一種矽量子點的製備方法
2023-06-09 13:20:41 2
一種矽量子點的製備方法
【專利摘要】一種矽量子點的製備方法，包括以下步驟：（1）取矽原料，置於水熱反應釜中，加蒸餾水之後反應，所述矽原料為單晶矽片或單晶矽粉，所述矽原料與蒸餾水的質量比為1:200-1:20000，反應溫度為150-240℃，反應時間為4-24h。（2）將步驟（1）得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。本發明具有綠色無汙染、工藝簡單，成本低、反應條件容易控制、反應時間短等優點，所製備的矽量子點在240-460nm激發光激發下，發藍綠螢光(410-550nm)，可用應於光學、催化、生物醫用、傳感等領域。
【專利說明】 一種矽量子點的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工藝簡單，反應條件容易控制，反應時間短的可用應於光學、催化、生物醫用、傳感等領域的矽量子點的製備方法。
技術背景
[0002]矽量子點是一種螢光壽命長、低毒性、具有良好的生物相容性的半導體納米材料。使其在雷射器、發光二極體、生物醫用、催化、生物傳感器等方面有很好的應用價值，從而引起了人們的廣泛關注。目前，有很多製備矽量子點的方法，例如在玻璃和Si02中製備矽量子點，通過在石英中注入高能量矽離子並在1100°C退火，通過火花和雷射燒蝕消融包覆物質產生單獨的矽量子點。或是使用矽烷或其他矽源，通過緩慢燃燒，熱分解氣相製備得到分離的矽量子點。還有就是通過電化學刻蝕矽片製備矽量子點。中國專利公開的「一種矽量子點的大規模生產方法」(CN103754880A)，包括:配製反應前驅液，將表面活性劑以及基礎溶劑配製成混合溶劑，把原料矽納米粉分散在混合溶劑中；自然靜置或者低速離心，分離出分散性好的矽納米粉膠體；把酸液滴加入矽納米粉膠體，以實施氧化-腐蝕反應，產生尺寸均勻度較好的矽量子點；利用紫外波段雷射器和光譜儀，實時監控產物的發光特性，實現產物的發光峰位控制；量子點清洗和過濾。該方法具有可大規模生產，產率和純度高，發光峰位可調，生產條件要求低等優點。總的來說，這現有矽量子點的製備方法雖然可以製備矽量子點，但存在產率低、成本高、反應時間長、粒子尺寸很難控制等缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明主要針對目前製備矽量子點的方法存在產率低、成本高、粒子尺寸很難控制的技術問題，提供一種綠色無汙染、工藝簡單、反應條件容易控制、反應時間短的矽量子點的製備方法。
[0004]為實現上述目的，本發明的實施方案為:一種矽量子點的製備方法，包括以下步驟:
(1)取矽原料，置於水熱反應釜中，加蒸餾水之後反應，所述矽原料為單晶矽片或單晶矽粉，所述矽原料與蒸餾水的質量比為1:200-1:20000，反應溫度為150-240°c，反應時間為 4-24h。
[0005](2)將步驟(1)得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
[0006]作為優選，所述的矽原料為單晶矽粉。
[0007]作為優選，所述矽原料與蒸餾水的質量比為1:2000 作為優選，反應溫度為220°C。
[0008]作為優選，反應時間為8h。
[0009]本發明製備矽量子點具有有如下優勢:(1)綠色無汙染；(2)工藝簡單，成本低；
(3)反應條件容易控制；(4)反應時間短。本發明製備的矽量子點在240-460nm激發光激發下，發藍綠螢光(410-550nm)，可用應於光學、催化、生物醫用、傳感等領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例1製備的矽量子點的在不同激發波長激發下的螢光發射圖譜。
[0011]圖2為實施例2製備的矽量子點的在不同激發波長激發下的螢光發射圖譜。
[0012]圖3為實施例3製備的矽量子點的在不同激發波長激發下的螢光發射圖譜。
[0013]圖4為實施例4製備的矽量子點的在不同激發波長激發下的螢光發射圖譜。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例進一步示例性地詳細說明本發明。
[0015]下面實施例中所用到單晶矽片或單晶矽粉均為市售的，可以通過商業途徑得到。
[0016]實施例1:稱取單晶矽片20mg，置於水熱反應釜中，加40g蒸餾水。在160°C下反應16h。之後，將得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
[0017]實施例2:稱取單晶矽粉20mg，置於水熱反應釜中，加40g蒸餾水。在220°C下反應5h。之後，將得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
[0018]實施例3:稱取單晶矽粉40mg，置於水熱反應釜中，加40g蒸餾水。在180°C下反應24h。之後，將得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
[0019]實施例4:稱取單晶矽粉:20mg，置於水熱反應釜中，加40g蒸餾水，在220°C下反應8h。之後，將得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
[0020]實施例4為優選方案。
【權利要求】
1.一種矽量子點的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (I)取矽原料，置於水熱反應釜中，加蒸餾水之後反應，所述矽原料為單晶矽片或單晶矽粉，所述矽原料與蒸餾水的質量比為1:200-1:20000，反應溫度為150-240°c，反應時間為 4-24h ； 2)將步驟(I)得到的反應物過濾，得到無色、澄清的溶液，即為含矽量子點的水溶液。
2.根據權利要求1所述的矽量子點的製備方法，其特徵在於，所述的矽原料為單晶矽粉。
3.根據權利要求1所述的矽量子點的製備方法，其特徵在於，所述矽原料與蒸餾水的質量比為1:2000。
4.根據權利要求1所述的矽量子點的製備方法，其特徵在於，反應溫度為220°C。
5.根據權利要求1所述的矽量子點的製備方法，其特徵在於，反應時間為8h。
【文檔編號】B82Y40/00GK104445203SQ201410751335
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】廖博, 王武, 鄧曉婷, 申少華, 易守軍 申請人:湖南科技大學