[发明专利]中孔硅合成以及在锂离子蓄电池和太阳能氢电池中的应用

权利要求书

1.一种用于生产多孔晶态硅的方法，包括：

用至少一种碱金属和碱金属合金还原硅-卤化物前体以产生硅-盐 基体；

退火所述硅-盐基体，由此在多孔硅结构中形成多个盐晶体；和

用水清洗多孔硅结构，由此提供多孔晶态硅。

2.权利要求1的方法，其中硅-卤化物前体选自SiCl₄、SiI₄、SiBr₄和SiF₄。

3.根据权利要求2的方法，其中硅-卤化物前体是SiCl₄。

4.权利要求1的方法，其中所述碱合金选自钠-钾合金(NaK)、 钠金属和萘化钠。

5.权利要求1的方法，其中所述碱合金是NaK和其它碱金属或合 金，和所述硅-卤化物前体是SiCl₄。

6.权利要求1的方法，其中所述方法不包括使选自硅-卤化物前 体、硅盐基体和多孔硅结构的任何成员接触氢氟酸。

7.权利要求1的方法，其中多孔硅结构包括尺寸为1nm-200nm的 多个孔隙，其中所述孔隙尺寸由至少一个外部模板的尺寸支配。

8.权利要求1的方法，其中所述多孔硅结构包括以有序分布而分 布的多个孔隙。

9.权利要求1的方法，其中所述多孔硅结构具有0.86-2.00cm³g^-1 的总孔隙体积。

10.权利要求1的方法，其中所述多孔硅结构具有220-700m²g^-1的表面积。

11.权利要求1的方法，其中将所述硅-卤化物前体与外部模板混 合，其中所述多孔硅结构具有大于20nm的平均孔隙尺寸。

12.权利要求1的方法，其中在甲苯溶液中进行所述还原步骤。

13.一种具有多孔硅结构的中孔硅结构，其具有10nm的中值平均 孔隙直径、0.86-1.44cm³g^-1的总孔隙体积和550-580m²g^-1的表面积。

14.锂离子蓄电池的阳极，包括：

多孔硅结构，其具有1nm-200nm的孔隙直径、0.86-1.44cm³g^-1的总孔隙体积和220-580m²g^-1的表面积；聚合物粘合剂(如聚丙烯酸 (PAA)、羧甲基纤维素钠盐(NaCMC)和/或聚偏氟乙烯(PVDF))和 导电碳。

15.权利要求14的阳极，其中所述聚合物粘合剂选自聚丙烯酸 (PAA)、羧甲基纤维素钠盐(NaCMC)和聚偏氟乙烯(PVDF)。

16.锂离子蓄电池，包括权利要求14的阳极。

17.用于太阳能氢析出的硅光催化剂，包含具有多孔硅结构的硅， 所述多孔硅结构具有10nm的平均孔隙直径，0.86-1.44cm³g^-1的总孔 隙体积，和220-580m²g^-1的表面积，其中所述硅结构具有通过UV-vis 漫反射光谱计算的最多1.63eV的带隙。

18.太阳氢燃料电池，包含权利要求17的硅光催化剂。