專利名稱：硅基納米雜化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種硅基納米雜化材料的制備方法。
背景技術(shù)：
納米雜化材料是由多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料如納米顆粒、納米線和納米管等結(jié)合在一起的納米材料(L. H. Yu, C. D. Zangmeister, J. G. Kushmerick, Phys. Rev. Lett. 2007,98，206803. S. Mann, Nature Mater. 2009，8，781-792. ； J. E. Macdonald，S. M. Bar, L Houben，I. Popov, U. Banin, Nature Mater. 2010，9，810-815.)。納米雜化材料可以按照如下方法制備將具有不同功能、不同結(jié)構(gòu)的納米材料結(jié)合在一起，從而得到具有復(fù)合功能的納米雜化材料(D. J. Maxwell, J. R. Taylor, S.M.Nie，J. Am. Chem. Soc. 2002，124，9606-9612.；A. Wada, S. Tamaru，M. Ikeda，I. Hamachi，J. Am. Chem. Soc. 2009，131，5321-5330. ；X. H. Peng,J. Y. Chen, J. A. Misewich，S. S. Wong, Chem. Soc. Rev. 2009，38，1076-1098.) 0另一方面，硅基納米材料由于具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性得到了科學(xué)家的強(qiáng)烈關(guān)注和廣泛研究(L.Pavesi，L.D. Negro，C. Mazzoleni，G. Franzo, F.Priolo，Nature 2000，408，440-444. ；D. D. D. Ma, C. S. Lee，F(xiàn). C. K. Au，S. Y. Tong, S. T. Lee，Science2003,299，1874-1877. ;F. Patolsky, B. P. Timko, G. H. Yu，Y. Fang，A. B. Greytak, G. F. Zheng,C. M. Lieber, Science 2006，313，1100-1104.)。因此，硅基納米雜化材料由于具有納米雜化材料和硅基納米材料的兩方面的優(yōu)點(diǎn)，從而得到了廣泛的研究。作為硅基納米雜化材料的代表，表面修飾金、銀、鉬等金屬納米顆粒的硅納米線已被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、催化、化學(xué)、生物傳感器等各個(gè)領(lǐng)域(M. Lv,S. Su，Y. He，Q. Huang, W. B. Hu，D. Li，C. H. Fan，S. T. Lee，Adv. Mater. 2010，22，5463-5467.；Y. He，C. H. Fan，S. T. Lee，Nano Today 2010，5，282-295.)。但是，目前硅基納米雜化材料的種類比較單一，并且，現(xiàn)有技術(shù)制備的表面修飾金屬納米顆粒的硅納米線的熒光強(qiáng)度較低，從而限制了硅基納米雜化材料的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種硅基納米雜化材料的制備方法，制備得到具有較高的熒光強(qiáng)度的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線。本發(fā)明提供一種硅基納米雜化材料的制備方法，包括以下步驟將堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物和含羧基的水溶性巰基化合物在水中混合，得到量子點(diǎn)前體溶液；將單晶硅納米線與所述量子點(diǎn)前體溶液混合，得到混合溶液；利用微波輻射將所述混合溶液加熱，反應(yīng)后得到硅基納米雜化材料。優(yōu)選的，所述堿金屬的碲氫化物按如下方法制備將堿金屬的硼氫化物與碲粉置于水中，然后在0 30°C下反應(yīng)，得到堿金屬的碲氫化物。優(yōu)選的，所述堿金屬的碲氫化物為碲氫化鈉或碲氫化鉀。優(yōu)選的，所述鎘源化合物為氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯
酸鎘、碘酸鎘、硫酸鎘、氫氧化鎘或碳酸鎘。優(yōu)選的，所述水溶性巰基化合物為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、半胱氨酸或胱氨酸。
