專利名稱：不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光材料領(lǐng)域，特別是一種不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，合成所得的硅材料應(yīng)用于傳感器、標(biāo)記物、激光、儲(chǔ)存、顯色和光電池等多個(gè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料在傳感器和生物標(biāo)記物領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如量子點(diǎn)和多孔硅等光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料在這些領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，目前光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料不同的發(fā)光顏色都是通過(guò)合成不同尺寸的納米材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是這些材料一旦合成完成后，其發(fā)光的顏色就固定不變了，在需要不同顏色或者更深顏色時(shí)，需要重新合成新的光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料，這樣不僅提高了生產(chǎn)成本，且使得光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種通過(guò)對(duì)光致發(fā)光硅材料表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾處理，使硅材料的光致發(fā)光波長(zhǎng)發(fā)生不可逆變化或通過(guò)對(duì)光致發(fā)光硅材料進(jìn)行化學(xué)修飾而使得硅材料具有可逆光致發(fā)光變色的性能，且發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)的不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用及其合成方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用，所述可逆或不可逆變色光致發(fā)光硅材料以光致發(fā)光納米硅或多孔硅作為基材通過(guò)表面化學(xué)修飾獲得具有不同波長(zhǎng)的光致發(fā)光硅材料或具有可逆光致發(fā)光變色性能和光強(qiáng)度變化的光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用。不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，包括以下步驟
A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得可以獲得直徑在1 15納米范圍的納米硅顆粒直徑的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑，從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥， 再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；
B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料；
C、不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在一個(gè)容器中加入含有烯烴的有機(jī)化合物以及步驟A中所得的光致發(fā)光納米硅或步驟B中所得的光致發(fā)光多孔硅或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，向容器中充入惰性保護(hù)氣體，并對(duì)容器進(jìn)行密閉，將容器加溫到50 300°C，反應(yīng)5 600分鐘后，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料與反應(yīng)前相比較發(fā)光波長(zhǎng)發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)換為另一個(gè)顏色。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟A中的還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆?；蜾囶w?；蛉我鈳追N的混合物，反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，終止劑為甲醇或乙醇或水。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟C中含有烯烴的有機(jī)化合物為任意位烯烴化合物，向容器中充入氮?dú)?，并?duì)容器進(jìn)行密閉，將容器加溫到100 260°C，反應(yīng)10 60分鐘。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述任意位烯烴化合物為1-烯烴化合物。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述1-烯烴化合物為丙烯腈或庚烯腈或丙烯基甲基硫醚或丙烯胺或任意幾種的混合物?？赡孀兩庵掳l(fā)光硅材料的合成方法，包括以下步驟
A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得直徑在1 15 納米范圍的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑， 從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥，再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；
B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料，多孔硅材料表面含有硅氫鍵；
