[发明专利]一种发蓝光氧化硅纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发蓝光的氧化硅纳米材料的制备方法、其制备步骤包括首先在作为原材料的氧化硅的表面制备厚度为0.5nm～50nm的金属薄层、然后对沉积有金属薄层的氧化硅在硫气氛下进行热处理、热处理的温度为450℃～1030℃、最后降温得到氧化硅纳米材料。本发明制备氧化硅纳米材料的方法简单、原材料前驱体资源丰富、无毒、无害、制备过程对环境不存在不良影响。

技术领域

本发明涉及氧化硅纳米材料，特别涉及一种发蓝光氧化硅纳米材料及其制备方法。

背景技术

氧化硅不仅是硅基半导体器件的基础，氧化硅纳米材料在光伏器件、染料催化降解、生物医学等方面具有重要的应用价值。纳米材料具有块体材料没有的众多特性。目前、制备氧化硅纳米材料的方法主要包括在没有金属催化剂条件下长时间高温热蒸发一氧化硅(SiO)、比如采用该方法在1300℃、反应4小时制备出氧化硅纳米线[Nanotechnology 17(2006)3215–3218]；包括溶液化学反应膜板法制备氧化硅纳米管[J.Mater.Chem.A,2(2014)7819.]等。这些制备条件比较苛刻、步骤繁杂等；同时，采用以上方法制备的氧化硅纳米材料的光学特性报道很少。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的是提供一种发蓝光的氧化硅纳米材料及其制备方法。特别地，所述的氧化硅纳米材料，其形状呈现带状、棒状或线状。由于存在氧空位(oxygen vacancy centers)、硅团簇等缺陷、所述氧化硅纳米材料具有很强的发蓝光特性。本发明制备氧化硅纳米材料的方法简单、其原材料前驱体为氧化硅、无毒、无害、制备过程对环境不存在不良影响。

为解决本发明的技术问题，采用的技术方案如下：

一种发蓝光氧化硅纳米材料，所述的氧化硅纳米材料具有蓝光发射性能，合成所述的氧化硅纳米材料的原材料为氧化硅，其制备步骤包括：

1)在作为原材料前驱体的氧化硅的表面制备厚度为0.5nm～50nm的金属薄层；

2)在硫气氛下，对沉积有金属薄层的氧化硅进行热处理。

进一步地，所述氧化硅纳米材料的化学组成为SiOx，其中0.88≤x≤2.48。

进一步地，所述氧化硅纳米材料的形状为带状、棒状、线状。

本发明还提供所述发蓝光氧化硅纳米材料的制备方法，其步骤包括：

(1)在作为原材料前驱体的氧化硅的表面制备厚度为0.5nm～50nm的金属薄层；

(2)在硫气氛下，对沉积有金属薄层的氧化硅进行热处理。

进一步地，所述的金属薄层材料选自Ti、Cr、Cu、Mo、Ru、Pt、Ni、Pd、Au、Al、Fe中的一种或合金或它们的混合物；优选的，所述的混合物为叠层结构或者共混。

进一步地，所述硫气氛的形成方法为加热硫粉产生硫蒸气。

进一步地，所述硫气氛的形成方法为往反应腔室中通入H₂S。

进一步地，所述热处理的温度为450℃～1030℃。

进一步地，所述的氧化硅是氧化硅薄膜或者粉末。

本发明制备氧化硅纳米材料所需的硅原子和氧原子来自于作为原材料的氧化硅，其生长机制为在所述金属薄层材料中的金属和硫的共同催化作用下、使原材料的氧化硅分解、然后形成带状、棒状或线状的氧化硅纳米材料。缺少所述的金属或硫中的任意一种、不能形成本发明的氧化硅纳米材料。所述的原材料氧化硅可以是氧化硅薄膜或者粉末。作为原材料的氧化硅可以是氧化硅玻璃、石英或在硅片上的二氧化硅(即SiO₂/Si)等。