[发明专利]掺杂型硅基材料及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种掺杂型硅基材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)硅基材料和原硅酸盐的混合物经加热后得到气体A，所述气体A在400-1000℃下冷凝沉积，得到沉积物，其中，

所述加热后体系的温度为800-1500℃；

所述硅基材料选自SiO_x或经加热后能生成SiO_x的硅源；

(2)将所述沉积物在含碳源气体的气氛下进行气相沉积。

2.如权利要求1所述的掺杂型硅基材料的制备方法，其特征在于，所述经加热后能生成SiO_x的硅源为“Si和SiO₂”；

其中所述“Si和SiO₂”是指Si和SiO₂的混合物；

其中，较佳地，所述“Si和SiO₂”中Si和SiO₂的摩尔比为1:1；

和/或，所述原硅酸盐中的金属元素选自Li、Na、Mg、Al、Fe和Ca元素中的一种或者多种，例如Li、Mg、Fe和Ca元素中的一种或者多种；

和/或，所述硅基材料和金属原硅酸盐的摩尔比为1:(0.2-1)，例如1:0.5或1:0.8；

和/或，所述硅基材料和金属原硅酸盐的摩尔比为1:(0.2-1)，例如1:0.5或1:0.8；

和/或，所述气体A中包括SiO_x和原硅酸盐；

和/或，所述气体A中不含金属蒸汽。

3.如权利要求1所述的掺杂型硅基材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热的设备为真空高温炉；

和/或，步骤(1)中，所述加热后体系的温度为900-1500℃，例如1400℃；

和/或，步骤(1)中，所述加热时体系的压力为≤10Pa；

和/或，步骤(1)中，所述冷凝沉积时的温度为600-900℃，例如800℃或860℃；

和/或，步骤(1)中，所述冷凝沉积在真空条件下进行。

4.如权利要求1所述的掺杂型硅基材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在所述气相沉积之前，将所述沉积物进行粉碎；

其中，较佳地，所述粉碎后，所述沉积物的形状为颗粒状；所述粉碎后，所述沉积物的粒径较佳地为5-7μm，例如6μm；

和/或，步骤(2)中，所述碳源气体包括第一碳源和第二碳源，所述第一碳源选自乙炔和/或乙烯，所述第二碳源选自苯和/或甲苯；较佳地，所述碳源为乙炔和甲苯；

其中，较佳地，所述第一碳源和第二碳源的体积比为(3-15):1，更佳地为9:1、10:1或11:1；

和/或，所述气相沉积过程中，体系中除了含有所述碳源气体外，还包括惰性气体；其中，所述惰性气体例如为氮气；

其中，较佳地，所述碳源气体的体积占“碳源气体和惰性气体”的总体积的百分比为1～20％，更佳地为8％。

5.如权利要求1所述的掺杂型硅基材料的制备方法，其特征在于，所述气相沉积的温度为800-1000℃，更佳地为850-950℃；

和/或，所述气相沉积的时间为5-10h，更佳地为6-8h，例如7h；

和/或，所述气相沉积后得到碳包覆层，所述碳包覆层的厚度较佳地为10nm-150nm，更佳地为10nm-50nm。

6.一种由如权利要求1-5任一项所述的掺杂型硅基材料的制备方法制得的掺杂型硅基材料。

7.一种掺杂型硅基材料，其特征在于，其包括第一结构材料和碳包覆层，所述碳包覆层包覆在所述第一结构材料的表面，构成核壳结构；其中，所述第一结构材料包括Si，SiO_x基体和偏硅酸盐，所述偏硅酸盐和所述Si均匀分布在所述SiO_x基体中，所述Si的晶粒尺寸≤30nm。