【摘 要】
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随着光伏器件、半导体设备、锂离子电池等在新能源领域的飞速发展,硅等半导体材料得到了广泛的应用。以冶金级硅（MG-Si）为原料进行高纯硅的制备是其应用的关键。目前常见的制备方法有化学法、湿法刻蚀、冶金法、电化学法等,这些方法都存在高污染、高能耗、长流程、低效率等不足。发展低成本、高效率、低能耗和环境友好的硅提纯技术迫在眉睫。论文主要研究内容和创新性如下:（1）开发相分离提纯硅工艺。以镁金属与MG-S
【基金项目】
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湖北省自然科学基金重点类项目（2020CFA099）,相分离法提纯硅的机理及应用,2020.03-2023.03； 国家自然科学基金面上项目（5197040386）,类蚁巢状多孔微米硅的设计合成及自体积适应的储锂性能,2020.01-2023.12； 国家自然科学基金联合基金项目（U200310115）,蛭石基类手风琴状硅
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随着光伏器件、半导体设备、锂离子电池等在新能源领域的飞速发展,硅等半导体材料得到了广泛的应用。以冶金级硅（MG-Si）为原料进行高纯硅的制备是其应用的关键。目前常见的制备方法有化学法、湿法刻蚀、冶金法、电化学法等,这些方法都存在高污染、高能耗、长流程、低效率等不足。发展低成本、高效率、低能耗和环境友好的硅提纯技术迫在眉睫。论文主要研究内容和创新性如下:（1）开发相分离提纯硅工艺。以镁金属与MG-Si合金化形成硅化镁合金相为前驱物,之后通过低温氮化使硅单相析出,再经酸刻蚀氮化副产物氮化镁（Mg3N2）后获得具有多孔结构的高纯硅。不同纯度的硅原料进行相分离提纯,最终纯度可达99.91%以上,具有明显的产业化优势。相分离工艺为当前提纯硅的产业化提供了新的活力和思路,极大地促进了新能源领域的快速发展;（2）提出了相分离提纯机理。从微观角度对相分离的产物进行分析杂质的变化规律,揭示了相分离提纯的机理。由于硅和杂质元素之间化学性质的差异,杂质相被锚固在Mg3N2和Si相界面处。随着Mg3N2相的溶解,杂质相也随之溶解,从而完成MG-Si的高效提纯;（3）在相分离制备高纯硅的基础上进一步拓展,制备了纯度超过99.86%的三维多孔锗。其中合金化和氮化形成副产物Mg3N2是实现提纯的关键。相分离提纯开发低温、高效、低成本的高纯金属提纯技术提供了科学基础。
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