文献综述（或调研报告）：
《多孔硅的制备及其电化学性能研究》的文献综述
内容摘要
通过翻阅这些参考资料和文献，了解了目前制备多孔硅的方法，掌握了制备多孔硅材料的基本思想，并能对实验结果做出估测，从而对实验设计有了方向性的指导。由于本次设计使用去合金化法，通过对文献中Mg2Si冶炼方法深入的学习，对此设计中前驱体合金Mg2Si的制备有了雏形。这些参考资料和文献，对准确设计制备低成本、简便、可规模生产的多孔硅有着方向性的指导。
关键词：多孔硅 去合金化 锂离子电池 负极
前言
硅是一种非常有希望用于锂离子电池(LIBS)负极的活性物质，因为它具有的理论锂容量为4200 mAh/g，大约是碳的电极10倍[1] ，在可以合金化储锂的元素中是容量最高的[2]。然而，Si电极在嵌入和脱嵌锂离子的过程中会产生300 %-400 %的体积变化[3, 4]。这种极大的体积改变将导致硅电极在电化学锂化、脱锂循环中急速破碎、粉化，使得硅负极材料容量的急剧衰减，表现为极差的循环稳定性[5]。许多研究者已研究出通过使用硅纳米复合材料[6]、薄膜[7]，以及纳米结构的硅，包括纳米管[8]、纳米线[9]，以及纳米多孔结构[10]以缓解这种体积变化。具有多孔结构的硅负极材料也展出良好的循环性能，这是因为许多空隙结构能够作为理想的体积膨胀缓冲区。尽管多孔Si系电极具有优良的性能，但制备一般需要许多复杂的步骤，例如需要制造一个模板并且进行薄膜沉积，如此使得成本高，制备缓慢，难以扩大规模。在锂离子电池实际应用中，寻找一种低成本、简便、可规模生产多孔硅的方法是必要的。
去合金化是一种广泛用于制备金属三维纳米孔结构的方法[11]。在去合金化过程中，合金的前驱体的组分被选择性地溶解，这将导致其余元素自发形成一个三维纳米孔结构。去合金化的主要缺点在于只能适用于那些对抗氧化足够稳定的元素，如贵金属金[12]、铂[13]、钯[14]、和铜[15]，但这种限制可以通过在金属盐熔液中进行脱熔克服。使用这种方法时，三维纳米孔结构可以在Ti和Fe中形成，并且无氧化现象[16-18]。正因为这些研究，使用金属盐熔液进行去合金化来制备三维纳米孔结构是一种很有潜力的方法。
多孔硅及其研究现状
多孔硅材料及其运用
1956年美国贝尔实验室的Uhlir等人[19]在用HF溶液对单晶硅片表面进行阳极腐蚀时，“意外”发现了硅片表面出现了一层多孔海绵状疏松结构，这就是最早发现的多孔硅(Porous Silicon)，简写PS。随后，由于多孔硅制备设备简单、价格便宜、具有单晶硅不可比拟的优越性，。对多孔硅的研究也逐年增多。
多孔硅具有高电阻率、比表面积高(可高达600m2/cm2) 、渗透性好、低热导率(最低可至lW/m·K)、吸附性好、以及化学活性高等特点。多孔硅按照孔径大小可以分为三类：大孔硅、介孔硅和微孔硅。其中大孔硅的孔径尺寸一般在500nm以上，结构上多呈现孔桩和柱状，如图2-1，通常是在真空环境下通过低掺杂的n型硅电化学阳极氧化得到[20]。大孔硅与介孔硅相比有着良好的气体响应恢复特性[21, 22]，在气体和湿度传感器领域有着广阔的运用前景。介孔硅的孔径尺寸在几十到几百纳米左右，一般由重掺杂的n型和p型硅阳极氧化得到[23]，具有较高的气体灵敏度[21, 22]。除此之外，介孔硅表面宏观上看光滑平整，比表面积特别大，因此可以作为沉底用来沉积Si3N4、SiO2以及金属等薄膜，虽然沉积方法基本与在块体硅表面沉积相同，但却有效地增加了接触面积。微孔硅的孔径特征尺寸一般在几纳米左右，通常通过二氧化硅纳米模板沉积方法制备得到[24]，这种结构下的硅比表面积大，用作锂离子电池负极材料展现出极佳的循环性能。
图2-1 多孔硅微观形貌 (a)大孔硅截面SEM; (b)介孔硅表面SEM; (c)微孔硅TEM
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