具有激發(fā)波長依賴性熒光光譜的硅納米顆粒的制備及其在防偽方面的應用.pdf

1、硅納米顆粒是一種重要的零維硅納米材料，它具有優(yōu)異的光學性能。在過去的幾十年中，硅納米顆粒的合成方法得到了快速發(fā)展?？墒谴蠖鄶?shù)合成硅納米顆粒的方法采用的硅源材料較為昂貴，并且在合成過程中還需要添加有機試劑輔助反應。此外，雖然科研工作者們發(fā)展了大量的制備硅納米顆粒的方法，但是關(guān)于溶劑極性影響硅納米顆粒光學性質(zhì)的研究目前鮮有報道。本文以禾本科植物（稻殼、甘蔗、小麥）為反應前驅(qū)體，發(fā)展了一種“綠色”的化學合成方法，簡便合成得到具有激發(fā)波長依賴性

2、熒光光譜的硅納米顆粒。制備得到的硅納米顆粒具有良好晶型、強熒光（量子效率：～15％）以及小尺寸（～4nm）。此外，這種硅納米顆粒還具有良好的儲存穩(wěn)定性，在自然環(huán)境中放置1個月，仍能保持強而穩(wěn)定的熒光。值得注意的是，這種硅納米顆粒的熒光光譜具有激發(fā)波長依賴性。當激發(fā)波長從300nm變化到500nm時，最大發(fā)射波長從～430nm紅移至～550nm。我們進一步證明，這種硅納米顆粒可以作為一種新型的熒光墨水，應用于防偽方面。這種硅納米顆粒溶液對

3、圖案以及羽毛進行染色，當采用不同波長的光源照射時，圖案或羽毛會顯示不同顏色的熒光。
　　本文研究了硅納米顆粒在水溶液中的光學性質(zhì)，探討了在不同極性溶劑中制備得到的硅納米顆粒的光學性質(zhì)。在相同的實驗條件（160 ℃/8h）下，不同的極性溶劑環(huán)境中，可以制備得到尺寸不同的硅納米顆粒，尺寸變化范圍在3.8～5.2 nm。透射電鏡結(jié)果表明在丙酮溶劑（極性經(jīng)驗參數(shù)ET（30）=41.3）中制備的硅納米顆粒尺寸為3.8±0.4 nm；在二甲基

4、亞砜溶劑中（ET（30）=45.1）制備的硅納米顆粒的尺寸為4.8±0.3 nm；在乙酸溶劑中（ET（30）=51.7）制備的硅納米顆粒的尺寸為5.2±0.3 nm；在乙二醇溶劑中（ET（30）=56.3）制備的硅納米顆粒的尺寸為5.0±0.3 nm；在水相（ET（30）=63.1）中制備的硅納米顆粒的尺寸為4.0±0.2 nm。我們進一步研究了不同溶劑極性對硅納米顆粒光學性質(zhì)的影響。在420 nm的激發(fā)光照射下，丁酮溶劑中合成的硅納米

5、顆粒的最大發(fā)射波長為480nm（量子效率：7%）；二甲基亞砜溶劑中合成的硅納米顆粒的最大發(fā)射波長為510 nm（量子效率：3%）；乙酸溶劑中合成的硅納米顆粒的最大發(fā)射波長為620 nm（量子效率：8%）；乙二醇溶劑中合成的硅納米顆粒的最大發(fā)射波長為525 nm（量子效率：5%）；水相中合成的硅納米顆粒的最大發(fā)射波長為490 nm（量子效率：19%）。此外，在不同極性的溶劑中制備得到的熒光硅納米顆粒均具有良好的光穩(wěn)定性，用大功率的紫外燈對