C、可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在另一個(gè)容器中加入步驟A中所得的納米硅或步驟B中所得的多孔硅材料或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，再加入溶劑和鹵素有機(jī)化合物，溶劑的量要求能完全浸過(guò)硅材料，鹵素有機(jī)化合物的量由硅材料的表面積決定，將容器密閉，在室溫下攪拌反應(yīng)1秒 600分鐘，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，并清洗，并在室溫下進(jìn)行干燥，由此獲得的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料具有可逆光致變色和光強(qiáng)度增加的性能。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟A中的還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆粒或鋰顆?；蛉我鈳追N的混合物，所述反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，所述反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，所述終止劑為甲醇或乙醇或水。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟C中的鹵素有機(jī)化合物為氯烴基化合物，所述溶劑為吡啶或其它有機(jī)溶劑，所述反應(yīng)時(shí)間為10 100分鐘。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述氯烴基化合物為含有1-氯烷基的取代物，所述1-氯烷基的取代物為含有1-氯烷基的氨基取代物，或含有1-氯烷基的醛基取代物，或含有 1-氯烷基的羧基取代物，含有ι-氯烷基的多元環(huán)取代物，或含有ι-氯烷基的雜環(huán)取代物， 或含有ι-氯烷基的稠環(huán)取代物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)對(duì)光致發(fā)光硅材料表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾使光致發(fā)光納米硅或多孔硅的發(fā)光顏色不可逆改變，即改變發(fā)光的波長(zhǎng)，其表面化學(xué)性能比處理前更加穩(wěn)定，或通過(guò)光致發(fā)光硅材料表面進(jìn)行化學(xué)修飾使光致發(fā)光納米硅或多孔硅的發(fā)光顏色發(fā)生可逆變色，獲得具有可逆變色的光致發(fā)光納米材料，這種納米材料可進(jìn)行長(zhǎng)周期可逆循環(huán)，且變色發(fā)光后的發(fā)光強(qiáng)度大大高于原有的光致發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)表面接觸物質(zhì)的敏感性能高，這樣在需要不同顏色或者更深顏色時(shí)，不需要重新合成新的光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料，不僅降低了生產(chǎn)成本，且使得光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用范圍更廣，適用于傳感器、標(biāo)記物、激光、光學(xué)存儲(chǔ)、顯色、光電池等多個(gè)領(lǐng)域。


圖1為光致發(fā)光硅材料用丙烯腈進(jìn)行不可逆處理后的激發(fā)光波長(zhǎng)在488納米時(shí)測(cè)得的光致發(fā)光光譜；
圖2為光致發(fā)光硅材料用庚烯腈進(jìn)行處理后的激發(fā)光波長(zhǎng)在488納米時(shí)獲得的光致發(fā)光光譜；
圖3為光致發(fā)光硅材料用丙烯基甲基硫醚進(jìn)行處理后的激發(fā)光波長(zhǎng)在488納米時(shí)獲得的光致發(fā)光光譜；
圖4為可逆光致發(fā)光變色多孔硅在488納米激發(fā)光連續(xù)照射下的光譜譜圖； 圖5為可逆光致發(fā)光變色多孔硅在關(guān)閉488納米激發(fā)光照射后，新光波逐漸消失過(guò)程時(shí)的光譜譜圖6為可逆光致發(fā)光變色多孔硅在488納米激發(fā)光重新開啟并連續(xù)照射時(shí)的光譜譜圖。
具體實(shí)施例方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本發(fā)明示出了一種不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用及其合成方法的具體實(shí)施方式
，不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用以光致發(fā)光納米硅或多孔硅作為基材通過(guò)表面化學(xué)修飾獲得具有不同波長(zhǎng)的光致發(fā)光硅材料即不可逆光致發(fā)光變色材料或具有可逆光致發(fā)光變色性能和光強(qiáng)度變化的光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用。不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，包括以下步驟
A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，惰性氣體為氮?dú)?，還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆粒或鋰顆?；蛉我鈳追N的混合物，反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，即還原劑的量大于反應(yīng)物的量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得可以獲得直徑在1 15納米范圍的納米硅顆粒直徑的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑為甲醇或乙醇或水， 終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑，從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥，再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；