優(yōu)選的，鎘、水溶性巰基化合物和HTe_的摩爾比為I (I. 5 5) (0.3 0.7)。優(yōu)選的，所述單晶硅納米線按如下方法制備將單晶硅晶片置于硝酸銀與氟化氫的混合溶液中，反應(yīng)后得到單晶硅納米線。優(yōu)選的，所述微波輻射溫度為80 160°C。優(yōu)選的，所述微波輻射功率為15W 1000W。優(yōu)選的，所述反應(yīng)時(shí)間為3分鐘 I小時(shí)。本發(fā)明提供一種硅基納米雜化材料的制備方法，以單晶硅納米線、堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物和含羧基的水溶性巰基化合物為原料，制備得到硅基納米雜化材料。在硅基納米雜化材料的制備過程中，Cd2+和Te2_經(jīng)Ostwald晶核熟化機(jī)制形成CdTe量子點(diǎn)的晶核。由于單晶硅納米線的內(nèi)部及表面均存在大量的Si-H鍵，因此，本發(fā)明采用微波輻射的方法，將所述水溶性巰基化合物中的C = 0鍵與單晶硅納米線表面的Si-H鍵結(jié)合，并且將所述晶核中的Cd2+與所述水溶性巰基化合物中的巰基通過S-Cd鍵結(jié)合，從而得到晶核修飾的硅納米線，晶核生長(zhǎng)后得到CdTe量子點(diǎn)修飾的硅納米線，即硅基納米雜化材料。由于CdTe量子點(diǎn)具有強(qiáng)發(fā)光特性，因此本發(fā)明制備的硅基納米雜化材料具有較高的熒光強(qiáng)度。此外，本發(fā)明制備的CdTe量子點(diǎn)修飾的硅納米線豐富了硅基納米雜化材料的種類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的量子點(diǎn)修飾的硅納米線的發(fā)光效率為10 35%，量子點(diǎn)直徑為50納米。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的硅基納米雜化材料的掃描電鏡圖片；圖2為本發(fā)明實(shí)施例I制備的硅基納米雜化材料的透射電鏡圖片；圖3為本發(fā)明實(shí)施例I制備的硅基納米雜化材料的紫外-熒光光譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了一種硅基納米雜化材料的制備方法，包括以下步驟將堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物、含羧基的水溶性巰基化合物在水中混合，得到量子點(diǎn)前體溶液；將單晶硅納米線與所述量子點(diǎn)前體溶液混合，得到混合溶液；利用微波輻射將所述混合溶液加熱，反應(yīng)后得到硅基納米雜化材料。
本發(fā)明中，所述堿金屬的碲氫化物優(yōu)選按照如下方法制備將堿金屬的硼氫化物與碲粉置于水中，然后在0 30°C下反應(yīng)，得到堿金屬的碲氫化物。在上述制備過程中，所述堿金屬的硼氫化物與碲粉發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，從而生成了堿金屬的碲氫化物。所述反應(yīng)溫度優(yōu)選為5 25°C，更優(yōu)選為10 20°C。所述堿金屬的硼氫化物與碲粉的摩爾比優(yōu)選為(I. 5 5) 1，更優(yōu)選為(2 5) 1，最優(yōu)選為(2. 5 4) I。上述反應(yīng)溫度優(yōu)選為5 25°C，更優(yōu)選為10 20°C。所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為7 30小時(shí)，更優(yōu)選為9 25小時(shí)，最優(yōu)選為12 20小時(shí)。其中,所述堿金屬的締氫化物優(yōu)選為締氫化鈉或締氫化鉀。所述鎘源化合物包括但不限于鎘鹽、鎘的氧化物或鎘的氫氧化物，優(yōu)選為氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、碘酸鎘、硫酸鎘、氫氧化鎘或碳酸鎘。在所述量子點(diǎn)前體溶液中，所述鎘源化合物的摩爾濃度優(yōu)選為0. 0005 0. lmol/L，更優(yōu)選為0. 005 0. lmol/L,最優(yōu)選為0. 05 0. lmol/L。本發(fā)明中所述水溶性巰基化合物優(yōu)選為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、半胱氨酸或胱氨酸。 按照本發(fā)明，所述將堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物、含羧基的水溶性巰基化合物在水中混合得到量子點(diǎn)前體溶液具體可以為將鎘源化合物與含羧基的水溶性巰基化合物溶液混合，然后調(diào)節(jié)pH值至7 13,通入氮?dú)?在充分?jǐn)嚢钘l件下與堿金屬的締氫化物混合，得到量子點(diǎn)前體溶液。本發(fā)明中，鎘、水溶性巰基化合物和HTe_的摩爾比優(yōu)選為I : (I. 5 5) (0.3 0.7)，更優(yōu)選為I : (2 5) (0.4 0.7)，最優(yōu)選為I : (2 4) (0. 4 0. 6)。本發(fā)明中單晶硅納米線可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備，優(yōu)選采用氟化氫輔助刻蝕方法制備，具體為將單晶硅晶片置于硝酸銀和氟化氫的混合溶液中，反應(yīng)后得到單晶硅納米線。所述硝酸銀溶液的摩爾濃度為0. I 1M，優(yōu)選為0. 5 IM ;所述氟化氫溶液的質(zhì)量濃度為10 40%，優(yōu)選為15 35%。所述硝酸銀和氟化氫體積比優(yōu)選為I : (0. 01
