多孔硅

摘要： 通过冷冻干燥与镁热还原相结合的简单方法,设计制备了一种新型硅基/石墨烯复合材料(HD-P-Si/GS).通过X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜研究了HD-P-Si/GS的物相组成、表面形貌及微观结构,并系统分析了HD-P-Si/GS的电化学性能.结果表明:多孔纳米硅高度分散在三维石墨烯导电网络中,这种石墨烯包覆多孔硅结构的设计能够有效缓解硅体积变化引起的过度应力,并为电子传输提供三维通道,提高复合材料的电导率.将HD-P-Si/GS复合材料用作锂离子电池负极获得了良好的循环稳定性及倍率性能.在1000 mA/g的高电流密度下,HD-P-Si/GS负极经过200次循环后仍可提供约703 mAh/g的高可逆比容量.

摘要： 硅材料因其超高的理论比容量、较低的放电电压及锂离子扩散势垒,成为最有发展前景的高容量锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极在充放电过程中会引起巨大的体积膨胀,严重影响其电化学性能。设计具有纳米尺寸和多孔结构的硅负极材料是实现高容量硅负极的有效途径。但目前大多数的制备方法通常工艺复杂、成本高、产率低,限制了其商业应用。因此,采用低成本的方法实现优异电化学性能的多孔纳米硅材料的大规模制备成为了关键。综述了低成本的二氧化硅源镁热还原制备锂离子电池纳米多孔硅负极材料的研究进展,并对硅负极材料未来的商业化应用进行了展望,将为低成本制备锂离子电池纳米多孔硅负极材料的研究提供有用的资料。

摘要： 本文制作了氨基化多孔硅电极,并通过XRD、SEM和红外光谱等技术对电极进行表征与测试。结果显示,氨基化多孔硅成功的负载在导电玻璃上,并形成了多孔电极。本文进一步将其应用于三种不同尺寸(4nm、7nm和32nm)的纳米银的电化学研究。结果表明,由于氨基基团对银的富集作用和孔道结构对银的尺寸选择作用,氨基化多孔硅电极能排除较大尺寸纳米银的干扰,而选择性检测较小尺寸的纳米银。在含有较高浓度7nm和32nm的纳米银的模拟溶液中,对电极的分析性能进行测试。结果显示,电极对4nm纳米银的检测回收率为100.9-103%。且单电极重复测试和多电极平行测试得到的相对标准偏差分别为3.3%和2.4%。实验结果表明,本文所制备的电极具备良好的分析性能,可用于不同尺寸纳米银的选择性电化学检测。

摘要： 为研究氧化亚铜/多孔硅(CuO/PS)复合材料的制备及其电化学性能,以沉积时间为变量,采用电化学沉积法在p型多孔硅(PS)上沉积不同含量的氧化亚铜,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征CuO/PS复合材料样品的形貌和结构,利用电化学工作站进行循环伏安(CV)、恒流充放电(CP)和交流阻抗(IMP)等电化学性能测试,采用BET测试法表征样品的比表面积.结果表明:CuO晶粒在多孔硅的孔壁和表层沿(111)和(200)晶面择优生长,随着沉积时间的增加,CuO晶粒聚集成珊瑚状.复合材料展现出良好的电化学性能,当充电电流为0.01 mA时,沉积时间为90 min的复合材料样品的比容量为1 149 mF/g,约为多孔硅的26倍.

摘要： 具有高能量密度的硅材料是锂离子电池负极的优选材料之一。但是,低电导率和在充放电过程中伴随的巨大体积变化而导致循环过程中容量迅速衰减,阻碍了硅材料商业化。本文以商业化的铝硅合金为硅源,通过冷冻干燥方法将氧化石墨烯(GO)包覆在其表面,制备了微米级的多孔硅(PSi)与GO的复合材料PSi@GO。该复合材料核层多孔硅内部丰富的孔隙提供充足的空间以适应硅的体积变化,外层的氧化石墨烯可以加速离子和电子传输,并再次缓冲硅的体积变化,从而可以有效地改善硅负极的循环稳定性和倍率性能。研究结果表明,电流密度为500 mA/g时,PSi@GO-2(PSi与GO质量比为10∶5)复合电极材料循环100次后,比容量仍可达到1275 mAh/g;在电流密度为4 A/g时,该复合材料也可达到980 mAh/g的高比容量。该PSi@GO-2复合材料显示了优异的倍率性能,具有良好的应用前景。

