[發明專利]利用單原子碳還原制備單質材料的方法

有效

• 申請號: 202110843974.6
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN113528821B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 孫旭陽
• 申請（專利權）人: 孫旭陽
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10;C22B23/02;C22B34/14;C01B35/02;C01B33/025
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 黃麗娟;李靜

1.一種利用單原子碳還原制備單質材料的方法，在熔體介質中，在300℃～1500℃下，有機碳源裂解成原子碳并溶解于熔體介質，所述原子碳與置于熔體介質中的單質前體化合物發生氧化還原反應，該前體化合物被還原成單質，單質在熔體介質中過飽和結晶析出，得到單質材料，

其中，所述單質材料選自Mg、Zn、Cu、Fe、Li、Ge、V、Cr、Ni、Co、Mn、Bi、Ti、Mo、Y、Ir、W、Pt、Ta、Nb、Re、Hf、Pd、Zr、B和Si，

所述單質前體化合物是該單質元素的氧化物、氮化物、硫化物或包含該單質元素的鹽；以及

所述熔體介質是指選自無機鹽、無機堿、氧化物、氮化物、碳化物、金屬和合金中的一種或幾種的熔融體。

2.如權利要求1所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，所述單質材料選自Mg、Cu、Fe、Li、Ge、Ni、Co、Ti、Pt、Nb、Zr、B和Si。

3.如權利要求1-2中任一項所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，所述單質前體化合物為該單質元素的氧化物。

4.如權利要求1-2中任一項所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，所述熔體介質為熔點低于810℃的無機鹽或無機鹽混合物，或者為熔點低于400℃無機堿或無機堿混合物，或者為熔點低于500℃的低熔點合金。

5.如權利要求1所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，所述的無機鹽為氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、氯化鈣、氯化鋁，氟化鉀、氟化鈉、氟化鋰，硝酸鈉、硝酸鉀，硫酸鋰或硫酸鈉；所述的無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰或氫氧化鋁；所述的合金為Bi與選自Sn、Pb、In、Cd、Hg和Zn的二元、三元、四元或五元合金，或者Bi與Pt的合金，或者Pb與選自Sn、In、Cd和Hg的二元、三元或四元合金，或者Sn與Cd的合金。

6.如權利要求1-2中任一項所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，所述有機碳源包括選自脂肪烴、芳香烴、烴類衍生物、含碳高分子聚合物中一種或多種含碳有機物，且所述有機碳源可被完全裂解的溫度區間在300℃～1500℃。

7.如權利要求1-2中任一項所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，該方法還包括：在單質過飽和結晶析出后，分離單質材料，經水洗、酸洗和/或堿洗，得到純凈的單質。

8.如權利要求7所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，當單質密度大于熔體化合物密度時，單質會下沉至熔體底部，分離出底部的單質，經水洗、酸洗和/或堿洗，以除去附著的熔體化合物，得到純凈的單質；

當單質密度小于熔體化合物密度時，單質會上浮至熔體表面，采用重力浮選方法分離出熔體表面上的單質，經水洗、酸洗和/或堿洗，以除去附著的熔體化合物，得到純凈的單質；

當單質懸浮于熔體中時，將反應混合物冷卻后，經水洗、酸洗和/或堿洗，以除去熔體冷卻后的結晶化合物，得到純凈的單質。

9.如權利要求1-2中任一項所述的利用單原子碳還原制備單質材料的方法，其特征是，該方法還包括：在所述熔體介質中加入單質晶體作為晶種，從而促進單質過飽和結晶析出。