具有激发波长依赖性荧光光谱的硅纳米颗粒的制备及其在防伪方面的应用

第一章引言 (1)

1.1硅纳米颗粒的合成方法 (1)

1.1.1“自上而下”法制备硅纳米颗粒 (1)

1.1.2“自下而上”法制备硅纳米颗粒 (3)

1.1.3前驱体的分解和自组装 (4)

1.1.4传统合成硅纳米颗粒的方法的优势和缺点 (4)

1.2硅纳米颗粒的表面修饰 (5)

1.3防伪的应用 (8)

1.4本文的研究意义及主要研究内容 (10)

1.4.1立题依据及意义 (9)

1.4.2主要研究内容 (10)

参考文献 (11)

第二章用稻壳、甘蔗、小麦秆制备荧光硅纳米颗粒 (16)

2.1前言 (16)

2.2实验部分 (16)

2.2.1材料、试剂与仪器 (16)

2.2.2实验步骤 (18)

2.3结果与讨论 (20)

2.4结论 (39)

参考文献 (39)

第三章荧光硅纳米颗粒在防伪方面的应用 (45)

3.1前言 (45)

3.2实验部分 (45)

3.2.1材料、试剂与仪器 (46)

3.2.2实验步骤 (46)

3.3结果与讨论 (47)

3.3.1PL表征 (46)

3.3.2FTIR表征 (55)

3.3.3细胞毒性测试 (55)

3.3.4硅纳米材料的防伪应用 (55)

3.4结论 (57)

参考文献 (58)

第四章溶剂极性对荧光硅纳米颗粒的光学性质产生的影响 (61)

4.1前言 (61)

4.2实验部分 (62)

4.2.1材料、试剂与仪器 (62)

4.2.2实验步骤 (62)

4.3结果与讨论 (64)

4.3.1PL光谱表征 (64)

4.3.2光稳定性研究 (67)

4.3.3TEM表征 (68)

4.4结论 (71)

参考文献 (72)

第五章总结与展望 (75)

5.1论文总结 (75)

5.2研究展望 (76)

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文 (77)

致谢 (78)

具有激发波长依赖性荧光光谱的硅纳米颗粒的制备及其在防伪方面的应用第一章引言

第一章引言

1.1硅纳米颗粒的合成方法

硅是地壳当中含量第二高的元素，含量仅次于氧。在过去的半个世纪，硅材料主导着整个微电子工业的发展。众所周知的是，块状的硅材料在室温环境下不具有荧光，然而当硅材料的尺寸为纳米级别时，随之产生的量子尺寸效应会使硅纳米材料具有较强的荧光（量子效率可达到10～75%）[1]。在过去的二十年里，硅纳米材料的制备方法得到了快速发展[2-5]。功能化的硅纳米材料由于具有一些新颖的特性，例如：优异的光学/电学/机械性能、表面可修饰性，成为了主要的半导体纳米材料，并且被广泛应用于各个领域。硅纳米材料在生物成像、生物传感、癌症治疗等领域的应用已经取得了巨大进展[6]。硅纳米颗粒是一种重要的零维纳米材料，它具有独特的光学性质、生物相容性以及表面可修饰性。经过二十多年的发展研究，硅纳米颗粒已经被广泛应用于生物成像、水解离、电极以及新一代光伏材料当中。

合成硅纳米颗粒的方法有很多，这些方法根据宏观角度可以归纳为两类，即：“自上而下”法以及“自下而上”法。简单而言，“自上而下”法是采用大尺寸的硅作为反应前驱体，通过对其表面进行刻蚀，得到纳米级硅材料；“自下而上”法则是采用化学制备法，将小分子的硅烷作为反应前驱体，通过化学成核反应，得到纳米级的硅材料。

1.1.1“自上而下”法制备硅纳米颗粒

采用“自上而下”法制备硅纳米颗粒的报道有很多，其中最典型的一种是电化学刻蚀法。Sailor等人将HF和H2O2混合，在超声波的作用下，通过电化学反应刻蚀多孔硅，得到了具有荧光性质的胶体悬浮液。该胶体悬浮液中含有大量的硅纳米颗粒。这种制备方法比较简单，在报道之后就得到了科研工作者们的关注，并且被迅速普及[7]。