0.5)，更優(yōu)選為I : (0. 05 0. 5)。所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為2分鐘 I小時(shí)，更優(yōu)選為10分鐘 I小時(shí)，最優(yōu)選為20分鐘 40分鐘。所述硅晶片優(yōu)選為電阻率為0. 01 20 Q * cm的P型硅晶片或電阻率為0. 01 20 Q * cm的n型硅晶片，其中，電阻率與制備得到的納米線的質(zhì)量相關(guān)。按照本發(fā)明，所述將單晶硅晶片置于硝酸銀和氟化氫的混合溶液中后，優(yōu)選緩慢振蕩一定時(shí)間，從而使其充分反應(yīng)。根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)原理，銀離子首先被單晶硅晶片表面的Si-H鍵還原為銀納米顆粒，然后進(jìn)一步被氟化氫刻蝕從而形成單晶硅納米線陣列。此外，本發(fā)明還優(yōu)選包括利用超聲可以將單晶硅納米線從硅片中超聲下來，離心分離，然后將制備的單晶硅納米線分散于0. 5 5ml的水溶液中，得到納米線前體溶液。本發(fā)明也可以采用將所述納米線前體溶液與所述量子點(diǎn)前體溶液混合的方式得到混合溶液。此外，本發(fā)明還優(yōu)選包括將所述單晶硅晶片置于丙酮溶液中超聲清洗，利用水清洗后置于濃硫酸與雙氧水的混合溶液中，清水清洗，得到干凈的硅片；然后將所述干凈的硅片置于氟化氫溶液中反應(yīng)。所述氟化氫溶液的質(zhì)量濃度為10 40%，優(yōu)選為15 35%。所述濃硫酸和雙氧水體積比優(yōu)選為I : (0. I 0. 8)，更優(yōu)選為I : (0. 2 0. 6)。上述處理過程中，濃硫酸與雙氧水用于除去所述單晶硅晶片表面的污染雜質(zhì)，但是由于濃硫酸與雙氧水具有強(qiáng)氧化作用，在單晶硅晶片表面形成氧化層，因此，本發(fā)明優(yōu)選將將所述干凈的硅片置于氟化氫溶液中反應(yīng)，除去覆蓋在硅表面的氧化層。
所述微波輻射溫度優(yōu)選為80 160°C，更優(yōu)選為90 150°C，最優(yōu)選為100 1400C。所述微波輻射功率優(yōu)選為15W 1000W，更優(yōu)選為50W 800W，最優(yōu)選為200W 500。所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為3分鐘 I小時(shí)，更優(yōu)選為10 50分鐘，最優(yōu)選為20 40分鐘。在硅基納米雜化材料的制備過程中，量子點(diǎn)前體溶液中Cd2+離子和Te2_離子經(jīng)Ostwald晶核熟化機(jī)制形成OdTe量子點(diǎn)的晶核。并且，由于單晶娃納米線的內(nèi)部及表面均存在大量的Si-H鍵，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用微波輻射的方法，將所述水溶性巰基化合物中的C = 0鍵與單晶硅納米線表面的Si-H鍵結(jié)合，并且將所述晶核中的Cd2+與所述水溶性巰基化合物中的巰基通過S-Cd鍵結(jié)合，從而得到晶核修飾的單晶硅納米線，晶核生長(zhǎng)后得到CdTe量子點(diǎn)修飾的單晶硅納米線，即硅基納米雜化材料。由于CdTe量子點(diǎn)具有強(qiáng)發(fā)光特性，因此本發(fā)明制備的硅基納米雜化材料具有較高的熒光強(qiáng)度，此外，本發(fā)明制備的CdTe量子點(diǎn)修飾的娃納米線豐富了娃基納米雜化材料的種類。在所述得到娃基納米雜化材料的步驟中，根據(jù)量子尺寸效應(yīng)，通過適當(dāng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，可增加量子點(diǎn)尺寸，從而制備得到黃色熒光硅納米線和紅色熒光硅納米線等。 為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。實(shí)施例I步驟(I)制備娃納米線將反應(yīng)面積為2cm2、電導(dǎo)率為5 Q的p型單晶硅晶片加入適量的丙酮，在40Hz功率為下超聲清洗10分鐘，用超純水沖洗3次，再將所述硅晶片放入20ml體積比為3 I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡30分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放入5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : I的0. 005M硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中3分鐘，取出后再放入體積比為I : I的10%氟化氫和1%雙氧水混合溶液中反應(yīng)10分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在60Hz功率為下超聲30分鐘,在6000rpm/min條件下離心分離15分鐘后收集沉淀，再將所述沉淀分散于0. 5ml超純水中，即得到硅納米線前體溶液；步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將30. 9毫克NaBH4固體和42. 5毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，然后加入I毫升水，于18攝氏度下反應(yīng)10個(gè)小時(shí)后，得到NaHTe溶液；將6毫克CdCl2溶于20毫升水中，然后加入0. 008毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9，然后注入0. 06毫升上述制備的NaHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；步驟(3)修飾熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線將步驟(I)制備得到的硅納米線前體溶液加入步驟(2)制備的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率為120W，加熱溫度為150°C，反應(yīng)時(shí)間為5min,得到突光量子點(diǎn)修飾的娃納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為35%，量子點(diǎn)直徑為80納米，硅納米線長(zhǎng)度為800納米。