B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料，多孔硅材料表面含有硅氫鍵；
C、不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在一個(gè)容器中加入含有烯烴的有機(jī)化合物以及步驟A中所得的光致發(fā)光納米硅或步驟B中所得的光致發(fā)光多孔硅或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，含有烯烴的有機(jī)化合物為任意位烯烴化合物，任意位烯烴化合物為1-烯烴化合物，1-烯烴化合物為丙烯腈或庚烯腈或丙烯基甲基硫醚或丙烯胺或任意幾種的混合物，向容器中充入惰性保護(hù)氣體，并對(duì)容器進(jìn)行密閉，將容器加溫到 50 300°C，反應(yīng)5 600分鐘后，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)硅材料的厚度來(lái)決定，本發(fā)明優(yōu)選容器加溫到100 260°C，反應(yīng)10 60分鐘，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料與反應(yīng)前相比較發(fā)光波長(zhǎng)發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)換為另一個(gè)顏色。
可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，包括以下步驟
A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，惰性氣體為氮?dú)?，還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆粒或鋰顆?；蛉我鈳追N的混合物，反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，即還原劑的量大于反應(yīng)物的量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得可以獲得直徑在1 15納米范圍的納米硅顆粒直徑的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑為甲醇或乙醇或水， 終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑，從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥，再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；
B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料，多孔硅材料表面含有硅氫鍵；
C、可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在另一個(gè)容器中加入步驟A中所得的納米硅或步驟B中所得的多孔硅材料或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，再加入溶劑和鹵素有機(jī)化合物，溶劑為吡啶或其它有機(jī)溶劑，鹵素有機(jī)化合物為氯烴基化合物，氯烴基化合物為含有1-氯烷基的取代物，所述1-氯烷基的取代物為含有1-氯烷基的氨基取代物，或含有1-氯烷基的醛基取代物，或含有1-氯烷基的羧基取代物，含有ι-氯烷基的多元環(huán)取代物，或含有1-氯烷基的雜環(huán)取代物，或含有1-氯烷基的稠環(huán)取代物，溶劑的量要求能完全浸過(guò)硅材料，鹵素有機(jī)化合物的量由硅材料的表面積決定，將容器密閉，在室溫下攪拌反應(yīng)1秒 600分鐘，本發(fā)明優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間10 100分鐘為最佳，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，用甲醇或丙酮清洗，并在室溫下進(jìn)行干燥，由此獲得的光致發(fā)光納米硅或
7多孔硅材料具有可逆光致變色和光強(qiáng)度增加的性能。實(shí)施例一
在容器中加入光致發(fā)光硅材料和烯烴化合物，烯烴化合物為丙烯腈，充入氮?dú)夂髮⑷萜髅荛]，將容器加溫到50 300度，反應(yīng)30分鐘，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光半導(dǎo)體材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)的具有光致發(fā)光性能的硅材料與反應(yīng)前相比較顏色發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)顏色，且在激發(fā)光波長(zhǎng)為488納米時(shí)測(cè)得的光致發(fā)光光譜如圖1所示，所得納米顆粒的光致發(fā)光波長(zhǎng)為536納米，不同于處理前多孔硅的光致發(fā)光波長(zhǎng)670納米。實(shí)施例二
在容器中加入光致發(fā)光硅材料和烯烴化合物，烯烴化合物為庚烯腈，充入氮?dú)夂髮⑷萜髅荛]，對(duì)容器加溫到240度，反應(yīng)30分鐘后，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光半導(dǎo)體材料， 用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)的具有光致發(fā)光性能的硅材料與反應(yīng)前相比較顏色發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)顏色，且在激發(fā)光波長(zhǎng)為488納米時(shí)測(cè)得的光致發(fā)光光譜如圖2所示，所得納米顆粒的光致發(fā)光波長(zhǎng)為542納米，不同于處理前多孔硅的光致發(fā)光波長(zhǎng)670納米。實(shí)施例三
