[发明专利]纳米硅粉的制备方法在审

专利信息
申请号: 201711172592.5 申请日: 2017-11-22
公开(公告)号: CN108101061A 公开(公告)日: 2018-06-01
发明(设计)人: 张芬红 申请(专利权)人: 合肥开尔纳米能源科技股份有限公司
主分类号: C01B33/029 分类号: C01B33/029;B82Y40/00
代理公司: 合肥诚兴知识产权代理有限公司 34109 代理人: 汤茂盛
地址: 230000 安徽*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 纳米硅粉 制备 纳米硅颗粒 等离子发生器 生产成本低 材料化学 产品品质 氮气环境 气固分离 电离 成核 硅烷 冷却 分解 引入
【说明书】:

发明属于材料化学技术领域,具体涉及一种纳米硅粉的制备方法;包括如下步骤:(1)向等离子发生器中引入硅烷,经电离分解,重新成核得到纳米硅颗粒;(2)纳米硅颗粒经过气固分离和冷却后,得到纳米硅粉;上述各步骤均在氮气环境下进行;本发明提供的制备方法简单,产品品质好,生产成本低。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域,具体涉及一种纳米硅粉的制备方法。

背景技术

纳米硅粉是一种广泛应用于微电子、电极材料及太阳能电池等领域的半导体材料,具有表面积大,高表面活性,松装密度低等性能优势。目前,用于制备纳米硅粉的常见方法有机械球磨法、等离子蒸发冷凝法和化学气相沉积法。其中,机械球磨法较为简单、成本低,但存在产品纯度低,晶体缺陷多,耗时长,颗粒分布不均匀等缺点。等离子蒸发冷凝法原料价格低,无需后处理,但是产品的质量受到原料品质的影响大,且难以保证产率和产品纯度。化学气相沉积法的反应机理不够明确,反应安全性有待解决,且所得产品形状大多无定型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业化制备高品质纳米硅粉的方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种纳米硅粉的制备方法,包括如下步骤:

(1)向等离子发生器中引入硅烷,经电离分解,重新成核得到纳米硅颗粒;

(2)纳米硅颗粒经过气固分离和冷却后,得到纳米硅粉;

上述各步骤均在氮气环境下进行。

上述技术方案产生的有益效果在于:以高纯度的硅烷为原料,保证了产品的高纯度。从原料到产品,中间只涉及电离、成核和气固分离等过程,原料无需进行除杂和前处理,同时反应过程中不需要加入催化剂和其他原料,方法简单,适用于工业化生产,对环境无污染。硅烷中Si-H和Si-Si键的强度较低,以氮气为等离子弧的工作气体,获得的能量足够实现硅烷的电离和分解,因此能在保证产品质量的同时降低生产成本。从扫描电镜图来看,产品的晶格完整规则。

附图说明

图1是本发明制备系统的结构示意图;

图2为实施例1制得的纳米硅粉的XRD图;

图3为实施例1制得的纳米硅粉的扫描电镜图;

图4为实施例2制得的纳米硅粉的XRD图;

图5为实施例2制得的纳米硅粉的扫描电镜图;

图6为实施例3制得的纳米硅粉的XRD图;

图7为实施例3制得的纳米硅粉的扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合实施例1-3对本发明公开的技术方案作进一步的说明。

以下实施例中,如图1所示:纳米硅粉的制备系统包括顺序连通的等离子体发生器10,分离器20,冷却系统30,捕集塔40和收粉器50。氮气气源和硅烷气源通过流量计60与等离子体发生器10的进气端相连,等离子体发生器10的出气端与分离器20连通。

实施例1:纳米硅粉的制备

(1)对整个制备系统抽真空,同时加入氮气进行冲洗与保护直至整个制备系统都为氮气环境;

(2)启动等离子体发生器10,调整至工作气体压力为0.3MPa,工作电压为300V,工作电流为300A,工作流量为70m3/h;

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