實(shí)施例2步驟(I)制備硅納米線將反應(yīng)面積為3cm2、電導(dǎo)率為0. 05 Q的p型硅晶片加入適量的丙酮，在60Hz功率為下超聲清洗15分鐘，用超純水沖洗3次，再將硅晶片放入20ml體積比為4 I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡30分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放入5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : 0. 8的0. 005M硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中浸泡3分鐘,取出后再放入體積比為I : I的10%氟化氫和I %雙氧水混合溶液 中反應(yīng)8分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在60Hz功率為下超聲30分鐘,在8000rpm/min條件下離心分離15分鐘后收集沉淀，再將所述沉淀分散于0. 5ml超純水，得到硅納米線前體溶液；步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將40毫克NaBH4固體和45. 6毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，然后加入I毫升水，于10攝氏度下反應(yīng)12個(gè)小時(shí)后，得到NaHTe溶液；將4. 2毫克CdCl2溶于20毫升水，加入0. 006毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8. 4，然后注入0. 04毫升NaHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；步驟(3)修飾熒光硅納米線將步驟(I)制備得到的硅納米線前體溶液加入步驟(2)中制備的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率為80W，加熱溫度為130°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmin,得到突光量子點(diǎn)修飾的娃納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為20%，量子點(diǎn)直徑為50納米，硅納米線長(zhǎng)度為1000納米。實(shí)施例3步驟(I)制備硅納米線將反應(yīng)面積為3. 5cm2、電導(dǎo)率為5 Q的n型硅晶片加入適量的丙酮，在IOOHz功率為下超聲清洗12分鐘，用超純水沖洗3次，再將硅晶片放入15ml體積比為3. 5 I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡35分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放入5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : I. 2的0. 005M硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中5分鐘，取出后再放入體積比為I : 1.3的10%氟化氫和I %雙氧水混合溶液中反應(yīng)6分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在IOOHz功率為下超聲20分鐘,在7000rpm/min條件下離心分離20分鐘后收集沉淀，再將所述沉淀分散于Iml超純水即得到硅納米線前體溶液；步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將37毫克KBH4固體和30. 2毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入I毫升水，于O攝氏度下反應(yīng)24個(gè)小時(shí)后，得到KHTe溶液；將3. 7毫克CdCl2溶于10毫升水，加入0.005毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8. 0，注入0. 03毫升KHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；步驟(3)修飾熒光硅納米線將步驟(I)中制備的硅納米線溶液加入步驟(2)中制備的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率為60W，反應(yīng)溫度為120°C，反應(yīng)時(shí)間為20min,得到突光量子點(diǎn)修飾的娃納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為35%，量子點(diǎn)直徑為100納米，硅納米線長(zhǎng)度為1500納米。