在容器中加入光致發(fā)光硅材料和烯烴化合物，烯烴化合物為丙烯基甲基硫醚，充入氮?dú)夂髮⑷萜髅荛]，將容器加溫到240度，反應(yīng)60分鐘，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光半導(dǎo)體材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)的具有光致發(fā)光性能的硅材料與反應(yīng)前相比較顏色發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)顏色，且在激發(fā)光波長(zhǎng)為488納米時(shí)測(cè)得的光致發(fā)光光譜如圖3所示，所得納米顆粒的光致發(fā)光波長(zhǎng)為651納米，不同于處理前多孔硅的光致發(fā)光波長(zhǎng)670納米。實(shí)施例四
在容器中加入光致發(fā)光硅材料和烯烴化合物，烯烴化合物為丙烯胺，充入氮?dú)夂髮⑷萜髅荛]，將容器加溫到240度，反應(yīng)30分鐘，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光半導(dǎo)體材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)的具有光致發(fā)光性能的硅材料與反應(yīng)前相比較顏色發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)顏色，例如在激發(fā)光波長(zhǎng)為2M納米時(shí)可以用肉眼看到光致發(fā)光顏色的變化。實(shí)施例五
在容器中加入光致發(fā)光半導(dǎo)體材料，溶劑和鹵素烷基化合物，吡啶作為溶劑，鹵素有機(jī)化合物的量由硅材料的表面積決定，將容器密閉，在室溫下攪拌反應(yīng)60分鐘，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，用甲醇清洗，并在室溫下進(jìn)行干燥，此時(shí)的光致發(fā)光半導(dǎo)體材料具有可逆光致變色和光強(qiáng)度增加的性能，即顏色加深，對(duì)具有可逆光致變色和光強(qiáng)度增加的性能的光致發(fā)光半導(dǎo)體材料進(jìn)行激發(fā)光波照射，激發(fā)光波長(zhǎng)在488納米光照時(shí)測(cè)得的光致發(fā)光變色光譜如圖4所示，在488納米激發(fā)光照射下，出現(xiàn)了 620nm和670nm的發(fā)射光，箭頭方向代表照射時(shí)間增加，其中670nm的發(fā)射光強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，其強(qiáng)度可以超過(guò)原有 MOnm的發(fā)射光，在關(guān)閉激發(fā)光源后，620nm和670nm的發(fā)射光逐漸消失，光致發(fā)光波長(zhǎng)回到 540nm,箭頭方向代表關(guān)閉照射的時(shí)間增加，如圖5所示，打開激發(fā)光源后，620nm和670nm的發(fā)射光又出現(xiàn)，箭頭方向代表照射時(shí)間增加，670nm的發(fā)射光強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，如圖6所示，這一可逆過(guò)程可以多周期長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)進(jìn)行。 通過(guò)對(duì)光致發(fā)光硅材料表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾使光致發(fā)光納米硅或多孔硅的發(fā)光顏色不可逆改變，即改變發(fā)光的波長(zhǎng)，其表面化學(xué)性能比處理前更加穩(wěn)定，或通過(guò)光致發(fā)光硅材料表面進(jìn)行化學(xué)修飾使光致發(fā)光納米硅或多孔硅的發(fā)光顏色發(fā)生可逆變色，獲得具有可逆變色的光致發(fā)光納米材料，這種納米材料可進(jìn)行長(zhǎng)周期可逆循環(huán)，且變色發(fā)光后的發(fā)光強(qiáng)度大大高于原有的光致發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)表面接觸物質(zhì)的敏感性能高，這樣在需要不同顏色或者更深顏色時(shí)，不需要重新合成新的光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料，不僅降低了生產(chǎn)成本，且使得光致發(fā)光半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用范圍更廣，適用于傳感器、標(biāo)記物、激光、光學(xué)存儲(chǔ)、顯色、光電池等多個(gè)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用，其特征在于所述可逆或不可逆變色光致發(fā)光硅材料以光致發(fā)光納米硅或多孔硅作為基材通過(guò)表面化學(xué)修飾獲得具有不同波長(zhǎng)的光致發(fā)光硅材料或具有可逆光致發(fā)光變色性能和光強(qiáng)度變化的光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用。
2.制備權(quán)利要求1所述的不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于包括以下步驟A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得可以獲得直徑在1 15納米范圍的納米硅顆粒直徑的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑，從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥， 再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料；C、不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在一個(gè)容器中加入含有烯烴的有機(jī)化合物以及步驟A中所得的光致發(fā)光納米硅或步驟B中所得的光致發(fā)光多孔硅或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，向容器中充入惰性保護(hù)氣體，并對(duì)容器進(jìn)行密閉，將容器加溫到50 300°C，反應(yīng)5 600分鐘后，將容器降至室溫，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，用甲醇清洗，在室溫下干燥，此時(shí)光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料與反應(yīng)前相比較發(fā)光波長(zhǎng)發(fā)生改變，即由一個(gè)顏色轉(zhuǎn)換為另一個(gè)顏色。