摘要： 以提升硅的发光性能为目的,研究多孔硅掺杂的光学薄膜制备及发光性能。利用化学水沉积法,在多孔硅内掺杂硫化镉(CdS)金属,制备多孔硅掺杂的光学薄膜,并利用量子限制模型研究多孔硅掺杂的光学薄膜发光机理。通过光致发光测试仪与荧光/磷光分光光度计分析薄膜发光性能。结果显示:未进行金属掺杂的多孔硅内空隙较多,多孔硅掺杂的光学薄膜内空隙较小,空隙率随腐蚀处理时间延长逐渐下降。

摘要： 近年来金属辅助化学腐蚀法制备多孔硅逐渐成为研究热点,但该方法存在金属颗粒易团聚、引入模板辅助刻蚀成本高昂等突出问题.为了优化多孔硅的制备技术,降低制备成本,本文研究了基于金颗粒辅助化学腐蚀的多孔硅制备方法.首先采用氯金酸还原法制备了粒径从18～80 nm的带负电荷金颗粒,3-氨基丙基三乙氧基硅烷修饰可以使单晶硅表面带正电荷,通过静电吸附实现了金在硅基底表面均匀、独立的沉积.在含H2 O2和HF的刻蚀液中,硅基底被蚀刻成规则的孔状,多孔硅产物膜厚在添加N,N-二甲基乙酰胺作为表面活性剂时达到44.45μm.此外,刻蚀液组成为ρ=70％(ρ=[HF]/([HF]+[H2O2]))时多孔硅刻蚀速率达到1.23μm/min,对应的多孔硅/高氯酸钠复合含能材料爆炸光强最大,DSC放热量为1636 J/g.

摘要： 为制做一种低成本、易标记、稳定性好、灵敏度高的生物传感器,本文制备了一种具有较强荧光信号及生物兼容性的多孔硅生物传感器材料,利用纳米金的等离子体效应增强多孔硅中荧光标记物的荧光信号,在纳米金修饰的多孔硅中采用罗丹明6G荧光标记法对生物分子进行检测.通过链接生物荧光探针后荧光信号强度的变化实现生物浓度检测,其检测极限为121 nM,对生物大分子成功实现了低成本、易标记、稳定性好、灵敏度高的检测.

摘要： 以铝硅合金(AlSi)粉末为原料,采用脱合金法获得多孔硅(porous silicon,P-Si)微球.再采用原位化学聚合法在P-Si微球表面包覆聚吡咯(PPy),得到PPy包覆的P-Si微球(P-Si@PPy),最后将P-Si@PPy置于Ar气氛中在800°C下煅烧3 h得到氮掺杂碳包覆多孔硅(nitrogen-doped carbon-coated porous silicon,P-Si@NC)微球.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等手段对材料的形貌、结构及电化学性能进行表征.结果表明,多孔硅微球直径在1μm左右,氮掺杂碳层的厚度约为18 nm.将P-Si@NC复合材料应用于锂离子电池负极,在0.1 A/g电流密度下首次放电比容量高达2609.2 mAh/g,首次库伦效率达87.52％,充放电循环50次后放电比容量仍能达到1574.8 mAh/g,展示出优异的电化学性能.P-Si@NC微球的多孔结构为嵌/脱锂过程中硅的膨胀/收缩提供了缓冲空间,氮掺杂碳层既作为保护层维持颗粒的完整性,又加速了锂离子和电子转移.

摘要： 为解决锂离子电池石墨负极材料充放电效率低的问题,采用成本低廉的人造石墨,并掺杂微纳米多孔Si-Ag颗粒来改善石墨的导电性及提高充放电效率,利用化学刻蚀法制备了微纳米多孔Si-Ag粉体,并将70%人造石墨与30%的多孔Si-Ag粉体球磨形成夹层式复合结构。采用SEM、TEM、XRD及电池测试系统对多孔Si-Ag粉体材料进行表征和测试。结果表明:硅颗粒经高能球磨后粒径可达720 nm左右;在80°C刻蚀条件下,得到的微纳米多孔Si-Ag负极材料充放电比容量为2163.28 mAh/g;掺杂多孔Si-Ag颗粒后的石墨负极首次充放电比容量为1227.966 mAh/g,比纯石墨负极材料提高了341.1%;在0.2 C(1 C=1500 mA/g)的电流密度下,循环100次后容量保持率为59.72%。