實(shí)施例4步驟⑴制備硅納米線將反應(yīng)面積為2. 5cm2、電導(dǎo)率為0. 02 Q的n型硅晶片加入適量的丙酮，在80Hz功率為下超聲清洗18分鐘，用超純水沖洗3次，再將硅晶片放入20ml體積比為2. 5 : I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡30分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放入5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : I的0. 005M硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中5分鐘,取出后放入體積比為I : I. 5的10%氟化氫和1%雙氧水混合溶液中反應(yīng)10分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在IOOHz功率為下超聲30分鐘,在9000rpm/min條件下離心分離30分鐘后收集沉淀，再將所述沉淀分散于0. 6ml超純水中，得到硅納米線前體溶液；步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將32毫克KBH4固體和27. 8毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入I毫升水，于5攝氏度下反應(yīng)16個(gè)小時(shí)后，得到KHTe溶液；將3. 8毫克CdCl2溶于20毫升水，加入0. 015毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8. 2，注入0. 02毫升KHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；步驟(3)修飾熒光硅納米線將步驟(I)制備得到的硅納米線前體溶液加入步驟(2)制備得到的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率為70W，反應(yīng)溫度為160°C，反應(yīng)時(shí)間為8min,得到突光量子點(diǎn)修飾的娃納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為32%，量子點(diǎn)直徑為95納米，硅納米線長(zhǎng)度為1800納米。實(shí)施例5步驟(I)制備硅納米線將反應(yīng)面積為1cm2、電導(dǎo)率為10 Q的p型硅晶片加入適量的丙酮，在80Hz功率為下超聲清洗15分鐘，用超純水沖洗3次，再將硅晶片放入20ml體積比為3 : I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡30分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放A 5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；
將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : 1.3的0.0051硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中浸泡3分鐘,取出后再放入體積比為I : I. I的10%氟化氫和I %雙氧水混合溶液中反應(yīng)10分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在90Hz功率為下超聲20分鐘,在6000rpm/min條件下離心分離15分鐘收集沉淀，再將所述沉淀分散于0. 3ml超純水，得到硅納米線前體溶液。步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將35. 5毫克NaBH4固體和47. 6毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入I. 5毫升水，于20攝氏度下反應(yīng)6個(gè)小時(shí)后，得到NaHTe溶液；將2. 3毫克CdCl2溶于10毫升水，加入0. 007毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7. 8，注入0. 025毫升NaHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；步驟(3)修飾熒光硅納米線 將步驟(I)制備得到的硅納米線前體溶液加入步驟(2)中制備的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率為60W，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時(shí)間為20min,得到突光量子點(diǎn)修飾的娃納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為25%，量子點(diǎn)直徑為70納米，硅納米線長(zhǎng)度為1200納米。實(shí)施例6步驟(I)制備娃納米線將反應(yīng)面積為2. 5cm2、電導(dǎo)率為5 Q的n型硅晶片加入適量的丙酮，在80Hz功率為下超聲清洗15分鐘，用超純水沖洗3次，再將硅晶片放入25ml體積比為3. 6 I的98%濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，浸泡30分鐘后取出硅晶片，并有超純水再?zèng)_洗3次，再將其放入5%氟化氫溶液中浸泡20分鐘，得到表面覆蓋Si-H鍵的干凈硅晶片；將所述干凈硅晶片放入20ml體積比為I : I的0. 