＞93％；
优选地，所述硅粉在混合前进行表面处理，增加亲水性；
优选地，所述表面处理的方法包括，将硅粉在含有表面处理剂的溶液中混合；
优选地，所述表面处理剂使得所述硅粉表面携带正电荷；
优选地，所述硅粉在所述表面处理前先进行预清洗；
优选地，所述预清洗的方法包括，先使用水清洗，再于10～50wt％的HF中浸泡40～80min；
优选地，在HF中浸泡时，施加搅拌和/或超声。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，将石墨烯量子点配制为石墨烯量子点溶液，向其中加入硅粉混合，再加入可溶性银源混合；
优选地，石墨烯量子点溶液中石墨烯量子点的浓度为1～20mg/mL；
优选地，所述刻蚀金属包括银和/或铜；
优选地，所述刻蚀金属为银；
优选地，所述刻蚀金属的可溶性盐包括硝酸银；
优选地，所述刻蚀金属的可溶性盐的用量为5～30mol/L。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合在超声搅拌下进行；
优选地，所述混合的时间为1～2h；
优选地，所述紫外光包括波长为365nm的紫外光；
优选地，所述沉积反应的时间为10～20h。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度为5～15mol/L；
优选地，加入氢氟酸的同时加入氧化剂；
优选地，所述氧化剂包括过氧化氢、硝酸铁或高锰酸钾中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述氧化剂为过氧化氢；
优选地，所述过氧化氢的浓度为0.006～1mol/L；
优选地，所述氢氟酸与所述过氧化氢的体积比为1:(0.01～10)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀反应的时间为2～10h；
优选地，所述刻蚀反应结束后，将得到的多孔硅粉进行后清洗、破碎及干燥；
优选地，所述后清洗的方法包括先在40～50wt％的硝酸溶液中浸泡40～60min，再水洗至pH为中性；
优选地，在硝酸溶液中浸泡时，施加搅拌和/或超声。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
使用水清洗硅粉，再于10～50wt％的HF中浸泡40～80min，烘干后，在含有表面处理剂的溶液中混合，使得硅粉表面携带正电荷并增加亲水性；
将具有亲水性的硅粉与1～20mg/mL的石墨烯量子点水溶液中混合1～2h，使石墨烯量子点包覆在硅粉表面，得到包覆前驱体溶液；
在包含365nm紫外光的光线照射下，向所述包覆前驱体溶液加入硝酸银超声搅拌，使硝酸银的浓度达到5～30mol/L，进行沉积反应10～20h，生成银颗粒包覆在硅粉表面，得到沉积溶液；
在包含紫外光的光线照射下，按体积比为1:(0.01～10)，向沉积溶液加入5～15mol/L的氢氟酸及0.006～1mol/L的过氧化氢，进行刻蚀反应2～10h，得到多孔硅粉；
对所得多孔硅粉在40～50wt％的硝酸溶液中浸泡，搅拌并进行超声，持续40～60min，再水洗至pH为中性，然后破碎并干燥。
8.一种多孔硅粉，其特征在于，所述多孔硅粉根据权利要求1-7任意一项所述的制备方法得到。
9.一种二氧化硅，其特征在于，使用权利要求8所述的多孔硅粉制得。
10.一种权利要求9所述的二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅的制备方法包括燃爆法。
CN202311461788.1A 2023-11-06 2023-11-06 一种多孔硅粉及其制备方法与用途 Pending CN117509650A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311461788.1A CN117509650A (zh) 2023-11-06 2023-11-06 一种多孔硅粉及其制备方法与用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311461788.1A CN117509650A (zh) 2023-11-06 2023-11-06 一种多孔硅粉及其制备方法与用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117509650A true CN117509650A (zh) 2024-02-06

Family

ID=89741042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311461788.1A Pending CN117509650A (zh) 2023-11-06 2023-11-06 一种多孔硅粉及其制备方法与用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117509650A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6780219B2 (en) Method of spheridizing silicon metal powders
JP4687599B2 (ja) 銅微粉とその製造方法及び導電性ペースト
US7566357B2 (en) Method of producing fine-particle copper powders
JP4379725B2 (ja) 微細な金属酸化物粒子の製造方法
US20110045745A1 (en) Doped Ceria Abrasives with Controlled Morphology and Preparation Thereof
CN111960464B (zh) 一种富含氧空位缺陷的黑色二氧化钛光纳米材料及其制备方法和应用
KR19990029254A (ko) 니켈 미분말의 제조방법
CN1476413A (zh) 微粒颗粒的制造
US20080105085A1 (en) Method Of Production Of High Purity Silver Particles
CN108712999B (zh) 在低温和常压下制备合成锂蒙脱石的方法
IL216255A (en) Process for making tantalum powder for capacitors
JP2014019624A (ja) 酸化ニッケル微粉末及びその製造方法、並びに該酸化ニッケル微粉末製造原料用の水酸化ニッケル粉末及びその製造方法
JP5142891B2 (ja) 亜酸化銅粉末およびその製造方法
CN108687340A (zh) 表面改性改善铝粉高温热反应性能的方法
US20030005724A1 (en) Method for producing silica particles, synthetic quartz powder and synthetic quartz glass
Truong et al. Fluoride-free self-templated synthesis of hollow TiO 2 nanostructures for hydrogen evolution
CN112607741A (zh) 氧化钛包覆多孔中空硅球、其制备方法及其应用
JPH0135044B2 (zh)
CN111644633A (zh) 一种纳米钨粉的超重力制备方法
EP3835264A1 (en) Active highly pure magnesium oxide and method for the production thereof
CN117509650A (zh) 一种多孔硅粉及其制备方法与用途
KR102257390B1 (ko) 자전연소합성법으로 제조된 티타늄 분말의 산세방법
Guo et al. Defect-Engineered MnO2 as Catalyst for the Chemical Mechanical Polishing of Silicon Carbide Wafer
CN107827135A (zh) 一种高纯超细氧化铝粉体的制备方法
KR101938280B1 (ko) 금속 코팅층이 형성된 텅스텐 스크랩의 재활용 방법

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