摘要： 手术切除是癌症很有效的临床治疗手段之一.然而在临床操作中,肿瘤和邻近组织之间的边界不清,对于肿瘤切缘的确定造成了障碍.为解决这一问题,近红外(NIR)光手术引导系统在近几年起着重要作用并引起了人们的广泛关注.随着纳米技术的发展,纳米材料由于其原有的特性,在生物成像中显示出巨大的潜力.与其他材料相比,荧光多孔硅(LuPSi)的一个显著优点是其荧光行为与表面化学之间的高度相关性,容易受到外部环境氧化水平和酸碱度的影响.碱性基团可加快将Si-H键氧化成Si-OH键的化学过程,从而加速LuPSi的荧光激活和衰减过程.前期研究显示,肿瘤组织内的pH值低于癌旁组织中的pH值,因此将LuPSi微粒注射入肿瘤组织及癌旁组织中,其在癌旁组织中将经历一个比肿瘤组织中显著加快的荧光动力学过程.癌旁组织中的LuPSi微粒将首先被激活,使肿瘤区域呈现一个负成像状态,随着时间的推移,肿瘤组织中的LuPSi也接着被激活,而癌旁组织中的LuPSi则开始衰减并最终淬灭,导致荧光成像由负成像转变为正成像状态.通过这种方法,可以区分肿瘤和邻近组织之间的边界.

摘要： 实验以晶面方向,电阻率为2-4Ω·cm,厚度为325±25μm的n型单面抛光、背面镀金的单晶硅为基材,以质量分数40‰氢氟酸(HF)和二甲亚砜(DMSO)的混合溶液为腐蚀液,采用阳极氧化法制各表面平整、不脱落的多孔硅,并表征了多孔硅的形貌、膜厚、孔隙率、粗糙度及其含能材料爆炸性能.结果表明当硝酸钆的浓度为1.2mol/L时形成的多孔硅基复合含能材料的爆炸性能最好,相对应的多孔硅结构的孔隙率为38.3％,平均膜厚为131.3μm,表面粗糙度为81.6nm.

摘要： 锂离子电池因为具有较高的能量密度,良好的动力性能,较长的循环周期而被广泛应用于可充电便携设备,混合动力电动汽车,以及需要稳定电压的大型电子设备之中.这种能量来源在未来的发展中显示出了独有的优势.硅因为具有比碳高十倍的能量密度而越来越多的应用在锂离子电池的负极材料中.但在锂离子电池充放电过程中,硅会发生400％的体积膨胀,导致硅的破裂和流失,造成电池能量损失.描述了一种制备多孔硅结构的方法,通过腐蚀金属和硅合金粉末中的金属,保留硅的多孔结构.这种多孔结构不仅便于电解液和电子的顺利流过,也为硅的膨胀提供了空间,减少了膨胀过程中的断裂损失,在循环过程中保留了更多的容量.

摘要： 采用脉冲电化学腐蚀法在n型单晶硅衬底上制备多孔硅(n-PS),通过扫描电镜(SEM)和室温500-700nm范围内荧光光谱检测系统研究了腐蚀时间、占空比及脉冲频率对n-PS的结构形貌和可见光区室温光致发光特性(PL)的影响.结果表明:相比直流电化学腐蚀方法,脉冲腐蚀能获得孔径大小分布均匀且发光强度更高的多孔硅;随腐蚀时间、占空比及脉冲频率等腐蚀条件的变化,其发光峰位及发光强度均有明显改变,当脉冲腐蚀条件中等效腐蚀时间30min、占空比0.5、脉冲频率10Hz时所制备的n-PS的PL强度较高,发光性能较好。

摘要： 光电化学刻蚀出多孔硅(PS)用含有sncl2、sbcl3和Ce(N03)3的乙醇溶液浸泡后，经过400°C10min热处理，表面形成Ce-Sb共掺的Sn02光透导电薄层(TOCL)在TOCL的表面组装含有胆固醇分子的十二烷基硫醇薄膜，萃取其中的胆固醇分子后形成筛孔分子印迹电极(SHE)。该电极与不同浓度的胆固醇乙醇溶液作用后，光电化学方法表征了分子印迹电极对胆固醇浓度响应特性。实验结果表明分子印迹电极，与吸附胆固醇的浓度具有较好的关联。特别指出的是，该筛孔分子印迹电极有望在不需要掺比电极以及零偏电压条件下，实现对胆固醇的检测。

摘要： 基于通用固体热声发射热力耦合分析解，深入研究了多孔硅热声发射信号随频率、空间位置和样品厚度变化的特性与规律，得到了一些有益的结果，可使人们对固体热声发射现象有更加清楚准确的认识。