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述步驟A中的還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆?；蜾囶w粒或任意幾種的混合物，所述反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，所述反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，所述終止劑為甲醇或乙醇或水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述步驟C中含有烯烴的有機(jī)化合物為任意位烯烴化合物，向容器中充入氮?dú)?，并?duì)容器進(jìn)行密閉，將容器加溫到100 260°C，反應(yīng)10 60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述任意位烯烴化合物為1-烯烴化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述不可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述 1-烯烴化合物為丙烯腈或庚烯腈或丙烯基甲基硫醚或丙烯胺或任意幾種的混合物。
7.制備權(quán)利要求1所述可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于包括以下步驟A、制備光致發(fā)光納米硅在惰性氣體保護(hù)下的干燥容器中加入還原劑，反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，反應(yīng)物濃度為0. 05M 5M，還原劑比反應(yīng)物過(guò)量，在室溫下攪拌反應(yīng)1 90小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間根據(jù)所需的硅顆粒的尺寸來(lái)進(jìn)行控制，一般反應(yīng)5 72小時(shí)可以獲得可以獲得直徑在1 15納米范圍的納米硅顆粒直徑的納米硅顆粒，在反應(yīng)完成后加入終止劑，終止劑用于消耗掉未反應(yīng)完的還原劑，從而分離出有機(jī)相溶液，有機(jī)相溶液經(jīng)過(guò)水洗、干燥劑干燥， 再蒸發(fā)掉有機(jī)相溶液，獲得具有光致發(fā)光性能的納米硅材料；B、制備光致發(fā)光多孔硅用化學(xué)或電化學(xué)刻蝕得到具有光致發(fā)光性能的多孔硅，在抗氟化氫的容器中加入硝酸和氟化氫，硝酸的體積百分濃度為5% 35%，氟化氫的體積百分濃度為10 50%，混合液的其余成分為水，將表面清潔的晶體硅或者摻雜的晶體硅置于液體中反應(yīng)10 300秒，然后取出用去離子蒸餾水洗凈，在惰性氣體或空氣中干燥獲得具有光致發(fā)光性能的多孔硅材料；C、可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成在另一個(gè)容器中加入步驟A中所得的納米硅或步驟B中所得的多孔硅材料或任意表面含有硅氫鍵的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，再加入溶劑和鹵素有機(jī)化合物，溶劑的量要求能完全浸過(guò)硅材料，鹵素有機(jī)化合物的量由硅材料的表面積決定，將容器密閉，在室溫下攪拌反應(yīng)1秒 600分鐘，取出光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料，并清洗，并在室溫下進(jìn)行干燥，由此獲得的光致發(fā)光納米硅或多孔硅材料具有可逆光致變色和光強(qiáng)度增加的性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述步驟A 中的還原劑為氫化鈉或氫化鋁鋰或納顆?；蜾囶w?；蛉我鈳追N的混合物，所述反應(yīng)溶劑為四氫呋喃或其它有機(jī)溶劑，所述反應(yīng)物為一氯硅烷或多氯硅烷或含有其它取代基的氯硅烷或多氯硅烷或任意幾種的混合物，所述終止劑為甲醇或乙醇或水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述步驟 C中的鹵素有機(jī)化合物為氯烴基化合物，所述溶劑為吡啶或其它有機(jī)溶劑，所述反應(yīng)時(shí)間為 10 100分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述可逆變色光致發(fā)光硅材料的合成方法，其特征在于所述氯烴基化合物為含有1-氯烷基的取代物，所述1-氯烷基的取代物為含有1-氯烷基的氨基取代物，或含有1-氯烷基的醛基取代物，或含有1-氯烷基的羧基取代物，或含有1-氯烷基的多元環(huán)取代物，或含有1-氯烷基的雜環(huán)取代物，或含有1-氯烷基的稠環(huán)取代物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不可逆或可逆變色光致發(fā)光硅材料的應(yīng)用及其合成方法，通過(guò)對(duì)光致發(fā)光的硅材料表面進(jìn)行化學(xué)處理后獲得的新材料具有不可逆變色或可逆變色的性能，生成的光致發(fā)光材料可以接受的激發(fā)光源具有很寬的波長(zhǎng)范圍，而不可逆光致發(fā)光材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，可逆光致變色材料具有發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)、多周期可逆循環(huán)的性能，應(yīng)用于傳感器、標(biāo)記物、激光、光學(xué)存儲(chǔ)、顯色、光電池等多個(gè)領(lǐng)域。本發(fā)明具有降低生產(chǎn)成本，應(yīng)用范圍廣優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K9/00GK102212359SQ20111009645
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者曾江 申請(qǐng)人:南通市華江生物傳感科技有限公司