005M硝酸銀和10%氟化氫混合溶液中浸泡3分鐘,取出后再放入體積比為I : I的10%氟化氫和1%雙氧水混合溶液中反應(yīng)25分鐘，得到硅納米線陣列；將所述娃納米線陣列在IOOHz功率為下超聲30分鐘,在8000rpm/min條件下離心分離25分鐘收集沉淀，再將所述沉淀分散于Iml超純水，得到硅納米線前體溶液；步驟(2)制備量子點(diǎn)前體溶液將31毫克NaBH4固體和42. 8毫克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入I毫升水，于25攝氏度下反應(yīng)7個(gè)小時(shí)后，得到NaHTe溶液；將3. 4毫克CdCl2溶于15毫升水，加入0. 011毫升巰基乙酸，用0. 5摩爾/升的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8. 1，注入0. 036毫升NaHTe溶液，得到量子點(diǎn)前體溶液；(3)修飾熒光硅納米線將步驟(I)制備的硅納米線溶液加入步驟(2)制備的量子點(diǎn)前體溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到混合溶液；將所述混合溶液進(jìn)行微波輻射加熱，微波功率100W，反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)時(shí)間為5min，得到熒光硅納米線。將上述制備的熒光量子點(diǎn)修飾的硅納米線超聲分散到乙醇中進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)光效率為33%，量子點(diǎn)直徑為50納米，硅納米線長(zhǎng)度為500納米。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn) 相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種硅基納米雜化材料的制備方法，包括以下步驟 將堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物和含羧基的水溶性巰基化合物在水中混合，得到量子點(diǎn)前體溶液； 將單晶硅納米線與所述量子點(diǎn)前體溶液混合，得到混合溶液； 利用微波輻射將所述混合溶液加熱，反應(yīng)后得到硅基納米雜化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述堿金屬的碲氫化物按如下方法制備 將堿金屬的硼氫化物與碲粉置于水中，然后在O 30°C下反應(yīng)，得到堿金屬的碲氫化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述堿金屬的碲氫化物為碲氫化鈉或締氫化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述鎘源化合物為氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、碘酸鎘、硫酸鎘、氫氧化鎘或碳酸鎘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述水溶性巰基化合物為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、半胱氨酸或胱氨酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，鎘、水溶性巰基化合物和HTe-的摩爾比為 I (I. 5 5) (O. 3 O. 7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述單晶硅納米線按如下方法制備 將單晶硅晶片置于硝酸銀與氟化氫的混合溶液中，反應(yīng)后得到單晶硅納米線。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述微波輻射溫度為80 160°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述微波輻射功率為15W 1000W。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)時(shí)間為3分鐘 I小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅基納米雜化材料的制備方法，以單晶硅納米線、堿金屬的碲氫化物、鎘源化合物和含羧基的水溶性巰基化合物為原料，制備得到硅基納米雜化材料。本發(fā)明采用微波輻射的方法，將所述水溶性巰基化合物中的C＝O鍵與單晶硅納米線表面的Si-H鍵結(jié)合，并且將所述晶核中的Cd2+與所述水溶性巰基化合物中的巰基通過S-Cd鍵結(jié)合，從而得到晶核修飾的硅納米線，晶核生長(zhǎng)后得到硅基納米雜化材料。由于CdTe量子點(diǎn)具有強(qiáng)發(fā)光特性，因此本發(fā)明制備的硅基納米雜化材料具有較高的熒光強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的量子點(diǎn)修飾的硅納米線的發(fā)光效率為10～35％，量子點(diǎn)直徑為50納米。
文檔編號(hào)C09K11/88GK102827610SQ20111015759
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者何耀 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)