摘要： 多孔硅微腔光学晶体(PSM)具有室温下可见光发射、发光峰窄等特点。PSM内部巨大的纳米孔道表面吸附气体分子或生物分子后，多孔层的折射率和光学厚度会发生变化，导致其发射光谱或反射光谱的峰位和强度跟随发生改变。本文通过对PSM的功能化修饰，使其对某些分子有选择性吸附，可以实现对环境污染物分子或生物分子的光学检测和传感，具有高效、灵敏、快速、廉价等优点。

摘要： 本文采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,再通过高温热还原的方式制备硅/石墨烯复合材料.以海藻酸钠(SA)为基体框架,采用原位冷冻干燥法制备出三维多孔硅/石墨烯复合材料.经恒流充放电测试发现建立孔道结构的硅/石墨烯首次可逆容量为1327.3mAh/g,50次循环后为995.6mAh/g,循环效率为75％,均高于同样配比的开孔硅/石墨(67.9％),硅/石墨烯(47.0％)和硅/石墨(24％).

摘要： 采用等体积浸渍法设计制备纳米Fe2O3/KIT-6介孔结构非均相Fenton催化材料,并测试其对亚甲基蓝的降解性能.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、小角X射线衍射(SAXRD)和氮气吸附脱附等方法表征其粒子尺寸、介孔有序性、比表面积及孔径分布等.结果表明,介孔KIT-6孔道内均匀分布着纳米尺寸的Fe2O3粒子,10％铁含量(质量分数)的纳米Fe2O3/KIT-6介孔结构材料具有最优的Fenton催化降解性能.这是因为适量的纳米Fe2O3负载使催化材料具有较大的比表面积和较多活性位点的同时具有一定的催化介质传质通道,同时减少纯纳米粒子在催化过程中的团聚,从而最终提高催化剂的Fenton催化降解性能.

摘要： 采用等体积浸渍法设计制备纳米Fe2O3/KIT-6介孔结构非均相Fenton催化材料,并测试其对亚甲基蓝的降解性能.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、小角X射线衍射(SAXRD)和氮气吸附脱附等方法表征其粒子尺寸、介孔有序性、比表面积及孔径分布等.结果表明,介孔KIT-6孔道内均匀分布着纳米尺寸的Fe2O3粒子,10％铁含量(质量分数)的纳米Fe2O3/KIT-6介孔结构材料具有最优的Fenton催化降解性能.这是因为适量的纳米Fe2O3负载使催化材料具有较大的比表面积和较多活性位点的同时具有一定的催化介质传质通道,同时减少纯纳米粒子在催化过程中的团聚,从而最终提高催化剂的Fenton催化降解性能.

摘要： 根据本发明，提供一种有机硅多孔片的制造方法，其具备如下工序：冻结工序，其将有机硅多孔体的湿润凝胶冻结而得到冻结体，其中，所述有机硅多孔体具有连通的气孔和通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚形成的、形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架；片状化工序，其将前述冻结体片状化而得到有机硅多孔片；以及，清洗工序，其对前述有机硅多孔片进行清洗。根据本发明的制造方法，可以制造充分除去了杂质的有机硅多孔体。另外，可以有效地防止在其制造过程中发生湿润凝胶的破坏。

摘要： 本公开涉及多孔质硅材料的制造方法、多孔质硅材料及蓄电器件。多孔质硅材料的制造方法包括：将包含50质量％以上的作为第一元素的Al和50质量％以下的S i的原料熔解从而得到硅合金的粒子化工序；将硅合金中的第一元素除去从而得到多孔质材料的多孔化工序；和对多孔质材料进行加热以使Si以外的元素向表面扩散的热处理工序。

摘要： 本发明的一个目的是提供一种光伏模块的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：使包括聚硅氧烷及固化剂的混合溶液位于加湿环境后进行密封；使所述混合溶液固化来形成聚硅氧烷膜；以及使形成在所述聚硅氧烷膜的表面的水滴蒸发来制备多孔聚硅氧烷膜。通过将根据本发明制备的多孔聚硅氧烷膜应用于光伏模块，能够获得光伏模块的轻量化及提高效率的效果。

摘要： 本发明提供一种在用作负极材料时能够提高充放电效率和电池容量等电池性能的多孔非晶硅、能够以较低成本并以短时间制造整体由非晶硅构成的多孔非晶硅的多孔非晶硅的制造方法、及将该多孔非晶硅用作负极材料的二次电池。通过以106K/秒以上的冷却速度将包含金属与硅的熔体冷却，从而形成由该金属与硅构成的共晶合金，利用酸或碱选择性地使金属从共晶合金中溶出，由此得到多孔非晶硅。多孔非晶硅具有平均粒径或平均柱径为1nm～100nm的片层结构或柱状结构。

摘要： 本发明公开了一种多孔硅负极板的制备方法，包括以下步骤：S1，配制负极浆料，负极浆料由固体配料组分与溶剂混合制得，固体配料组分的主要组成为硅材料、导电剂、粘结剂、造孔剂粉体，溶剂为水；S2，在负极集流体上涂布负极浆料，烘烤除去涂覆层溶剂；S3，预热极板，采用萃取剂萃取造孔剂，干燥极板，制得多孔硅负极板；造孔剂粉体为石蜡粉和/或微晶石蜡粉。上述多孔硅负极板的制备方法能在硅负极活性材料层中形成分布均匀且三维立体结构的微孔，孔壁无蜡材质残留，并且具高的空隙率；预热有助于加快造孔剂的萃取效率。本发明还公开了一种多孔硅负极板及锂电池。

摘要： 本发明为了克服硅基负极材料在充放电过程中的体积效应，满足锂离子电池在实际应用过程中对硅碳复合材料的首周库仑效率和循环稳定性的要求，以纳米硅为核通过溶胶‑凝胶的方法制备二氧化硅壳层，进而将纳米硅/二氧化硅微球与有机碳源、沥青和石墨，尤其是未经提纯的天然石墨进行复合制备石墨‑多孔硅碳复合材料，所述石墨‑多孔硅碳复合材料的克容量可达到500‑600mAh/g，远高于现有的石墨负极(～350mAh/g)，可用做高能量密度锂离子电池的负极用在3C电子产品，尤其适合用于对于电池能量密度要求较高的电动汽车及无人机上。与此同时，本发明所述制备方法可以同步实现天然石墨的提纯与多孔硅的制备，构筑石墨/多孔硅碳复合负极材料，具有重要的环保意义和经济价值。

摘要： 本发明的实施例提供一种胶态光致发光非晶形多孔硅粒子悬浮液、制造胶态光致发光非晶形多孔硅粒子悬浮液的方法、使用胶态光致发光非晶形多孔硅粒子悬浮液的方法等等。制造胶态光致发光多孔硅粒子悬浮液的方法包含：使用第一超声波能量从衬底去除多孔硅层以形成在悬浮液中的第一多个胶态多孔硅粒子；和使第一多个多孔硅粒子曝露于第二超声波能量以形成在悬浮液中的第二多个多孔硅粒子，其中第二多个胶态多孔硅粒子处在非晶相中。

摘要： 本发明公开一种基于倏逝波谐振的多孔硅‑硅‑多孔硅气体传感器，包括由多孔硅‑硅‑多孔硅组成的结构，以及在该结构两端进行耦合的硅棱镜，所述多孔硅‑硅‑多孔硅组成的结构通过脉冲电化学腐蚀方法制备，其中硅的折射率n

摘要： 本发明公开了一种多孔硅负极板的制备方法，包括以下步骤：S1，配制负极浆料，负极浆料由固体配料组分与溶剂混合制得，固体配料组分的主要组成为硅材料、导电剂、粘结剂、造孔剂粉体，溶剂为水；S2，在负极集流体上涂布负极浆料，烘烤除去涂覆层溶剂；S3，预热极板，采用萃取剂萃取造孔剂，干燥极板，制得多孔硅负极板；造孔剂粉体为石蜡粉和/或微晶石蜡粉。上述多孔硅负极板的制备方法能在硅负极活性材料层中形成分布均匀且三维立体结构的微孔，孔壁无蜡材质残留，并且具高的空隙率；预热有助于加快造孔剂的萃取效率。本发明还公开了一种多孔硅负极板及锂电池。

摘要： 本发明为了克服硅基负极材料在充放电过程中的体积效应，满足锂离子电池在实际应用过程中对硅碳复合材料的首周库仑效率和循环稳定性的要求，以纳米硅为核通过溶胶‑凝胶的方法制备二氧化硅壳层，进而将纳米硅/二氧化硅微球与有机碳源、沥青和石墨，尤其是未经提纯的天然石墨进行复合制备石墨‑多孔硅碳复合材料，所述石墨‑多孔硅碳复合材料的克容量可达到500‑600mAh/g，远高于现有的石墨负极(～350mAh/g)，可用做高能量密度锂离子电池的负极用在3C电子产品，尤其适合用于对于电池能量密度要求较高的电动汽车及无人机上。与此同时，本发明所述制备方法可以同步实现天然石墨的提纯与多孔硅的制备，构筑石墨/多孔硅碳复合负极材料，具有重要的环保意义和经济价值。